一种基于VSP技术的砂岩裂缝预测方法及装置与流程

本申请涉及co2地质封存，具体而言，涉及一种基于vsp技术的砂岩裂缝预测方法及装置。

背景技术：

1、co2地质封存是减缓全球气候变暖的关键技术手段之一，其中深部咸水层和枯竭油气藏中的砂岩地层是重要的封存靶区。致密砂岩储层普遍具有低孔、低渗的物性特征，其内部天然裂缝的发育情况直接影响着co2注入能力、运移路径及长期封存安全性。准确预测地层天然裂缝的空间展布、密度及主方位，是co2注入选址、井位部署及注入方案优化的重要前提。

2、目前，工业界预测致密砂岩裂缝主要依赖常规地面三维地震纵波勘探方法，具体实现包括：利用叠后地震数据的相干体、曲率体等几何属性分析间接推测裂缝发育带；或采用叠前纵波方位各向异性反演，通过观测不同方位角上纵波旅行时或振幅的差异来估算裂缝走向和密度。此外，部分研究尝试利用横波分裂原理，但常规地面地震难以有效激发和接收纯横波。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种基于vsp技术的砂岩裂缝预测方法及装置，用以利用下行纵波与上行转换横波的走时信息，实现了对致密砂岩储层裂缝和走向的高分辨率三维预测，有效克服了常规地震方法难以识别微裂缝的局限。

2、第一方面，提供了一种基于vsp技术的砂岩裂缝预测方法，该方法可以包括：

3、获取co2注入井周围的包含下行纵波和上行转换横波的三维三分量垂直地震剖面vsp数据；

4、从vsp数据进行波场分离出下行纵波和上行转换横波；基于所述下行纵波的初至时间，利用走时层析反演方法获得井旁区域的背景纵波速度场；

5、基于不同方位角下所述上行转换横波中快横波与慢横波间的传播时差，确定裂缝的主走向。

6、在一个可能的实现中，获取co2注入井周围的包含下行纵波和上行转换横波的三维三分量垂直地震剖面vsp数据，包括：

7、在co2注入井周围布设由多个同心圆状排列的检波器级联组成的三维三分量vsp观测系统，并在各同心圆上等角度分布激发源点，以采集所述vsp数据。

8、在一个可能的实现中，从vsp数据进行波场分离出下行纵波和上行转换横波，包括：

9、采用中值滤波与极化滤波联合的方法，从vsp数据中分离出下行纵波和上行转换横波。

10、在一个可能的实现中，基于所述下行纵波的初至时间，利用走时层析反演方法获得井旁区域的背景纵波速度场，包括：

11、拾取不同接收深度处下行纵波的初至时间作为观测走时数据；

12、对于每个激发点与接收点之间的射线路径，基于沿直射线或弯曲射线的射线路径建立所述观测走时数据与空间网格单元内纵波速度之间的线性或非线性方程组；

13、通过最小二乘法求解该方程组，得到每个空间网格单元的纵波速度，从而构成背景纵波速度场。

14、在一个可能的实现中，基于不同方位角下所述上行转换横波中快横波与慢横波间的传播时差，确定裂缝的主走向，包括：

15、基于不同方位角下所述上行转换横波中快横波与慢横波间的传播时差，建立沿地震波射线路径的裂缝密度与所述传播时差间的函数关系；

16、依据该函数关系，计算井旁区域各空间网格单元的裂缝密度，生成三维裂缝密度分布体；

17、基于所述三维裂缝密度分布体和传播时差，确定裂缝的主走向。

18、在一个可能的实现中，基于不同方位角下所述上行转换横波中快横波与慢横波间的传播时差，建立沿地震波射线路径的裂缝密度与所述传播时差间的函数关系，包括：

19、将每个接收点处不同方位角对应的传播时差确定为沿该射线路径的裂缝密度与横波分裂系数的乘积的积分；

20、其中，所述横波分裂系数依据所述背景纵波速度场以及预设的背景横波速度场计算得到；所述射线路径通过将所述背景纵波速度场作为输入进行射线追踪确定；所述裂缝密度为待反演的空间网格单元内的未知参数，该参数在积分表达式中作为被积函数之一。

21、在一个可能的实现中，基于所述三维裂缝密度分布体和传播时差，确定裂缝的主走向，包括：

22、针对井旁区域的每个空间网格单元，提取该单元在不同方位角下对应的快横波与慢横波之间的传播时差值，构成离散的传播时差序列；

23、对所述离散序列进行椭圆拟合或正弦曲线拟合，得到传播时差随方位角变化的极值方位角；

24、将传播时差取最大值时所对应的方位角确定为该空间网格单元处的裂缝主走向。

25、第二方面，提供了一种基于vsp技术的砂岩裂缝预测装置，该装置可以包括：

26、获取单元，用于获取co2注入井周围的包含下行纵波和上行转换横波的三维三分量垂直地震剖面vsp数据；

27、分离单元，用于从vsp数据进行波场分离出下行纵波和上行转换横波；

28、获取单元，还用于基于所述下行纵波的初至时间，利用走时层析反演方法获得井旁区域的背景纵波速度场；

29、确定单元，用于基于不同方位角下所述上行转换横波中快横波与慢横波间的传播时差，确定裂缝的主走向。

30、第三方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

31、存储器，用于存放计算机程序；

32、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

33、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

34、本申请实施例提供的一种基于vsp技术的砂岩裂缝预测方法及装置，该方法获取co2注入井周围的包含下行纵波和上行转换横波的三维三分量垂直地震剖面vsp数据；从vsp数据进行波场分离出下行纵波和上行转换横波；基于下行纵波的初至时间，利用走时层析反演方法获得井旁区域的背景纵波速度场；基于不同方位角下所述上行转换横波中快横波与慢横波间的传播时差，确定裂缝的主走向。该方法通过联合利用下行纵波与上行转换横波的走时信息，实现了对致密砂岩储层裂缝密度和主走向的高分辨率三维预测，有效克服了常规地震方法难以识别微裂缝的局限。

1.一种基于vsp技术的砂岩裂缝预测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取co2注入井周围的包含下行纵波和上行转换横波的三维三分量垂直地震剖面vsp数据，包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从vsp数据进行波场分离出下行纵波和上行转换横波，包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述下行纵波的初至时间，利用走时层析反演方法获得井旁区域的背景纵波速度场，包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于不同方位角下所述上行转换横波中快横波与慢横波间的传播时差，确定裂缝的主走向，包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，基于不同方位角下所述上行转换横波中快横波与慢横波间的传播时差，建立沿地震波射线路径的裂缝密度与所述传播时差间的函数关系，包括：

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述三维裂缝密度分布体和传播时差，确定裂缝的主走向，包括：

8.一种基于vsp技术的砂岩裂缝预测装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的方法。