基于曲波变换和贝叶斯理论的储层预测方法研究

论文摘要

随着油气需求的不断扩大和地震勘探技术的不断提高,油气勘探与开发领域越来越复杂(如复杂裂缝、裂隙型、隐蔽型和深层油气藏等),对储层预测的要求就越来越高,因此,需要更有效的预测储层的方法和技术。本论文首先应用基于曲波变换的一套方法预测裂缝发育带的强度和裂缝发育带展布方向,寻找有利的油气聚集区。然后应用基于贝叶斯理论的方法,从概率分析的角度对得到的大量属性进行优化,主要以叠后属性分析的手法预测油气储层及其范围。最后,研究了基于叠前资料进行流体识别的新方法和新技术,以区分储层内流体的性质。概括来说,本文的思路就是:有利油气聚集区的预测——油气储层及其范围的预测——储层含流体性质的识别。从储层预测的源头开始,应用层层递进的方法实现储层范围及其流体性质的预测。裂缝在地层中是普遍存在的,对油气运移和储集具有非常重要的作用。本文通过对储层裂缝进行深入的研究,提出了预测裂缝发育强度及其走向的边缘保存锐化算法、基于曲波变换的多尺度、多方向和多谱体曲率分析技术。首先,针对近断层/断裂处的地震反射数据比较复杂,并且含有比较强的噪音的特征,以保边去噪技术(EPS)和锐化滤波器(LUM)为基础,构建了边缘保存锐化滤波器,通过参数的调整实现噪音的衰减和微小线性特征的保存。随后,将曲波(Curvelet)变换分别和相干技术、曲率分析相结合,提出了多尺度、多方向的相干体技术和多谱体曲率分析技术,利用曲波变换的多尺度和多方向特性,实现不同尺度裂缝带及其走向的预测。多尺度、多方向的相干体方法在曲波域中给出不同的重构系数,得到突出不同频带和不同方向的地震数据体,然后再利用相干算法分别得到多尺度、多方向的相干体。多谱体曲率分析方法利用曲波变换分离不同波长的波动信息,并应用多谱导数算子实现尺度系数的微调,然后将与所考虑问题的尺度相匹配的波动信息进行重构,得到突出不同波数特征的曲率数据体。上述三种方法相结合,分别从波形和构造两个方面对裂缝发育强度和裂缝发育带的走向进行预测,提高了预测结果的可靠性。将这套方法应用到实际地震数据中,提高了数据的信噪比,保护了微小断裂信号,突出了特定频带通道的地质异常体,实现了地质目标的精细解释,为储层预测提供了一种新方法。地震属性优化是提高地震储层预测精度的必要步骤。本文以贝叶斯理论和主成分分析为基础,研究了利用概率模型进行核主成分分析的方法——概率核主成分分析(PKPCA)。此方法能有效克服主成分分析缺少概率模型和缺失高阶统计量信息的不足。随后研究了PKPCA的混合分析模型——混合概率核主成分分析(MPKPCA),以多种概率模型的混合对数据分布进行表征。应用期望最大(EM)估计得到最佳概率模型。实际数据的应用显示基于贝叶斯的属性概率优化方法提高了属性优化的精度,同时提高了储层预测的准确性。本文在储层预测的基础上开展流体识别方法的研究。推导了基于入射角的AVO近似方程和叠前AVO属性(G,Rs等)的修正公式。以Aki和Shuey方程为基础,通过Snell定律,研究了更加清晰地表示反射系数与上层入射角、岩石物性参数间内在关系的近似方程。新方程将反射系数表示为上层入射角的函数,而实际地震CRP道集在从偏移距转化为角度时恰好也是入射角的函数,这样理论公式与实际地震数据客观状况更加符合。以入射角AVO近似方程为基础研究了更准确提取AVO属性的方法,推导了叠前AVO属性(G,Rs等)的修正公式。利用角度部分叠加数据的优点,研究了预测储层的快速估计法、角度流体道集法和曲波域波场分离法,并将其与叠前AVO属性修正公式相结合,实现了提高储层预测准确性和可靠性的目的。对常用的流体因子间关系进行理论研究,发现了它们之间的内在联系,并根据它们的实质所在分别建立反射系数域和阻抗域的新流体因子公式。实际数据的应用结果显示本论文的方法不但可以准确地判定储层的位置及范围,还能更好地区分气、水储层。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 储层预测的国内外研究现状
• 1.2.1 曲波变换的研究现状
• 1.2.2 裂缝型油气藏的研究现状
• 1.2.3 属性优化分析研究现状
• 1.2.4 流体识别研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 曲波变换的基本理论及其特性分析
• 2.1 第一代曲波变换
• 2.2 第二代曲波变换
• 2.2.1 连续曲波变换
• 2.2.2 离散曲波变换
• 2.2.3 曲波变换的特性
• 2奇异点上的表现'>2.2.4 Curvelet 系数在C²奇异点上的表现
• 2.3 曲波变换的多尺度和多方向特性分析
• 2.4 小结
• 第三章 基于曲波变换的裂缝发育带预测技术
• 3.1 地震资料检测裂缝的可行性分析
• 3.1.1 裂隙介质的多尺度性
• 3.1.2 地震分辨率极限与裂缝发育单元
• 3.1.3 裂缝介质的各向异性
• 3.1.4 各向异性介质纵波AVO
• 3.1.5 裂隙介质的地震波场特征分析
• 3.1.6 小结
• 3.2 边缘保存平滑技术
• 3.2.1 边缘保存平滑算法（EPS）
• 3.2.2 线性轮廓保存平滑滤波器
• 3.2.3 改进的边缘保存平滑锐化算法（EPSS）
• 3.2.4 实际数据的应用
• 3.3 基于曲波变换的多尺度分析技术
• 3.3.1 相干体技术的基本原理
• 3.3.2 相干技术参数的选取
• 3.3.3 基于曲波变换的多尺度相干体技术
• 3.3.4 实例分析
• 3.4 基于曲波变换的多方向分析技术
• 3.4.1 裂缝介质的AVO 特征
• 3.4.2 多方向分析的方法原理
• 3.4.3 模型数据分析
• 3.4.4 实际数据应用
• 3.5 基于曲波变换的多谱曲率技术
• 3.5.1 曲率定义
• 3.5.2 常规曲率计算方法
• 3.5.3 基于曲波变换的多谱体曲率估计
• 3.5.4 实际数据应用
• 3.6 小结
• 第四章 基于贝叶斯理论的属性优化
• 4.1 贝叶斯基本理论
• 4.2 概率主成分分析方法
• 4.2.1 隐含变量模型
• 4.2.2 主成分分析方法
• 4.2.3 概率主成分分析
• 4.2.4 数据降维处理
• 4.2.5 实际数据应用
• 4.3 概率核主成分分析方法（PKPCA）
• 4.3.1 核主成分分析（KPCA）
• 4.3.2 概率核主成分分析（PKPCA）
• 4.3.3 混合概率核主成分分析（MPKPCA）
• 4.3.4 实际数据应用
• 4.4 小结
• 第五章 基于叠前数据的储层预测和流体识别技术
• 5.1 基于入射角的AVO 近似公式及属性提取
• 5.1.1 Zoeppritz 方程及其简化公式
• 5.1.2 基于入射角的AVO 近似公式以及属性提取
• 5.2 基于角道集的流体识别技术研究
• 5.2.1 三种方法技术的基本原理
• 5.2.2 模型测试
• 5.2.3 实例分析
• 5.3 流体因子关系分析及新流体因子的构建
• 5.3.1 常规流体因子属性
• 5.3.2 流体因子之间的关系分析
• 5.3.3 新的流体因子属性的建立
• 5.3.4 数值分析
• 5.3.5 模型和实际数据处理
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 作者简介