一种用于地震反演的时控储层参数建模方法

摘要

本发明为一种用于地震反演的时控储层参数建模方法；本发明方法利用地震探区内常规测井数据和地震测网信息，在地质年代约束控制下建立标准层位的储层参数模型；与现有技术相比，本发明特别适用于井网密度不高、储层非均质性强的油气田，且具有计算速度快、稳定性好的优点，可直接用于地震资料的反演和解释等工作，为寻找岩性和地层圈闭油气藏和非常规油气藏，如煤层气、页岩气等，提供了重要资料。

说明书

技术领域

本发明涉及石油地球物理勘探领域中的一种地质统计学建模方法，具体涉 及一种用于地震反演的时控储层参数建模方法。

背景技术

地震勘探技术是油气勘探中应用最为广泛的一种地球物理学方法，利用地震 波在不同介质中传播的速度、振幅、频率、相位、波形等参数的变化来分析、 预测油气储层分布范围及储层物性特征。随勘探开发程度逐渐深入，地震勘探 已经从认识地下构造形态的构造勘探,逐渐发展成直接应用地震信息判断岩性、 分析岩相、定量计算岩层物性参数的岩性勘探。这些复杂沉积环境下的储层通 常表现为具有厚度薄、物性高度非均质、有效储层规模小、分布分散、岩石物 理关系复杂、储层岩性差异小等特征。

波阻抗是反映储集岩储层特征的一种重要物性参数,与振幅等反映界面性质 的参数相比,波阻抗具有更高的储层横向预测能力，而地震反演是获取波阻抗信 息的重要技术手段。在进行地震反演前需要提供工区的储层参数模型。

目前，现有技术是以地质统计学和变差函数分析等常规数学建模方法为基础 来进行井间测井数据内插的一种储层建模方法。这种常规储层参数建模方法对 测井数据进行了数学变换，在勘探开发前期或者井网密度小的工区，这种建模 结果不能如实的反应地下地质体的非均质性和结构性，不能满足地震反演的要 求，造成反演的多解性，不适于非均质性强的油气储层预测识别，制约了油气 勘探工作的开展，应用受到了限制。

发明内容

针对现有的常规储层参数建模方法不适于井网密度小的工区及非均质性强 的油气储层的地震反演工作的缺陷，本发明提供了一种用于地震反演的时控储 层参数建模方法，为地震反演提供一个稳定的具有地质意义的储层参数低频模 型，为寻找岩性和地层圈闭油气藏和非常规油气藏，如煤层气、页岩气等，提 供了重要的资料。

本发明的技术方案如下：

一种用于地震反演的时控储层参数建模方法，所述方法将地震探区内常规测 井数据和三维地震数据相结合，在地质年代约束控制下建立标准层位的储层参 数模型。

常规测井数据指的是声波时差测井、自然伽马测井、自然电位测井、电阻率 测井等测井数据，测井数据是测井仪器沿着井壁进行测量得到的数据。

三维地震数据是在地面或井中利用炸药等震源激发，在地表或者井中利用检 波器接收得到的数据。

所述方法的具体步骤是为，

步骤1，三维地震数据的预处理步骤：

步骤1-1，获取三维地震数据；

步骤1-2，从所述三维地震数据的卷头及道头中获取所述三维地震数据的范 围参数；

所述三维地震数据的范围参数包括纵测线的起始线号sl、纵测线的终止线号 el、纵测线的测线间隔dl、联络测线的起始线号sc、联络测线的终止线号ec、联 络测线的测线间隔dc、每道地震数据的起始时间st、每道地震数据的终止时间 et、每道地震数据的时间间隔dt；

三维地震数据是一个数据体，分为纵测线方向、联络测线方向和时间方向。 纵测线是指沿着地表检波器排布方向的测线；相应的，联络测线垂直于纵测线。 与三维直角坐标系的x-y-z意义相同，称x方向为纵测线方向，y方向为联络测 线方向，z方向为时间方向。

步骤1-3，根据所述三维地震数据的范围参数，通过公式1获取所述三维地 震数据的纵测线数Lnum、联络测线数Cnum以及时间样点数Tnum；

Lnum=(el-sl)/dl

Cnum=(ec-sc)/dc         1；

Tnum=(et-st)/dt

步骤2，获取地质年代层位面：

步骤2-1，获取标准层位线：

由每条所述纵测线对应的地震剖面波形图中提取振幅强度大、横向连续性 好、地质意义明确的地震反射同相轴，并依次提取每条地震道上与所述地震反 射同相轴的波峰处相对应的时间值pt，并记录每条所述纵测线的线号pl和联络 测线线号pc，由一组所述时间值pt和地震道的道号pc构成一组所述标准层位 线；

从地震剖面的波形图来看，标准层位线位于地震反射同相轴的波峰处，标准 层位线的每个样点值pt是同相轴波峰所对应的时间。它实际代表了不同地质年 代的层位在地震剖面上的分界线。

步骤2-2，获取标准层位面：

由所述步骤2-1中各条所述纵测线上的标准层位线构成标准层位面，所述标 准层位面即为地质年代层位面，所述地质年代层位面是由同一地质年代沉积生 成的；所述地质年代层位面为曲面；

步骤3，获取所述地质年代层位面上的井点投影坐标：

通过钻井数据获取井轨迹数据，根据所述井轨迹数据与所述地质年代层位面 的交点坐标，即所述地质年代层位面上的井点投影坐标，并获取所述井点投影 坐标的纵测线线号agel、联络测线线号agec以及时间点aget；

步骤4，获取所述地质年代层位面上的井点投影坐标的波阻抗值ageAI，其过 程是：

求取井中波阻抗曲线与所述地质年代层位面的交点，根据交点求得投影坐标 的波阻抗值ageAI；

步骤5，通过公式2获取所述地质年代层位面的相对坐标以及所述井点投影 坐标的相对坐标；

所述地质年代层位面的相对坐标包括所述地质年代层位面的相对纵测线坐 标plr以及所述地质年代层位面的相对联络测线坐标pcr；

所述井点投影坐标的相对坐标包括所述井点投影坐标的相对纵测线坐标 agele以及所述井点投影坐标的相对联络测线坐标agecr；

plr=(pl-sl)/dl

pcr=(pc-sc)/dc            2；

agelr=(agel-sl)/dl

agecr=(agec-sc)/dc

其中，sl,dl,sc,dc为所述步骤1-2中获取的所述三维地震数据的范围参数；

pl,pc为所述步骤2-1中获取的所述标准层位线中每个样点的纵测线线号和 联络测线线号；

agel,agec为所述步骤3中获取的所述井点投影坐标的纵测线线号和联络测线 线号；

步骤6，利用所述步骤4中获取的所述井点投影坐标的波阻抗值ageAI以及所 述步骤5中获取的所述井点投影坐标的相对坐标，并根据公式3进行插值处理， 获取所述地质年代层位面的相对坐标处各样点的波阻抗值ageAI_i,j；

${\mathrm{ageAI}}_{i,j}=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}[w_{i,j}·{\mathrm{ageAI}}_k]$

$\underset{i=0}{\overset{\mathrm{Lnum}}{\Sigma }}\underset{j=0}{\overset{\mathrm{Cnum}}{\Sigma }}{w}_{i,j}=1---3;$

其中，n为所述地质年代层位面上井点投影的个数；

ageAI_k为所述地质年代层位面上各井点投影处的波阻抗值，k的取值范围是 1～n；w_i,j为所述地质年代层位面上各样点处的权重，其取值范围是0～1，i的 取值范围是0～Lnum、j的取值范围是0～Cnum；

步骤7，求取光滑渐变度R，其过程是：

根据公式4建立储层参数模型，获取所述地质年代层位面的光滑渐变度R；

R=||R_l||₂+||R_c||₂      4；

其中，R_l为所述地质年代层位面上纵测线方向的光滑渐变度，R_c为所述地 质年代层位面上联络测线方向的光滑渐变度，||R_l||₂和||R_c||₂表示对R_l和R_c求平 方和，然后再开二次方；

同一地质时期内的岩石物性相似性大，而地质年代层位面就是同一地质时期 内岩石物性在地震剖面的响应，因此该地质年代层位面上的波阻抗值具有相似 性，根据这一特征引入表征层位面波阻抗值光滑性和渐变性的物理量，记为光 滑渐变度。通过光滑渐变度来约束、优选出地质年代层位面上光滑、缓慢渐变 的波阻抗值，从而得到具有地质意义的储层参数模型。

||R_l||₂和||R_c||₂的值通过公式5获取：

${\left|\right|R_l\left|\right|}_2=\underset{j=0}{\overset{\mathrm{Cnum}}{\Sigma }}\sqrt{\underset{i=0}{\overset{\mathrm{Lnum}}{\Sigma }}{\left[\frac{{\mathrm{ageAI}}_{i+1,j}-{\mathrm{ageAI}}_{i,j}}{{\mathrm{ageAI}}_{i+1,j}+{\mathrm{ageAI}}_{i,j}}\right]}^2}$

${\left|\right|R_c\left|\right|}_2=\underset{i=0}{\overset{\mathrm{Lnum}}{\Sigma }}\sqrt{\underset{j=0}{\overset{\mathrm{Cnum}}{\Sigma }}{\left[\frac{{\mathrm{ageAI}}_{i,j+1}-{\mathrm{ageAI}}_{i,j}}{{\mathrm{ageAI}}_{i,j+1}+{\mathrm{ageAI}}_{i,j}}\right]}^2}---5;$

其中，ageAI_i,j指第i条纵测线、第j条联络测线处的波阻抗值，ageAI_i+1,j指 第i+1条纵测线、第j条联络测线处的波阻抗值；ageAI_i+1,j-ageAI_i,j指相邻纵测 线的波阻抗之差，ageAI_i+1,j+ageAI_i,j指相邻纵测线的波阻抗之和；

ageAI_i,j+1指第i条纵测线、第j+1条联络测线处的波阻抗值，ageAI_i,j+1-ageAI_i,j指相邻联络测线的波阻抗之差；ageAI_i,j+1+ageAI_i,j指相邻联络测线的波阻抗之和；

步骤8，建立目标函数：

为了得到一组能够既满足控制点处波阻抗值拟合良好，又具有光滑性和渐变 性的储层参数模型，根据公式6建立用于迭代反演的目标函数；

$f\left(\bar{w}\right)={\left|\right|{\mathrm{ageAI}}_{i,j}-{\mathrm{ageAI}}_k\left|\right|}_2+\alpha ·R---6;$

其中，为所述地质年代层位面上各样点处的权重，其展开式为 w_i,j,i=0,Lnum,j=0,Cnum；

ageAI_i,j,i=0,…,Lnum;j=0,…,Cnum为所述步骤6中通过所述公式（3）获 取的所述地质年代层位面的相对坐标处各点的波阻抗值；

ageAI_k为所述地质年代层位面上各井点投影处的波阻抗值；

α为调整控制点处拟合与插值波阻抗光滑性和渐变性程度的参数，α的取值范 围是[0,1]，通常α的取值为0.5，R为通过所述公式4获取的所述地质年代层 位面的光滑渐变度；

步骤9，获取反演结果，其过程是：

采用线性优化算法对所述公式6进行迭代反演，获取反演结果，即所述地质 年代层位面上各样点处的权重

线性优化算法通常为梯度法；

步骤10，获取所述地质年代层位面上的储层参数模型，其过程是：

通过所述步骤9获取的反演结果以及公式3，获取所述地质年代层位面上各样 点处的波阻抗值ageAI_i,j，从而获取所述地质年代层位面上的储层参数模型。

储层参数建模工作的最终目标是建立尽可能精确的储层参数模型来展示储层 参数的平面展布情况，并为油气藏数值模拟及地震反演提供地质基础。本发明 提供了一种用于地震反演的时控储层参数建模方法，该技术可以将含有丰富地 质、岩性、物性信息的地震数据和测井数据结合在一起，将地震探区内常规测 井数据和地震测网信息结合，在地质年代约束控制下建立标准层位的储层参数 模型，使得建立的储层参数模型具有横向连续性及地质年代等时性，使其能更 直观、真实地反映地下储集空间岩性参数的空间横向变化趋势，保证所建立的 储层参数模型与实际地质情况更加吻合，能够为地震反演提供一个稳定的具有 地质意义的储层参数低频模型。

与现有技术相比，本发明特别适用于井网密度不高、储层非均质性强的油气 田，且具有计算速度快、稳定性好的优点，可直接用于地震资料的反演和解释 等工作，为寻找岩性和地层圈闭油气藏和非常规油气藏，如煤层气、页岩气等， 提供了重要资料。

附图说明

图1为本发明的一种用于地震反演的时控储层参数建模方法的流程图；

图2为实施例中三维地震测网信息和井点位置示意图；

图3为采用本发明的时控储层参数建模方法以及建模结果；

具体实施方式

如图1所示，一种用于地震反演的时控储层参数建模方法，所述方法将地震 探区内常规测井数据和地震测网信息结合，在地质年代约束控制下建立标准层 位的储层参数模型。

所述方法的具体步骤是，

步骤1，三维地震数据的预处理步骤：

步骤1-1，输入三维地震数据；

步骤1-2，从所述三维地震数据的卷头及道头中获取所述三维地震数据的范 围参数；

所述三维地震数据的范围参数包括纵测线的起始线号sl、纵测线的终止线号 el、纵测线的测线间隔dl、联络测线的起始线号sc、联络测线的终止线号ec、联 络测线的测线间隔dc、每道地震数据的起始时间st、每道地震数据的终止时间 et、每道地震数据的时间间隔dt；

步骤1-3，根据所述三维地震数据的范围参数，通过公式1获取所述三维地 震数据的纵测线数Lnum、联络测线数Cnum以及时间样点数Tnum；

Lnum=(el-sl)/dl

Cnum=(ec-sc)/dc         1；

Tnum=(et-st)/dt

步骤2，地质年代层位面的获取步骤：

步骤2-1，标准层位线的获取步骤：

由每条所述纵测线对应的地震剖面波形图中提取振幅强度大、横向连续性 好、地质意义明确的地震反射同相轴，并依次提取每条地震道上与所述地震反 射同相轴的波峰处相对应的时间值pt，并记录每条所述纵测线的线号pl和联络 测线线号pc，由一组所述时间值pt和地震道的道号pc构成一组所述标准层位 线；

步骤2-2，标准层位面的获取步骤：

由所述步骤2-1中各条所述纵测线上的标准层位线构成标准层位面，所述标 准层位面即为地质年代层位面，所述地质年代层位面是由同一地质年代沉积生 成的；所述地质年代层位面为曲面；

步骤3，所述地质年代层位面上的井点投影坐标获取步骤：

通过钻井数据获取井轨迹数据，根据所述井轨迹数据与所述地质年代层位面 的交点坐标，即所述地质年代层位面上的井点投影坐标，并获取所述井点投影 坐标的纵测线线号agel、联络测线线号agec以及时间点aget；

步骤4，获取所述地质年代层位面上的井点投影坐标的波阻抗值ageAI，其过 程是：

求取井中波阻抗曲线与所述地质年代层位面的交点，根据交点求得投影坐标 的波阻抗值ageAI；

步骤5，通过公式2获取所述地质年代层位面的相对坐标以及所述井点投影 坐标的相对坐标；

所述地质年代层位面的相对坐标包括所述地质年代层位面的相对纵测线坐 标plr以及所述地质年代层位面的相对联络测线坐标pcr；

所述井点投影坐标的相对坐标包括所述井点投影坐标的相对纵测线坐标 agele以及所述井点投影坐标的相对联络测线坐标agecr；

plr=(pl-sl)/dl

pcr=(pc-sc)/dc            2；

agelr=(agel-sl)/dl

agecr=(agec-sc)/dc

其中，sl,dl,sc,dc为所述步骤1-2中获取的所述三维地震数据的范围参数；

pl,pc为所述步骤2-1中获取的所述标准层位线中每个样点的纵测线线号和 联络测线线号；

agel,agec为所述步骤3中获取的所述井点投影坐标的纵测线线号和联络测线 线号；

步骤6，利用所述步骤4中获取的所述井点投影坐标的波阻抗值ageAI以及所 述步骤5中获取的所述井点投影坐标的相对坐标，并根据公式3进行插值处理， 获取所述地质年代层位面的相对坐标处各样点的波阻抗值ageAI_i,j；

${\mathrm{ageAI}}_{i,j}=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}[w_{i,j}·{\mathrm{ageAI}}_k]$

$\underset{i=0}{\overset{\mathrm{Lnum}}{\Sigma }}\underset{j=0}{\overset{\mathrm{Cnum}}{\Sigma }}{w}_{i,j}=1---3;$

其中，n为所述地质年代层位面上井点投影的个数；

ageAI_k为所述地质年代层位面上各井点投影处的波阻抗值，k的取值范围是 1～n；w_i,j为所述地质年代层位面上各样点处的权重，其取值范围是0～1，i的 取值范围是0～Lnum、j的取值范围是0～Cnum；

步骤7，光滑渐变度R的获取过程：

根据公式4建立储层参数模型，获取所述地质年代层位面的光滑渐变度R；

R=||R_l||₂+||R_c||₂      4；

其中，R_l为所述地质年代层位面上纵测线方向的光滑渐变度，R_c为所述地 质年代层位面上联络测线方向的光滑渐变度，||R_l||₂和||R_c||₂表示对R_l和R_c求平 方和，然后再开二次方；

||R_l||₂和||R_c||₂的的值通过公式5获取：

${\left|\right|R_l\left|\right|}_2=\underset{j=0}{\overset{\mathrm{Cnum}}{\Sigma }}\sqrt{\underset{i=0}{\overset{\mathrm{Lnum}}{\Sigma }}{\left[\frac{{\mathrm{ageAI}}_{i+1,j}-{\mathrm{ageAI}}_{i,j}}{{\mathrm{ageAI}}_{i+1,j}+{\mathrm{ageAI}}_{i,j}}\right]}^2}$

${\left|\right|R_c\left|\right|}_2=\underset{i=0}{\overset{\mathrm{Lnum}}{\Sigma }}\sqrt{\underset{j=0}{\overset{\mathrm{Cnum}}{\Sigma }}{\left[\frac{{\mathrm{ageAI}}_{i,j+1}-{\mathrm{ageAI}}_{i,j}}{{\mathrm{ageAI}}_{i,j+1}+{\mathrm{ageAI}}_{i,j}}\right]}^2}---5;$

其中，ageAI_i,j指第i条纵测线、第j条联络测线处的的波阻抗值，ageAI_i+1,j指第i+1条纵测线、第j条联络测线处的的波阻抗值；ageAI_i+1,j-ageAI_i,j指相邻 纵测线的波阻抗之差，ageAI_i+1,j+ageAI_i,j指相邻纵测线的波阻抗之和；

ageAI_i,j+1指第i条纵测线、第j+1条联络测线处的的波阻抗值， ageAI_i,j+1-ageAI_i,j指相邻联络测线的波阻抗之差；ageAI_i,j+1+ageAI_i,j指相邻联络测线 的波阻抗之和；

步骤8，目标函数建立步骤：

根据公式6建立用于迭代反演的目标函数；

$f\left(\bar{w}\right)={\left|\right|{\mathrm{ageAI}}_{i,j}-{\mathrm{ageAI}}_k\left|\right|}_2+\alpha ·R---6;$

其中，为所述地质年代层位面上各样点处的权重，其展开式为 w_i,j,i=0,Lnum,j=0,Cnum；

ageAI_i,j,i=0,…,Lnum;j=0,…,Cnum为所述步骤6中通过所述公式（3）获 取的所述地质年代层位面的相对坐标处各点的波阻抗值；

ageAI_k为所述地质年代层位面上各井点投影处的波阻抗值；

α为调整控制点处拟合与插值波阻抗光滑性和渐变性程度的参数，α的取值为 0.5，R为通过所述公式4获取的所述地质年代层位面的光滑渐变度；

步骤9，采用梯度法对所述公式6进行迭代反演，获取反演结果，即所述地质 年代层位面上各样点处的权重

步骤10，通过所述步骤9获取的反演结果以及公式3，获取所述地质年代层 位面上各样点处的波阻抗值ageAI_i,j，从而获取所述地质年代层位面上的储层参 数模型。

如图2所示，图2是以某地区的实际三维地震数据和测井数据为例，利用本 发明方法进行储层参数建模；图2描述的是层位面切片，横坐标表示纵测线， 纵坐标表示联络测线；实心圈代表井点位置。

如图3所示，图3为采用本发明的时控储层参数建模方法以及建模结果；图 3中渐变的颜色表示阻抗值的变化，颜色由深至浅表示阻抗值由大到小的变化。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言， 在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形， 而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的方式只是 优选地，而并不具有限制性的意义。