一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)井約束三維密度層序反演方法
【專利摘要】本發(fā)明是物探中復(fù)雜結(jié)構(gòu)井約束三維密度層序反演方法，利用地震或電法勘探得到標(biāo)志界面的構(gòu)造圖，網(wǎng)格化后得到初始界面網(wǎng)格數(shù)據(jù)，將測(cè)井聲波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為測(cè)井密度數(shù)據(jù)，進(jìn)行相對(duì)密度的3D重力反演得到每個(gè)計(jì)算點(diǎn)的各個(gè)深度層的相對(duì)密度值，計(jì)算點(diǎn)的每一個(gè)深度層的絕對(duì)密度背景值，確定井約束系數(shù)，實(shí)現(xiàn)井約束，計(jì)算每個(gè)深度計(jì)算點(diǎn)反演密度絕對(duì)值，迭代反演獲得反演擬合異常數(shù)據(jù)、三維密度數(shù)據(jù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了井約束，提高了重力資料密度反演的可靠性，反演速度快，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理時(shí)間滿足處理需要，實(shí)現(xiàn)了方法的實(shí)用化。
【專利說明】一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)井約束三維密度層序反演方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地球物理勘探技術(shù)，屬于地面重力勘探法，具體是一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)井約束三維密度反演方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前使用的地面重力勘探方法，以石油行業(yè)重力勘探為例，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為《地面重力勘探技術(shù)規(guī)程(SY/T5819-2002)》，其對(duì)重力資料的反演處理技術(shù)要求均是2D\2.5D (二度\ 二度半)剖面反演、單界面重力界面反演而進(jìn)行的，尚沒有三維密度反演的規(guī)定和成熟推廣的技術(shù)，更沒有涉及復(fù)雜結(jié)構(gòu)井約束的三維密度反演。
[0003]現(xiàn)在，三維密度反演技術(shù)尚處在研究階段，姚長(zhǎng)利公開了一種重磁遺傳算法三維反演的方法(姚長(zhǎng)利等，重磁遺傳算法三維反演中高速計(jì)算及有效存儲(chǔ)方法技術(shù)，地球物理學(xué)報(bào)，Vol.46, N0.2，2003.3，P252-258。)，美國猶它大學(xué)的日丹諾夫等也公開了類似的方法(Zhdanov M.S.Three-dimensional regularized focusing inversion of gravity tensorcomponent data, Geophysics, 2004.69(4), P925-937。),但是,上述方法使用的模型均是針對(duì)礦體的簡(jiǎn)單模型，反演密度也是相對(duì)密度，這樣的反演方法和反演結(jié)果無法滿足石油勘探對(duì)復(fù)雜三維反演的需要。根據(jù)查新了解到，對(duì)于適用于石油勘探的復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)、井約束的三維密度反演尚未見到文獻(xiàn)報(bào)道。中國專利《基于標(biāo)準(zhǔn)格架的快速三維重力、磁力物性反演的方法》(200810119467.2),公開了一種基于標(biāo)準(zhǔn)格架正演、層序異常分離和層密度(層磁化率)快速近似計(jì)算和快速迭代反演的一種重磁反演方法，具有快速計(jì)算、處理實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)用性。但是該方法不具備井約束反演功能，也不具備反演逆斷層、反轉(zhuǎn)密度(磁化率)的功能，因而它不適用于復(fù)雜區(qū)重力資料的三維反演。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種利用井約束提高反演精度，解決復(fù)雜山前帶地區(qū)石油重力勘探的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井約束三維密度層序反演方法。
[0005]本發(fā)明通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0006]I)野外實(shí)測(cè)采集重力數(shù)據(jù)，處理得到重力異常平面網(wǎng)格數(shù)據(jù)；
[0007]步驟I)所述的網(wǎng)格數(shù)據(jù)為重力異常數(shù)據(jù)。
[0008]2)利用地震或電法勘探得到標(biāo)志界面的構(gòu)造圖，網(wǎng)格化后得到初始界面網(wǎng)格數(shù)據(jù)；
[0009]步驟2)所述的網(wǎng)格數(shù)據(jù)為構(gòu)造圖界面的深度數(shù)據(jù)。
[0010]步驟2)所述的初始界面通過探區(qū)已知地質(zhì)資料、已知的地震構(gòu)造圖、電法勘探構(gòu)造圖結(jié)合已知鉆井資料建立，或直接由反射面的地震構(gòu)造圖轉(zhuǎn)換為需要的初始界面網(wǎng)格數(shù)據(jù)。
[0011]步驟2)所述的網(wǎng)格化后得到初始界面網(wǎng)格數(shù)據(jù)，當(dāng)遇有逆掩斷層則網(wǎng)格化為不同的初始界面網(wǎng)格數(shù)據(jù)文件。[0012]所述的不同的初始界面網(wǎng)格數(shù)據(jù)文件是斷層上盤一側(cè)的構(gòu)造圖界面深度數(shù)據(jù)網(wǎng)格化成一個(gè)文件，而斷層下盤一側(cè)的構(gòu)造圖界面深度數(shù)據(jù)網(wǎng)格化成為另一個(gè)文件，在逆掩斷層帶，兩個(gè)網(wǎng)格文件的同一位置的數(shù)據(jù)分別為逆斷層的上盤和下盤界面深度數(shù)據(jù)。
[0013]3)將測(cè)井聲波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為測(cè)井密度數(shù)據(jù)；
[0014]步驟3)所述的轉(zhuǎn)換測(cè)井密度數(shù)據(jù)由測(cè)井聲波速度(V)數(shù)據(jù)按Gardner公式轉(zhuǎn)換獲得測(cè)井的密度(σ )數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換得到的密度數(shù)據(jù)與測(cè)井聲波速度數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，再按重力3D反演縱向剖分的間距對(duì)測(cè)井密度數(shù)據(jù)進(jìn)行取均值。
[0015]步驟3 )所述的測(cè)井密度數(shù)據(jù)由地表向下排列，每一口鉆井的密度數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)與重力3D密度反演的縱向剖分?jǐn)?shù)目相等；
[0016]當(dāng)測(cè)井深度與反演深度一樣時(shí)，反演縱向剖分為m個(gè)層，則測(cè)井密度對(duì)應(yīng)求取m個(gè)層的密度平均值；當(dāng)測(cè)井深度(η個(gè)層)小于反演深度(m個(gè)層)時(shí)，則測(cè)井密度對(duì)應(yīng)求取I層至η層的各個(gè)層的密度平均值，(η+1)層至m層的密度數(shù)據(jù)可以取為該段深度地層的巖石密度值
[0017]所述的Gardner 公式為 o=0.31XVa25。
[0018]4)進(jìn)行相對(duì)密度的3D重力反演，獲得相對(duì)密度的三維數(shù)據(jù)體，得到每個(gè)計(jì)算點(diǎn)的各個(gè)深度層的相對(duì)密度值；
[0019]步驟4)所述的相對(duì)密度的3D重力反演采用基于標(biāo)準(zhǔn)格架的快速三維重力、磁力物性反演的方法進(jìn)行。
[0020]5)計(jì)算點(diǎn)的每一個(gè)深度層的絕對(duì)密度背景值，先由距離計(jì)算點(diǎn)最近的2 口井測(cè)井密度數(shù)據(jù)，根據(jù)這2 口井 與計(jì)算點(diǎn)的距離反比進(jìn)行插值，獲得計(jì)算點(diǎn)與測(cè)井深度相同深度的絕對(duì)密度背景值，再根 據(jù)計(jì)算點(diǎn)初始界面深度與最近的I 口測(cè)井位置的初始界面深度差，進(jìn)行計(jì)算點(diǎn)各個(gè)深度層背景密度值所應(yīng)計(jì)存的深度層的浮動(dòng)；
[0021]步驟5)所述的計(jì)算點(diǎn)各個(gè)深度層背景密度值所應(yīng)計(jì)存的深度層的浮動(dòng)方法是按最靠近計(jì)算點(diǎn)的測(cè)井初始界面深度值與計(jì)算點(diǎn)初始界面值之差進(jìn)行浮動(dòng)，計(jì)算點(diǎn)初始界面深度低則向下浮動(dòng)，計(jì)算點(diǎn)初始界面深度淺則向上浮動(dòng)；向上浮動(dòng)時(shí)，如上浮X個(gè)剖分層，會(huì)引起底部缺少X個(gè)剖分層的背景密度，則這X個(gè)剖分層的背景密度全部取為第m-x層的數(shù)據(jù)。向下浮動(dòng)時(shí)，如下浮I個(gè)剖分層，會(huì)引起頂部缺少I個(gè)剖分層的背景密度，則這I個(gè)剖分層的背景密度全部取為第y+l層的數(shù)據(jù)。
[0022]6)確定井約束系數(shù)k(r)，實(shí)現(xiàn)井約束；
[0023]步驟6)井約束系數(shù)k(r)計(jì)算如下:
【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)井約束三維密度層序反演方法，特點(diǎn)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn): 1)野外實(shí)測(cè)采集重力數(shù)據(jù)，處理得到重力異常平面網(wǎng)格數(shù)據(jù)； 2)利用地震或電法勘探得到標(biāo)志界面的構(gòu)造圖，網(wǎng)格化后得到初始界面網(wǎng)格數(shù)據(jù)； 3)將測(cè)井聲波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為測(cè)井密度數(shù)據(jù)； 4)進(jìn)行相對(duì)密度的3D重力反演，獲得相對(duì)密度的三維數(shù)據(jù)體，得到每個(gè)計(jì)算點(diǎn)的各個(gè)深度層的相對(duì)密度值； 5)計(jì)算點(diǎn)的每一個(gè)深度層的絕對(duì)密度背景值，先由距離計(jì)算點(diǎn)最近的2口井測(cè)井密度數(shù)據(jù)，根據(jù)這2 口井與計(jì)算點(diǎn)的距離反比進(jìn)行插值，獲得計(jì)算點(diǎn)與測(cè)井深度相同深度的絕對(duì)密度背景值，再根據(jù)計(jì)算點(diǎn)初始界面深度與最近的I 口測(cè)井位置的初始界面深度差，進(jìn)行計(jì)算點(diǎn)各個(gè)深度層背景密度值所應(yīng)計(jì)存的深度層的浮動(dòng)； 6)確定井約束系數(shù)k(r),實(shí)現(xiàn)井約束； 7)采用下式計(jì)算每個(gè)深度計(jì)算點(diǎn)反演密度絕對(duì)值: 計(jì)算點(diǎn)反演密度的絕對(duì)值=該點(diǎn)絕對(duì)密度的背景密度值+ (相對(duì)密度差值X(l-k(r))),k(r)取值為步驟6)計(jì)算得到； 相對(duì)密度差值為步驟4)中反演得到的計(jì)算點(diǎn)各個(gè)深度層的相對(duì)密度與最近位置測(cè)井的各個(gè)深度層的相對(duì)密度值之差； 8)迭代反演； 9)計(jì)算反演結(jié)果，獲得反演擬合異常數(shù)據(jù)、三維密度數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特點(diǎn)是步驟I)所述的網(wǎng)格數(shù)據(jù)為重力異常數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特點(diǎn)是步驟2)所述的網(wǎng)格數(shù)據(jù)為構(gòu)造圖界面的深度數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特點(diǎn)是步驟2)所述的初始界面通過探區(qū)已知地質(zhì)資料、已知的地震構(gòu)造圖、電法勘探構(gòu)造圖結(jié)合已知鉆井資料建立，或直接由反射面的地震構(gòu)造圖轉(zhuǎn)換為需要的初始界面網(wǎng)格數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特點(diǎn)是步驟2)所述的網(wǎng)格化后得到初始界面網(wǎng)格數(shù)據(jù)，當(dāng)遇有逆掩斷層則網(wǎng)格化為不同的初始界面網(wǎng)格數(shù)據(jù)文件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，特點(diǎn)是所述的不同的初始界面網(wǎng)格數(shù)據(jù)文件是斷層上盤一側(cè)的構(gòu)造圖界面深度數(shù)據(jù)網(wǎng)格化成一個(gè)文件，而斷層下盤一側(cè)的構(gòu)造圖界面深度數(shù)據(jù)網(wǎng)格化成為另一個(gè)文件，在逆掩斷層帶，兩個(gè)網(wǎng)格文件的同一位置的數(shù)據(jù)分別為逆斷層的上盤和下盤界面深度數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特點(diǎn)是步驟3)所述的轉(zhuǎn)換測(cè)井密度數(shù)據(jù)由測(cè)井聲波速度(V)數(shù)據(jù)按Gardner公式轉(zhuǎn)換獲得測(cè)井的密度(σ )數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換得到的密度數(shù)據(jù)與測(cè)井聲波速度數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，再按重力3D反演縱向剖分的間距對(duì)測(cè)井密度數(shù)據(jù)進(jìn)行取均值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特點(diǎn)是步驟3)所述的測(cè)井密度數(shù)據(jù)由地表向下排列，每一口鉆井的密度數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)與重力3D密度反演的縱向剖分?jǐn)?shù)目相等； 當(dāng)測(cè)井深度與反演深度一樣時(shí)，反演縱向剖分為m個(gè)層，則測(cè)井密度對(duì)應(yīng)求取m個(gè)層的密度平均值；當(dāng)測(cè)井深度(η個(gè)層)小于反演深度(m個(gè)層)時(shí)，則測(cè)井密度對(duì)應(yīng)求取I層至η層的各個(gè)層的密度平均值，(η+1)層至m層的密度數(shù)據(jù)可以取為該段深度地層的巖石密度值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，特點(diǎn)是所述的Gardner公式為σ=0.31 XV°_25。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特點(diǎn)是步驟4)所述的相對(duì)密度的3D重力反演采用基于標(biāo)準(zhǔn)格架的快速三維重力、磁力物性反演的方法進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特點(diǎn)是步驟5)所述的計(jì)算點(diǎn)各個(gè)深度層背景密度值所應(yīng)計(jì)存的深度層的浮動(dòng)方法是按最靠近計(jì)算點(diǎn)的測(cè)井初始界面深度值與計(jì)算點(diǎn)初始界面值之差進(jìn)行浮動(dòng)，計(jì)算點(diǎn)初始界面深度低則向下浮動(dòng)，計(jì)算點(diǎn)初始界面深度淺則向上浮動(dòng)；向上浮動(dòng)時(shí)，如上浮X個(gè)剖分層，會(huì)引起底部缺少X個(gè)剖分層的背景密度，則這X個(gè)剖分層的背景密度全部取為第m-x層的數(shù)據(jù)。向下浮動(dòng)時(shí)，如下浮y個(gè)剖分層，會(huì)引起頂部缺少y個(gè)剖分層的背景密度，則這I個(gè)剖分層的背景密度全部取為第y+l層的數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特點(diǎn)是步驟6)井約束系數(shù)k(r)計(jì)算如下:
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特點(diǎn)是步驟8)所述的迭代反演是按照迭代反演結(jié)束條件對(duì)三維反演絕對(duì)密度進(jìn)行三維正演，獲得正演重力異常值，再計(jì)算該正演重力異常值與實(shí)測(cè)重力異常值之差，形成擬合差數(shù)據(jù)，當(dāng)該擬合差數(shù)據(jù)的最大差大于設(shè)置的反演結(jié)束最大差限差時(shí)，再根據(jù)擬合差數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代反演，即把該擬合差數(shù)據(jù)作為重力異常，按上述步驟4)到步驟8)進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，直到滿足設(shè)置的迭代反演結(jié)束條件為止。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特點(diǎn)是步驟8)所述的迭代反演結(jié)束條件是最大擬合差，等于2倍的采集誤差。
【文檔編號(hào)】G01V11/00GK103576212SQ201210250418
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】劉云祥 申請(qǐng)人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司