一种基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测方法及系统与应用技术方案

本发明专利技术属于裂缝地震定量预测领域，涉及一种基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝参数预测方法，以改进裂缝密度和方向预测精度。首先推导HTI介质中含裂缝密度的方位弹性阻抗方程，对方位弹性阻抗差异进行奇异值分解得到不同的基函数和奇异值，研究表明前两项基函数和奇异值足够准确恢复方位弹性阻抗差异，方位角基函数与裂缝方位有关，对第一项方位角基函数进行傅里叶级数拟合可实现裂缝方位预测。奇异值与裂缝密度有关，利用第一项奇异值可实现裂缝密度预测。模型测试和实际应用表明，该方法在地震数据含一定噪声的情况下仍能够得到稳定可靠的裂缝密度和方向，有助于指导裂缝储层的勘探和开发。

【技术实现步骤摘要】
一种基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测方法及系统与应用
本专利技术属裂缝地震定量预测领域，具体涉及一种基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。裂缝型油气藏中发育的天然裂缝与储层渗透率有关，在控制储层流体流动方面具有重要意义，裂缝密度和方向是最优化裂缝型油气藏生产的关键参数，裂缝密度高值区域可能表示高渗透率区域，确定裂缝密度可以指导井位部署，确定裂缝方向有助于指导水平井的钻进方向。因此，如何准确预测裂缝密度和方向一直是裂缝型油气藏勘探开发中的难点问题。定向排列的垂直裂缝使得地震波在地下传播过程中表现出明显的方位各向异性特征。在地震长波长假设条件下，通常将发育有定向排列的近垂直高角度裂缝的储层等效为HTI(TransverseIsotropicwithaHorizontalsymmetryaxis)介质，Rüger反射系数近似方程在工业界应用最为广泛。常用的叠前地震裂缝预测方法包括：椭圆拟合法，对随方位变化的地震属性进行椭圆拟合，椭圆的长轴或短轴指示裂缝方向，短轴和长轴的比值指示各向异性强度；基于统计法的各向异性强度预测方法，利用统计的OVT道集振幅或旅行时的方差指示各向异性强度；方位叠前地震反演方法，利用方位叠前地震数据反演得到各向异性梯度或裂缝弱度，指示各向异性强度；傅里叶级数分解方法，利用方位地震数据或方位弹性阻抗直接计算各阶傅里叶系数，二阶傅里叶系数指示各向异性强度，相位指示裂缝方向。但专利技术人发现：上述方法得到的是各向异性强度，可以指示相对裂缝密度，而非地层真实的裂缝密度。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术提出了一种基于方位弹性阻抗差异奇异值分解(SVD，singularvaluedecomposition)的裂缝预测方法，以改进裂缝密度及方向的预测精度。首先推导了含裂缝密度的方位弹性阻抗方程，通过方位弹性阻抗反演可消除子波的影响。为了消除各向同性项对裂缝密度反演结果的影响，对方位弹性阻抗差异进行SVD分解得到不同的奇异值和基函数，通过对方位角基函数进行傅里叶级数拟合可实现裂缝方位预测。通过正演奇异值与裂缝密度的关系可直接利用奇异值实现裂缝密度预测。最后通过模型测试和实际应用验证本方法的可靠性。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面，提供了一种基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测方法，包括：基于分方位的部分角度叠加地震数据、地震子波、各向同性弹性阻抗低频模型，进行反演，得到方位弹性阻抗数据体Ⅰ；利用所述方位弹性阻抗数据体Ⅰ计算，得到方位弹性阻抗差异；对方位弹性阻抗差异进行奇异值分解得到不同的基函数和奇异值；对方位角基函数进行傅里叶级数拟合对裂缝方位进行预测；结合奇异值对裂缝密度进行预测。本专利技术首先推导了含裂缝密度的方位弹性阻抗方程，通过方位弹性阻抗反演可消除子波的影响。为了消除各向同性项对裂缝密度反演结果的影响，对方位弹性阻抗差异进行SVD分解得到不同的奇异值和基函数，通过对方位角基函数进行傅里叶级数拟合可实现裂缝方位预测。通过正演奇异值与裂缝密度的关系可直接利用奇异值实现裂缝密度预测。最后通过模型测试和实际应用验证本方法的可靠性。本专利技术的第二个方面，提供了一种基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测系统，包括：方位弹性阻抗反演模块，用于对不同方位的部分角度叠加地震数据、地震子波、各向同性弹性阻抗低频模型进行反演，得到方位弹性阻抗数据体Ⅰ；数据计算模块，用于对方位弹性阻抗数据体计算，得到归一化方位弹性阻抗差异；奇异值分解模块，用于对方位弹性阻抗差异进行奇异值分解，得到不同的基函数和奇异值；裂缝方位预测模块，用于对方位角基函数进行傅里叶级数拟合，对裂缝方位进行预测；裂缝密度预测模块，用于结合奇异值，对裂缝密度进行预测。本专利技术的系统有效提高了裂缝密度及方向预测准确性和稳定性，为裂缝储层的勘探和开发提供了可靠保障。本专利技术的第三个方面，提供了任一上述的基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测系统在裂缝储层的勘探和开发中的应用。由于本申请的裂缝密度及方向预测方法具有更高的准确性和稳定性，因此，有望在裂缝储层的勘探和开发中得到广泛应用。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术的预测方法提高了裂缝密度及方向预测准确性和稳定性，为裂缝储层的勘探和开发提供了可靠保障。(2)本专利技术推导了含裂缝密度的方位弹性阻抗方程，通过方位弹性阻抗反演可消除子波的影响。为了消除各向同性项对裂缝密度反演结果的影响，对方位弹性阻抗差异进行SVD分解得到不同的奇异值和基函数，通过对方位角基函数进行傅里叶级数拟合可实现裂缝方位预测。通过正演奇异值与裂缝密度的关系可直接利用奇异值实现裂缝密度预测。最后通过模型测试和实际应用验证本方法的可靠性。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术实施例1合成的无噪声归一化方位弹性阻抗、归一化方位弹性阻抗差异及由归一化方位弹性阻抗差异SVD分解得到的基函数；(a)合成的无噪声归一化方位弹性阻抗；(b)归一化方位弹性阻抗差异；(c)方位角基函数(实线表示真实值，虚线表示拟合结果)；(d)入射角基函数。图2是本专利技术实施例1中由不同基函数和奇异值恢复的归一化方位弹性阻抗差异与其真实值的相对误差；(a)由第一项基函数和奇异值恢复的归一化方位弹性阻抗差异与其真实值的相对误差；(b)由前两项基函数和奇异值恢复的归一化方位弹性阻抗差异与其真实值的相对误差。图3是本专利技术实施例1中不同裂缝密度情况下的归一化方位弹性阻抗差异SVD分解得到的基函数；(a)第一项方位角基函数；(b)第二项方位角基函数；(c)第一项入射角基函数；(d)第二项入射角基函数。图4是本专利技术实施例1中裂缝密度与由归一化方位弹性阻抗差异SVD分解得到的奇异值之间的关系；(a)裂缝密度与第一项奇异值之间的关系；(b)裂缝密度与第二项奇异值之间的关系。图5是本专利技术实施例1中测井曲线。图6是本专利技术实施例1中无噪音的合成地震记录；(a)无噪音；(b)信噪比为5；(c)信噪比为2。图7是本专利技术实施例1中不同信噪比情况下由第一项方位角基函数预测的裂缝对称轴方位；(a)无噪音；(b)信噪比为5；(c)信噪比为2。图8是本专利技术实施例1中不同信噪比情况下由第一项奇异值预测的裂缝密度(实线表示真实值,虚线表示反演结果)；(a)无噪音；(b)信噪比为5；(c)信噪比为2。图9是本专利技术实施例1中基于方位弹性阻抗差异SVD分解的裂缝密度及方向预测流程。图10是本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测方法，其特征在于，包括：/n基于分方位的部分角度叠加地震数据、地震子波、各向同性弹性阻抗低频模型，进行反演，得到方位弹性阻抗数据体Ⅰ；/n利用所述方位弹性阻抗数据体Ⅰ计算，得到方位弹性阻抗差异；/n对方位弹性阻抗差异进行奇异值分解得到不同的基函数和奇异值；/n对方位角基函数进行傅里叶级数拟合对裂缝方位进行预测；/n结合奇异值对裂缝密度进行预测。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测方法，其特征在于，包括：
基于分方位的部分角度叠加地震数据、地震子波、各向同性弹性阻抗低频模型，进行反演，得到方位弹性阻抗数据体Ⅰ；
利用所述方位弹性阻抗数据体Ⅰ计算，得到方位弹性阻抗差异；
对方位弹性阻抗差异进行奇异值分解得到不同的基函数和奇异值；
对方位角基函数进行傅里叶级数拟合对裂缝方位进行预测；
结合奇异值对裂缝密度进行预测。


2.如权利要求1所述的基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测方法，其特征在于，所述方位弹性阻抗差异为：



φ0表示选取某一参考观测方位时对应的参考观测方位与裂缝对称轴方位的夹角。


3.如权利要求1所述的基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测方法，其特征在于，对方位弹性阻抗差异进行奇异值分解，得到：
ΔLEI(θ,φ)＝f1(φ)d11(e)v1(θ)+f2(φ)d22(e)v1(θ)+f3(φ)d33(e)v3(θ)+...(16)
其中，fi(φ)(i＝1,2,3...)表示随方位角变化的基函数，vi(i＝1,2,3...)表示随入射角变化的基函数，dii(e)表示奇异值。


4.如权利要求1所述的基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测方法，其特征在于，M×N的方位弹性阻抗差异为：
ΔLEI＝FDVT(17)
其中，






其中，F和V表示相互正交的特征向量，F的每一列包含不同的方位角基函数fi(φ)，V的每一列包含不同的入射角基函数vi(θ)，M表示某一地层中方位角个数，N某一地层中入射角个数。


5.如权利要求1所述的基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测方法，其特征在于，所述对裂缝方位进行预测的具体步骤为：对归一化方位弹性阻抗差异进行奇异值，得到第一项方位角基函数，利用傅里叶级数方法对第一项方位角基函数进行拟合，计算得到初始裂缝方位，结合裂缝方位先验信息矫正初始裂缝方位，得到最终的裂缝方位预测结果。


6.如权利要求1所述的基于方位弹性阻抗差异奇异值分解的裂缝密度及方向预测方法，其特征在于，所述对裂缝方位进行预测的具体步骤为：
结合弹性参数低频模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广智，李林，张佳佳，王保丽，赵晨，周游，印兴耀，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37