一种确定地下古河道边界及其内部薄砂体厚度的方法

1.本发明涉及应用地球物理中的油气勘探技术领域，更进一步的是关于岩性及薄储层勘探领域，具体来说是一种确定地下古河道边界及其内部薄砂体厚度的方法。


背景技术：

2.应用地球物理中的地震勘探方法是指在地表以人工方法激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将发生反射与透射，在地表用检波器接收地震波，得到地震记录。地震记录上的特征与地下岩层的性质和结构有关，通过对地震记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。由于在勘查的精度和准确性方面，地震勘探均优于其它地球物理勘探方法，因而在油气勘探中占有举足轻重的地位。
3.近几十年来，随着油气勘探的不断深入，规模大的、易于寻找的构造圈闭已经被发掘殆尽，油气勘探目标不得不转向地层、岩性及复杂圈闭。河流相是重要的沉积相类型之一，古河道内部砂体发育，上下被泥质地层覆盖，其内部砂体是是良好的油气储集空间，可以形成有利的岩性圈闭油气藏。因此，古河道砂体预测是油气勘探中一项非常有意义的工作。
4.实际中，古河道内部砂体往往都是地震勘探中的薄层，即其单层厚度小于1/4地震子波主波长，受制于地震资料横、纵向分辨率的限制，古河道的边界以及其内部砂体厚度难于准确预测。目前，对于古河道边界的识别通常借助相干体、曲率体等，对于古河道内部薄砂体的厚度预测多借助振幅或频率信息，或者利用地震反演方法。本发明提供了一种确定地下古河道边界及其内部薄砂体厚度的方法，利用平均频率来确定目标古河道的边界并计算其内部薄砂体厚度。与目前已有的方法相比，该方法能避免地震道间横向能量不均衡带来的影响，不受制于砂体顶或底界面反射系数的绝对大小，不依赖于井数据，可用于无井地区，抗噪性和鲁棒性高。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的在于提供一种确定地下古河道边界及其内部薄砂体厚度的方法，用以提高对古河道边界及其内部薄砂体预测的准确度。
6.本发明的内容包括：
7.野外采集人工地震数据，室内处理地震数据，获得叠后地震数据；
8.初步判断目标古河道在地震数据上发育的空间位置；
9.在目标古河道附近确定一个标志层，并对其进行地震层位追踪；
10.确定合适的纵向时窗，以标志层为引导，获得包含目标古河道在内的地震数据子体；
11.提取地震数据子体上各地震道的平均频率；
12.统计平均频率的取值范围，给定边界判定参数，确定目标古河道的边界；
13.根据本发明提出的平均频率与薄层厚度关系公式，确定目标古河道内薄砂体的相
对厚度；
14.利用纵波速度资料，将目标古河道内薄砂体相对厚度转换为地层厚度。
15.本发明的有益效果在于，本发明提出的方法，与借助时间域振幅信息计算薄层厚度的方法相比，不受制于河道顶或底界面反射系数的绝对大小，且能消除地震道间横向能量不均衡的影响。与基于频率域峰值频率计算薄层厚度的方法相比，该方法通过求取目的层段地震资料的平均频率，解决了当频谱形状复杂、存在多个谱峰时利用峰值频率计算薄层厚度方法失效的难题，且平均频率求取过程中利用了每个频率值上的振幅谱信息，具有统计效应，实际的抗噪性和鲁棒性更高。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例的确定古河道边界及其内部薄砂体厚度的方法流程图；
18.图2为本发明实施例的某三维工区叠后地震数据体；
19.图3为本发明实施例的某三维工区实际地震数据的一张时间切片；
20.图4为本发明实施例的某三维工区包含目标古河道在内的地震数据子体；
21.图5为本发明实施例的某三维工区目标层段的平均频率平面图；
22.图6为本发明实施例的某三维工区目标层段平均频率的双色调平面图；
23.图7为本发明实施例的某三维工区目标古河道边界图；
24.图8为本发明实施例的某三维工区目标古河道内砂体相对厚度平面图；
25.图9为本发明实施例的某三维工区目标古河道内砂体地层厚度平面图；
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.图1为本发明实施例的确定古河道边界及其内部薄砂体厚度的方法流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：
28.s101、在地表进行人工地震数据采集，在室内进行地震数据处理，获得叠后地震数据。具体地，在步骤s101中，人工地震，是指以勘探为目的的、人为激发产生的地震。在野外进行人工地震采集时，可以是在地表沿一个面进行三维采集，也可以是沿一条线进行二维采集，获得的叠后地震数据可以是三维数据也可以是二维数据。选择某地某工区一个三维采集获得的三维地震数据，进行本发明实施例的应用展示。图1为本发明实施例的某三维工区叠后地震数据体。
29.s102、在地震数据上，初步判断目标古河道发育的空间位置。具体地，在步骤s102中，初步判断目标古河道发育的空间位置的方式，可以通过直接浏览地震数据进行，如果工
区有井钻遇目标古河道，也可以借助测井资料进行井震标定进行。对地震数据进行水平时间切片浏览，图3为本三维数据中的一张时间切片(932ms)，从水平切片上可以看到工区内发育古河道，但在单一水平切片上，古河道面貌展示不全。
30.s103、在目标古河道附近，确定一个标志层，并对其进行地震层位追踪。在步骤s103中，标志层，是指与目标古河道临近的，反射能量强、连续性好，易于对比追踪的地震反射同相轴，可以是波峰反射，也可以是波谷反射。在本实例中，选择目标古河道上部的一个波谷反射同相轴作为标志层，并对其进行层位追踪。
31.s104、以标志层为引导，确定纵向时窗，获得包含目标古河道在内的地震数据子体。在步骤s104中，纵向时窗，若目标古河道在标志层上方，则纵向时窗需沿标志层向上开取，若目标古河道在标志层下方，则纵向时窗需沿标志层向下开取。在本实例中，标志层在目标古河道上部，因而纵向时窗沿标志层向下开取。纵向时窗长度的确定原则是：将目标古河道包含在内且无需过大，各地震道的纵向时窗长度可以相同，也可以不同。在本实例中，确定纵向时窗长度为36ms，采用固定时窗，即各地震道的纵向时窗长度均相同。图4为本发明实施例的某三维工区包含目标古河道在内的地震数据子体。
32.s105、在步骤s104获得的地震数据子体上，提取各地震道的平均频率。在步骤s105中，各地震道的平均频率，是指在包含目标古河道在内的地震数据子体上统计的各地震道离散频谱的平均频率，其确定公式为：f
m,j
为第j道地震道的平均频率，aj(f)为第j道地震道的振幅谱，n为地震道的总数，n为傅里叶变换的总点数。在本实例中，提取的目标层段平均频率f
m,j
的平面图如图5所示。
33.s106、统计平均频率的取值范围，给定边界判定参数，确定目标古河道的边界。平均频率f
m,j
的最小值min_f＝min(f
m,j
),(j＝1,2,...,n)，f
m,j
的最大值max_f＝max(f
m,j
),(j＝1,2,...,n)，在本实例中，f
m,j
的值主要落在25hz到40hz之间，如图5所示。目标古河道内部的区域，具体到某个地震道位置处是否为古河道内，需要由该地震道平均频率f
m,j
的最小值min_f和其最大值max_f以及判定参数ξ综合确定，具体确定方法是：如果f
m,j
＞min_f+ξ*(max_f-min_f)，则该地震道位置处确定为古河道内部，反之该位置确定为古河道外部。判定参数ξ，是一个0到1之间的数值，建议在0.6到0.9之间选择，ξ在取值区间内取值越大，则对古河道内部的认定条件越苛刻，即判定为古河道内部的区域越小，反之，则越多。在本实例中，ξ取0.8。实际中，可以进行测试，选择对刻画古河道形态最有利的边界判定参数。图6为本实例中某三维工区目标层段平均频率的双色调平面图，高频率的黑色部分凸显了河道边部位置。用两条平滑的曲线将图6中黑色部分的目标古河道边界勾勒出来，考虑到实际地震数据中有各种干扰因素的影响，以及根据河道平面展布形态的合理性，舍弃工区西部及北部部分明显不是古河道的散点位置，得到如图7所示的目标古河道边界图。
34.s107、目标古河道内，利用本发明提出的平均频率与薄层厚度关系公式，确定目标古河道内薄砂体的相对厚度。平均频率与薄层厚度关系公式为其中，ti为的第i道地震道位置处薄
砂体的相对厚度，单位为地震子波的主波长，m为位于目标古河道内部的地震道的总数，f
δ,i
为第i道地震道平均频率f
m,i
与地震子波平均频率fw的差值再除以地震子波的平均频率fw，公式表示为f
δ,i
去除了地震子波平均频率的影响，仅保留由于薄砂体厚度变化引起的平均频率变化量。地震子波的获得方法是从包含目标古河道在内的地震数据中由统计方法提取，地震子波的平均频率fw，其确定公式为：其中，aw(f)为地震子波的振幅谱，n为傅里叶变换的总点数。在本实施例中，目的层段地震子波的平均频率fw为30.2hz。图8为获得的本实例的某三维工区目标古河道内砂体相对厚度平面图。砂体相对厚度分布在0.1到0.6个主波长，且从图中可见，河道中间砂体厚，河道两侧砂体薄，符合砂体厚度分布特征。
35.s108、利用纵波速度资料，将目标古河道内薄砂体相对厚度转换为地层厚度。目标古河道内薄砂体相对厚度转换为地层厚度，通过如下公式进行：di＝ti×
λw＝ti×
t
wvsand
,(i＝1,2,...,m)，其中，di为的第i道地震道位置处薄砂体的地层厚度，λw为地震子波的主周期，tw为地震子波的主周期，v
sand
为砂岩的纵波速度，由测井资料或者统计资料获得，m为位于目标古河道内部的地震道的总数。在本实例中，砂岩速度约为3550m/s，地震子波主波长约为110m，图9为计算得到的某三维工区目标古河道内砂体地层厚度平面图，在本实例中，古河道内部砂体厚度在几米到几十米之间，河道中间砂体厚，河道两侧砂体薄，符合砂体厚度分布特征。
36.至此(步骤s101-s108)，地下古河道边界及其内部薄砂体厚度已经获得。图2至图9展示的是三维地震资料的一个实例，事实上，对于一维和二维地震资料本发明提出的方法一样适用。
37.综上所述，本发明的有益成果及优点是：提出了一种确定地下古河道边界及其内部薄砂体厚度的方法。与目前已有的方法相比，该方法能避免地震道间横向能量不均衡带来的影响，无需求取砂体顶或底界面反射系数的值，不依赖于井数据，可用于无井地区，抗噪性和鲁棒性高。

技术特征：
1.一种确定地下古河道边界及其内部薄砂体厚度的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在地表进行人工地震数据采集，在室内进行地震数据处理，获得叠后地震数据；(2)在地震数据上，初步判断目标古河道发育的空间位置；(3)在目标古河道上下，确定一个标志层，并对其进行地震层位追踪；(4)以标志层为引导，确定纵向时窗，获得包含目标古河道在内的地震数据子体；(5)地震数据子体上，提取各地震道的平均频率；(6)利用各地震道的平均频率，给定判定参数，确定属于目标古河道内部的区域及古河道边界；(7)根据本发明提出的平均频率与薄层厚度关系公式，确定目标古河道内薄砂体的相对厚度；(8)利用纵波速度资料，将目标古河道内薄砂体相对厚度转换为地层厚度。2.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(1)所述的人工地震，是以勘探为目的的、人为激发产生的地震；在野外进行人工地震采集时，可以是在地表沿一个面进行三维采集，也可以是沿一条线进行二维采集，获得的叠后地震数据可以是三维数据也可以是二维数据。3.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(2)所述的在地震数据上初步判断目标古河道发育的空间位置的方式，可以通过直接浏览地震数据进行，如果工区有井钻遇目标古河道，也可以借助测井资料进行井震标定进行。4.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(3)所述的标志层，是指与目标古河道临近的，反射能量强、连续性好，易于对比追踪的地震反射同相轴，可以是波峰反射或者波谷反射。5.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(4)所述的纵向时窗，若目标古河道在标志层上方，则纵向时窗需沿标志层向上开取，若目标古河道在标志层下方，则纵向时窗需沿标志层向下开取；纵向时窗长度的确定原则是：将目标古河道包含在内且无需过大，各地震道的纵向时窗长度可以相同，也可以不同。6.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(5)所述的各地震道的平均频率，是指在包含目标古河道在内的地震数据子体上统计的各地震道离散频谱的平均频率，其确定公式为：公式(1)中，f
m,j
为第j道地震道的平均频率，a
j
(f)为第j道地震道的振幅谱，n为地震道的总数，n为傅里叶变换的总点数。7.根据权利要求1所述的方法，其特点是步骤(6)所述的利用各地震道的平均频率，需要统计平均频率f
m,j
的取值范围，具体统计方法是：f
m,j
的最小值min_f＝min(f
m,j
),(j＝1,2,...,n)，f
m,j
的最大值max_f＝max(f
m,j
),(j＝1,2,...,n)；所述的目标古河道内部的区域，具体到某个地震道位置处是否为古河道内，需要由该
地震道平均频率f
m,j
的最小值min_f和其最大值max_f以及判定参数ξ综合确定，具体确定方法是：如果f
m,j
＞min_f+ξ*(max_f-min_f)，则该地震道位置处确定为古河道内部，反之该位置确定为古河道外部；所述的判定参数ξ，是一个0到1之间的数值，建议在0.6到0.9之间选择，ξ的确定原则是：在取值区间内取值越大，则对古河道内部的认定条件越苛刻，即判定为古河道内部的区域越小，反之，则越多，实际中，可以进行测试，选择对刻画古河道形态最有利的边界判定参数；所述的确定目标古河道的边界，是指用两条平滑的曲线将确定为目标古河道内部的散点区域包围起来，考虑河道平面展布形态的合理性，必要时舍弃部分散点位置。8.根据权利要求1所述的方法，其特点是步骤(7)所述的平均频率与薄层厚度关系公式，具体为：公式(2)中，t
i
为的第i道地震道位置处薄砂体的相对厚度，单位为地震子波的主波长，m为位于目标古河道内部的地震道的总数，f
δ,i
为第i道地震道平均频率f
m,i
与地震子波平均频率f
w
的差值再除以地震子波的平均频率f
w
，公式表示为f
δ,i
去除了地震子波平均频率的影响，仅保留由于薄砂体厚度变化引起的平均频率变化量；地震子波的获得方法是从包含目标古河道在内的地震数据中由统计方法提取，地震子波的平均频率f
w
，其确定公式为：公式(3)中，f
w
为地震子波的平均频率，a
w
(f)为地震子波的振幅谱，n为傅里叶变换的总点数；仅在确定为目标古河道内部的地震道位置处利用公式(2)进行砂体相对厚度的计算，目标古河道外部不进行计算。9.根据权利要求1所述的方法，其特点是步骤(8)所述的目标古河道内薄砂体相对厚度转换为地层厚度，通过如下公式进行：d
i
＝t
i
×
λ
w
＝t
i
×
t
wvsand
,(i＝1,2,...,m)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(6)公式(6)中，d
i
为的第i道地震道位置处薄砂体的地层厚度，λ
w
为地震子波的主波长，t
w
为地震子波的主周期，v
sand
为砂岩的纵波速度，由测井资料或者统计资料获得，m为位于目标古河道内部的地震道的总数。

技术总结
本发明公开了一种确定地下古河道边界及其内部薄砂体厚度的方法。所述方法包括：在地表进行人工地震数据采集和处理，获得地震数据；在地震数据上，初步判断目标古河道发育的空间位置；在目标古河道附近确定一个标志层，并对其进行地震层位追踪；以标志层为引导，确定纵向时窗，获得包含目标古河道在内的地震数据子体；地震数据子体上，提取各地震道的平均频率；利用平均频率，给定边界判定参数，确定目标古河道边界；对目标古河道内部区域，利用平均频率与薄层厚度关系公式，确定薄砂体的相对厚度；利用纵波速度资料，将目标古河道内薄砂体相对厚度转换为地层厚度。与目前已有的方法相比，该方法能避免地震道间横向能量不均衡带来的影响，无需求取砂体顶或底界面反射系数的值，不依赖于井数据，可用于无井地区，抗噪性和鲁棒性高。鲁棒性高。鲁棒性高。


技术研发人员：孙鲁平
受保护的技术使用者：中国地质大学（北京）
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2022/3/8