專利名稱：一種基于沉積地層單元的地震相分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣及煤層氣地震勘探與開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及勘探開發(fā)過(guò)程中的 儲(chǔ)層沉積演化分析方法，為油氣和煤層氣勘探開發(fā)優(yōu)選有利的目標(biāo)層系和區(qū)帶提供可靠的 基礎(chǔ)性資料。
背景技術(shù)：
層序地層學(xué)的研究促進(jìn)了成因地層研究的發(fā)展，油氣勘探目標(biāo)的復(fù)雜性需要關(guān)注 目的層段的沉積環(huán)境和沉積演化的細(xì)節(jié)。隨著地震技術(shù)，尤其是地震屬性分析技術(shù)的進(jìn)步， 使得利用地震資料進(jìn)行沉積解釋向前邁進(jìn)了一步，在宏觀沉積層序的內(nèi)部，可以利用地震 資料研究更小尺度的沉積過(guò)程和成因地層單元，這不僅需要分析三維地震屬性數(shù)據(jù)體中不 同沉積相帶的屬性特征，而且需要在沉積單元內(nèi)部通過(guò)分析地震屬性縱向上和橫向上的差 異，揭示沉積地層單元內(nèi)的沉積特征的時(shí)空配置關(guān)系，從而精細(xì)地描述儲(chǔ)層。利用地震資料 進(jìn)行沉積特征的主要技術(shù)手段，可以稱之為“地震相分析”。地震相分析技術(shù)已經(jīng)從單純的 地震反射結(jié)構(gòu)和地震屬性定性分析，逐步演變成利用三維地震屬性體，在沉積地層單元約 束下，進(jìn)行面向沉積等時(shí)面地震屬性分析的綜合性技術(shù)，其中沉積地層單元的約束和面向 沉積等時(shí)面是保證地震相分析可靠性的基本要求和技術(shù)關(guān)鍵。Naamen Keskes于1999年發(fā)表的“自動(dòng)地震模式識(shí)別方法(Automatic seismic pattern recognition method)” 專利技術(shù)(US Patent 5940777)，提出利用一維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 的方法進(jìn)行地震道的分類的方法，然后通過(guò)根據(jù)分類的結(jié)果進(jìn)行地震相的解釋，該技術(shù)的 實(shí)現(xiàn)主要有三個(gè)步驟①根據(jù)鉆井地質(zhì)資料給出區(qū)域內(nèi)的先驗(yàn)分類數(shù)；②根據(jù)給出的分類 數(shù)建立地震道的預(yù)測(cè)模式；③基于建立的模式進(jìn)行地震道的分類。West, Brian P.和MayJteven R.于2002年發(fā)表了“利用紋理分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)地震才目角軍釋白勺方法(Method for seismic facies interpretation using textural analysis and neural network)，，專利技術(shù)(US Patent 6438493)，提出針對(duì)三維地震數(shù)據(jù) 體首先進(jìn)行紋理處理得到紋理屬性體，然后采用概率型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重建地震屬性體， 然后進(jìn)行地震相的解釋，該技術(shù)的關(guān)鍵是紋理分析的算法，主要是數(shù)學(xué)運(yùn)算，對(duì)地震屬性并 沒有進(jìn)行具有地質(zhì)意義的處理。Lees，Jack和Sheffield，Tatum Μ.于2006年發(fā)表的“利用多種屬性提高三維 數(shù)據(jù)體成像和分析的方法和體系(System and method for analyzing and imaging an enhanced three-dimensional volume data set using one or more attributes)，，專利 技術(shù)(US Patent 6987878)，提出了利用多屬性融合技術(shù)進(jìn)行多屬性體的處理，獲得地質(zhì)對(duì) 象的清晰度更高的屬性數(shù)據(jù)體，進(jìn)而進(jìn)行地震資料的綜合地質(zhì)解釋，該技術(shù)在地質(zhì)體追蹤 方面采用的一般性的種子點(diǎn)追蹤算法，并沒有考慮地質(zhì)層位的約束和沉積單元的控制。目前利用地震資料進(jìn)行地震相分析的技術(shù)方法均在地震的反射時(shí)間域整道或以 一定的時(shí)窗，數(shù)據(jù)體內(nèi)每道采用等長(zhǎng)的時(shí)窗進(jìn)行，由于沉積地層在沉積期間受到了當(dāng)時(shí)構(gòu) 造的控制，在地質(zhì)演化過(guò)程中同樣會(huì)受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，存在沉積厚度和構(gòu)造形態(tài)的差異，如果采用等長(zhǎng)的時(shí)窗，勢(shì)必會(huì)造成不同道數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的沉積單元不同，將不同沉積單元的 地震數(shù)據(jù)在一起進(jìn)行地震屬性分析和地震相解釋，得到的解釋結(jié)果很難與實(shí)際的沉積地層 的展步特征相一致，并且地震屬性分析缺乏明確的地質(zhì)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，研發(fā)了一種基于沉積地層單元的地 震相分析方法。本發(fā)明克服目前地震相分析方法缺乏明確的地質(zhì)意義的局限，形成在沉積 地層單元約束條件下，利用三維地震屬性體進(jìn)行地震相分析的技術(shù)方法，用于輔助油氣包 括非常規(guī)油氣勘探開發(fā)過(guò)程中的儲(chǔ)層沉積演化研究工作，并指導(dǎo)巖性和地層圈閉油氣藏的 精細(xì)儲(chǔ)層沉積特征描述，為油氣和煤層氣勘探開發(fā)優(yōu)選有利的目標(biāo)層系和區(qū)帶提供可靠的 基礎(chǔ)性資料。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是發(fā)明利用三維地震屬性數(shù)據(jù)體進(jìn)行儲(chǔ)層沉積特征的分析，運(yùn)用高分辨率層序地層 學(xué)原理和方法，以及地震屬性分析方法和模式識(shí)別方法；方法中采用K均值聚類算法，在沉積等時(shí)界面的控制下，進(jìn)行沉積地層單元的沉 積特征和沉積演化的分析過(guò)程。所述方法包括，①.三維地震數(shù)據(jù)體的變換步驟，常規(guī)三維地震數(shù)據(jù)體都是構(gòu)造域的成像數(shù)據(jù)，若直接采用時(shí)窗的處理方式，不同 的地震道的同一時(shí)窗內(nèi)反映的并不是同一沉積地層單元的地震特征(圖Ι-a)，因此，在進(jìn) 行地震相分析之前，應(yīng)該根據(jù)地震反射同相軸的參考地質(zhì)年代，進(jìn)行三維的等時(shí)沉積面的 變換，首先根據(jù)井中地層界面的地質(zhì)年代與深度的關(guān)系，在地震數(shù)據(jù)體中定義等時(shí)沉積面 的追蹤種子點(diǎn)；其次，根據(jù)種子點(diǎn)的地震屬性特征，進(jìn)行地震同相軸的追蹤；然后，在地震 同相軸追蹤的基礎(chǔ)上，構(gòu)建等時(shí)沉積面的空間曲面；最后，根據(jù)等時(shí)沉積面的空間曲面，按 照一定的地質(zhì)年代步長(zhǎng)，對(duì)三維地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行重采樣和插值，得到能夠反映同一沉積地 層單元內(nèi)的地震特征的數(shù)據(jù)體(圖l_b)。②.建立地震相的分類模式，根據(jù)三維地震測(cè)網(wǎng)內(nèi)不同時(shí)期沉積地層單元的特點(diǎn)，確定三維地震測(cè)網(wǎng)中地震相 分析的地質(zhì)年代分析時(shí)間步長(zhǎng)，即時(shí)窗，結(jié)合井孔沉積相和成因地層單元的結(jié)果，建立不同 沉積相帶的地質(zhì)年代域地震道的分類模式，可以根據(jù)研究區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，定義不同類型的 沉積相(包括河道砂體，心灘，礁體等)的地震相模式，通過(guò)分類模式的建立，可以將地震 屬性特征(以屬性向量表示)與沉積相建立關(guān)聯(lián)，并可以利用地震屬性數(shù)據(jù)體根據(jù)分類模 式進(jìn)行同沉積時(shí)期的沉積相的自動(dòng)分析。③.采用K均值聚類算法實(shí)現(xiàn)沉積地層單元的地震相分析步驟，K均值聚類算法用于確定時(shí)窗在三維屬性體自動(dòng)分析每一道的地震屬性特征，從 而得到地震相分類數(shù)據(jù)體；其包括以下五個(gè)步驟i.根據(jù)井孔解釋的沉積地層單元，為每個(gè)聚類確定一個(gè)初始的聚類中心，k個(gè)聚 類存在k個(gè)聚類中心；
ii.將樣本集中的每一個(gè)樣本按照最小距離原則Di = min{ Il X-Ci Il }, χ e DataSet, i = 1,2, . . . , k (1)分配到k個(gè)聚類中的某一個(gè)類別；iii.使用每個(gè)聚類中所有樣本的均值作為新的聚類中心；iv.若聚類中心在地質(zhì)年代域的屬性空間中產(chǎn)生位置的變化，則重復(fù)ii、iii步直到聚類中心不再變化為止；v.最后得到k個(gè)聚類中心就是聚類的結(jié)果。所述K均值聚類算法的聚類準(zhǔn)則為" Η")-^2,*、5^是聚類S的聚類中心⑵7=1 (=1在具體的實(shí)施中，所述方法還包括，(1)根據(jù)井孔資料(巖性地層、古生物地層和沉積旋回分析等)進(jìn)行不同地質(zhì)年代 的等時(shí)沉積界面的解釋，根據(jù)時(shí)深關(guān)系進(jìn)行等時(shí)沉積面的種子點(diǎn)的三維位置定義，然后通 過(guò)井震標(biāo)定技術(shù)，在三維地震數(shù)據(jù)體中確定相應(yīng)的地震參考同相軸，基本要求是地震參考 同相軸具有橫向連續(xù)性；(2)在等時(shí)沉積界面標(biāo)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行沉積等時(shí)面的區(qū)域追蹤，采用種子點(diǎn)自動(dòng) 追蹤或交互手動(dòng)追蹤方法，形成不同沉積等時(shí)面的空間曲面，構(gòu)成年代地層的幾何框架模 型；(3)在所述年代地層的幾何框架模型中使用線性內(nèi)插函數(shù)作內(nèi)插，以建立一個(gè)地 層時(shí)代模型來(lái)近似表述真實(shí)的地層時(shí)代構(gòu)造；沉積地層時(shí)代模型X-Y坐標(biāo)系與原始三維地 震數(shù)據(jù)體相同，但其Z軸坐標(biāo)是相對(duì)地質(zhì)年代；在該數(shù)據(jù)體中，所有的等時(shí)界面對(duì)應(yīng)的地震 同相軸都是水平的；所有時(shí)代切片對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年代面總是上面的較之下面的新；(4)從三維地震數(shù)據(jù)體中提取年代地層模型中每個(gè)等時(shí)切片對(duì)應(yīng)的振幅值，生成 地質(zhì)年代域的地震屬性數(shù)據(jù)體；所述數(shù)據(jù)體等價(jià)于在沉積地層單元的控制下對(duì)正常地震道 進(jìn)行了重新采樣，在該數(shù)據(jù)體中，相同的地質(zhì)年代間隔具有相同的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度或厚度；(5)根據(jù)井孔資料表示的不同地質(zhì)年代的沉積地層單元的沉積旋回和沉積相的特 征，結(jié)合地質(zhì)年代域的屬性體數(shù)據(jù)的采樣間隔，確定沉積地層單元內(nèi)地震相分析的地質(zhì)年 代分析步長(zhǎng)，并建立研究區(qū)域，即三維數(shù)據(jù)體的覆蓋范圍的沉積特征的樣本分類(K值)和 初始沉積特征模式；(6)按照地質(zhì)年代分析步長(zhǎng)逐道讀取地質(zhì)年代域的地震屬性數(shù)據(jù)體的地震屬性數(shù) 據(jù)，利用公式(1)分別與每一個(gè)沉積特征模式進(jìn)行比較，計(jì)算分析的地震道與模型道的樣 本空間距離，并按照最小距離原則，保證公式(1)計(jì)算的Di最小，從而為該地震道分配一個(gè) 沉積模式；(7)根據(jù)第6步的計(jì)算結(jié)果，利用公式(2)重新計(jì)算該沉積特征的模式樣本中心， 產(chǎn)生新的沉積特征模式的樣本地震道；(8)若產(chǎn)生的樣本模型道即聚類中心發(fā)生變化，則執(zhí)行第6步和第7步的計(jì)算過(guò) 程，直至樣本模型道不再收斂變化為止；重復(fù)第6步至第8步，分別計(jì)算不同地質(zhì)時(shí)期，沉積地層單元內(nèi)的等時(shí)沉積面的地 震相分析結(jié)果，直至完成所有的計(jì)算，循環(huán)計(jì)算的次數(shù)根據(jù)沉積地層單元的數(shù)而定；
(9)將不同沉積地層單元中不同地質(zhì)年代的地震相分析結(jié)果所構(gòu)成三維地震數(shù)據(jù) 體的等時(shí)切片數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。在第8步中，重新執(zhí)行第6步和第7步過(guò)程中，若出現(xiàn)聚類中心不收斂的情況，采 取兩種方法其一是設(shè)定一個(gè)計(jì)算的迭代次數(shù)，若超過(guò)該迭代數(shù)，仍然未收斂，則不再迭代， 繼續(xù)下一步計(jì)算；其二是終止計(jì)算過(guò)程，返回第5步重新建立研究區(qū)域，三維數(shù)據(jù)體的覆蓋 范圍的沉積特征的樣本分類(K值)和初始沉積特征模式；在第9步后，為了進(jìn)行基于地質(zhì)年代的沉積演化分析，還包括進(jìn)行三維切片體數(shù) 據(jù)的紀(jì)錄格式的轉(zhuǎn)換過(guò)程，生成以三維測(cè)線存放的地震數(shù)據(jù)體；兩種數(shù)據(jù)體代表的地震相 分析結(jié)果是相同的。本發(fā)明利用三維地震屬性數(shù)據(jù)體進(jìn)行儲(chǔ)層沉積特征的專項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)運(yùn)用高分 辨率層序地層學(xué)的原理和方法，基于地震屬性分析技術(shù)和模式識(shí)別技術(shù)，采用了 K均值聚 類算法，在沉積等時(shí)界面的控制下，進(jìn)行沉積地層單元的沉積特征和沉積演化的分析，使得 地震相分析具有了明確的地質(zhì)意義。該方法不僅可以進(jìn)行沿等時(shí)界面的地震相分析，分析 精度高于現(xiàn)有的沿層地震相分析技術(shù)；而且可以進(jìn)行地質(zhì)年代域三維地震相屬性體的分 析，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層的沉積特征時(shí)空配置關(guān)系分析。該項(xiàng)技術(shù)在常規(guī)油氣儲(chǔ)層和煤層氣儲(chǔ)層的 評(píng)價(jià)和精細(xì)描述中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。


圖Ι-a是常規(guī)地震數(shù)據(jù)體對(duì)應(yīng)的構(gòu)造域；圖l_b是三維地震數(shù)據(jù)體的變換以后的 數(shù)據(jù)體對(duì)應(yīng)于地質(zhì)年代域；方框表示地震相分析時(shí)窗圖2_a是常規(guī)的三維地震數(shù)據(jù)體的剖面；圖2_b經(jīng)過(guò)三維等時(shí)沉積面的變換，得到 地質(zhì)年代域的數(shù)據(jù)3是沉積地層單元內(nèi)地震相解釋的結(jié)果；圖4為在一定地質(zhì)時(shí)期內(nèi)地震相解釋的結(jié)果；圖5為等時(shí)界面與巖性界面的關(guān)系圖；圖6為現(xiàn)有的地震相識(shí)別模式的定義分析圖；圖7為利用現(xiàn)有的地震相分析方法解釋的沉積相帶圖；圖8采用本發(fā)明的技術(shù)方法對(duì)相關(guān)的沉積地層單元進(jìn)行地震相分析的結(jié)果圖。上述各幅附圖將結(jié)合發(fā)明內(nèi)容和具體實(shí)施方式
加以說(shuō)明
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施方式為，第一步，根據(jù)井孔資料進(jìn)行不同地質(zhì)年代的等時(shí)沉積面的解釋，然后通過(guò)井震標(biāo) 定技術(shù)，在三維地震數(shù)據(jù)體中確定相應(yīng)的地震參考同相軸，基本要求是地震參考同相軸具 有一定的橫向連續(xù)性，便于進(jìn)行區(qū)域追蹤。第二步，在等時(shí)沉積界面標(biāo)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行沉積等時(shí)面的區(qū)域追蹤(可以采用 種子點(diǎn)自動(dòng)追蹤或交互手動(dòng)追蹤)，形成不同沉積等時(shí)面的空間曲面，構(gòu)成年代地層的幾何 框架模型。第三步，在年代地層的幾何框架模型中使用線性內(nèi)插函數(shù)作內(nèi)插，以建立一個(gè)地層時(shí)代模型來(lái)近似表述真實(shí)的地層時(shí)代構(gòu)造。沉積地層時(shí)代模型X-Y坐標(biāo)系與原始三維地 震數(shù)據(jù)體相同，但其Z坐標(biāo)是相對(duì)地質(zhì)年代。在這個(gè)新的數(shù)據(jù)體中，所有的等時(shí)界面對(duì)應(yīng)的 地震同相軸都是水平的。所有時(shí)代切片對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年代面總是上面的較之下面的新。第四步，從正常的三維地震數(shù)據(jù)體中提取年代地層模型中每個(gè)等時(shí)切片對(duì)應(yīng)的振 幅(或其他屬性)值，生成地質(zhì)年代域的地震屬性數(shù)據(jù)體。這數(shù)據(jù)體等價(jià)于在沉積地層單 元的控制下對(duì)正常地震道進(jìn)行了重新采樣，在此新數(shù)據(jù)體中，相同的地質(zhì)年代間隔具有相 同的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度或“厚度”。第五步，根據(jù)井孔資料揭示的不同地質(zhì)年代的沉積地層單元的沉積旋回和沉積相 的特征，結(jié)合地質(zhì)年代域的屬性體數(shù)據(jù)的采樣間隔，確定沉積地層單元內(nèi)地震相分析的地 質(zhì)年代分析步長(zhǎng)，并建立研究區(qū)域(三維數(shù)據(jù)體的覆蓋范圍)的沉積特征的樣本分類(K 值)和初始沉積特征模式。第六步，按照地質(zhì)年代分析步長(zhǎng)逐道讀取地質(zhì)年代域的地震屬性數(shù)據(jù)體的地震屬 性數(shù)據(jù)，分別與每一個(gè)沉積特征模式進(jìn)行比較，計(jì)算分析的地震道與模型道的樣本空間距 離，并按照最小距離原則，為該地震道分配一個(gè)沉積模式。第七步，根據(jù)第六步的計(jì)算結(jié)果，重新計(jì)算該沉積特征的模式樣本中心，產(chǎn)生新的 沉積特征模式的樣本地震道。第八步，如果新的樣本模型道(聚類中心)發(fā)生變化，則執(zhí)行第六步和第七步的計(jì) 算過(guò)程，直至樣本模型道(聚類中心)不再變化(收斂)為止，再次過(guò)程中，有可能出現(xiàn)聚 類中心不收斂的情況，針對(duì)此類情況，有兩種處理方式其一是人為設(shè)定一個(gè)計(jì)算的迭代次 數(shù)，若超過(guò)該迭代數(shù)，仍然未收斂，則不再迭代，繼續(xù)下一步計(jì)算；其二是終止計(jì)算過(guò)程，返 回第五步重新建立研究區(qū)域(三維數(shù)據(jù)體的覆蓋范圍)的沉積特征的樣本分類(K值)和 初始沉積特征模式。重復(fù)第六步至第八步，分別計(jì)算不同地質(zhì)時(shí)期(沉積地層單元)內(nèi)的 等時(shí)沉積面的地震相分析結(jié)果，直至完成所有的計(jì)算，循環(huán)計(jì)算的次數(shù)根據(jù)沉積地層單元 的數(shù)而定，就一般的情況，沉積地層單元的數(shù)=年代框架中的沉積等時(shí)面數(shù)+1，循環(huán)計(jì)算的 次數(shù)與沉積地層單元的數(shù)相同。第九步，將不同沉積地層單元中不同地質(zhì)年代的地震相分析結(jié)果構(gòu)成三維地震數(shù) 據(jù)體的等時(shí)切片數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，為了進(jìn)行基于地質(zhì)年代的沉積演化分析，可以進(jìn)行三維切 片體數(shù)據(jù)的紀(jì)錄格式的轉(zhuǎn)換，生成以三維測(cè)線存放的地震數(shù)據(jù)體。兩種數(shù)據(jù)體代表的地震 相分析結(jié)果是相同的，只是為了加快不同顯示方式(切片顯示-如圖3所示和剖面顯示-如 圖4所示)的顯示速度。圖2_a是常規(guī)的三維地震數(shù)據(jù)體的剖面，剖面中不同顏色標(biāo)注的線段是不同地質(zhì) 時(shí)期的等時(shí)沉積面，經(jīng)過(guò)三維的等時(shí)沉積面的變換，可以得倒如圖2]所示的地質(zhì)年代域的 數(shù)據(jù)，此時(shí)，等時(shí)沉積面已經(jīng)呈水平，證明三維數(shù)據(jù)體的變換是正確的，同時(shí)在圖2-b中沉 積等時(shí)面之間的地震同相軸的起伏變化，反映的是控制沉積作用的古地貌的變化和橫向地 層沉積厚度的變化。圖3是在沉積地層單元約束下，利用K均值聚類算法進(jìn)行沉積地層單元內(nèi)的地震 相分析的結(jié)果，其中黑色條帶反映的是某個(gè)地質(zhì)時(shí)期河流相沉積的特征。圖4是一定地質(zhì)時(shí)期內(nèi)，在沉積地層單元約束下，利用K均值聚類算法進(jìn)行數(shù)據(jù)體 地震相分析的結(jié)果，利用該結(jié)果可以進(jìn)行不同地質(zhì)時(shí)期沉積特征演化規(guī)律的分析。
圖5等時(shí)界面與巖性界面的關(guān)系地震剖面是年代地層(地質(zhì)時(shí)間-沉積地層) 沉積和構(gòu)造樣式的反映。地震反射產(chǎn)生于巖石中的物性界面，這些界面主要是由具有速 度-密度差的層(層理)和不整合面組成的(等時(shí)界面)。圖6現(xiàn)有的地震相識(shí)別模式的定義分析由于在構(gòu)造域中采用了等時(shí)窗長(zhǎng)度的分 析技術(shù)，要求模型道的采樣點(diǎn)相同，可能不包括完整的“半”波形，缺乏實(shí)際的地質(zhì)意義，致 使地震相分析結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)情況有出入。圖7利用現(xiàn)有的地震相分析方法解釋的沉積相帶圖，沉積相帶不清晰，反映的儲(chǔ) 層沉積特征不明顯。圖8利用本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)方法對(duì)相關(guān)的沉積地層單元進(jìn)行地震相分析的結(jié)果，沉 積相帶邊界清晰，反映的儲(chǔ)層沉積特征準(zhǔn)確。上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本 發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本 發(fā)明上述具體實(shí)施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是一個(gè)具體的實(shí)施例，而并 不具有限制性的意義。
權(quán)利要求
1.一種基于沉積地層單元的地震相分析方法，其特征在于，本發(fā)明利用三維地震屬性 數(shù)據(jù)體進(jìn)行儲(chǔ)層沉積特征的分析，運(yùn)用高分辨率層序地層學(xué)原理和方法，以及地震屬性分 析方法和模式識(shí)別方法；方法中采用K均值聚類算法，在沉積等時(shí)界面的控制下，進(jìn)行沉積地層單元的沉積特 征和沉積演化的分析過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于沉積地層單元的地震相分析方法，其特征在于， 所述方法包括，①.三維地震數(shù)據(jù)體的變換步驟，在進(jìn)行地震相分析之前，根據(jù)地震反射同相軸的參考地質(zhì)年代，進(jìn)行三維的等時(shí)沉積 面的變換，首先根據(jù)井中地層界面的地質(zhì)年代與深度的關(guān)系，在地震數(shù)據(jù)體中定義等時(shí)沉 積面的追蹤種子點(diǎn)；其次，根據(jù)種子點(diǎn)的地震屬性特征，進(jìn)行地震同相軸的追蹤；然后，在 地震同相軸追蹤的基礎(chǔ)上，構(gòu)建等時(shí)沉積面的空間曲面；最后，根據(jù)等時(shí)沉積面的空間曲 面，按照一定的地質(zhì)年代步長(zhǎng)，對(duì)三維地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行重采樣和插值，得到能夠反映同一沉 積地層單元內(nèi)的地震特征的數(shù)據(jù)體；②.建立地震相的分類模式，根據(jù)三維地震測(cè)網(wǎng)內(nèi)不同時(shí)期沉積地層單元的特點(diǎn)，確定三維地震測(cè)網(wǎng)中地震相分析 的地質(zhì)年代分析時(shí)間步長(zhǎng)，即時(shí)窗，結(jié)合井孔沉積相和成因地層單元的結(jié)果，建立不同沉積 相帶的地質(zhì)年代域地震道的分類模式；根據(jù)研究區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，定義不同類型的沉積相的 地震相模式，通過(guò)分類模式的建立，將地震屬性特征與沉積相建立關(guān)聯(lián)，并利用地震屬性數(shù) 據(jù)體根據(jù)分類模式進(jìn)行同沉積時(shí)期的沉積相的自動(dòng)分析；③.采用K均值聚類算法實(shí)現(xiàn)沉積地層單元的地震相分析步驟，K均值聚類算法用于確定時(shí)窗在三維屬性體自動(dòng)分析每一道的地震屬性特征，從而得 到地震相分類數(shù)據(jù)體； 其包括以下五個(gè)步驟i.根據(jù)井孔解釋的沉積地層單元，為每個(gè)聚類確定一個(gè)初始的聚類中心，k個(gè)聚類存 在k個(gè)聚類中心； .將樣本集中的每一個(gè)樣本按照最小距離原則Di = min { Il X-Ci || }，χ e DataSet，i = 1，2，…，k (1)分配到k個(gè)聚類中的某一個(gè)類別； .使用每個(gè)聚類中所有樣本的均值作為新的聚類中心；iv.若聚類中心在地質(zhì)年代域的屬性空間中產(chǎn)生位置的變化，則重復(fù)ii、iii步直到聚 類中心不再變化為止；V.最后得到k個(gè)聚類中心就是聚類的結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于沉積地層單元的地震相分析方法，其特征在于， 所述K均值聚類算法的聚類準(zhǔn)則為 ^ ιρ)- 是聚類s的聚類中心⑵
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種基于沉積地層單元的地震相分析方法，其特征在于， 所述方法還包括，(1)根據(jù)井孔資料，即根據(jù)巖性地層、古生物地層和沉積旋回分析，進(jìn)行不同地質(zhì)年代 的等時(shí)沉積界面的解釋，根據(jù)時(shí)深關(guān)系進(jìn)行等時(shí)沉積面的種子點(diǎn)的三維位置定義，然后通 過(guò)井震標(biāo)定技術(shù)，在三維地震數(shù)據(jù)體中確定相應(yīng)的地震參考同相軸，基本要求是地震參考 同相軸具有橫向連續(xù)性；(2)在等時(shí)沉積界面標(biāo)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行沉積等時(shí)面的區(qū)域追蹤，采用種子點(diǎn)自動(dòng)追蹤 或交互手動(dòng)追蹤方法，形成不同沉積等時(shí)面的空間曲面，構(gòu)成年代地層的幾何框架模型；(3)在所述年代地層的幾何框架模型中使用線性內(nèi)插函數(shù)作內(nèi)插，以建立一個(gè)地層時(shí) 代模型來(lái)近似表述真實(shí)的地層時(shí)代構(gòu)造；沉積地層時(shí)代模型X-Y坐標(biāo)系與原始三維地震數(shù) 據(jù)體相同，但其Z軸坐標(biāo)是相對(duì)地質(zhì)年代；在該數(shù)據(jù)體中，所有的等時(shí)界面對(duì)應(yīng)的地震同相 軸都是水平的；所有時(shí)代切片對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年代面總是上面的較之下面的新；(4)從三維地震數(shù)據(jù)體中提取年代地層模型中每個(gè)等時(shí)切片對(duì)應(yīng)的振幅值，生成地質(zhì) 年代域的地震屬性數(shù)據(jù)體；所述數(shù)據(jù)體等價(jià)于在沉積地層單元的控制下對(duì)正常地震道進(jìn)行 了重新采樣，在該數(shù)據(jù)體中，相同的地質(zhì)年代間隔具有相同的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度或厚度；(5)根據(jù)井孔資料表示的不同地質(zhì)年代的沉積地層單元的沉積旋回和沉積相的特征， 結(jié)合地質(zhì)年代域的屬性體數(shù)據(jù)的采樣間隔，確定沉積地層單元內(nèi)地震相分析的地質(zhì)年代分 析步長(zhǎng)，并建立研究區(qū)域，即三維數(shù)據(jù)體的覆蓋范圍的沉積特征的樣本分類(K值)和初始 沉積特征模式；(6)按照地質(zhì)年代分析步長(zhǎng)逐道讀取地質(zhì)年代域的地震屬性數(shù)據(jù)體的地震屬性數(shù)據(jù)， 利用公式(1)分別與每一個(gè)沉積特征模式進(jìn)行比較，計(jì)算分析的地震道與模型道的樣本空 間距離，并按照最小距離原則，保證公式(1)計(jì)算的Di最小，從而為該地震道分配一個(gè)沉積 模式；(7)根據(jù)第6步的計(jì)算結(jié)果，利用公式(2)重新計(jì)算該沉積特征的模式樣本中心，產(chǎn)生 新的沉積特征模式的樣本地震道；(8)若產(chǎn)生的樣本模型道即聚類中心發(fā)生變化，則執(zhí)行第6步和第7步的計(jì)算過(guò)程，直 至樣本模型道不再收斂變化為止；重復(fù)第6步至第8步，分別計(jì)算不同地質(zhì)時(shí)期，沉積地層單元內(nèi)的等時(shí)沉積面的地震相 分析結(jié)果，直至完成所有的計(jì)算，循環(huán)計(jì)算的次數(shù)根據(jù)沉積地層單元的數(shù)而定；(9)將不同沉積地層單元中不同地質(zhì)年代的地震相分析結(jié)果所構(gòu)成三維地震數(shù)據(jù)體的 等時(shí)切片數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于沉積地層單元的地震相分析方法，其特征在于，在第8步中，重新執(zhí)行第6步和第7步過(guò)程中，若出現(xiàn)聚類中心不收斂的情況，采取兩 種方法其一是設(shè)定一個(gè)計(jì)算的迭代次數(shù)，若超過(guò)該迭代數(shù)，仍然未收斂，則不再迭代，繼續(xù) 下一步計(jì)算；其二是終止計(jì)算過(guò)程，返回第5步重新建立研究區(qū)域，三維數(shù)據(jù)體的覆蓋范圍 的沉積特征的樣本分類(K值)和初始沉積特征模式；在第9步后，為了進(jìn)行基于地質(zhì)年代的沉積演化分析，還包括進(jìn)行三維切片體數(shù)據(jù)的 紀(jì)錄格式的轉(zhuǎn)換過(guò)程，生成以三維測(cè)線存放的地震數(shù)據(jù)體；兩種數(shù)據(jù)體代表的地震相分析 結(jié)果是相同的。
全文摘要
本發(fā)明屬于油氣及煤層氣地震勘探與開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及勘探開發(fā)過(guò)程中的儲(chǔ)層沉積演化分析方法，為油氣和煤層氣勘探開發(fā)優(yōu)選有利的目標(biāo)層系和區(qū)帶提供可靠的基礎(chǔ)性資料。本發(fā)明利用三維地震屬性數(shù)據(jù)體進(jìn)行儲(chǔ)層沉積特征的分析，運(yùn)用高分辨率層序地層學(xué)原理和方法，以及地震屬性分析方法和模式識(shí)別方法；方法中采用K均值聚類算法，在沉積等時(shí)界面的控制下，進(jìn)行沉積地層單元的沉積特征和沉積演化的分析過(guò)程。用于輔助油氣包括非常規(guī)油氣勘探開發(fā)過(guò)程中的儲(chǔ)層沉積演化研究工作，并指導(dǎo)巖性和地層圈閉油氣藏的精細(xì)儲(chǔ)層沉積特征描述，為油氣和煤層氣勘探開發(fā)優(yōu)選有利的目標(biāo)層系和區(qū)帶提供可靠的基礎(chǔ)性資料。
文檔編號(hào)G01V1/30GK102053270SQ200910236778
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者傅星菊, 徐雷鳴, 邵志東, 魏嘉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院