本發(fā)明屬于地質(zhì)模型演示技術(shù)領(lǐng)域，尤其與一種基于碳酸鹽巖儲層露頭的原型地質(zhì)模型地震正演方法有關(guān)。

背景技術(shù)：

在對實際地震資料進行構(gòu)造解釋或巖性解釋的過程中，為了對資料有更進一步的認識，就需要依據(jù)解釋的結(jié)果建立典型的“地質(zhì)概念模型”。模型是真實地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)的簡化，只包含影響地震剖面的幾個重要因素，例如地層速度、密度、厚度、界面的空間形態(tài)等。根據(jù)給定的模型，利用計算機模擬該模型的地震響應(yīng)。模擬過程通常是反復(fù)迭代的，模擬結(jié)果可以輔助解釋人員認識不同類型的地質(zhì)特征在地震剖面上的表現(xiàn)形式。在對復(fù)雜儲層特征進行分析時，我們最常采用的是地震數(shù)值模型技術(shù)，通過簡化實際地震資料，建立符合該地區(qū)實際的復(fù)雜儲層模型。通過對模型進行波動方程正演模擬，獲得儲層的地震反射特征，為儲層預(yù)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。

地震模型技術(shù)按照做法來說的話可以分為兩種，一種是數(shù)學(xué)模型，一個是物理模型。地震數(shù)學(xué)模型技術(shù)就是建立一個地下地質(zhì)構(gòu)造模型(給定地質(zhì)構(gòu)造的幾何形態(tài)和巖石物性參數(shù))，根據(jù)模型的相應(yīng)參數(shù)設(shè)計合理的觀測系統(tǒng)，用數(shù)學(xué)方法計算地質(zhì)構(gòu)造的地震波場特點，得到由這個地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的地震響應(yīng)。地震物理模型技術(shù)是利用一定的物理激發(fā)和觀測設(shè)備，設(shè)計與野外地震勘探的激發(fā)和采集方式相像的觀測系統(tǒng)，對接收的記錄數(shù)據(jù)進行處理，得到用于理論研究的地震剖面或地震數(shù)據(jù)體。具體實現(xiàn)時必須考慮所建模型與實際地質(zhì)體的相似性，包括幾何相似性、運動學(xué)和動力學(xué)特征的相似性等，也就是說要求建立的模型在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和物性各方面與實際地質(zhì)構(gòu)造的主要特征相似。其后，選擇合適的激發(fā)震源，在實驗室對此模型模擬地震勘探的野外工作，進行多種方式的數(shù)據(jù)采集，再對采集的數(shù)據(jù)進行常規(guī)處理，分析地震響應(yīng)特征，進而指導(dǎo)地震勘探的采集、處理、解釋等工作。

模型正演就是利用已知資料建立初步的地下地質(zhì)模型，根據(jù)初步的地質(zhì)模型和相應(yīng)的地層物性參數(shù)，如速度、密度等，按照射線理論或波動理論計算給定模型的地震響應(yīng)，即合成的水平疊加剖面或偏移剖面，并將合成剖面與實際剖面進行比較，反復(fù)修改初始地質(zhì)模型，直到計算的合成剖面與實際剖面比較相近為止。正演模擬是可以幫助研究者清晰的認識地震波在復(fù)雜介質(zhì)中傳播規(guī)律，包括波的運動學(xué)和動力學(xué)特征等，波的反射、透射等，進而獲得地下地質(zhì)體所產(chǎn)生的反射地震波的波場特征。

針對不同的地震模型，地震正演模擬技術(shù)可分為地震物理模擬與數(shù)值模擬兩種。相較于地震物理模擬，地震數(shù)值模擬因成本低、簡單易操作受到人們的青睞。地震數(shù)值模擬是對已知模型的一種數(shù)學(xué)物理正演，模擬是建立在已知的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的，模型的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地層的巖石物理參數(shù)已知，包括速度、密度等參數(shù)。借助于計算機平臺，利用數(shù)學(xué)方法模擬獲得地震波在已知模型中的傳播規(guī)律，并計算在給定的各觀測點的數(shù)值地震記錄的一種模擬方法。正演模擬方法的理論基礎(chǔ)是地震波傳播理論，它表征了地震波在地下各種介質(zhì)中傳播特點。

目前，基于數(shù)值模型的地震正演是最為經(jīng)濟性且最為常用的方法。該方法主要是以實際樣品測試數(shù)據(jù)或者測井?dāng)?shù)據(jù)，據(jù)野外地下構(gòu)造或地質(zhì)異常體的形狀以及巖石物理參數(shù)建立符合地下實際的數(shù)學(xué)模型，采用數(shù)值求解的方法模擬地震響應(yīng)形成過程。該方法不足之處在于，復(fù)雜的碳酸鹽巖儲層通過數(shù)學(xué)模型來表征碳酸鹽巖的非均質(zhì)性，往往都是將復(fù)雜介質(zhì)進行數(shù)學(xué)等效化后，形成等效的速度模型，其數(shù)學(xué)模型相對理想化明顯，不足以反映碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性，其得到的地震正演結(jié)果往往偏于數(shù)學(xué)理想化。

上世紀(jì)80年代以來，前人將材料學(xué)引入地震正演中，將不同材料在實驗室內(nèi)按比例制作成儲層地質(zhì)的物理模型，運用超聲波技術(shù)模擬地震波激發(fā)并進行反射波數(shù)據(jù)采集，研究地震波在不同地質(zhì)體模型中傳播的運動學(xué)和動力學(xué)特征，是一種有效地正演方法，對地震勘探的方法研究以及波場分析等起到了一定的指導(dǎo)作用，隨著地震物理模擬技術(shù)的發(fā)展，常規(guī)構(gòu)造的物理模擬技術(shù)發(fā)展的較為成熟，模型材料主要以環(huán)氧樹脂和硅橡膠為主，把兩種材料和其他助劑按照一定比例配制所需要的復(fù)合材料。該方法不足之處在于，地震物理模擬正演受限于材料因素對于儲層復(fù)雜化程度難以體現(xiàn)。此外物理模擬為超聲波激發(fā)波長、頻率異于地震波激發(fā)，而實際模型材料速度與儲層實際速度完全不同，必須按照模型的比例因子進行重新刻度，所以物理模擬對于儲層非均質(zhì)特征表達過于理想化，存在一定的局限性。通過地震物理模擬正演得到的地震波場信息結(jié)果，往往受限于物理模型的材料學(xué)特征，以及比例因子影響，無法真實反映實際儲層的地震波場信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明旨在提供一種新的基于碳酸鹽巖儲層露頭的原型地質(zhì)模型地震正演方法。本發(fā)明主要為了解決數(shù)學(xué)物理模型無法表征碳酸鹽巖儲層原型特征。

為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于碳酸鹽巖儲層露頭的原型地質(zhì)模型地震正演方法，其特征是，步驟如下：

步驟一：露頭剖面儲層露頭地質(zhì)數(shù)據(jù)采集

對典型露頭剖面選擇多條路線開展實測工作，在高分辨率尺度描述儲層展布特征，進行縱向上放大比例尺，橫向上擴大追蹤觀察范圍，結(jié)合照相、錄像等手段，進行露頭外觀形態(tài)數(shù)據(jù)采集；在明確巖相和沉積微相空間分布特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合密集采樣獲得巖石樣品、巖石伽馬參數(shù)。

步驟二：露頭剖面儲層非均質(zhì)特征精細研究

從三維空間精細描述碳酸鹽巖剖面巖相組合特征、沉積微相空間展布特征及縱橫向分布規(guī)律，在露頭地質(zhì)描述、巖石采樣的基礎(chǔ)上獲取反映儲層空間特征、物性特征等方面的信息，開展精細儲層非均質(zhì)性研究。

步驟三：露頭剖面儲層原型地質(zhì)模型恢復(fù)

將采集獲得的野外儲層地質(zhì)數(shù)據(jù)，巖石樣品測試數(shù)據(jù)，露頭外觀形態(tài)數(shù)據(jù)，地層數(shù)據(jù)，在室內(nèi)進行原型地質(zhì)模型數(shù)字化，形成碳酸鹽巖露頭儲層原型地質(zhì)模型。

步驟四：露頭地質(zhì)模型地震正演

針對選取露頭剖面頂部地表條件進行測網(wǎng)設(shè)計和布置踏勘，在單炮實驗的基礎(chǔ)上，現(xiàn)場調(diào)整及時地震震源激發(fā)條件、測網(wǎng)布置方案、頻率接收范圍，力圖使采集數(shù)據(jù)做到高信噪比、高分辨率、高保幅。

步驟五：露頭地質(zhì)模型地震正演波場信息處理解釋

在室內(nèi)進行采集獲得的露頭地質(zhì)模型地震波場信息的成像處理，針對原型露頭地質(zhì)模型與獲得地震剖面展開儲層特征定量解釋。通過露頭剖面儲層地震反射特征與周緣圍巖進行對比，明確頻率、振幅、相位等地震反射特征，歸納頻率域、角度地震波場特征，然后結(jié)合野外露頭形成地質(zhì)成因模式，在獲得的前期巖石物理實驗測試縱橫波速度數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，進行儲層非均質(zhì)特征與地震波場信息的關(guān)系擬合，綜合分析儲層與其他巖性地震波場特征參數(shù)值差異，達到定量區(qū)別巖性目的。

使用本發(fā)明可以達到以下有益效果：本發(fā)明以露頭剖面精細地質(zhì)描述為基礎(chǔ)，對儲層垂向疊加樣式及空間展布規(guī)律進行精細刻畫，建立碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)定量地質(zhì)模型，在露頭地表使用地震采集儀器進行地震反射波數(shù)據(jù)采集，分析地震反射特征的地質(zhì)成因機制，形成一套碳酸鹽巖儲層地震定量識別的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)點在于以露頭剖面為地質(zhì)模型，直接進行露頭剖面地表地震數(shù)據(jù)激發(fā)采集，達到將儲層特征定量刻度到地震響應(yīng)特征當(dāng)中。針對碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)分布特征，提出一種新的地震正演思路方法，以野外露頭建立起原型儲層模型，剖析原型露頭儲層的實際地震波場信息，從而能夠建立起系統(tǒng)的碳酸鹽巖儲層地震定量識別模式。

具體實施方式

本發(fā)明步驟如下：

步驟一：露頭剖面儲層露頭地質(zhì)數(shù)據(jù)采集

對典型露頭剖面選擇多條路線開展實測工作，在高分辨率尺度描述儲層展布特征，進行縱向上放大比例尺，橫向上擴大追蹤觀察范圍，結(jié)合照相、錄像等手段，進行露頭外觀形態(tài)數(shù)據(jù)采集；在明確巖相和沉積微相空間分布特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合密集采樣獲得巖石樣品、巖石伽馬參數(shù)。也可以將碳酸鹽巖野外露頭進行地質(zhì)素描后，在室內(nèi)對野外露頭模型還原，在室內(nèi)對還原的露頭數(shù)值模型進行地震數(shù)值模擬。

步驟二：露頭剖面儲層非均質(zhì)特征精細研究

從三維空間精細描述碳酸鹽巖剖面巖相組合特征、沉積微相空間展布特征及縱橫向分布規(guī)律，在露頭地質(zhì)描述、巖石采樣的基礎(chǔ)上獲取反映儲層空間特征、物性特征等方面的信息，開展精細儲層非均質(zhì)性研究。

步驟三：露頭剖面儲層原型地質(zhì)模型恢復(fù)

將采集獲得的野外儲層地質(zhì)數(shù)據(jù)，巖石樣品測試數(shù)據(jù)，露頭外觀形態(tài)數(shù)據(jù)，地層數(shù)據(jù)，在室內(nèi)進行原型地質(zhì)模型數(shù)字化，形成碳酸鹽巖露頭儲層原型地質(zhì)模型。

步驟四：露頭地質(zhì)模型地震正演

針對選取露頭剖面頂部地表條件進行測網(wǎng)設(shè)計和布置踏勘，在單炮實驗的基礎(chǔ)上，現(xiàn)場調(diào)整及時地震震源激發(fā)條件、測網(wǎng)布置方案、頻率接收范圍，力圖使采集數(shù)據(jù)做到高信噪比、高分辨率、高保幅。

步驟五：露頭地質(zhì)模型地震正演波場信息處理解釋

在室內(nèi)進行采集獲得的露頭地質(zhì)模型地震波場信息的成像處理，針對原型露頭地質(zhì)模型與獲得地震剖面展開儲層特征定量解釋。通過露頭剖面儲層地震反射特征與周緣圍巖進行對比，明確頻率、振幅、相位等地震反射特征，歸納頻率域、角度地震波場特征，然后結(jié)合野外露頭形成地質(zhì)成因模式，在獲得的前期巖石物理實驗測試縱橫波速度數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，進行儲層非均質(zhì)特征與地震波場信息的關(guān)系擬合，綜合分析儲層與其他巖性地震波場特征參數(shù)值差異，達到定量區(qū)別巖性目的。

本發(fā)明相對前人進行露頭地質(zhì)模型研究中，大多單純從地質(zhì)角度進行儲層分布特征研究，未能有效將露頭儲層特征與地震響應(yīng)特征進行關(guān)聯(lián)。本發(fā)明優(yōu)點在于以露頭剖面為地質(zhì)模型，直接進行露頭剖面地表地震數(shù)據(jù)激發(fā)采集，達到將儲層特征定量刻度到地震響應(yīng)特征當(dāng)中。傳統(tǒng)地震正演方法分為數(shù)值正演模擬與物理正演模擬，以上兩種方法始終只是對地震波動特征進行模擬，而本項目是實際開展真實的地震采集正演工作，能夠最真實程度還原儲層的地震實際反射特征。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在針對碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)分布特征，提出一種新的地震正演思路方法，以野外露頭建立起原型儲層模型，剖析原型露頭儲層的實際地震波場信息，從而能夠建立起系統(tǒng)的碳酸鹽巖儲層地震定量識別模式。

儲層非均質(zhì)模型無法完全定量化是目前亟待解決的問題，能否最大精度的建立與恢復(fù)碳酸鹽巖儲層原型地質(zhì)模型，是在空間上進行有效預(yù)測碳酸鹽儲層非均質(zhì)分布特征的基礎(chǔ)技術(shù)問題，同樣也是實現(xiàn)碳酸鹽巖可持續(xù)勘探的工業(yè)問題。前人在地震正演模型建立中，主要為數(shù)學(xué)模型和物理模型，而這兩種模型都是基于理想化的數(shù)學(xué)建模和物理材料建模，都無法充分表達碳酸鹽巖儲層的非均質(zhì)性，所以在此模型基礎(chǔ)上所獲得的地震正演模擬結(jié)果就會放大地質(zhì)與地震學(xué)科之間存在爭議的矛盾點，缺乏一定的地質(zhì)說服力。而野外露頭地質(zhì)剖面是最貼近地下實際儲層地質(zhì)特征的原型地質(zhì)模型，能夠非常直觀的進行儲層非均質(zhì)性特征研究，分析儲層非均質(zhì)性成因機制、空間展布規(guī)律。本發(fā)明充分考慮當(dāng)前碳酸鹽巖儲層原型地質(zhì)模型恢復(fù)難度大的現(xiàn)實問題，提出在野外直接選取出露完整的碳酸鹽巖野外露頭剖面進行原型儲層地質(zhì)模型設(shè)計，然后在露頭剖面地表進行地震正演作業(yè)，即利用震源激發(fā)地震波，地震采集儀器完成地震反射波數(shù)據(jù)接收工作。該種地震正演方法能夠直接根據(jù)原型地質(zhì)模型得到最真實的地震波場信息，并建立起直觀直接的碳酸鹽巖儲層定量識別標(biāo)準(zhǔn)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。