一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测方法及系统

摘要

本发明提供了一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测方法及系统，所述方法包括：对目标储层宽方位地震数据进行分方位角处理得到分方位角的方位动校正速度，对所述分方位角的方位动校正速度通过地震波速度随方位角变化特征反演得到目标储层每个反射面上各个采样点的裂缝方位信息；对各个采样点的裂缝方位和纵波介质反射系数与各个采样点的各向同性特征的对应关系进行地震波振幅随方位角变化特征反演得到各个采样点的各向同性特征信息；根据目标储层所有采样点的所述裂缝方位信息和所述各向同性特征信息进行储层裂缝发育带预测，本发明可充分利用地震波速度及振幅信息的方位各向异性变化，更精确地定量预测储层裂缝信息。

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测方法及系统。

背景技术

裂缝型储层是最重要的油气储层之一。面对常规油气资源勘探难度的日益增大，非常规、致密性、隐蔽性油气藏正在成为勘探的重点，因而裂缝性油气藏成为当今全球油气增加储量、提高产量的重要领域。在储层预测和油气开发方面，裂缝起到了至关重要的作用，裂缝增加了储集空间，改善了储层的基质渗透率和空隙连通性，因此储层裂缝预测成为勘探开发中的一项关键技术。

随着高密度、宽方位地震采集技术的普及，地震各向异性分析技术发挥着越来越重要的作用，基于HTI(Horizontal Transverse Isotropy)各向异性理论的裂缝预测技术是进行储层预测的一种有力工具。具体的，在裂缝储层中常存在明显的方位各向异性的影响，主要表现为方位振幅差异、方位速度差异、方位反射波形差异和相位差异。基于宽方位纵波地震资料方位各向异性信息的裂缝预测方法，主要是利用地震纵波具有明显的方位各向异性特征进行裂缝检测的一种方法。

利用纵波地震资料进行裂缝预测的研究主要集中在地震正演模拟、属性分析、速度方位各向异性分析(VVAZ(Velocity variation with azimuth，地震波速度随方位角变化特征))和振幅方位各向异性分析(AVAZ(Amplitude variation with azimuth，地震波振幅随方位角变化特征))等方面。利用速度方位各向异性(VVAZ)分析技术，通过拾取不同方位的动校正速度及旅行时信息，并进行异常对比分析，可预测裂缝性储层的含油气性，但由于地震波速度的方位各向异性特征变化敏感度低，裂缝密度预测存在空间分辨率不足的缺陷，只能定性检测裂缝分布。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测方法，进行VVAZ和AVAZ联合反演，充分利用地震波速度及振幅信息的方位各向异性变化，更精确地定量预测储层裂缝信息。本发明的另一个目的在于提供一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测系统。本发明的再一个目的在于提供一种计算机设备。本发明的还一个目的在于提供一种可读介质。

为了达到以上目的，本发明一方面公开了一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测方法，包括：

对目标储层宽方位地震数据进行分方位角处理得到分方位角的方位动校正速度，对所述分方位角的方位动校正速度通过地震波速度随方位角变化特征反演得到目标储层每个反射面上各个采样点的裂缝方位信息；

对各个采样点的裂缝方位和纵波介质反射系数与各个采样点的各向同性特征的对应关系进行地震波振幅随方位角变化特征反演得到各个采样点的各向同性特征信息；

根据目标储层所有采样点的所述裂缝方位信息和所述各向同性特征信息进行储层裂缝发育带预测。

优选的，所述对目标储层宽方位地震数据进行分方位角处理得到分方位角的方位动校正速度具体包括：

对宽方位地震数据进行分方位角保幅保真处理得到分方位角的叠前时间偏移道集数据；

对分方位角的叠前时间偏移道集数据进行动校正速度分析得到分方位角的方位动校正速度。

优选的，所述分方位角保幅保真处理包括观测系统加载、静校正、噪声衰减、地表一致性振幅补偿、地表一致性反褶积、剩余静校正、分方位角动校正速度分析和分方位角叠前时间偏移。

优选的，所述方法还包括：

预先根据裂缝方位对Ruger纵波HTI介质反射系数公式进行简化，得到纵波反射系数与各个采样点的各向同性特征的对应关系。

优选的，所述各向同性特征包括各向同性截距、各向同性梯度和各向异性梯度。

优选的，所述对各个采样点的裂缝方位和纵波介质反射系数与各个采样点的各向同性特征的对应关系进行地震波振幅随方位角变化特征反演得到各个采样点的各向同性特征信息具体包括：

根据所有方位的所述对应关系建立目标函数；

基于所述裂缝方位信息和所述纵波反射系数通过最小二乘解的计算方法求解所述目标函数得到各个采样点的各向同性特征信息。

本发明还公开了一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测系统，包括：

速度反演单元，用于对目标储层宽方位地震数据进行分方位角处理得到分方位角的方位动校正速度，对所述分方位角的方位动校正速度通过地震波速度随方位角变化特征反演得到目标储层每个反射面上各个采样点的裂缝方位信息；

振幅反演单元，用于对各个采样点的裂缝方位和纵波介质反射系数与各个采样点的各向同性特征的对应关系进行地震波振幅随方位角变化特征反演得到各个采样点的各向同性特征信息；

裂缝预测单元，用于根据目标储层所有采样点的所述裂缝方位信息和所述各向同性特征信息进行储层裂缝发育带预测。

优选的，所述速度反演单元具体用于对宽方位地震数据进行分方位角保幅保真处理得到分方位角的叠前时间偏移道集数据，对分方位角的叠前时间偏移道集数据进行动校正速度分析得到分方位角的方位动校正速度。

优选的，所述速度反演单元具体用于对宽方位地震数据进行观测系统加载、静校正、噪声衰减、地表一致性振幅补偿、地表一致性反褶积、剩余静校正、分方位角动校正速度分析和分方位角叠前时间偏移得到分方位角的叠前时间偏移道集数据。

优选的，所述振幅反演单元进一步用于预先根据裂缝方位对Ruger纵波HTI介质反射系数公式进行简化，得到纵波反射系数与各个采样点的各向同性特征的对应关系。

优选的，所述各向同性特征包括各向同性截距、各向同性梯度和各向异性梯度。

优选的，所述振幅反演单元具体用于根据所有方位的所述对应关系建立目标函数，基于所述裂缝方位信息和所述纵波反射系数通过最小二乘解的计算方法求解所述目标函数得到各个采样点的各向同性特征信息。

本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，

所述处理器执行所述程序时实现如上所述方法。

本发明还公开了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，

该程序被处理器执行时实现如上所述方法。

本发明采用基于宽方位地震数据的VVAZ、AVAZ联合反演的储层裂缝预测方法，充分利用宽方位地震数据速度及振幅方位各向异性信息进行裂缝预测，降低了单一利用速度或振幅方位各向异性信息进行裂缝预测存在的空间分辨率不足和反演精度不高等缺陷，能够更精确地定量预测储层裂缝信息，增强了裂缝型储层识别能力，增加了裂缝预测结果的可靠性。

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使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测方法一个具体实施例的流程图之一；

图2示出本发明一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测方法一个具体实施例的流程图之二；

图3示出本发明一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测方法一个具体实施例的流程图之三；

图4示出本发明一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测方法一个具体实施例的流程图之四；

图5示出本发明一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测系统一个具体实施例的结构图；

图6示出适于用来实现本发明实施例的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的一个方面，本实施例公开了一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测方法。如图1所示，本实施例中，所述方法包括：

S100：对目标储层宽方位地震数据进行分方位角处理得到分方位角的方位动校正速度，对所述分方位角的方位动校正速度通过地震波速度随方位角变化特征反演得到目标储层每个反射面上各个采样点的裂缝方位信息。

S200：对各个采样点的裂缝方位和纵波介质反射系数与各个采样点的各向同性特征的对应关系进行地震波振幅随方位角变化特征反演得到各个采样点的各向同性特征信息。

S300：根据目标储层所有采样点的所述裂缝方位信息和所述各向同性特征信息进行储层裂缝发育带预测。

本发明采用基于宽方位地震数据的VVAZ、AVAZ联合反演的储层裂缝预测方法，充分利用宽方位地震数据速度及振幅方位各向异性信息进行裂缝预测，降低了单一利用速度或振幅方位各向异性信息进行裂缝预测存在的空间分辨率不足和反演精度不高等缺陷，能够更精确地定量预测储层裂缝信息，增强了裂缝型储层识别能力，增加了裂缝预测结果的可靠性。

在优选的实施方式中，如图2所示，所述S100中对宽方位地震数据进行分方位角处理得到分方位角的方位动校正速度具体包括：

S110：对宽方位地震数据进行分方位角保幅保真处理得到分方位角的叠前时间偏移道集数据。其中，可通过本领域公知的常规技术进行三维宽方位地震勘探采集，得到适合进行宽方位处理的原始宽方位地震数据，然后，对采集得到的三维宽方位地震数据进行分方位角保幅保真处理，得到能够进行储层裂缝方位和裂缝密度反演的分方位角的叠前时间偏移道集数据。

对宽方位地震数据进行分方位角保幅保真处理时，可将宽方位地震数据按照方位角划分原则划分为多个方位以对分方位角的宽方位地震数据进行保幅保真处理。其中，在一个可选的实施方式中，方位角划分原则可为：在0至180度方位角范围内，等间隔划分出4个以上的方位角扇区。对于180度至360度范围内的方位角，按照对称性原则，将180度至360度范围内的方位角与0至180度方位角对称划分，并将对称的两个方位角归入到对应的0至180度范围内的方位角的扇区。例如，当0至180度方位角范围划分的方位角扇区个数为N＝6时，则对应的方位角扇区划分方式为：扇区1:[0-30度，180-210度]；扇区2:[30-60度，210-240度]；扇区3:[60-90度，240-270度]；扇区4:[90-120度，270-300度]；扇区5:[120-150度，300-330度]；扇区6:[150-180度，330-360度]，则可根据划分的扇区对各扇区内的宽方位地震数据进行分方位角的保幅保真处理。

在优选的实施方式中，所述分方位角保幅保真处理包括观测系统加载、静校正、噪声衰减、地表一致性振幅补偿、地表一致性反褶积、剩余静校正、分方位角动校正速度分析和分方位角叠前时间偏移的处理过程的至少一种，可得到叠前时间偏移道集数据即可。

S120：对分方位角的叠前时间偏移道集数据进行动校正(NMO)速度分析得到分方位角的方位动校正速度。

具体的，对于方位各向异性介质，其动校正可采用如下公式：

其中，T为总的双程旅行时，T

进一步地，对方位动校正速度进行VVAZ反演，得到地下每个反射面上各个采样点的实际裂缝发育方位角φ

在优选的实施方式中，如图3所示，所述方法还包括：

S000：预先根据裂缝方位对Ruger纵波HTI介质反射系数公式进行简化，得到纵波反射系数与各个采样点的各向同性特征的对应关系。其中，纵波反射系数可通过本领域的常规技术预先得到。

其中，各向同性特征至少包括各向同性截距、各向同性梯度和各向异性梯度。本发明采用VVAZ与AVAZ相结合的联合反演方法，能够同时反演得到裂缝方位、各向同性截距、各向同性梯度、各向异性梯度等裂缝参数信息。裂缝方位和各向异性梯度信息能够有效指示储层裂缝发育程度，同时，其反演得到的各向同性截距、各向同性梯度信息能够有效指示储层气水变化特征，提高了本发明的推广应用价值。

在优选的实施方式中，Ruger等人(1998)在对HTI介质中地震波传播理论的深入研究后，提出了在弱各向异性假设下纵波反射系数随入射角和观测方位变化的方程式。对于近、中偏移距地震反射数据，根据所述裂缝方位对Ruger纵波HTI介质反射系数公式进行简化得到的对应关系可近似表达为：

R(φ,i)＝A+B

式中，R(φ,i)为随入射角和炮检方位变化的纵波反射系数，A表示各向同性截距,B

在优选的实施方式中，如图4所示，所述S200具体可包括：

S210：根据所有方位的所述对应关系建立目标函数。

具体的，在具体实施方式中，建立的目标函数J可为：

其中，m表示当前扇区序号，m＝1,2,3,…,N，N为方位角扇区总个数，R(φ

S220：基于所述裂缝方位信息和所述纵波反射系数通过最小二乘解的计算方法求解所述目标函数得到各个采样点的各向同性特征信息。

为使J达到最小值，采用基于最小二乘解的计算方法，求解如下方程组：

计算上述方程组的解，即可获得各向同性截距A、各向同性梯度B

对于提供的所有地下反射面元分方位角叠前时间偏移道集数据，针对目标储层时窗范围内的各个采样点求解裂缝方位信息和各向同性特征信息，则可得到整个三维工区地震数据体目标储层的裂缝发育方位角φ

其中，目标储层时窗范围，是指据目标储层所在时间范围，选取裂缝预测时窗[T

地下每个反射面元上各个采样点位置可以是分方位角叠前时间偏移道集数据中任意一个成像点位置，也可以是一段时窗内的成像点范围，也可以是全部三维工区数据体的所有成像点范围。即该技术方案适用于三维工区中任意时窗范围、任意平面范围内分方位角叠前时间偏移道集数据体的反演，具体反演时窗的选取是根据具体地震工区目标储层的地质层位决定的。

在优选的实施方式中，S300中，纵波反射系数及动校正速度随观测方位角的变化规律，其理论基础为各向异性理论，即地震波在各向异性介质中平行或垂直裂缝方向传播时具有不同的传播特征。当射线平面与裂缝发育带方向平行时，纵波反射振幅最大，动校正速度最快，当射线平面与裂缝发育带方向垂直时，纵波反射振幅最小，动校正速度最慢；其它方向，纵波反射振幅及动校正速度介于二者之间，其变化特征近似为周期180度的正余弦曲线，因此，可根据所述裂缝方位信息和所述各向同性特征信息进行储层裂缝发育带预测。

基于相同原理，本实施例还公开了一种基于宽方位地震数据的储层裂缝预测系统。如图5所示，本实施例中，所述系统包括速度反演单元11、振幅反演单元12和裂缝预测单元13。

其中，速度反演单元11用于对目标储层宽方位地震数据进行分方位角处理得到分方位角的方位动校正速度，对所述分方位角的方位动校正速度通过地震波速度随方位角变化特征反演得到目标储层每个反射面上各个采样点的裂缝方位信息。

振幅反演单元12用于对各个采样点的裂缝方位和纵波介质反射系数与各个采样点的各向同性特征的对应关系进行地震波振幅随方位角变化特征反演得到各个采样点的各向同性特征信息。

裂缝预测单元13用于根据目标储层所有采样点的所述裂缝方位信息和所述各向同性特征信息进行储层裂缝发育带预测。

在优选的实施方式中，所述速度反演单元11具体用于对宽方位地震数据进行分方位角保幅保真处理得到分方位角的叠前时间偏移道集数据，对分方位角的叠前时间偏移道集数据进行动校正速度分析得到分方位角的方位动校正速度。

在优选的实施方式中，所述速度反演单元11具体用于对宽方位地震数据进行观测系统加载、静校正、噪声衰减、地表一致性振幅补偿、地表一致性反褶积、剩余静校正、分方位角动校正速度分析和分方位角叠前时间偏移得到分方位角的叠前时间偏移道集数据。

在优选的实施方式中，所述振幅反演单元12进一步用于预先根据裂缝方位对Ruger纵波HTI介质反射系数公式进行简化，得到纵波反射系数与各个采样点的各向同性特征的对应关系。

在优选的实施方式中，所述各向同性特征包括各向同性截距、各向同性梯度和各向异性梯度。

在优选的实施方式中，所述振幅反演单元12具体用于根据所有方位的所述对应关系建立目标函数，基于所述裂缝方位信息和所述纵波反射系数通过最小二乘解的计算方法求解所述目标函数得到各个采样点的各向同性特征信息。

由于该系统解决问题的原理与以上方法类似，因此本系统的实施可以参见方法的实施，在此不再赘述。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机设备，具体的，计算机设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

在一个典型的实例中计算机设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上方法。

下面参考图6，其示出了适于用来实现本申请实施例的计算机设备600的结构示意图。

如图6所示，计算机设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶反馈器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。

特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包括用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。