一种用于砂泥岩薄互层砂体厚度预测的方法及系统

摘要

本发明公开了一种用于砂泥岩薄互层砂体厚度预测的方法及系统，该方法包括：获取90°相位地震数据，并从90°相位地震数据中提取90°相位子波；基于90°相位子波和单砂体地质模型绘制目标砂体地震反射的过零点时间间隔与目标砂体厚度的关系模板；利用目标砂体的空间展布形态确定目标砂体地震反射的过零点时间间隔；基于目标砂体地震反射的过零点时间间隔和关系模板计算目标砂体的厚度。本发明可以改善利用地震数据预测砂体厚度的精度，提高薄互层地震资料解释和储层预测的可靠性，为油田精细开发提供决策依据。

说明书

技术领域

本发明涉及油气地球物理勘探技术领域，具体地说，涉及一种用于砂泥岩薄互层砂体厚度预测的方法及系统。

背景技术

砂泥岩薄互层是我国陆相碎屑岩沉积的重要储层，这种储层的特点是纵向上单砂体厚度薄、多套砂体叠置，横向上砂体尖灭快、连通性差、沉积模式复杂。受薄层界面子波干涉的影响，这种储层的地震响应一般为一个或几个同相轴中包含有若干套砂体的反射。现有的提高地震资料分辨率的方法，不能从同相轴中将不同砂体的反射分离开来。

薄层砂体厚度、不同砂体之间的距离及叠置关系的预测是薄互层储层预测的重点内容。常规构造解释、地震地层学和层序地层学是根据地震同相轴的形态来识别地层的形态和接触关系，这些方法难以识别隐藏在同相轴中的薄砂体。

目前，工业界单砂体厚度预测的理论基础是基于单砂体楔状模型，主要是基于地震波的振幅、频率属性随砂体厚度的变化情况。当单砂体厚度小于四分之一波长时，地震波振幅随砂体厚度的增加而增加、频率随砂体厚度的增加而减小，这种理论方法对于薄互层储层中薄砂体厚度的预测并不适用。

基于时频分析的谱分解技术是一种基于单砂体楔状模型的预测薄层厚度的方法，其基于薄层调谐效应原理，在频率域对发生调谐的地质体进行频谱分解成像、厚度估算、边界探测等，提高了薄储层识别的精度，但对砂泥岩薄互层进行厚度预测时会产生较大的预测误差。

90°相移试图对地震子波做90°相位化处理，将单砂体复合波的波峰对应于砂体中心位置，从而确定出不同砂体的叠置关系，但是该技术并没有消除子波的干涉。某层砂体的波峰振幅时刻也包含有其它砂体较弱的反射，即它不能够完全将某层砂体的反射单独恢复出来，不利于确定砂体的厚度和叠置关系。90°相位化技术只是增强了地震反射与薄层砂体在空间上的对应关系，提高了利用地震反 射进行砂体识别的可靠性，但并没有提高砂体厚度的估算精度。

地震属性切片技术广泛应用于研究薄层结构及其沉积演化过程，由于地震反射的干涉效应，某一时刻的地震切片并不能反映该深度地层的横向变化和展布情况，并且地震属性切片解释存在很强的多解性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于砂泥岩薄互层砂体厚度预测的方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于砂泥岩薄互层砂体厚度预测的方法，包括：

获取90°相位地震数据，并从所述90°相位地震数据中提取90°相位子波；

基于所述90°相位子波和单砂体地质模型绘制目标砂体地震反射的过零点时间间隔与目标砂体时间厚度的关系模板；

利用目标砂体的空间展布形态确定目标砂体地震反射的过零点时间间隔；

基于目标砂体地震反射的过零点时间间隔和所述关系模板计算目标砂体的厚度。

根据本发明的一个实施例，建立所述关系模板的步骤进一步包括：

利用所述90°相位子波与所述单砂体地质模型的反射系数褶积合成目标砂体的地震记录；

拾取每个地震记录的两个过零点时间，并计算每个地震记录的过零点时间间隔；

以所述单砂体地质模型的砂体时间厚度为横坐标、对应的过零点时间间隔为纵坐标，绘制过零点时间间隔与砂体时间厚度关系曲线。

根据本发明的一个实施例，所述单砂体地质模型为楔形模型，其最小时间厚度为零，最大时间厚度不小于地震子波视周期的一半，顶面反射系数和底面反射系数符号相反、幅度相等。

根据本发明的一个实施例，确定目标砂体地震反射的过零点时间间隔进一步包括：

利用地震切片解释技术确定目标砂体的空间展布形态；

以目标砂体所在的地震层位为时窗中心，以地震子波的周期为时窗长度，确 定地震切片分析时窗；

在所述分析时窗内，以采样间隔为增量，从浅到深提取水平地震切片；

基于目标砂体的空间展布形态，在所述地震切片中寻找不包含目标砂体反射影像的两个地震切片，所述两个地震切片所对应的时间为目标砂体的两个过零点时间，这两个过零点时间之差即为目标砂体地震反射的过零点时间间隔。

根据本发明的一个实施例，基于目标砂体地震反射的过零点时间间隔和所述关系模板计算目标砂体的厚度的步骤进一步包括：

基于目标砂体地震反射的过零点时间间隔和所述关系模板确定砂体时间厚度；

将所述砂体时间厚度的一半与砂体速度相乘以得到目标砂体的厚度。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于砂泥岩薄互层砂体厚度预测的系统，包括：

子波提取模块，获取90°相位地震数据，并从所述90°相位地震数据中提取90°相位子波；

关系模板建立模块，基于所述90°相位子波和单砂体地质模型绘制目标砂体地震反射的过零点时间间隔与目标砂体时间厚度的关系模板；

过零点时间间隔计算模块，利用目标砂体的空间展布形态确定目标砂体地震反射的过零点时间间隔；

目标砂体厚度计算模块，基于目标砂体地震反射的过零点时间间隔和所述关系模板计算目标砂体的厚度。

根据本发明的一个实施例，所述关系模板建立模块包括：

单砂体地震记录合成单元，利用所述90°相位子波与所述单砂体地质模型的反射系数褶积合成目标砂体的地震记录；

地震记录过零点时间间隔计算单元，拾取每个地震记录的两个过零点时间，并计算每个地震记录的过零点时间间隔；

关系模板绘制单元，以所述单砂体地质模型的砂体时间厚度为横坐标、对应的过零点时间间隔为纵坐标，绘制过零点时间间隔与砂体时间厚度关系曲线。

根据本发明的一个实施例，所述单砂体地震记录合成单元中采用的单砂体地质模型为楔形模型，其最小时间厚度为零，最大时间厚度不小于地震子波视周期的一半，顶面反射系数和底面反射系数符号相反、幅度相等。

根据本发明的一个实施例，所述过零点时间间隔计算模块包括：

目标砂体空间展布形态确定单元，利用地震切片解释技术确定目标砂体的空间展布形态；

地震切片分析时窗计算单元，以目标砂体所在的地震层位为时窗中心，以地震子波的周期为时窗长度，确定地震切片分析时窗；

地震切片提取单元，在所述分析时窗内，以采样间隔为增量，从浅到深提取水平地震切片；

目标砂体地震反射过零点时间间隔获取模块，基于目标砂体的空间展布形态，在所述地震切片中寻找不包含目标砂体反射影像的两个地震切片，所述两个地震切片所对应的时间为目标砂体的两个过零点时间，这两个过零点时间之差即为目标砂体地震反射的过零点时间间隔。

根据本发明的一个实施例，所述目标砂体厚度计算模块包括：

砂体时间厚度计算单元，基于目标砂体地震反射的过零点时间间隔和所述关系模板确定砂体时间厚度；

目标砂体厚度计算单元，将所述砂体时间厚度的一半与砂体速度相乘以得到目标砂体的厚度。

本发明的有益效果：

本发明提供一种可靠的薄互层砂体厚度预测方法，改善利用地震数据预测砂体厚度的精度，提高薄互层地震资料解释和储层预测的可靠性，为油田精细开发提供决策依据。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是砂泥岩薄互层模型及其地震响应示意图；

图2是30Hz 90°相位子波过零点时间间隔和砂体时间厚度的关系曲线；

图3是根据本发明的一个实施例的用于砂泥岩薄互层砂体厚度预测的方法流 程图；

图4是图3中步骤S120的流程图；

图5是图3中步骤S130的流程图；

图6是根据本发明的一个实施例的设计的砂泥岩薄互层三维地质模型示意图；

图7a是图6中第一套砂体的空间展布形态示意图；

图7b是图6中第二套砂体的空间展布形态示意图；

图8是根据本发明的一个实施例的从地震数据中提取的地震子波；

图9是图6中的三维地质模型中过零点时间间隔与砂体时间厚度关系曲线；

图10a是图7a中砂体在124ms振幅切片的示意图；

图10b是图7a中砂体在141ms振幅切片的示意图；

图11a是图7b中砂体在119ms振幅切片的示意图；以及

图11b是图7b中砂体在136ms振幅切片的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

对于砂泥岩单层薄互层来说，当砂体厚度小于1/4地震波长时，砂体的顶底反射互相干涉形成复合波。对于薄互层来说，所有薄互层的反射互相干涉形成更为复杂的复合波。如图1所示为一个薄互层模型及其地震响应，其中，最左面的曲线表示薄砂层1、薄砂层3和一个泥岩层2构成的薄互层模型。上下两层薄砂层1和薄砂层3的厚度分别为8ms和4ms，中间泥岩层2的厚度为2ms。

图1中自左依次的第二条、第三条和第四条曲线分别为30Hz 90°相位子波合成的上层砂体薄砂层1的地震响应、下层砂体薄砂层3的地震响应和整个薄互层的地震响应。在大部分时间采样点上，整个合成记录的地震响应来自两部分：一部分是上层砂体薄砂层1的贡献，另一部分是下层砂体薄砂层3的贡献。从地震记录中分离这两部分各自的贡献几乎是不可能的。

然而，对于每一层砂体，都有两个与众不同的样点，称之为过零点时刻(ZCT)。 例如上层砂层的199.4ms和212.6ms时刻，下层砂层的207.6ms和220.4ms时刻。在这些时间样点上，合成记录的地震响应仅仅来自于一个砂层，另一个砂层对其没有贡献。也就是说，过零点时刻地震反射是没有干涉效应的。如果我们能够寻找并确定每一层砂体反射的过零点时间，那么该砂体的厚度就可以利用其过零点时间进行确定。

为了说明过零点时间间隔和砂体层厚的关系，利用30Hz 90°相位子波合成了一个楔状模型地震记录，从中确定每个地震道的两个过零点时间，并将过零点时间间隔与砂体时间厚度的关系显示在图2中。以图2为模板，通过过零点时间间隔可以得到砂体的时间厚度。例如，从图1中我们可以得到上下两个砂层的过零点时间间隔为13.2ms和12.8ms。然后根据图2的模板，能够估计出上下两个砂层的时间厚度分别是8.0ms和4.0ms。

以下则对利用过零点时间间隔确定砂体厚度的方法进行详细说明。如图3所示为根据本发明的一个实施例的方法流程图，以下参考图3来对本发明所述的方法进行详细说明。

首先，在步骤S110中，从目标砂泥岩薄互层对应的地震数据中提取90°相位子波。具体的，在该步骤中，所需的地震数据为90°相位地震数据，可通过相位转换或给定90°相位子波直接生成，然后基于该90°相位地震数据进行之后的寻找零点时间。在该步骤中，可以利用现有的方法提取地震子波，如在目标区内有比较可靠的测井数据，则可采用确定性方法，否则，可以采用统计性方法。

确定性地震子波提取方法指的是利用测井资料首先计算出反射系数序列，然后结合井旁地震道，由褶积理论求出地震子波，其优点是不需要对反射系数序列的分布作任何假设，能得到较为准确的子波。

统计性地震子波提取方法的优点是不需要测井资料也可以得到子波的估计，但缺点是需对所用的地震资料和地下的反射系数序列的分布进行某种假设，所得到的地震子波的理论精度不是很高。

接下来，在步骤S120中，基于地震子波和单砂体地质模型绘制目标砂体地震反射的过零点时间间隔与目标砂体厚度的关系模板。该步骤进一步包括如图4所示的几个步骤。

在步骤S1201中，利用相位子波与单砂体地质模型的反射系数褶积合成目标砂体的地震记录。对于薄互层来说，90°相位子波的零点时间个数为2个，基于 零点个数越少越好的原则，使用90°相位子波来完成本发明。90°相位子波可以直接从地震数据中提取。

在本发明的一个实施例中，采用的单砂体地质模型为楔形模型。楔形模型就是厚度线性变化的模型。单砂体地质模型中的每个厚度对应一个地震道，每个地震道具有自己的过零点时间间隔，因此，厚度和过零点时间间隔是一一对应的，如图1所示。虽然无法直接确定砂体厚度，但是能够确定过零点时间间隔，进而，利用过零点时间间隔确定砂体厚度。在本发明中，楔形模型的最小时间厚度为零，最大时间厚度不小于地震子波视周期的一半，顶面反射系数和底面反射系数符号相反、幅度相等。如顶面的反射系数为1，则底面的反射系数为-1。当然，此处单砂体地质模型不限于楔形模型，在采用楔形模型，其顶底反射系数也不限于1和-1。

然后，在步骤S1202中，拾取每个地震记录的两个过零点时间，并计算每个地震记录的过零点时间间隔。

最后，在步骤S1203中，以单砂体地质模型的砂体时间厚度为横坐标、对应的过零点时间间隔为纵坐标，绘制过零点时间间隔与砂体时间厚度关系曲线。该关系曲线即目标砂体地震反射的过零点时间间隔与目标砂体厚度的关系模板。

在步骤S130中，利用目标砂体的空间展布形态确定目标砂体地震反射的过零点时间间隔。该步骤可进一步划分为如图5所示的几个步骤。

在步骤S1301中，利用地震切片解释技术确定砂泥岩薄互层中目标砂体的空间展布形态。在该步骤中可以采用水平地震切片技术获取位于不同地质层位的砂体空间展布图。如图7a为图6中第一套砂体的空间展布形态，图7b为图6中第二套砂体的空间展布形态。

在步骤S1302中，以目标砂体所在的地震层位为时窗中心，以地震子波的周期为时窗长度，确定地震切片分析时窗。

在步骤S1303中，在分析时窗内，以采样间隔为增量，从浅到深提取水平地震切片。

在步骤S1304中，基于目标砂体的空间展布形态，在地震切片中寻找不包含目标砂体反射影像的两个地震切片，这两个切片所对应的时间就是目标砂体的两个过零点时间，这两个时间之差即为目标砂体地震反射的过零点时间间隔。

在步骤S140中，基于目标砂体地震反射的过零点时间间隔和关系模板计算 目标砂体的厚度。在该步骤中，由目标砂体地震反射的过零点时间间隔和关系模板确定砂体时间厚度，即基于目标砂体地震反射的过零点时间间隔在关系模板上找到对应的砂体时间厚度。然后将砂体时间厚度的一半与砂体速度相乘以得到目标砂体厚度。

以图6所示的砂泥岩薄互层三维地质模型为例说明本发明的实施过程及其技术优势。该地质模型范围为2000*2000米，包含厚度都为5米的两套砂体，第1套砂体横向展布形态如图7a，第2套砂体横向展布形态如图7b，背景泥岩速度为4000米/秒，砂岩速度为4400米/秒，使用90°相位子波生成对应的三维地震数据体。

首先，从地震数据中提取地震子波，提取的地震子波如图8所示。

接下来，利用图8所示的90°相位子波和与楔形模型的反射系数褶积合成地震记录。其中，以最小时间厚度为零、最大时间厚度为16毫秒，制作楔形地质模型，模型顶面的反射系数为1，底面的反射系数为-1。形成的过零点时间间隔与砂体时间厚度的关系如图9所示。

利用常规地震切片解释技术，确定砂泥岩薄互层中目标砂体的空间展布形态，在本例中，我们将两套砂体都设定为目标砂体，其空间展布形态如图7a和图7b所示；

确定目标砂体地震反射的过零点时间间隔，以两套砂体所在的地震层位为时窗中心，以40毫秒为时窗长度，确定地震切片的分析时窗.

在分析时窗内，以1毫秒采样间隔为增量，从浅到深提取地震切片，从地震切片中找出如图10a和图10b所示的不包含第二套砂体的反射影像，只包含第一套砂体展布形态的两个切片，这两个切片所对应的时间124毫秒和141毫秒就是第二套砂体的两个过零点时间；

从地震切片中找出如图11a和图11b所示的不包含第一套内砂体的反射影像，只包含第二套砂体展布形态的两个切片，这两个切片所对应的时间119毫秒和136毫秒就是第一套砂体的两个过零点时间。

两套砂体的过零点时间间隔都是17毫秒。根据如图9所示的过零点时间间隔与砂体时间厚度关系曲线，由17毫秒过零点时间间隔确定的砂体时间厚度为2.3毫秒。砂体时间厚度2.3毫秒的一半与砂体速度4400米/秒相乘，得到的砂体厚度为5米，与实际的目标砂体厚度相符合。

第二实施例

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于砂泥岩薄互层砂体厚度预测的系统，该系统包括：子波提取模块、关系模板建立模块、过零点时间间隔计算模块和目标砂体厚度计算模块。

其中，子波提取模块用于获取90°相位地震数据，并从90°相位地震数据中提取90°相位子波；关系模板建立模块基于90°相位子波和单砂体地质模型绘制目标砂体地震反射的过零点时间间隔与目标砂体时间厚度的关系模板；过零点时间间隔计算模块利用目标砂体的空间展布形态确定目标砂体地震反射的过零点时间间隔；目标砂体厚度计算模块基于目标砂体地震反射的过零点时间间隔和关系模板计算目标砂体的厚度。

在本发明的一个实施例中，关系模板建立模块包括单砂体地震记录合成单元、地震记录过零点时间间隔计算单元和关系模板绘制单元。

其中，单砂体地震记录合成单元利用90°相位子波与单砂体地质模型的反射系数褶积合成目标砂体的地震记录；地震记录过零点时间间隔计算单元拾取每个地震记录的两个过零点时间，并计算每个地震记录的过零点时间间隔；关系模板绘制单元以单砂体地质模型的砂体时间厚度为横坐标、对应的过零点时间间隔为纵坐标，绘制过零点时间间隔与砂体时间厚度关系曲线。

在本发明的一个实施例中，单砂体地震记录合成单元中采用的单砂体地质模型为楔形模型，其最小时间厚度为零，最大时间厚度不小于地震子波视周期的一半，顶面反射系数和底面反射系数符号相反、幅度相等。

在本发明的一个实施例中，过零点时间间隔计算模块包括目标砂体空间展布形态确定单元、地震切片分析时窗计算单元、地震切片提取单元和目标砂体地震反射过零点时间间隔获取模块。

其中，目标砂体空间展布形态确定单元利用地震切片解释技术确定目标砂体的空间展布形态；地震切片分析时窗计算单元以目标砂体所在的地震层位为时窗中心，以地震子波的周期为时窗长度，确定地震切片分析时窗；地震切片提取单元，在分析时窗内，以采样间隔为增量，从浅到深提取水平地震切片；目标砂体地震反射过零点时间间隔获取模块基于目标砂体的空间展布形态，在地震切片中寻找不包含目标砂体反射影像的两个地震切片，两个地震切片所对应的时间为目 标砂体的两个过零点时间，这两个过零点时间之差即为目标砂体地震反射的过零点时间间隔。

在本发明的一个实施例中，目标砂体厚度计算模块包括砂体时间厚度计算单元和目标砂体厚度计算单元。其中，砂体时间厚度计算单元基于目标砂体地震反射的过零点时间间隔和关系模板确定砂体时间厚度；目标砂体厚度计算单元将砂体时间厚度的一半与砂体速度相乘以得到目标砂体的厚度。

本发明提供的薄互层砂体厚度预测方法及系统，改善了利用地震数据预测砂体厚度的精度，提高了薄互层地震资料解释和储层预测的可靠性，为油田精细开发提供决策依据。另外，本发明还能够识别不同砂体之间的距离及它们的叠置关系，所得结果真实可靠，与钻井吻合度较高。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。