[发明专利]一种利用地震资料进行检测储层裂缝发育方向的方法

说明书

技术领域

本发明属于石油地震勘探与油气田开发领域中对储层裂缝发育方向进行检测的方法，尤其涉及一种利用多波地震数据、正交性原理公式以及A1ford旋转公式，推导出采集系统坐标系与自然系统坐标系之间夹角的数学解析表达式，进而检测储层裂缝方向和密度参数，对于油气开发具有重要的指导意义。

背景技术

根据波的传播方向与振动方向，把地震波分为纵波P和横波S，纵波转换为横波称为转换波PS。在多分量地震勘探中，利用纵波震源激发可以采集接收到纵波和转换波。储层裂缝的方向和密度参数对于油气开发具有重要的指导意义。在裂缝发育的储层中，纵波传播的速度和振幅随测线方向变化而变化，但这种变化量最大不到3％，在资料处理解释中稍有误差就可能将这种方位变化掩盖。而横波进入这种介质后，一定会分裂为不同偏振方向，通常正交的两个快慢横波。这两个横波具有不同振幅大小和快慢传播速度，一般强振幅速度快的称之为快横波S1，反之为慢横波S2。裂缝的主方向就是快横波的方向。在多分量地震资料采集观测系统中，沿测线方向埋置的检波器称之为X分量，垂直测线方向埋置的检波器称之为Y分量。由X、Y分量确定的采集系统坐标与自然坐标(由S1波和S2波定义的裂缝系统)之间存在一个未知角度θ。

开展多分量勘探的目的之一就是利用两个水平分量的资料，估算采集坐标和自然坐标之间的夹角，从而确定裂缝发育的主方位。寻求两种坐标系之间的角度是裂缝检测技术的关键。基于分离后快波应具有最强振幅、快慢波时差最大且波形最相似的假设下，发展了很多方法，如能量比法、相似法准则。这些方法需要对方位角进行扫描，即从0-360度(或至少是0-180度)，以等间隔的角度增量进行两分量旋转，在最大能量比或最大相似性准则下，判断所用旋转角度是否为测线方向与裂缝方向的夹角。这些方法的假设有时并不符合实际资料，如波形相似性假设，且角度扫描的方式使得计算效率大大降低。

1999年DeVault等发表的“用多分量地震资料检测裂缝方法”(Method for fracture detection using multicomponent seismicdata)专利技术(U.S.Pat.No.5,999,486)，利用横波振幅随偏移距(AVO)变化的加权最小平方AVO分析方法，利用横波AVO的截距和梯度反演各向异性参数。本方法是采用横波激发和接受的采集方式，利用纯横波的AVO属性进行各向异性参数反演，近而导出裂缝参数，没有利用快慢横波分离的重要信息。

2004年Bale等发布的“确定快慢横波的偏振方向”(Determination of the fast and slow shear wave polarisation directions)专利技术(U.S.Pat.No.6,826,485)，应用最小熵旋转法，推导出观测系统坐标与自然坐标系之间夹角的解析表达式。

2005年Dariu等提出“用模拟退火方法分析双折射”技术(Birefringence analysis using simulated annealing)，该技术能够自动求取全部地层的各向异性参数，提取的裂缝属性可靠。该方法基于快慢横波波形差异最小化的原理，这种假设与快横波具有强振幅和快速度的普遍现象具有较大的不同，可能适应于某些特殊情况，不具有普遍意义。

Horne等2005提出“转换波反射波形分层剥离检测倾斜裂缝”(Layer stripping converted reflected waveforms for dipping fractures)专利技术(U.S.Pat.No.6,862,531)，方法要求宽方位PS波资料，层剥离分析技术包括：对第一层数据，用最小化剩余能量法估算偏振方向，确定旋转角度；用动态互相关估算分离后快慢横波之间的时间延迟；利用这些参数消除穿过地层对PS波分裂的影响；然后进行下一个地层的分析和校正。该技术特点主要是分层剥离技术，对偏振方向的求取，所采用的方法是常规方法。

目前所有方法只有Bale方法给出了采集坐标和自然坐标之间夹角的解析表达式。但其解的形式有4个，它们的物理意义不明确，并且在实际应用中如何取舍角度是个问题。

发明内容

本发明根据现有技术中存在技术问题，研发了一种利用地震资料进行检测储层裂缝发育方向的方法。推导出能够用解析表达式表述地层裂缝发育主方向与采集系统坐标之间夹角的解释式，表达式中角度的解具有明确的物理意义，并与野外多分量数据采集规律相符，利用多分量地震资料和角度公式可以直接确定储层裂缝发育的方位。