一种基于导航金字塔分解的油气储层反演方法及装置

技术领域

本发明属于油田勘探开发领域，具体而言，涉及一种基于导航金字塔分解的油气储层反演方法及装置。

背景技术

地震反演技术是综合运用地震、测井、地质等资料以揭示地下目标层(储层、油气层等)的空间几何形态(包括目标层厚度、顶底构造形态、延伸方向、延伸范围、尖灭位置等)和目标层微观特征，它是将大面积的连续分布的地震资料与具有高分辨率的井点测井资料进行匹配、转换和结合的过程。因此，将纵向高分辨率的钻孔资料与横向稳定的地震高分辨率三维资料结合，来预测储层厚度空间变化及其岩性的分布也是地震反演的优点。

地震反演目前广泛地应用于油气勘探开发的各个阶段。在勘探阶段，通过相对波阻抗处理或探井控制下的地震反演等技术进行储层预测，可提高油气储量探明率，优选评价井位；在油田开发前期，通过测井--地震联合反演的储层精细研究，来优化开发方案，提高钻井成功率和单井产能；在滚动开发阶段，通过利用更多的钻井资料进行地震控制下测井插值反演，提高地震反演的分辨率和精度，深化对油藏的认识，优化调整井位；在强化采油阶段，通过注气等措施前后反演资料变化的对比，可有效地监测强化采油过程的进展状况，优化油藏管理。说明在油气勘探开发中，不同阶段反演的作用及精度是不一样的，那么不仅反演方法上要不断技术更新，同时地震数据也要不断的深入挖掘，才能让地震反演发挥更加重要的作用。

目前常规的反演对地震信息应用中，采用的是地震全尺度的综合信息，不能满足不同尺度的地质体识别。

发明内容

为了解决目前常规的反演对地震信息应用中，采用的是地震全尺度的综合信息，不能满足不同尺度的地质体识别的问题，本申请实施例提供了一种基于导航金字塔分解的油气储层反演方法及装置。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于导航金字塔分解的油气储层反演方法，包括：

基于导航金字塔算法，对原始地震数据进行多尺度分解，得到多尺度地震数据；

对所述多尺度地震数据进行重组；

对重组后的地震数据进行井-震-层位数据调整；

基于不同尺度的地震数据进行地震反演。

其中，所述对原始地震数据进行多尺度分解，得到多尺度地震数据，包括：

选取和设置关键参数，所述关键参数包括：低通径向滤波器的起始和截止波数以及平滑系数；线性增强类型突出的是地质体的不连续性，平面性增强类型突出的是地质体的连续性特征；维度属性分析方法滤波器选择线性或S函数；

通过方向可控滤波器实现导航金字塔方法分解地震数据，得到多尺度地震数据。

其中，所述对所述多尺度地震数据进行重组，包括：

对于宏观地质规律分析采用大尺度的leve2、level3、level4数据作为基础区重构；对储层内部砂体的非均质性和叠置样式的研究，采用小尺度的level0、level1数据为基础重构。

其中，所述基于不同尺度的地震数据进行地震反演，包括：

通过地质分析，选择需要表征的地质体要求，选择地震尺度数据进行，基于井震联合的地震反演，预测地质单元体的规律及分布规律，刻画单元体的边界。

第二方面，本申请提供了一种基于导航金字塔分解的油气储层反演装置，包括：

多尺度分解单元，用于基于导航金字塔算法，对原始地震数据进行多尺度分解，得到多尺度地震数据；

重组单元，用于对所述多尺度地震数据进行重组；

调整单元，用于对重组后的地震数据进行井-震-层位数据调整；

反演单元，用于基于不同尺度的地震数据进行地震反演。

其中，所述多尺度分解单元用于：

选取和设置关键参数，所述关键参数包括：低通径向滤波器的起始和截止波数以及平滑系数；线性增强类型突出的是地质体的不连续性，平面性增强类型突出的是地质体的连续性特征；维度属性分析方法滤波器选择线性或S函数；

通过方向可控滤波器实现导航金字塔方法分解地震数据，得到多尺度地震数据。

其中，所述重组单元用于：

对于宏观地质规律分析采用大尺度的leve2、level3、level4数据作为基础区重构；对储层内部砂体的非均质性和叠置样式的研究，采用小尺度的level0、level1数据为基础重构。

其中，所述反演单元用于：

通过地质分析，选择需要表征的地质体要求，选择地震尺度数据进行，基于井震联合的地震反演，预测地质单元体的规律及分布规律，刻画单元体的边界。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

本申请实施例基于导航金字塔分解的油气储层反演方法及装置具有如下有益效果：

本申请基于导航金字塔分解的油气储层反演方法包括：基于导航金字塔算法，对原始地震数据进行多尺度分解，得到多尺度地震数据；对所述多尺度地震数据进行重组；对重组后的地震数据进行井-震-层位数据调整；基于不同尺度的地震数据进行地震反演。本申请基于不同地质体的定量表征独创性的提出了导航金字塔多尺度分解地震数据的地震反演方法，实现了不同尺度下的地质单元体边界及内部特征识别及刻画。本申请基于不同尺度地震数据的井-正联合的储层反演方法，不仅能宏观描述地质体的分布特征，也能微观定量的刻画砂体分布，提高储层的精细描述。

附图说明

图1为本申请实施例基于导航金字塔分解的油气储层反演方法实施例一流程示意图；

图2为本申请实施例基于导航金字塔分解的油气储层反演方法实施例二流程示意图；

图3为本申请实施例基于导航金字塔分解的油气储层反演方法实施例三流程示意图；

图4为图像多尺度表达示意图；

图5为图像金字塔概念结构示意图；

图6为不同尺度变换到相同大小后的对比图(左：I0尺度，中：I1尺度，右：I2尺度)；

图7为导航金字塔方法地震数据处理实施流程图；

图8为地震数据分解多尺度剖面对比图；

图9为地震数据分解多尺度平面对比图；

图10为不同尺度地震数据重构剖面对比图；

图11为不同尺度地震数据重构属性差异对比平面图；

图12为不同尺度地震数据井-震标定结果差异对比图；

图13为不同尺度地震解释层位差异对比图；

图14为不同尺度地震反演结果差异对比剖面图；

图15为不同尺度地震反演结果差异对比平面图；

图16为本申请实施例基于导航金字塔分解的油气储层反演装置结构示意图；

图17为本申请实施例计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请进行进一步的介绍。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本申请内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。

目前常规的反演对地震信息应用中，采用的是地震全尺度的综合信息，很难做到分尺度提取，不能满足不同尺度的地质体识别。对于宏观的地质规律、油田砂体的分布范围规模刻画采用大尺度的地震数据去表征或许更直观和明显。而对于砂体的刻画则提取小尺度地震数据信息更为合适。因此，针对不同尺度的描述对象选择合适尺度的地震数据信息是必要和可行。

从目前国内外研究情况来看，反演主要还是基于地震数据全频段信息，未见基于不同尺度的地震数据下进行地质体的识别反演，形成该问题的主要原因是储层反演中侧重于储层精细描述，砂体的识别精度，从而忽略了不同尺度下地质单元体的边界刻画。大尺度的地震数据表征宏观的地质规律特征可能会更直观和明显。

本发明的目的是针对不同地质单元体的识别刻画，利用导航金字塔算法分解的多尺度地震数据进行有选择的不同尺度数据组合的地震反演。通过基于不同尺度地震信息的反演解决地质单元体的边界识别以及内部特征精细刻画的问题。

本申请基于导航金字塔分解的油气储层反演方法为一种把地震数据分解为不同尺度的地震数据，组合不同尺度数据进行基于不同尺度地震数据的储层预测反演方法，涉及油气田勘探开发领域，尤其是涉及油气田的油藏精细描述研究领域。

实施例一

如图1所示，本申请提供了一种基于导航金字塔分解的油气储层反演方法，包括步骤：S101，基于导航金字塔算法，对原始地震数据进行多尺度分解，得到多尺度地震数据；S103，对多尺度地震数据进行重组；S105，对重组后的地震数据进行井-震-层位数据调整；S107，基于不同尺度的地震数据进行地震反演。

本申请针对研究区砂体边界以及断层边界复杂的特征，提出了导航金字塔算法处理地震数据的方法，通过地震数据多尺度分解与组合从不同尺度不同方向提取地质体信息，根据描述地质体对象的需求，选择不同尺度的地震数据组合从宏观、微观去突出地质体特征以及刻画。选取合适的尺度数据能够更好的建立地震属性与地质体特征的相关性，更加准确的识别地质体的沉积特征和平面分布特征。

实施例二

如图2所示，本申请基于导航金字塔分解的油气储层反演方法，包括步骤：S101-1，选取和设置关键参数，通过方向可控滤波器实现导航金字塔方法分解地震数据，得到多尺度地震数据；S103，对多尺度地震数据进行重组；S105，对重组后的地震数据进行井-震-层位数据调整；S107，基于不同尺度的地震数据进行地震反演。

S101-1具体包括：选取和设置关键参数，关键参数包括：低通径向滤波器的起始和截止波数以及平滑系数；线性增强类型突出的是地质体的不连续性，平面性增强类型突出的是地质体的连续性特征；维度属性分析方法滤波器选择线性或S函数；通过方向可控滤波器实现导航金字塔方法分解地震数据，得到多尺度地震数据。

本申请充分利用了金字塔导航技术多尺度多方向分解，寻找最优方向后再重构的特性，对原始地震进行多维多方向分解。本专利中通过方向可控滤波器实现导航金字塔方法分解地震数据，通过关键参数选取和设置实现不同尺度的最优分解，关键参数为：

(1)低通径向滤波器的起始和截止波数以及平滑系数；

(2)线性增强类型突出的是地质体的不连续性，平面性增强类型突出的是地质体的连续性特征；

(3)维度属性分析方法滤波器可以选择线性或S函数(高斯滤波器)；

(4)地震数据的保留低频成分是否保留对结果也有影响；

本申请提出了金字塔导航算法分解地震数据，较好的弥补了地震信息多尺度在刻画地质单元体的表征方面的缺陷。本申请提出了基于不同尺度地震数据组合的反演方法，能够更为合理对地质单元体的边界和内部特征进行刻画，较大程度的利用了地震数据蕴含的丰富频率、角度信息。

实施例三

如图3所示，本申请基于导航金字塔分解的油气储层反演方法，包括步骤：S101-1，选取和设置关键参数，通过方向可控滤波器实现导航金字塔方法分解地震数据，得到多尺度地震数据；S103-1，对于宏观地质规律分析采用大尺度的leve2、level3、level4数据作为基础区重构；对储层内部砂体的非均质性和叠置样式的研究，采用小尺度的level0、level1数据为基础重构；S105，对重组后的地震数据进行井-震-层位数据调整；S107，基于不同尺度的地震数据进行地震反演。下面介绍每一步骤。

S101-1，选取和设置关键参数，通过方向可控滤波器实现导航金字塔方法分解地震数据，得到多尺度地震数据。

Steerable Pyramid分解理论于20世纪90年代早期被提出，是一种线性的多尺度多方向的图像分解技术，具有平移不变性和方向可控性等优点。由Freeman Adelson，Simoncelli和Freeman于1991年引入到地震勘探领域。通过运用方向可控滤波器，可在不同方向以及不同尺度上进行迭代运算，将原图像划分成一系列具有不同分辨率大小，不同方向信息特征的图像，而后再对分解的图像进行处理。并且根据所需得特征信息，运用一定方法予以增强，最后将处理过的子图像进行合成，得到最终的输出图像。因此，可控方向金字塔是一个多尺度过程，能对具有形状不同、大小各异的地下地质体进行更加精确的匹配识别。

多尺度表达的根本思路是大尺度信号的结构应该是小尺度信号结构的简化。先前的学者在已有理论研究的基础上提出了一种新颖的、更为直观的多尺度表达方法——图像金字塔。即同一图像由下而上图像的尺度由大变小的构成了图像金字塔。由于尺度变换是通过降采样实现的，在每个层上选择的尺度参数不可能相同。参数越大分层越多，图像的细节显示就变得越来越模糊(图4)。不同的尺度存储不同的细节，而不是单独存储。因此，可以从不同的尺度中提取不同的细节，从而以一种详细而有效的方式来识别目标体。

导航金字塔对地质图像处理，其核心是利用多尺度多方向分析方法将地震信号分解为不同尺度、不同方向的包含不同地质信息的子带信息(拉普拉斯金字塔)，结合一定的算法(方向可控滤波器)分别提取子带信息上与地质体有关的地质信息，从而达到精确识别地质体的目的。图5为金字塔结构示意图，从下到上图像代表不同的分辨率和尺度。金字塔最下部图像为小尺度，可以显示出图像的细节部分，越往上图像尺度变大、分辨率降低。

如图6所示，将金字塔的前三层变到同一尺度上来对比效果来展示出的不同尺度下滤波效果，随着识别尺度的增大，图像内部细节特征变模糊，图像轮廓依然清晰。

如图7所示，导航金字塔地震数据处理过程主要包括金字塔结构的创建(图像分解)和分解后的图像重构。图像分解是在金字塔结构的创建也就是对输入进行分解过程中，通过在频率域递归调用低通径向滤波器来实现金字塔结构，然后在金字塔每层通过方向可控滤波器得到不同基方向的带通滤波图像。因此，图像能够被分解成不同尺度下的子带信息，且每一层又可被分解到不同方向得到含有方向信息的子带图像。

图像重构其过程主要是插值函数的确定，确定插值函数后，将带通滤波图像与其对应的插值函数做乘法运算后相加即得到滤波后图像，主要涉及到空间变化方向估计和维度属性分析。因此，将各个单元信息通过加权求和分层叠加等一系列工作突出感兴趣的特征，合成的输出图像即图像的重构。

本申请充分利用了金字塔导航技术多尺度多方向分解，寻找最优方向后再重构的特性，对原始地震进行多维多方向分解。本专利中通过方向可控滤波器实现导航金字塔方法分解地震数据，通过关键参数选取和设置实现不同尺度的最优分解，关键参数为：

(1)低通径向滤波器的起始和截止波数以及平滑系数；

(2)线性增强类型突出的是地质体的不连续性，平面性增强类型突出的是地质体的连续性特征；

(3)维度属性分析方法滤波器可以选择线性或S函数(高斯滤波器)；

(4)地震数据的保留低频成分是否保留对结果也有影响；

如图8-9所示，本专利实例中，经过方向可控金字塔导航处理地震数据后获得8个尺度的地震数据体，分别表示为level0、level1…level7，通过剖面图和平面图分析可知，随着尺度的增大，剖面图上地震反射轴连续性变好，地震轴变粗。平面图上地震属性连片性变好，反映了地震信息表征的地质体尺度增大。通过对比分析该区level5、level6、level7数据尺度过大，不适合用于该区的砂体储层表征。

对多尺度地震数据进行重组，包括：

S103-1，对于宏观地质规律分析采用大尺度的leve2、level3、level4数据作为基础区重构；对储层内部砂体的非均质性和叠置样式的研究，采用小尺度的level0、level1数据为基础重构。

基于导航金字塔分解的多尺度的地震数据，可以根据地质体研究的需要，重新组合。对于宏观地质规律分析更多的采用大尺度的leve2、level3、level4数据作为基础区重构，地震频率低，分辨率小。而对储层内部砂体的非均质性和叠置样式的研究，采用小尺度的level0、level1数据为基础重构则更为合适，地震频率高，分辨率大。

如图10-11所示，通过不同尺度数据的重构的剖面和平面图对比可知，小尺度高频成分多的地震数据的分辨率高，识别的地质单元体的内部特征清晰，适合用于储层精细描述，砂体非均质性分析等。大尺度低频成分多的地震数据的分辨率低，识别地质单元体的轮廓比较清晰，适合用于区域沉积规律的分析等宏观特征描述。

S105，对重组后的地震数据进行井-震-层位数据调整；

经过导航金字塔最优方法和尺度处理后的地震数据，不同尺度地震的频率及反射轴都略有差异，那么为了井-震匹配的一致性，需要重新完成井-震标定、层位调整等工作。

如图12-13所示，通过单井重新标定和层位解释对比分析，不同尺度的数据体间，标定结果和反射轴走向有一定的差异，重新处理标定和层位保证了后期反演结果的井-震信息的匹配性、准确性。

S107，基于不同尺度的地震数据进行地震反演。

在一些实施例中，本步骤包括：通过地质分析，选择需要表征的地质体要求，选择地震尺度数据进行，基于井震联合的地震反演，预测地质单元体的规律及分布规律，刻画单元体的边界。

通过地质分析，选择需要表征的地质体要求，选择合适的地震尺度数据进行，基于井震联合的地震反演，预测地质单元体的规律及分布规律，刻画单元体的边界。

如图14-15所示，通过level0+1和level3+4对应的反演结果可知，随着尺度组合的增大，识别的地质体的边界轮廓也相应的增大。level0+1反演结果表征的砂体内部信息更丰富，反映的储层间的非均质性更清晰，而level3+4反演结果表征的砂体展布规律轮廓更清晰，宏观展现的储层沉积特征更加明显。因此，基于不同的地质描述需求，选择不同的地震尺度数据进行相应的反演可以得到更加符合地质体规律描述的结果，从而避免了利用小尺度的数据去刻画宏观地质规律的局限性，利用大尺度数据去刻画微观砂体非均质性的不确定性。

本申请利用金字塔导航算法把地震数据分解为不同尺度的数据体，然后结合地质单元体的特征，重新组合地震数据体，通过地震反演来刻画单元体的边界及内部特征，实现不同尺度下的地质体的表征。

本发明的技术特点：(1)基于不同地质体的定量表征独创性的提出了导航金字塔多尺度分解地震数据的地震反演方法，实现了不同尺度下的地质单元体边界及内部特征识别及刻画。(2)基于不同尺度地震数据的井-正联合的储层反演方法，不仅能宏观描述地质体的分布特征，也能微观定量的刻画砂体分布，提高储层的精细描述。

本申请的方法应用到江苏油田复杂小断块岩性油藏砂体边界识别及砂体规模刻画中，明显提高了砂体的识别精度，有效的获得了更准确的砂体分布范围，为该类油藏的开发提供了更可靠的地质基础。

如图16所示，本申请一种基于导航金字塔分解的油气储层反演装置，包括：多尺度分解单元201，用于基于导航金字塔算法，对原始地震数据进行多尺度分解，得到多尺度地震数据；重组单元202，用于对多尺度地震数据进行重组；调整单元203，用于对重组后的地震数据进行井-震-层位数据调整；反演单元204，用于基于不同尺度的地震数据进行地震反演。

在一些实施例中，多尺度分解单元201用于：

选取和设置关键参数，关键参数包括：低通径向滤波器的起始和截止波数以及平滑系数；线性增强类型突出的是地质体的不连续性，平面性增强类型突出的是地质体的连续性特征；维度属性分析方法滤波器选择线性或S函数；

通过方向可控滤波器实现导航金字塔方法分解地震数据，得到多尺度地震数据。

在一些实施例中，重组单元202用于：

对于宏观地质规律分析采用大尺度的leve2、level3、level4数据作为基础区重构；对储层内部砂体的非均质性和叠置样式的研究，采用小尺度的level0、level1数据为基础重构。

在一些实施例中，反演单元204用于：通过地质分析，选择需要表征的地质体要求，选择地震尺度数据进行，基于井震联合的地震反演，预测地质单元体的规律及分布规律，刻画单元体的边界。

本申请中，基于导航金字塔分解的油气储层反演装置实施例与基于导航金字塔分解的油气储层反演方法实施例基本相似，相关之处请参考基于导航金字塔分解的油气储层反演方法实施例的介绍。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例的技术方案可借助软件和/或硬件来实现。本说明书中的“单元”和“模块”是指能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、IC(Integrated Circuit，集成电路)等。

本发明实施例的各处理单元和/或模块，可通过实现本发明实施例所述的功能的模拟电路而实现，也可以通过执行本发明实施例所述的功能的软件而实现。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述基于导航金字塔分解的油气储层反演方法步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。

图17为本申请实施例计算机设备的结构示意图，如图17所示，本申请的计算机设备例如为膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。计算机设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本申请计算机设备包括处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404。处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404可以通过总线405或者其他方式连接。存储器402上存储有计算机程序，该计算机程序可在处理器401上运行，而且处理器401执行程序时实现上述基于导航金字塔分解的油气储层反演方法步骤。

输入装置403可接收输入的数字或字符信息，以及产生与数据处理计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等输入装置。输出装置404可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。显示设备可以包括但不限于，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、等离子体显示器和触摸屏。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。