基于方位旅行时差异的裂缝预测方法及系统

摘要

公开了一种基于方位旅行时差异的裂缝预测方法及系统。该方法可以包括：针对初始地震道集数据进行优化处理，获得地震道集数据；针对地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平处理，获得校平地震道集数据；针对校平地震道集数据进行方位角划分与叠加，获得多个分方位叠加数据；拾取分方位叠加数据的目的层地震同向轴旅行时并进行修正，进而进行拟合，预测裂缝参数。本发明通过校平方位地震道集目的层顶界面同向轴，分别拾取每个分方位叠加数据的目的层同相轴旅行时并进行人工修正，提高层位解释精度和合理性，最后通过旅行时椭圆拟合，更精确地预测裂缝发育强度与裂缝走向。

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发领域，更具体地，涉及一种基于方位旅行时差异的裂缝预测方法及系统。

背景技术

天然裂缝的预测在天然气勘探中至关重要，天然裂缝使得孤立的孔隙得以连通，增加了储层的储集空间，提供了油气运移通道，提升了天然气的商业开采价值，储层天然裂缝的高精度地震预测尤为重要。从地震相干、曲率等几何属性，到叠前纵波各向异性到多波裂缝预测，地震裂缝预测手段日益丰富，但受限于资料以及处理技术，预测精度仍需进一步提高。

前人的研究表明，地震波入射至裂缝发育介质中，地震波的速度、衰减等属性均会随着观测方位的变化而变化，在方位道集数据中表现为地震的振幅、旅行时随着方位的变化而变化。基于振幅随入射角与方位变化(AVAAz)可以获得不同方位的弹性参数、衰减、频散等属性，进而可以进行裂缝发育强度与走向的预测。近几十年来，大量基于方位地震数据的微裂缝预测方法被研发。Mallick和Craft(1998)将方位反射振幅近似为一条周期为π的余弦曲线，进而预测裂缝强度与李峰走向；Downton(2006)将HTI介质的Ruger近似反射系数公式线性化，通过反演得到各向异性梯度指示裂缝密度。基于地震方位各向异性；Ruger(1998)通过求解Ruger方程组得到方位各向同性和各向异性；Mallick等利用椭圆拟合来表征裂缝的发育特征，裂缝的发育程度由椭圆的长、短轴之比来量化，裂缝走向则由椭圆的长轴或短轴予以指示。

在众多的叠前天然裂缝预测方法中，利用方位各向异性预测裂缝在近几年取得了长足的进步，其中基于方位振幅属性差异的裂缝预测技术在多个地区收到了良好的应用效果，然而该方法是数据驱动的，受地震资料品质影响较大，地震振幅容易受到观测系统覆盖次数的影响，成像空间采样的不连续性会造成目的层偏移振幅的不一致，地震振幅存在非方位各向异性，这一现象导致了基于方位振幅各向异性裂缝预测结果存在不确定性。而地震旅行时受观测系统的影响较小，相对比较稳定，因此研究人员提出了基于方位旅行时差异的裂缝预测技术，该方法有效的规避了观测系统不均匀的影响，在一定程度上提高了预测精度，然而基于方位旅行时差异的裂缝预测技术仍存在以下问题：

(1)未校正目的层上部地层方位旅行时各向异性，错误的把目的层上部地层的方位旅行时各向异性累积到了目的层，影响了预测精度；

(2)在方位旅行时拾取阶段通常采用机器自动拾取，不考虑地质以及地表情况的影响，缺少人工综合判断，在一些地震资料品质差的区域拾取不准确，影响了裂缝预测精度。

因此，有必要开发一种基于方位旅行时差异的裂缝预测方法及系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种基于方位旅行时差异的裂缝预测方法及系统，其能够通过校平方位地震道集目的层顶界面同向轴，分别拾取每个分方位叠加数据的目的层同相轴旅行时并进行人工修正，提高层位解释精度和合理性，最后通过旅行时椭圆拟合，更精确地预测裂缝发育强度与裂缝走向。

根据本发明的一方面，提出了一种基于方位旅行时差异的裂缝预测方法。所述方法可以包括：针对初始地震道集数据进行优化处理，获得地震道集数据；针对所述地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平处理，获得校平地震道集数据；针对所述校平地震道集数据进行方位角划分与叠加，获得多个分方位叠加数据；拾取所述分方位叠加数据的目的层地震同向轴旅行时并进行修正，进而进行拟合，预测裂缝参数。

优选地，针对所述地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平处理包括：以全叠加数据同相轴旅行时为基准，将所述地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平。

优选地，所述拾取所述分方位叠加数据的目的层地震同向轴旅行时并进行修正包括：对每一个分方位叠加数据的目的层开展地震资料品质分析，针对资料品质高的区域开展自动追踪，针对资料品质差的区域，通过地质认识与地表情况进行人工修正。

优选地，所述分方位叠加数据的数量大于等于6。

优选地，所述拟合为椭圆拟合。

优选地，所述裂缝参数包括裂缝走向与裂缝发育强度。

根据本发明的另一方面，提出了一种基于方位旅行时差异的裂缝预测系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：针对初始地震道集数据进行优化处理，获得地震道集数据；针对所述地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平处理，获得校平地震道集数据；针对所述校平地震道集数据进行方位角划分与叠加，获得多个分方位叠加数据；拾取所述分方位叠加数据的目的层地震同向轴旅行时并进行修正，进而进行拟合，预测裂缝参数。

优选地，针对所述地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平处理包括：以全叠加数据同相轴旅行时为基准，将所述地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平。

优选地，所述拾取所述分方位叠加数据的目的层地震同向轴旅行时并进行修正包括：对每一个分方位叠加数据的目的层开展地震资料品质分析，针对资料品质高的区域开展自动追踪，针对资料品质差的区域，通过地质认识与地表情况进行人工修正。

优选地，所述分方位叠加数据的数量大于等于6。

优选地，所述拟合为椭圆拟合。

优选地，所述裂缝参数包括裂缝走向与裂缝发育强度。

其有益效果在于：有效的规避了目前基于方位振幅差异性裂缝预测方法存在的问题，增加了校平目的层顶界面同向轴步骤，消除了目的层上部地层方位旅行时各向异性影响，分别拾取每个分方位叠加数据的目的层同相轴旅行时，采用人机交互方式提高了分方位旅行时拾取的精度和合理性，取得了良好的应用效果，提高了预测精度，同时为裂缝预测提供了新的预测手段。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的基于方位旅行时差异的裂缝预测方法的步骤的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的校平前的地震道集数据的示意图。

图3示出了根据图2的校平前的地震道集数据进行椭圆拟合预测的裂缝走向的示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的校平地震道集数据的示意图。

图5示出了根据图4的校平地震道集数据进行椭圆拟合预测的裂缝走向的示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的W1井井旁地震6组分方位叠加数据目的层旅行时的对比图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的椭圆拟合的示意图。

图8a和图8b分别示出了根据本发明的一个实施例的W1井成像测井裂缝走向与井旁道旅行时椭圆拟合结果的对比图。

图9a和图9b分别示出了根据本发明的一个实施例的W1HF井井区页岩储层裂缝预测与破裂压力的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的基于方位旅行时差异的裂缝预测方法的步骤的流程图。

在该实施例中，根据本发明的基于方位旅行时差异的裂缝预测方法可以包括：步骤101，针对初始地震道集数据进行优化处理，获得地震道集数据；步骤102，针对地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平处理，获得校平地震道集数据；步骤103，针对校平地震道集数据进行方位角划分与叠加，获得多个分方位叠加数据；步骤104，拾取分方位叠加数据的目的层地震同向轴旅行时并进行修正，进而进行拟合，预测裂缝参数。

在一个示例中，针对地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平处理包括：以全叠加数据同相轴旅行时为基准，将地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平。

在一个示例中，拾取分方位叠加数据的目的层地震同向轴旅行时并进行修正包括：对每一个分方位叠加数据的目的层开展地震资料品质分析，针对资料品质高的区域开展自动追踪，针对资料品质差的区域，通过地质认识与地表情况进行人工修正。

在一个示例中，分方位叠加数据的数量大于等于6。

在一个示例中，拟合为椭圆拟合。

在一个示例中，裂缝参数包括裂缝走向与裂缝发育强度。

具体地，根据本发明的基于方位旅行时差异的裂缝预测方法可以包括：

针对初始地震道集数据进行优化处理，获得地震道集数据，提高数据的信噪比；以全叠加数据目的层顶界面同相轴旅行时为基准，将地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平，获得校平地震道集数据，确保目的层底界面方位旅行时差异仅为目的层各向异性特征。

图2示出了根据本发明的一个实施例的地震道集数据的示意图。

图3示出了根据图2的地震道集数据进行椭圆拟合预测的裂缝走向的示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的校平地震道集数据的示意图。

图5示出了根据图4的校平地震道集数据进行椭圆拟合预测的裂缝走向的示意图。

设计三层不同性质的HTI介质层进行分析：顶层为各向异性介质；中间目的层为各向异性介质，发育正南北向裂缝；底层为各向同性介质，裂缝不发育。利用如图2所示的校平前的地震道集数据开展目的层底界面方位旅行时椭圆拟合，与如图3所示的预测裂缝走向与设计走向(正南北向)不相符。利用如图4所示的校平地震道集数据开展目的层底界面方位旅行时椭圆拟合，与如图5所示的预测裂缝走向与设计走向(正南北向)相一致。

根据能量均衡、覆盖次数相当为原则，针对校平地震道集数据进行方位角划分与叠加，获得多个分方位叠加数据，分方位叠加数据的数量大于等于6。

通过交互高精度拾取分方位叠加数据的目的层底界面地震同向轴的旅行时，对每一个分方位叠加数据的目的层开展地震资料品质分析，针对资料品质高的区域开展自动追踪，针对同相轴不连续、波组杂乱、机器无法辨识同相轴的资料品质差的区域，参考地质认识与地表情况辅助进行人工修正，人工修正主要以地层厚度的一致性、构造起伏的继承性以及沉积特征为参考，拾取过程不参考同相轴能量的变化，有效的规避了目前基于方位振幅差异性裂缝预测方法存在的问题；利用椭圆拟合法对拾取的不同方位地震旅行时开展裂缝预测，椭圆短轴指示裂缝走向，椭圆的长短轴之比指示裂缝发育强度。

本方法通过校平方位地震道集目的层顶界面同向轴，分别拾取每个分方位叠加数据的目的层同相轴旅行时并进行人工修正，提高层位解释精度和合理性，最后通过旅行时椭圆拟合，更精确地预测裂缝发育强度与裂缝走向。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

收集具有方位信息的叠前地震道集资料——OVT域道集，并对道集开展去噪等道集优化处理工作，提高资料的信噪比。以全叠加数据同相轴旅行时为基准，将方位地震道集目的层顶界面的地震同向轴进行校平，获得校平地震道集数据，消除目的层上部地层各向异性的旅行时差异，确保目的层底界面方位旅行时差异仅为目的层各向异性特征。

分析地震道集资料的方位角分布范围情况，将叠前方位地震道集按方位角叠加处理为6个分方位叠加数据体，需要保持分方位叠加数据能量均衡、覆盖次数相当，分方位叠加数据的方位角为划分区域的方位角的平均值。

对每一个分方位叠加数据目的层开展地震资料品质分析，针对资料品质较高的区域开展自动追踪，针对部分资料品质较差的区域，参考地质认识以及地表情况辅助人工修正，提高层位解释精度和合理性。

图6示出了根据本发明的一个实施例的W1井井旁地震6组分方位叠加数据目的层旅行时的对比图。

在分方位精细地震层位解释的基础上，对W1井开展了分方位旅行时对比分析工作。由图6可知W1井不同分方位叠加数据在目的层底界的旅行时差异明显。

图7示出了根据本发明的一个实施例的椭圆拟合的示意图。

如图7所示，首先将拾取的不同方位的地震同相轴旅行时投影在极坐标中，以极坐标的中心的为原点建立直角坐标系，得到不同方位的地震同相轴旅行时在直角坐标系中的x分量与y分量，针对方位旅行时间进行椭圆拟合，标准的椭圆方程表示为：

其中，x、y分别是不同方位的地震同相轴旅行时在直角坐标系中的x分量与y分量，θ是方位角；a、b为确立椭圆的参数，当a>b时，a为椭圆长轴的长度，b为椭圆短轴的长度；当a

将拾取得到的不同方位的地震同相轴旅行时在直角坐标系中的x分量与y分量带入(1)式，通过最小二乘法求解上式，可以得到椭圆的长、短轴大小以及方向，椭圆短轴指示裂缝走向，长短轴之比指示裂缝发育强度。

图8a和图8b分别示出了根据本发明的一个实施例的W1井成像测井裂缝走向与井旁道旅行时椭圆拟合结果的对比图。由图可知，裂缝走向为北西向，预测结果和W1井成像测井裂缝方向一致，椭圆短轴指示裂缝走向。

图9a和图9b分别示出了根据本发明的一个实施例的W1HF井井区页岩储层裂缝预测与破裂压力的示意图，图9a中的数字即为图9b中的压裂段，表明丁前端3-6段裂缝较为发育，压裂施工时3-6段破裂压力较小，裂缝预测结果与压裂施工情况相一致。

综上所述，本发明通过校平方位地震道集目的层顶界面同向轴，分别拾取每个分方位叠加数据的目的层同相轴旅行时并进行人工修正，提高层位解释精度和合理性，最后通过旅行时椭圆拟合，更精确地预测裂缝发育强度与裂缝走向。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

根据本发明的实施例，提供了一种基于方位旅行时差异的裂缝预测系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：针对初始地震道集数据进行优化处理，获得地震道集数据；针对地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平处理，获得校平地震道集数据；针对校平地震道集数据进行方位角划分与叠加，获得多个分方位叠加数据；拾取分方位叠加数据的目的层地震同向轴旅行时并进行修正，进而进行拟合，预测裂缝参数。

在一个示例中，针对地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平处理包括：以全叠加数据同相轴旅行时为基准，将地震道集数据的目的层顶界面同相轴进行校平。

在一个示例中，拾取分方位叠加数据的目的层地震同向轴旅行时并进行修正包括：对每一个分方位叠加数据的目的层开展地震资料品质分析，针对资料品质高的区域开展自动追踪，针对资料品质差的区域，通过地质认识与地表情况进行人工修正。

在一个示例中，分方位叠加数据的数量大于等于6。

在一个示例中，拟合为椭圆拟合。

在一个示例中，裂缝参数包括裂缝走向与裂缝发育强度。

本系统通过校平方位地震道集目的层顶界面同向轴，分别拾取每个分方位叠加数据的目的层同相轴旅行时并进行人工修正，提高层位解释精度和合理性，最后通过旅行时椭圆拟合，更精确地预测裂缝发育强度与裂缝走向。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。