基于射线域横波阻抗的快慢波分裂裂缝预测方法和系统与流程

1.本发明涉及一种地震裂缝预测领域，更具体地说，它涉及基于射线域横波阻抗的快慢波分裂裂缝预测方法和系统。


背景技术：

2.在现有的资料处理中，对裂缝的预测主要分为三个尺度的预测，有大尺度的预测，主要基于相干、曲率、likelihood等属性的计算，中尺度的基于各向异性的裂缝方位和裂缝密度的反演，以及基于小尺度的测井fmi分析。
3.在中尺度的裂缝预测中，传统预测方法涉及纯剪切波地震勘探或者多波多分量的地震数据采集，其相对成本高，数据的不稳定性较强，使得最终预测的结果不准确。


技术实现要素：

4.本技术为了解决现有技术的不足之处，提供基于射线域横波阻抗的快慢波分裂裂缝预测方法和系统、系统及设备，本技术在不依赖多波多分量或者纯剪切波地震数据的前提下，通过采集测井的井数据，以此构建裂缝计算模型，基于bond变换计算出裂缝计算模型的各向异性参数，以各向异性参数确定射线域弹性阻抗，并对射线域弹性阻抗进行反演，得到方位各向异性射线域弹性阻抗，由于横波分裂会导致地震波能量随方位衰减不一致的特性，对方位各向异性射线域弹性阻抗进行分析和剥离得到横波阻抗分量，以横波阻抗分量来反映裂缝方位、倾角、密度的综合响应，最终得到准确的裂缝预测结果，提高了地震裂缝的预测精度。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.第一方面，本技术提供了基于射线域横波阻抗的快慢波分裂裂缝预测方法和系统，方法包括：
7.获取待预测区域的测井的井数据，对所述井数据进行岩石物理正演，获得分析数据；
8.根据所述分析数据建立裂缝计算模型，基于bond变换对所述裂缝计算模型进行计算，获得表征地下介质的各向异性参数；
9.采用方位各向曲线计算所述各向异性参数的射线域弹性阻抗；
10.采用贝叶斯稀疏脉冲反演所述射线域弹性阻抗，获得方位各向异性射线域弹性阻抗；
11.采用射线域横波阻抗分离的计算方法，分离出方位各向异性射线域弹性阻抗的方位各向异性的横波阻抗分量；
12.对方位各向异性的横波阻抗分量进行椭圆拟合，并基于拟合结果预测待预测区域的裂缝密度。
13.在一种实施方案中，所述分析数据包括测井的岩石的矿物组分曲线、裂缝密度曲线、裂缝倾角、裂缝开度和裂缝走向。
14.在一种实施方案中，根据所述分析数据建立裂缝计算模型，基于bond变换对所述裂缝计算模型进行计算，获得表征地下介质的各向异性参数，包括：
15.基于bond变换计算裂缝计算模型在不同观测方位下的裂缝形态与各向异性之间的对应关系；
16.根据实测的地下各向异性介质对所述对应关系进行验证，在验证通过时，基于所述对应关系确定表征地下介质的各向异性参数。
17.在一种实施方案中，采用方位各向曲线计算所述各向异性参数的射线域弹性阻抗，包括：
18.以各向异性参数、法向弱度、切向弱度和thomsen参数为基础，建立方位各向异性射线弹性阻抗的表达式；
19.将待预测区域的测井的井数据代入所述表达式，计算多组处于不同方位和不同角度的射线域弹性阻抗。
20.在一种实施方案中，所述方位各向异性射线弹性阻抗的表达式具体为：
21.其中，a(θ)＝sec2θ，b(θ)＝-8gsin2θ，c(θ)＝1-4gsin2θ；
[0022][0023][0024]
在一种实施方案中，采用射线域横波阻抗分离的计算方法，分离出方位各向异性射线域弹性阻抗的方位各向异性的横波阻抗分量，包括：
[0025]
在小尺度下，根据射线域弹性阻抗确定各向同性项，以及各向同性项中横波阻抗的参数，将所述各向同性项与各向异性项相乘，得到方位各向异性射线域弹性阻抗；
[0026]
在中尺度下或大尺度下，依据拟射线域横波阻抗分离的计算方法从所述方位各向异性射线域弹性阻抗中分离出方位各向异性的横波阻抗分量。
[0027]
在一种实施方案中，所述各向同性项的计算式为：rei(θ)＝(ai-c*si)/cos θ；其中，ai表示各向同性的纵波阻抗，si表示各向同性的横波阻抗，c表示调谐因子；
[0028]
所述各向同性项中横波阻抗的参数的计算式为：c＝4β/a
·
sin2θ，其中，β为横波速度，a为纵波速度；
[0029]
方位各向异性射线域弹性阻抗的计算式为：rei(θ，φ)＝(ai
·ex-c
·
si
·ex
)/cos θ；
[0030]
方位各向异性横波阻抗分量的计算式为：si
·ex
＝(ai
·ex-rei(θ，φ)
·
cos θ)/c；其中，是以井上方位各向异性rei进行插值建立井插值模型，再用测井的井数据进行贝叶斯稀疏脉冲反演得到方位各向异性射线域弹性阻抗，e
x
项表示各向异性项。
[0031]
在一种实施方案中，对方位各向异性的横波阻抗分量进行椭圆拟合，并基于拟合结果预测待预测区域的裂缝密度，包括：
[0032]
将各个方位各向异性分别对应的横波阻抗分量以极坐标进行显示；
[0033]
根据极坐标显示结果对各个所述方位分别对应的横波阻抗分量进行椭圆拟合，得
到对应的拟合结果；其中，所述拟合结果包括椭圆的长轴长度、短轴长度和长轴方位；
[0034]
将所述椭圆的长轴方位作为各向异性介质的裂缝方向；
[0035]
根据所述椭圆的长轴长度和短轴长度的比值确定裂缝密度。
[0036]
第二方面，本技术提供了一种基于射线域横波阻抗的快慢波分裂裂缝预测系统，包括：
[0037]
数据获取模块，被配置为，获取待预测区域的测井的井数据，对所述井数据进行岩石物理正演，获得分析数据；
[0038]
各向异性参数计算模块，被配置为，根据所述分析数据建立裂缝计算模型，基于bond变换对所述裂缝计算模型进行计算，获得表征地下介质的各向异性参数；
[0039]
射线域弹性阻抗计算模块，被配置为，采用方位各向曲线计算所述各向异性参数的射线域弹性阻抗；
[0040]
反演模块，被配置为，采用贝叶斯稀疏脉冲反演所述射线域弹性阻抗，获得方位各向异性射线域弹性阻抗；
[0041]
横波阻抗分量分离模块，被配置为，采用射线域横波阻抗分离的计算方法，分离出方位各向异性射线域弹性阻抗的方位各向异性的横波阻抗分量；
[0042]
椭圆拟合预测模块，被配置为，对方位各向异性的横波阻抗分量进行椭圆拟合，并基于拟合结果预测待预测区域的裂缝密度。
[0043]
在一种实施方案中，射线域弹性阻抗计算模块包括：
[0044]
射线弹性阻抗表达式建立模块，被配置为，以各向异性参数、法向弱度、切向弱度和thomsen参数为基础，建立方位各向异性射线弹性阻抗的表达式；
[0045]
射线域弹性阻抗计算模块，被配置为，将待预测区域的测井的井数据代入所述表达式，计算多组处于不同方位和不同角度的射线域弹性阻抗。
[0046]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0047]
本技术在不依赖多波多分量或者纯剪切波地震数据的前提下，通过采集测井的井数据，以此构建裂缝计算模型，基于bond变换计算出裂缝计算模型的各向异性参数，以各向异性参数确定射线域弹性阻抗，并对射线域弹性阻抗进行反演，得到方位各向异性射线域弹性阻抗，由于横波分裂会导致地震波能量随方位衰减不一致的特性，对方位各向异性射线域弹性阻抗进行分析和剥离得到横波阻抗分量，以横波阻抗分量来反映裂缝方位、倾角、密度的综合响应，最终得到准确的裂缝预测结果，提高了地震裂缝的预测精度。
附图说明
[0048]
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0049]
图1为本技术实施例提供的基于射线域横波阻抗的快慢波分裂裂缝预测方法和系统的流程示意图；
[0050]
图2为本技术实施例提供的分方位射线域横波阻抗分量的示意图；
[0051]
图3为本技术实施例提供的采用贝叶斯稀疏脉冲反演裂缝密度的平面图。
[0052]
图4为本技术实施例提供的一种基于射线域横波阻抗的裂缝预测系统的原理框图。
具体实施方式
[0053]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0054]
在中尺度的裂缝预测中，传统预测方法涉及纯剪切波地震勘探或者多波多分量的地震数据采集，其相对成本高，数据的不稳定性较强，使得最终预测的结果不准确。故此本技术实施例提供了基于射线域横波阻抗的快慢波分裂裂缝预测方法和系统，在不依赖多波多分量或者纯剪切波地震数据的前提下，通过采集测井的井数据，以此构建裂缝计算模型，基于bond变换计算出裂缝计算模型的各向异性参数，以各向异性参数确定射线域弹性阻抗，并对射线域弹性阻抗进行反演，得到方位各向异性射线域弹性阻抗，由于横波分裂会导致地震波能量随方位衰减不一致的特性，对方位各向异性射线域弹性阻抗进行分析和剥离得到横波阻抗分量，以横波阻抗分量来反映裂缝方位、倾角、密度的综合响应，最终得到准确的裂缝预测结果，提高了地震裂缝的预测精度。
[0055]
如图1所示，预测方法包括以下步骤：
[0056]
s1，获取待预测区域的测井的井数据，对所述井数据进行岩石物理正演，获得分析数据。
[0057]
具体的，测井的井数据一般指fmi电测井、常规测井、偶极声波测井等井的资料。岩石物理正演这一技术手段是现有技术，故此不做详细叙述。
[0058]
s2，根据所述分析数据建立裂缝计算模型，基于bond变换对所述裂缝计算模型进行计算，获得表征地下介质的各向异性参数。
[0059]
本实施例中，将thomsen参数扩展到裂缝计算模型，采用bond变换对裂缝计算模型进行变换计算，即可建立各向异性参数的表达式，从而得到可表征地下介质情况的各向异性参数。
[0060]
s3，采用方位各向曲线计算所述各向异性参数的射线域弹性阻抗。
[0061]
需要理解的是，射线域弹性阻抗应当计算多组数据，需要验证多组射线域弹性阻抗数据的关系，判定其是否具有各向异性特征，以及与地质的吻合度和裂缝密度的吻合度等，验证方式是通过地震的ovt道集数据为标准进行验证，避免以测井的井数据所计算出来的地震数据与实际地震裂痕的预测不吻合，导致最终的预测结果不具备实际指导意义。
[0062]
s4，采用贝叶斯稀疏脉冲反演所述射线域弹性阻抗，获得方位各向异性射线域弹性阻抗。
[0063]
如图3所示，本实施例中所采用的贝叶斯稀疏脉冲是现有技术，利用上述步骤s3所计算的射线域弹性阻抗进行插值处理，建立井插值模型，然后在利用贝叶斯稀疏脉冲反演井插值模型得到方位各向异性射线域弹性阻抗。
[0064]
s5，采用射线域横波阻抗分离的计算方法，分离出方位各向异性射线域弹性阻抗的方位各向异性的横波阻抗分量。
[0065]
可以理解的是，上述步骤s4得到方位各向异性射线域弹性阻抗，也就是说多个方位的射线域弹性阻抗，方位的多少决定了角度的大小，例如，将方位划分为6个方位，若以0为初始角度，那么方位角可以为30
°
、90
°
、150
°
、210
°
、270
°
、330
°
。还可划分为12个方位，具体的方位角就不一一列举。需要理解的是，在划分方位时，需要保证划分的方位角范围是偶
数个，并且对称，起始角度可以是任意值。用rei减去ai就实现了分离，如何分离的横波阻抗分量，rei中有两个量是ai和si，可以计算出rei和ai的值，然后将si表示成以rei和ai的计算关系，即分离出了si的计算表达式，即得到了横波阻抗分量。
[0066]
s6，对方位各向异性的横波阻抗分量进行椭圆拟合，并基于拟合结果预测待预测区域的裂缝密度。
[0067]
具体的，椭圆拟合是一种常规的分量拟合方法，基于这个拟合方法，得到拟合结果，以此来预测待预测区域的裂缝密度是本领域技术人员的公知常识，故此对椭圆拟合不做多余叙述。
[0068]
综上，本技术实施例提供了一种裂缝预测方法，在不依赖多波多分量或者纯剪切波地震数据的前提下，通过采集测井的井数据，以此构建裂缝计算模型，基于bond变换计算出裂缝计算模型的各向异性参数，以各向异性参数确定射线域弹性阻抗，并对射线域弹性阻抗进行反演，得到方位各向异性射线域弹性阻抗，由于横波分裂会导致地震波能量随方位衰减不一致的特性，对方位各向异性射线域弹性阻抗进行分析和剥离得到横波阻抗分量，以横波阻抗分量来反映裂缝方位、倾角、密度的综合响应，最终得到准确的裂缝预测结果，提高了地震裂缝的预测精度。
[0069]
可选的，在一些实施方案中，所述分析数据包括测井的岩石的矿物组分曲线、裂缝密度曲线、裂缝倾角、裂缝开度和裂缝走向。
[0070]
由岩石物理正演分析出测井中岩石的矿物成分曲线、裂缝密度曲线等等属于常规技术手段。
[0071]
可选的，在一些实施方案中，根据所述分析数据建立裂缝计算模型，基于bond变换对所述裂缝计算模型进行计算，获得表征地下介质的各向异性参数，包括：
[0072]
基于bond变换计算裂缝计算模型在不同观测方位下的裂缝形态与各向异性之间的对应关系；
[0073]
根据实测的地下各向异性介质对所述对应关系进行验证，在验证通过时，基于所述对应关系确定表征地下介质的各向异性参数。
[0074]
具体的，不同观测方位下的裂缝形态与各向异性之间的对应关系的计算式为：
[0075]
其中，vp0为垂直入射的vp，vs0为垂直入射时的vs，c
33
是刚度矩阵第3行第3列的参数，c
11
是第1行第1列的参数，同理c
55
是第5行第5列的参数，ε，γ，δ分别为表征裂缝各向异性的特征参数，具体物理意义参考thomsen三参数的定义与解释，此处不做多余的解释。
[0076]
而实测的地下各向异性介质主要指的是地下介质的横波速度、纵波速度和介质密度，验证的过程为，判断对应关系所计算出来的参数是否与实际测量的横波速度、纵波速度和介质密度相匹配，如果匹配则说对应关系是准确的，在准确的基础上来计算表征地下介质的各向异性参数，便于后续计算的射线域弹性阻抗与地质的吻合度，地震裂缝密度的吻合度是达到标准的。
[0077]
可选的，在一些实施方案中，采用方位各向曲线计算所述各向异性参数的射线域弹性阻抗，包括：
[0078]
以各向异性参数、法向弱度、切向弱度和thomsen参数为基础，建立方位各向异性射线弹性阻抗的表达式，方位各向异性射线弹性阻抗的表达式具体为：
[0079]
其中，a(θ)＝sec2θ，b(θ)＝-8gsin2θ，c(θ)＝1-4gsin2θ。
[0080][0081][0082]
将待预测区域的测井的井数据代入所述表达式，计算多组处于不同方位和不同角度的射线域弹性阻抗。
[0083]
具体的，获取待预测区域实际测量的测井的井数据为基础，通过计算不同方位、不同角度的多组射线域弹性阻抗，这里多组射线弹性阻抗最优的实施例是18组数据，验证18组数据的关系，判定是否具有各向异性特征，以及rei与地质的吻合度，裂缝密度的吻合度。
[0084]
可选的，采用射线域横波阻抗分离的计算方法，分离出方位各向异性射线域弹性阻抗的方位各向异性的横波阻抗分量，包括：
[0085]
在小尺度下，根据射线域弹性阻抗确定各向同性项，以及各向同性项中横波阻抗的参数，将所述各向同性项与各向异性项相乘，得到方位各向异性射线域弹性阻抗；
[0086]
在中尺度下或大尺度下，依据拟射线域横波阻抗分离的计算方法从所述方位各向异性射线域弹性阻抗中分离出方位各向异性的横波阻抗分量。
[0087]
具体的，计算小角度，中角度，大角度的方位rei体以及方位各向异性的横波阻抗体；
[0088]
在小角度条件下各向异性的横波阻抗体可以近似为各向同性，即小角度下的射线域弹性阻抗或者横波阻抗体；
[0089]
采用拟各向异性横波阻抗分量的计算方法，其参数c可以取常数或者直接计算，再选择合适的中角度或大角度体进行计算，即可获得横波阻抗分量。
[0090]
作为一种实施方案中，所述各向同性项的计算式为：rei(θ)＝(ai-c*si)/cosθ；其中，ai表示各向同性的纵波阻抗，si表示各向同性的横波阻抗，c表示调谐因子。
[0091]
所述各向同性项中横波阻抗的参数的计算式为：c＝4β/a
·
sin2θ，其中，β为横波速度，a为纵波速度；
[0092]
方位各向异性射线域弹性阻抗的计算式为：rei(θ，φ）＝(ai
·ex-c
·
si
·ex
)/cosθ，其中，θ为入射角度，为方位角度；
[0093]
方位各向异性横波阻抗分量的计算式为：si
·ex
＝(ai
·ex-rei(θ，φ)
·
cosθ)/c；
其中，是以井上方位各向异性rei进行插值建立井插值模型，再用测井的井数据进行贝叶斯稀疏脉冲反演得到方位各向异性射线域弹性阻抗，e
x
项表示各向异性项。
[0094]
可选的，在一些实施方案中，对方位各向异性的横波阻抗分量进行椭圆拟合，并基于拟合结果预测待预测区域的裂缝密度，包括：
[0095]
将各个方位各向异性分别对应的横波阻抗分量以极坐标进行显示；
[0096]
根据极坐标显示结果对各个所述方位分别对应的横波阻抗分量进行椭圆拟合，得到对应的拟合结果；其中，所述拟合结果包括椭圆的长轴长度、短轴长度和长轴方位；
[0097]
将所述椭圆的长轴方位作为各向异性介质的裂缝方向；
[0098]
根据所述椭圆的长轴长度和短轴长度的比值确定裂缝密度。
[0099]
具体的，本实施例中的拟合方式，是现有技术，故此不做具体的说明。
[0100]
基于同一技术构思，本实施例提供了一种基于射线域横波阻抗的快慢波分裂裂缝预测系统，由于这些系统解决问题的原理与图1所示的一种基于射线域横波阻抗的快慢波分裂裂缝预测方法相似，因此这些系统的实施可以参见图1所示的方法的实施例，重复之处不再赘述，包括：
[0101]
数据获取模块，被配置为，获取待预测区域的测井的井数据，对所述井数据进行岩石物理正演，获得分析数据；
[0102]
各向异性参数计算模块，被配置为，根据所述分析数据建立裂缝计算模型，基于bond变换对所述裂缝计算模型进行计算，获得表征地下介质的各向异性参数；
[0103]
射线域弹性阻抗计算模块，被配置为，采用方位各向曲线计算所述各向异性参数的射线域弹性阻抗；
[0104]
反演模块，被配置为，采用贝叶斯稀疏脉冲反演所述射线域弹性阻抗，获得方位各向异性射线域弹性阻抗；
[0105]
横波阻抗分量分离模块，被配置为，采用射线域横波阻抗分离的计算方法，分离出方位各向异性射线域弹性阻抗的方位各向异性的横波阻抗分量；
[0106]
椭圆拟合预测模块，被配置为，对方位各向异性的横波阻抗分量进行椭圆拟合，并基于拟合结果预测待预测区域的裂缝密度。
[0107]
本技术实施例的预测系统的有益效果如下：在不依赖多波多分量或者纯剪切波地震数据的前提下，通过采集测井的井数据，以此构建裂缝计算模型，基于bond变换计算出裂缝计算模型的各向异性参数，以各向异性参数确定射线域弹性阻抗，并对射线域弹性阻抗进行反演，得到方位各向异性射线域弹性阻抗，由于横波分裂会导致地震波能量随方位衰减不一致的特性，对方位各向异性射线域弹性阻抗进行分析和剥离得到横波阻抗分量，以横波阻抗分量来反映裂缝方位、倾角、密度的综合响应，最终得到准确的裂缝预测结果，提高了地震裂缝的预测精度。
[0108]
进一步的，射线域弹性阻抗计算模块包括：
[0109]
射线弹性阻抗表达式建立模块，被配置为，以各向异性参数、法向弱度、切向弱度和thomsen参数为基础，建立方位各向异性射线弹性阻抗的表达式；
[0110]
射线域弹性阻抗计算模块，被配置为，将待预测区域的测井的井数据代入所述表达式，计算多组处于不同方位和不同角度的射线域弹性阻抗。
[0111]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步
详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。