一種時頻連續小波變換的井震標定方法與流程
2023-09-22 13:11:10
本發明屬於油氣地球物理勘探技術領域，具體涉及一種時頻連續小波變換的井震標定方法。
背景技術：
眾所周知，測井資料的垂向深度是以鑽井深度表示，而地震資料的垂向深度是以時間表示，因此，井震標定是聯繫測井、地震資料的紐帶和首要環節。常規的井震標定方法主要利用測井資料的聲波、密度測井曲線製作合成地震記錄，再與井旁地震道進行對比分析，從而進行時深標定。該方法對於構造勘探，以及大套地層的對比是可靠的。但是對於巖性油氣藏的目標層位精細標定，由於測井中存在漂移、地層複雜等因素，難以達到準確標定層位。雖然現在已經發展了多元信息融合的井震標定，鑽井、地質聯合標定，井震分頻標定等方法，也取得一些成功應用實例，但這些方法的成功應用受到多種因素制約，特別是對於一般工程技術人員對工區地質、測井和地震資料的熟悉程度和技術人員本身的經驗影響較大，且標定結果的精度可靠性不高。因此，有必要發明一種受人為因素影響較小，而又能夠簡單、快速、準確地標定巖性油氣藏目標層的井震標定方法。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種時頻連續小波變換的井震標定方法，藉助時頻連續小波變換對測井資料的合成地震記錄和井旁地震記錄的時頻譜對比分析，確定目標層的層位的精細標定，提高井震標定的精度。
為了實現以上目的，本發明所採用的技術方案是：
一種時頻連續小波變換的井震標定方法，包括下列步驟：
1)利用測井資料製作合成地震記錄；
2)採用時頻連續小波變換方法分別對步驟1)所得的合成地震記錄和井旁地震記錄做時頻變換，得到二者的時頻分布圖；
3)調整步驟2)所得時頻分布圖使二者的時頻軸對齊，同時對合成地震記錄和/或井旁地震記錄進行同步調整，然後進行井震標定；
4)計算井震標定結果中合成地震記錄和井旁地震記錄的相關分析係數；
如該相關分析係數≥0.9，則標定結果可靠；
如該相關分析係數<0.9，則標定結果不可靠，返回步驟1)重新標定。
步驟1)中，將所得合成地震記錄與井旁地震記錄進行對比分析，進行初步井震標定，確定勘探目標層段；步驟2)中，在對時頻分布圖進行調整時，主要對勘探目標層段進行對比，使二者的時頻軸對齊。
在調整二者的時頻軸時，應儘量使其對齊；調整的方法可以採用拉伸或壓縮的方式，具體根據二者的時頻軸對應關係調整。
步驟2)中，所述時頻連續小波變換的計算公式為：
式中，f(w)為時頻變換結果；
w為圓頻率；
WTf(a,τ)為小波變換結果；
是實數域中的一個連續函數；
a為小波尺度；
為小波變換係數。
該時頻連續小波變換具有較高時間、頻率解析度。
步驟3)中，採用拉伸或壓縮的方式調整時頻分布圖，同時對合成地震記錄和/或井旁地震記錄採用同樣的方式進行同步調整。
步驟4)中，所述相關分析係數的計算公式為：
<![CDATA[ r X Y = Σ i = 1 N ( X i - X ) ( Y i - Y ) Σ i = 1 N ( X i - X ) 2 Σ i = 1 N ( Y i - Y ) 2 ]]>
式中，N為計算時間段內合成地震記錄及井旁道地震數據的採樣點數；
Xi為第i點合成地震記錄振幅值；
為N點合成地震記錄振幅平均值；
Yi為第i點井旁道地震記錄振幅值；
為N點井旁道地震記錄振幅平均值。
步驟4)中，可以進行標定結果交互驗證；結合已有鑽井、測井、地質等資料驗證標定結果的準確性，使主要勘探目標層的勘探結果與已鑽井成果能夠吻合。
本發明的時頻連續小波變換的井震標定方法，利用時頻連續小波變換具有較高時間、頻率解析度的特點，結合井旁地震道的地震記錄的時頻特徵與測井資料合成地震記錄的時頻特徵之間對比和相關函數分析法，優選能夠適合二者最佳的時頻特徵譜，進而實現測井資料與地震資料的精細標定。通過本發明提供的井震標定方法，藉助源自測井和地震的數據，能夠更高效、準確地確定井震之間的時深關係，標定結果準確、可靠。
附圖說明
圖1為本發明的時頻連續小波變換的井震標定方法的實施流程圖；
圖2為實施例1中常規合成地震記錄與井旁地震記錄對比圖；
圖3為實施例1中利用時頻連續小波變換獲得的合成地震記錄時頻分布圖和井旁地震記錄時頻分布圖；
圖4為實施例1的方法處理後合成地震記錄與井旁地震記錄對比圖。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明作進一步的說明。
本發明是利用時頻連續小波變換進行井震標定，其核心問題是計算具有時間、頻率解析度的時頻連續小波變換。具體實施方式中，其時頻連續小波變換具體實現原理如下：
(a)連續小波變換：
小波變換與傳統傅立葉變換相比，具有變時域和變頻域特性等優點，因此在地震信號時頻分析和譜分解中得到了廣泛應用。
f(t)的連續小波變換(也稱為積分小波變換)定義為：
<![CDATA[ WT f ( a , b ) = | a | - 1 / 2 - ∞ ∞ f ( t ) ψ ( t - b a ) d t , a 0 - - - ( 1 ) ]]>
或用內積形式：
WTf(a,b)＝ (2)
式中，
要使逆變換存在，ψ(t)要滿足允許性條件：
<![CDATA[ C ψ = - ∞ ∞ | ψ ^ ( ω ) | 2 | ω | d ω
式中，是ψ(t)的傅立葉變換。
這時，逆變換為：
<![CDATA[ f ( t ) = C ψ - 1 - ∞ ∞ - ∞ ∞ ψ a , b ( t ) WT f ( a , b ) d b d a | a | 2 - - - ( 4 ) ]]>
Cψ這個常數限制了能作為「基小波(或母小波)」的屬於L2(R)的函數ψ的類，尤其是若還要求ψ是一個窗函數，那麼ψ還必須屬於L1(R)，即：
<![CDATA[ - ∞ ∞ | ψ ( t ) | d t
故是R中的一個連續函數。由式(4)可得在原點必定為零，即：
<![CDATA[ ψ ^ ( 0 ) = - ∞ ∞ ψ ( t ) d t = 0 - - - ( 6 ) ]]>
從式(5)可以發現小波函數必然具有振蕩性。
(b)時頻連續小波變換
對式f(t)做傅立葉變換：
<![CDATA[ f ( w ) = C ψ - 1 - ∞ ∞ - ∞ + ∞ - ∞ ∞ 1 a 5 / 2 ψ a , b ( t - τ a ) WT f ( a , τ ) d a d τ d t - - - ( 7 ) ]]>
根據傅立葉變換的性質：
式中，是對作傅立葉變換的結果。結合式(7)和(8)，經過整理得到：
式(9)就是時頻連續小波變換的計算公式。
實施例1
本實施例的時頻連續小波變換的井震標定方法，是對春光油田某井進行井震精細標定，其實施流程如圖1所示，包括如下具體步驟：
1)利用春光油田某井的聲波測井速度、密度測井資料製作合成地震記錄，並與井旁地震記錄進行對比分析，進行初步井震標定，其結果如圖2所示。
圖2中，P-wave_corr為聲波測井速度曲線；Density為密度測井曲線；syn為合成地震記錄；Inline98441為井所在地震道的位置，以此為中心左右各顯示5個地震道，N1S2為沙灣組二段底界面的地震解釋層位，C為石炭系頂界面的地震解釋層位；
2)採用具有較高時間、頻率解析度的時頻連續小波變換方法，分別對圖2中的syn(合成地震記錄)、井所在位置的地震記錄(井旁地震記錄)做時頻變換，得到二者的時頻分布圖如圖3所示。
3)對圖3中左邊井旁地震記錄的時頻譜與右邊合成地震的時頻譜作對比分析，特別是對主要層段的時頻軸作調整，使左右時頻譜中的時頻軸對齊，調整的方式如圖3中帶箭頭的實線所示，並使合成地震記錄一起同步地壓縮或伸長，經過調整後再進行井震標定，得到圖4；圖4中相關曲線或符號的標註與圖2中一致；
4)計算井震標定結果中合成地震記錄和井旁地震記錄的相關分析係數，
如該相關分析係數≥0.9，則標定結果可靠；
如該相關分析係數<0.9，則標定結果不可靠，返回步驟1)重新標定。
所述相關分析係數的計算公式為：
<![CDATA[ r X Y = Σ i = 1 N ( X i - X ) ( Y i - Y ) Σ i = 1 N ( X i - X ) 2 Σ i = 1 N ( Y i - Y ) 2 - - - ( 10 ) ]]>
式中，N為計算時間段內合成地震記錄及井旁道地震數據的採樣點數；
Xi為第i點合成地震記錄振幅值；
為N點合成地震記錄振幅平均值；
Yi為第i點井旁道地震記錄振幅值；
為N點井旁道地震記錄振幅平均值。
經計算，圖4中合成地震記錄和Inline98441道的地震記錄的相關係數此時達到0.942，與圖2中計算的相關係數為0.853相比，相關度明顯提高，因此圖4的標定結果更加準確可靠。
標定結果交互驗證：結合Inline98441所在位置的井的鑽井、測井、地質等資料驗證標定結果，該井主要目的層位置在N1S2底界面附近，從圖上對比可知，合成地震記錄與井旁地震記錄在N1S2底界面附近上下的吻合度較好。
本實施例的時頻連續小波變換的井震標定方法，藉助時頻連續小波變換對測井資料的合成地震記錄和井旁地震記錄的時頻譜對比分析，確定目標層的層位的精細標定，提高了井震標定的精度，適合推廣使用。