一种走滑断裂三维检测方法及系统与流程

1.本发明属于地球物理勘探技术领域，具体涉及一种走滑断裂三维检测方法及系统。


背景技术：

2.走滑断裂检测是深层奥陶系油气藏勘探开发中的一项重要环节，现有走滑断裂检测与识别方法主要是通过地震属性方法以及地质人员基于走滑断裂地震响应特征进行人工解释。
3.在地震属性方法上，现在的常规做法主要通过提取地震曲率体属性、相干体属性、最大似然属性、蚂蚁体属性等地震叠后属性，然后进行阈值处理得到走滑断裂的目标检测范围，这些方法可以一定程度上可以实现走滑断裂带的大尺度表达，但是由于走滑断裂陡倾角的发育特征，地震响应主要由绕射波造成，在地震叠后剖面上其地震响应所表现的构造大小要相比于实际地质情况大很多，也就是所谓的“放大效应”，由于此因素这些叠后属性方法对于走滑断裂的检测结果无法体现走滑断裂的实际宽度。
4.在人工解释方法上，走滑断裂的识别具有很大的人为因素，且其结果正确性的判断需要正演验证或实际开发验证，现有方法的局限性限制了走滑断裂的检测精度。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种走滑断裂三维检测方法及系统，解决了现有技术中走滑断裂的检测存在检测精度不准确的缺陷。
6.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.本发明提供的一种走滑断裂三维检测方法，包括以下步骤：
8.步骤1，获取走滑断裂结构特征体数据；
9.步骤2，根据步骤1中得到的走滑断裂结构特征体数据获取走滑断裂三维网格模型；
10.步骤3，根据得到的走滑断裂结构特征体数据和走滑断裂三维网格模型，获取走滑断裂三维孔隙度模型；
11.步骤4，根据得到的走滑断裂三维孔隙度模型构建走滑断裂弹性参数模型；
12.步骤5，对得到的走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化，得到优化后的走滑断裂弹性参数模型；
13.步骤6，根据优化后的走滑断裂弹性参数模型对待测的走滑断裂进行检测。
14.优选地，步骤1中，获取走滑断裂结构特征体数据，具体方法是：
15.首先，基于叠后地震数据计算梯度结构张量第二特征值；
16.其次，将得到的梯度结构张量第二特征值与预设阈值进行比较处理，得到处理后的梯度结构张量第二特征值；
17.最后，将每个处理后的梯度结构张量第二特征值以预设的投票域进行张量投票处
理，最终得到走滑断裂结构特征体数据。
18.优选地，步骤2中，获取走滑断裂三维网格模型，具体方法是：
19.在步骤1中得到的走滑断裂结构特征体数据的剖面和切片上分别标记走滑断裂矢量线；
20.将得到的所有走滑断裂矢量线以地震网格进行离散化处理，得到离散化后的走滑断裂矢量线；
21.在得到的离散化后的走滑断裂矢量线中每两条断裂线之间进行积分插值，得到初始的走滑断裂三维网格；
22.将得到的初始的走滑断裂三维网格进行高斯平滑处理，得到走滑断裂三维网格模型。
23.优选地，步骤3中，获取走滑断裂三维孔隙度模型，具体方法是：
24.首先，获取实际的孔隙度测井曲线；
25.其次，对得到的实际孔隙度测井曲线进行粗化处理，得到粗化后的孔隙度测井曲线，其中，得到的粗化后的孔隙度测井曲线与走滑断裂结构特征体数据形成对应关系；
26.接着，将粗化后的孔隙度测井曲线和走滑断裂结构特征体数据进行线性拟合，得到模型孔隙度的空间变化函数；
27.最后，将走滑断裂三维网格模型中所有网格点对应的走滑断裂特征体数据代入模型孔隙度的空间变化函数，得到走滑断裂三维孔隙度模型。
28.优选地，步骤4中，构建走滑断裂弹性参数模型，具体方法是：
29.根据步骤3中得到的走滑断裂三维孔隙度模型，结合岩石物理模型构建得到走滑断裂弹性参数模型。
30.优选地，步骤5中，对得到的走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化，具体方法是：
31.将步骤4中得到的走滑断裂弹性参数模型以实际地震勘探观测系统进行波动方程正演模拟，并计算模型模拟处理后的地震响应；
32.获取该处理后的地震响应对应的结构特征体；
33.获取该处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与步骤1中叠后地震数据中的实际地震结构特征体断裂之间的横向相对距离；根据该横向相对距离对走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化。
34.优选地，根据该横向相对距离对走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化，具体方法是：
35.若该处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与实际地震结构特征体断裂之间的形态和位置一一对应时，则输出该走滑断裂弹性参数模型；否则，将该处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与实际地震结构特征体断裂之间的横向距离作为走滑断裂弹性参数模型的微调偏移量进行模型修正；
36.将修正的走滑断裂弹性参数模型进行波动方程正演模拟，形成迭代，直至处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与实际地震结构特征体断裂之间的横向距离满足要求。
37.一种走滑断裂三维检测系统，该系统能够运行所述的检测方法，包括：
38.数据获取单元，用于获取走滑断裂结构特征体数据；
39.网格模型构建单元，用于获取走滑断裂三维网格模型；
40.孔隙度模块构建单元，用于获取走滑断裂三维孔隙度模型；
41.弹性参数模型构建单元，用于构建走滑断裂弹性参数模型；
42.模型优化单元，用于对得到的走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化，得到优化后的走滑断裂弹性参数模型；
43.检测单元，用于根据优化后的走滑断裂弹性参数模型对待测的走滑断裂进行检测。
44.一种走滑断裂三维检测设备，包括处理器，以及存储能够在所述处理器上运行的计算机程序的存储器，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法。
45.一种计算设备，包括：
46.一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据所述的方法中的任一方法的指令。
47.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
48.本发明提供的一种走滑断裂三维检测方法，所建立的走滑断裂弹性参数模型满足三维波动方程数值模拟的需求，且不需要对其尺度进行等效；拓展了走滑断裂建模方法，突破了常规二维剖面及深度切片模型，提供了切实有效的奥陶系碳酸盐岩走滑断裂弹性参数模型建立方法；同时，该反演方法通过正演结果的残差迭代修正，使正演结果与实际地震匹配，使走滑断裂检测结果真实性有明确的量化参考，保证了检测结果的确定性和精度。
49.进一步的，以结构梯度张量和张量投票技术建立走滑断裂结构特征体使走滑断裂识别更加具有连续性，使走滑断裂在空间上的识别更加准确，减小多解性。
50.进一步的，以矢量线积分插值的方法，为构建走滑断裂三维模型提供了更方便的手段。
51.进一步的，通过正演地震响应与实际观测地震响应的对比微调走滑断裂模型，形成迭代不断更新模型，最终模型以达到走滑断裂检测的目的。
附图说明
52.图1为基于迭代建模的走滑断裂三维检测方法流程图；
53.图2为本发明实施例提供的基于构造梯度张量及张量投票生成结构特征体数据；
54.图3为本发明实施例提供的奥陶系碳酸盐岩走滑断裂三维网格模型效果图；
55.图4为本发明实施例提供的奥陶系碳酸盐岩走滑断裂三维孔隙度模型效果图；
56.图5为本发明实施例提供的奥陶系碳酸盐岩走滑断裂模型正演地震响应效果图；
57.图6为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
58.下面结合附图，对本技术进行详细说明，但并不作为对本发明的限定。
59.本发明提供的一种走滑断裂三维检测方法，构建的是奥陶系碳酸盐岩走滑断裂三维地球物理数值模型，是对走滑断裂建模方法创新，为走滑断裂建模提供一种三维实现方式，从而突破了常规二维剖面及深度切片模型，降低走滑断裂三维建模的难度，提高了后续工作的全面性准确性。
60.具体地：该方法包含以下步骤：
61.步骤1，根据梯度结构张量和张量投票获取走滑断裂结构特征体数据；
62.在本发明实施例中，走滑断裂结构特征体数据中包含与地震数据同网格形式的多个网格数据，其中，要获得走滑断裂结构特征体数据的具体方法是：
63.首先，基于叠后地震数据的基础上，以设定的窗口大小计算梯度结构张量t，将梯度结构张量矩阵进行分解其中v1，v2，v3为特征向量，λ1，λ2，λ3为对应的非负特征值且λ1≥λ2≥λ3≥0，λ1为信号梯度方向振幅梯度强度；λ2，λ3为垂直于v1向量的平面中的梯度强度；当某点在地震中同相轴平稳没有断裂的响应时其梯度张量特征值表现为λ1＞＞0,λ2≒0，当点在走滑断裂时，λ1＞＞0，λ2＞＞0，λ2对于走滑断裂的表达更为敏感，因此；选用第二特征值即λ2来作为描述走滑断裂的基础；
64.其次，将得到的梯度结构张量第二特征值与预设阈值进行比较处理，得到处理后的梯度结构张量第二特征值；
65.每个处理后的梯度结构张量第二特征值，即非零网格测点以预设的投票域进行张量投票处理，最终得到走滑断裂结构特征体数据，该数据主要用于辅助识别走滑断裂，结构特征体效果可见图2。
66.步骤2，人工标记断层线，网格化后积分插值得到走滑断裂三维网格模型。
67.在本发明实施例中，步骤1所获取的走滑断裂结构特征体数据，用于人工标记断层线的重要参考，人工标记断层线分别在地震剖面和切片上，分别标记走滑断裂矢量线，在本实施例中每10张剖面标记1次剖面矢量线，每10张深度切片标记1次平面矢量线。
68.将标记完的所有矢量线，以地震网格进行离散化，即每个矢量线段所穿过的网格确定一个点。
69.将离散后的每两条断裂线之间进行积分插值，可以得到初始的走滑断裂三维网格，最终的走滑断裂三维网格模型通过在初始的走滑断裂三维网格进行高斯平滑消除突变点后得到，其效果可见图3。
70.步骤3，基于测井数据与结构特征体数据，拟合空间变化函数，获取走滑断裂孔隙度模型。
71.以测井数据中的孔隙度作为硬数据，走滑断裂结构特征体作为约束数据，将测井数据与走滑断裂结构特征体数据按建模所需网格进行网格化。
72.在本发明实施例中，步骤2中所得到的走滑断裂三维网格模型以得到走滑断裂的三维结构，为得到最终的奥陶系碳酸盐岩走滑断裂三维地球物理数值模型，我们需要计算走滑断裂三维孔隙度模型。
73.为建立孔隙度模型，我们需要以实际测井数据中的孔隙度测井曲线作为基础：
74.首先，将孔隙度测井曲线根据井轨迹所走过的网格点进行粗化，并与走滑断裂三维网格模型中对应网格点的走滑断裂结构特征体数据组成对应关系。
75.其次，将对应的数据组，即走滑断裂结构特征体数据和粗化后的孔隙度测井曲线进行线性拟合，本实施例中使用s形曲线函数进行拟合，在不同的情况下应用不同的函数，也可进行非线性拟合以及人工智能方法进行训练；通过拟合得到的函数，即为模型孔隙度
的空间变化函数。
76.最后，将走滑断裂三维网格模型所有的网格点所对应走滑断裂特征体数据带入空间变化函数，即可计算出走滑断裂三维孔隙度模型，其结果可见图4。
77.步骤4，利用岩石物理模型和步骤3中得到的走滑断裂三维孔隙度模型计算得到走滑断裂弹性参数模型，该弹性参数模型为奥陶系碳酸盐岩走滑断裂三维地球物理数值模型；
78.根据得到的走滑断裂三维孔隙度模型，结合钻井取芯经过实验室所测量的走滑断裂岩石物理特征建立对应的岩石物理模型，计算走滑断裂弹性参数模型，所述弹性参数包括纵波速度、横波速度和密度。
79.本发明实施例中，根据实际工区奥陶系碳酸盐岩岩石基质组分，利用wyllie平均公式计算无孔隙基岩弹性参数，走滑断裂的孔隙结构我们通常认为其类似裂缝，在空间上每一个孔隙可以看作“硬币状”，以高角度近垂直状态分布在走滑断裂介质内，故利用hudson模型以及走滑断裂三维孔隙度模型作为输入计算干燥岩石骨架等效弹性参数，最终利用bk各项异性流体替换公式计算得到碳酸盐岩走滑断裂弹性参数模型。
80.步骤5.基于实际工区地震勘探观测系统，得到走滑断裂模型地震正演响应，根据走滑断裂地震响应空间的空间偏移量对步骤4中得到的走滑断裂弹性参数模型进行微调迭代。
81.具体地：
82.首先，将步骤4中得到的走滑断裂弹性参数模型以实际地震勘探观测系统进行波动方程正演模拟，并通过逆时偏移成像方法求取走滑断裂弹性参数模型进行模拟处理后的地震响应，结果见图5；
83.其次，获取该处理后的地震响应对应的结构特征体；
84.接着，获取该处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与步骤1中叠后地震数据中的实际地震结构特征体断裂之间的横向相对距离，若该处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与实际地震结构特征体断裂之间的形态和位置一一对应时，则输出该走滑断裂弹性参数模型；否则，进入下一步；
85.接着，将该处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与实际地震结构特征体断裂之间的横向距离作为走滑断裂弹性参数模型的微调偏移量进行模型修正，再次进行正演，形成迭代，直至处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与实际地震结构特征体断裂之间的横向相对距离满足要求，此时的走滑断裂弹性参数模型即为最优的三维走滑断裂检测模型。
86.如图6所示，一种走滑断裂三维检测系统，该系统能够运行所述的检测方法，包括：
87.数据获取单元，用于获取走滑断裂结构特征体数据；
88.网格模型构建单元，用于获取走滑断裂三维网格模型；
89.孔隙度模块构建单元，用于获取走滑断裂三维孔隙度模型；
90.弹性参数模型构建单元，用于构建走滑断裂弹性参数模型；
91.模型优化单元，用于对得到的走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化，得到优化后的走滑断裂弹性参数模型；
92.检测单元，用于根据优化后的走滑断裂弹性参数模型对待测的走滑断裂进行检
测。
93.一种走滑断裂三维检测设备，包括处理器，以及存储能够在所述处理器上运行的计算机程序的存储器，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法。
94.一种计算设备，包括：
95.一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据所述的方法中的任一方法的指令。
96.本发明再一个实施例中，提供了一种终端设备，该终端设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor、dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于执行上述的一种走滑断裂三维检测方法。
97.本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(memory)，所述计算机可读存储介质是终端设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括终端设备中的内置存储介质，当然也可以包括终端设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
98.可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关电网中长期检修计划的校核方法的相应步骤；计算机可读存储介质中的一条或一条以上指令由处理器加载并执行上述的一种走滑断裂三维检测方法。
99.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
100.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
101.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特
定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
102.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

技术特征：
1.一种走滑断裂三维检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取走滑断裂结构特征体数据；步骤2，根据步骤1中得到的走滑断裂结构特征体数据获取走滑断裂三维网格模型；步骤3，根据得到的走滑断裂结构特征体数据和走滑断裂三维网格模型，获取走滑断裂三维孔隙度模型；步骤4，根据得到的走滑断裂三维孔隙度模型构建走滑断裂弹性参数模型；步骤5，对得到的走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化，得到优化后的走滑断裂弹性参数模型；步骤6，根据优化后的走滑断裂弹性参数模型对待测的走滑断裂进行检测。2.根据权利要求1所述的一种走滑断裂三维检测方法，其特征在于，步骤1中，获取走滑断裂结构特征体数据，具体方法是：首先，基于叠后地震数据计算梯度结构张量第二特征值；其次，将得到的梯度结构张量第二特征值与预设阈值进行比较处理，得到处理后的梯度结构张量第二特征值；最后，将每个处理后的梯度结构张量第二特征值以预设的投票域进行张量投票处理，最终得到走滑断裂结构特征体数据。3.根据权利要求1所述的一种走滑断裂三维检测方法，其特征在于，步骤2中，获取走滑断裂三维网格模型，具体方法是：在步骤1中得到的走滑断裂结构特征体数据的剖面和切片上分别标记走滑断裂矢量线；将得到的所有走滑断裂矢量线以地震网格进行离散化处理，得到离散化后的走滑断裂矢量线；在得到的离散化后的走滑断裂矢量线中每两条断裂线之间进行积分插值，得到初始的走滑断裂三维网格；将得到的初始的走滑断裂三维网格进行高斯平滑处理，得到走滑断裂三维网格模型。4.根据权利要求1所述的一种走滑断裂三维检测方法，其特征在于，步骤3中，获取走滑断裂三维孔隙度模型，具体方法是：首先，获取实际的孔隙度测井曲线；其次，对得到的实际孔隙度测井曲线进行粗化处理，得到粗化后的孔隙度测井曲线，其中，得到的粗化后的孔隙度测井曲线与走滑断裂结构特征体数据形成对应关系；接着，将粗化后的孔隙度测井曲线和走滑断裂结构特征体数据进行线性拟合，得到模型孔隙度的空间变化函数；最后，将走滑断裂三维网格模型中所有网格点对应的走滑断裂特征体数据代入模型孔隙度的空间变化函数，得到走滑断裂三维孔隙度模型。5.根据权利要求1所述的一种走滑断裂三维检测方法，其特征在于，步骤4中，构建走滑断裂弹性参数模型，具体方法是：根据步骤3中得到的走滑断裂三维孔隙度模型，结合岩石物理模型构建得到走滑断裂弹性参数模型。6.根据权利要求1所述的一种走滑断裂三维检测方法，其特征在于，步骤5中，对得到的
走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化，具体方法是：将步骤4中得到的走滑断裂弹性参数模型以实际地震勘探观测系统进行波动方程正演模拟，并计算模型模拟处理后的地震响应；获取该处理后的地震响应对应的结构特征体；获取该处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与步骤1中叠后地震数据中的实际地震结构特征体断裂之间的横向相对距离；根据该横向相对距离对走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化。7.根据权利要求6所述的一种走滑断裂三维检测方法，其特征在于，根据该横向相对距离对走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化，具体方法是：若该处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与实际地震结构特征体断裂之间的形态和位置一一对应时，则输出该走滑断裂弹性参数模型；否则，将该处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与实际地震结构特征体断裂之间的横向距离作为走滑断裂弹性参数模型的微调偏移量进行模型修正；将修正的走滑断裂弹性参数模型进行波动方程正演模拟，形成迭代，直至处理后的地震响应对应的结构特征体断裂与实际地震结构特征体断裂之间的横向距离满足要求。8.一种走滑断裂三维检测系统，其特征在于，包括：数据获取单元，用于获取走滑断裂结构特征体数据；网格模型构建单元，用于获取走滑断裂三维网格模型；孔隙度模块构建单元，用于获取走滑断裂三维孔隙度模型；弹性参数模型构建单元，用于构建走滑断裂弹性参数模型；模型优化单元，用于对得到的走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化，得到优化后的走滑断裂弹性参数模型；检测单元，用于根据优化后的走滑断裂弹性参数模型对待测的走滑断裂进行检测。9.一种走滑断裂三维检测设备，其特征在于，包括处理器，以及存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任一项所述方法。10.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法的指令。

技术总结
本发明提供的一种走滑断裂三维检测方法及系统，包括以下步骤：步骤1，获取走滑断裂结构特征体数据；步骤2，获取走滑断裂三维网格模型；步骤3，获取走滑断裂三维孔隙度模型；步骤4，构建走滑断裂弹性参数模型；步骤5，对得到的走滑断裂弹性参数模型进行迭代优化，得到优化后的走滑断裂弹性参数模型；步骤6，根据优化后的走滑断裂弹性参数模型对待测的走滑断裂进行检测；本发明突破了常规二维剖面及深度切片模型，提供了切实有效的奥陶系碳酸盐岩走滑断裂弹性参数模型建立方法，进而提高了检测精度。度。度。


技术研发人员：李亚林 肖又军 成锁 肖文 高宏亮 郑多明 赵光亮 李鹏飞 段文胜 陈强 袁源 胡叶正
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2023/10/7