岩石储层构造表征方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备制造方法及图纸

本申请公开了岩石储层构造表征方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备，该方法包括：获取待表征岩石储层的三维地震数据体，并对其进行分解；对分解所得的多个固有模态函数分量进行变换，得到其时频谱，将全部分量的时频谱相加，得到地震数据的时频谱；通过井旁地震道的各时频谱的时频分量与测井数据合成地震道的互相关筛选出相关度最高的敏感分量作为输入特征，并对其进行模糊C均值聚类以及空间平滑，得到具有设定标准划分的地震相；刻画待表征岩石储层，得到待表征岩石储层构造表征。该装置、介质和设备能够用于实现该方法。它们能够解决现有依靠数据驱动型机器学习方法刻画储层无法保证输入特征有效性、聚类可靠性与抗噪性的问题。

【技术实现步骤摘要】
岩石储层构造表征方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备
本专利技术涉及岩石储层构造表征方法，特别是涉及岩石储层构造表征方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备。
技术介绍
现有技术中有一种通过经验模态分解和KNN聚类算法进行的岩石储层构造表征方法，其存在如下技术缺陷：不同地震道具有不同个数的IMF分量，对应的各个IMF分量的地震剖面不具有横向连续性；没有加入实际测井响应的定量约束；KNN聚类方法中每一道数据仅属于一种沉积相，没有其对各沉积相的隶属度，不利于对聚类结果进一步平滑分析。现有技术中，还有一种通过SST和K-Means聚类算法进行的岩石储层构造表征方法，其存在如下技术缺陷：不同地震道具有不同个数的IMF分量，使用频带范围来重构的IMF分量在不具有横向连续性；没有加入实际测井响应的定量约束，而是人为进行频带切分；K均值聚类方法中每一道数据仅属于一种沉积相，没有其对各沉积相的隶属度，不利于对聚类结果进一步平滑分析。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于完整集合经验模态分解，希尔伯特变换和模糊C均值聚类算法的含地质约束的岩石储层构造表征方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备，其能够解决现有的依靠数据驱动型机器学习方法刻画储层技术无法保证输入特征有效性和同时保证聚类的可靠性和抗噪性的问题，从而更加适于实用。为了达到上述第一个目的，本专利技术提供的岩石构造表征方法的技术方案如下：本专利技术提供的岩石储层构造表征方法包括以下步骤：获取待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体；对所述待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体进行数据分解，得到多个固有模态函数分量；对所述多个固有模态函数分量进行数据变换，得到所述多个固有模态函数分量的时频谱，将所有固有模态函数的时频谱相加，得到地震数据的时频谱；通过井旁地震道的各所述时频谱的时频分量与测井数据的合成地震道进行互相关，筛选出相关度最高的敏感时频分量；利用所述相关度最高的敏感时频分量作为输入特征，进行模糊C均值聚类以及空间平滑，实现地震相划分，得到具有设定标准划分的地震相；根据所述具有设定标准划分的地震相，刻画所述待表征岩石储层，得到所述待表征岩石储层构造表征。本专利技术提供的岩石构造表征方法还可采用以下技术措施进一步实现。作为优选，对所述待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体进行数据分解，得到多个固有模态函数分量的步骤中，所述数据分解具体采用完备总体经验模态分解方法。作为优选，对所述多个固有模态函数分量进行数据变换，得到所述多个固有模态函数分量的时频谱的步骤中，对所述多个固有模态函数分量进行数据变换具体采用希尔伯特变换方法。作为优选，对所述待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体进行数据分解，得到多个固有模态函数分量的步骤中，具体运算公式包括：设x[n]是目标数据，完整集合经验模态分解和计算时频谱由以下算法描述：(1)对所有xi[n]＝x[n]+ε0wi[n](i＝1,2,…,I)进行经验模态分解(EMD)，获得他们的第一个模式并计算其中，x[n]是地震道信号，wi[n](i＝1,2,…,I)是不同的高斯白噪声。(2)在第一阶段(k＝1)计算第一个残差，如式所示：(3)分解实现r1[n]+ε1E1(wi[n]),I＝1,…,I，直到获取第一个EMD模式，定义第二个模式：(4)对于k＝2，…，K，计算第k个残差:(5)分解实现rk[n]+εkEk(wi[n]),i＝1,…,I，直到获取第一个EMD模式，定义第k+1个模式：(6)下一个k转到第4步；循环执行步骤(4)-步骤(6)，直到得到的残差不再具有可分解性即残差最多有一个极点，最终残差满足：其中，K表示模式总数；因此，给定信号x[n]可以表示为:作为优选，对所述多个固有模态函数分量进行数据变换，得到所述多个固有模态函数分量的时频谱的步骤中，具体运算公式包括：其中，x(t)是各个固有模态函数IMF，y(t)是x(t)的希尔伯特变换，*表示卷积符号；z(t)＝x(t)+iy(t)＝R(t)exp[iθ(t)]其中，z(t)是x(t)的复数域解析信号，θ(t)是瞬时相位，R(t)是瞬时振幅，定义为：瞬时频率f(t)定义为瞬时相位θ(t)的一阶导数，瞬时频率的计算公式为：其中，'表示对时间的导数。作为优选，通过井旁地震道的各时频分量与测井数据的合成地震道进行互相关，筛选出相关度最高的敏感时频分量的步骤中，具体运算公式为：其中，max((f*g)(τ))，互相关函数最大值，f*(ω,t)，井旁地震道的某个时频分量，g(ω,t)，测井数据的合成地震道，t，用于将两个信号进行积分相加的参数，τ，互相关结果的参数，表示不同的延迟，不同的延迟下，两个信号的互相关值不同。作为优选，利用所述敏感时频分量作为输入特征，进行模糊C均值聚类(FCM)以及空间平滑，实现地震相划分，得到具有设定标准划分的地震相的步骤中，具体运算公式包括：FCM试图寻找一组数据点的模糊集群，最小化代价函数：U＝[μi,j]cxN是模糊划分矩阵，μi,j∈[0,1]是第j个数据在第i个集群中的隶属度系数；M＝[m1,m2,…,mc]为聚类原型(均值或中心)矩阵；m∈[1，∞)是模糊化参数，通常设为2；Dij＝D(xj,mi)是xj与mi之间的距离度量，如使用欧氏L2范数距离函数。地震波形的模糊C均值聚类方法包括以下步骤：(1)选择要提取波形的时间窗口，xj是第j个波形,d是时间窗口内的采样数量，代表窗口长度，N是波形的数量；(2)选择适当的m和c的值，以及一个小的正数ε，随机初始化原型矩阵M，令步骤变量t＝0；(3)计算(当t＝0)或更新(当t>0)隶属度矩阵U：(4)更新原型矩阵M：其中，i＝1,…,c；(5)重复步骤2-3直到||M(t+1)-M(t)||<ε.，如果μl,j是μi,j(i＝1,…,c)中最大的，第j个波形被分配到第l个集群。为了达到上述第二个目的，本专利技术提供的岩石构造表征装置的技术方案如下：本专利技术提供的岩石储层构造表征装置包括：三维地震数据体获取单元，用于获取待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体；数据分解单元，用于对所述待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体进行数据分解，得到多个固有模态函数分量；数据变换单元，用于对所述多个固有模态函数分量进行数据变换，得到所述多个固有模态函数分量的时频谱，将所有固有模态函数的时频谱相加，得到地震数据的时频谱；数据拟合单元，用于通过井旁地震道的各时频分量与测井数据的合成地震道进行互相关，筛选出相关度最高的敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩石储层构造表征方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体；/n对所述待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体进行数据分解，得到多个固有模态函数分量；/n对所述多个固有模态函数分量进行数据变换，得到所述多个固有模态函数分量的时频谱；/n将所有固有模态函数的时频谱相加，得到地震数据的时频谱；/n通过井旁地震道的各所述时频谱的时频分量与测井数据的合成地震道进行互相关，筛选出相关度最高的敏感时频分量；/n利用所述相关度最高的敏感时频分量作为输入特征，进行模糊C均值聚类以及空间平滑，实现地震相划分，得到具有设定标准划分的地震相；/n根据所述具有设定标准划分的地震相，刻画所述待表征岩石储层，得到所述待表征岩石储层构造表征。/n

【技术特征摘要】
1.一种岩石储层构造表征方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体；
对所述待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体进行数据分解，得到多个固有模态函数分量；
对所述多个固有模态函数分量进行数据变换，得到所述多个固有模态函数分量的时频谱；
将所有固有模态函数的时频谱相加，得到地震数据的时频谱；
通过井旁地震道的各所述时频谱的时频分量与测井数据的合成地震道进行互相关，筛选出相关度最高的敏感时频分量；
利用所述相关度最高的敏感时频分量作为输入特征，进行模糊C均值聚类以及空间平滑，实现地震相划分，得到具有设定标准划分的地震相；
根据所述具有设定标准划分的地震相，刻画所述待表征岩石储层，得到所述待表征岩石储层构造表征。


2.根据权利要求1所述的岩石储层构造表征方法，其特征在于，对所述待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体进行数据分解，得到多个固有模态函数分量的步骤中，所述数据分解具体采用完整集合经验模态分解方法。


3.根据权利要求1所述的岩石储层构造表征方法，其特征在于，对所述多个固有模态函数分量进行数据变换，得到所述多个固有模态函数分量的时频谱的步骤中，对所述多个固有模态函数分量进行数据变换具体采用希尔伯特变换方法。


4.根据权利要求1或2所述的岩石储层构造表征方法，其特征在于，对所述待表征岩石储层关键层位的三维地震数据体进行数据分解，得到多个固有模态函数分量的步骤中，具体运算公式包括：
设x[n]是目标数据，完整集合经验模态分解和计算时频谱由以下算法描述：
(1)对所有xi[n]＝x[n]+ε0wi[n](i＝1，2，…,I)进行经验模态分解(EMD)，获得他们的第一个模式并计算



其中，x[n]是地震道信号，wi[n](i＝1,2,…,I)是不同的高斯白噪声；
(2)在第一阶段(k＝1)计算第一个残差，如式所示：



(3)分解实现r1[n]+ε1E1(wi[n]),I＝1,…,I，直到获取第一个EMD模式，定义第二个模式：



(4)对于k＝2，…，K，计算第k个残差:



(5)分解实现rk[n]+εkEk(wi[n]),i＝1,…,I，直到获取第一个EMD模式，定义第k+1个模式：



(6)下一个k转到第4步；
循环执行步骤(4)-步骤(6)，直到得到的残差不再具有可分解性即残差最多有一个极点，最终残差满足：



其中，K表示模式总数；因此，给定信号x[n]表示为:





5.根据权利要求1或3所述的岩石储层构造表征方法，其特征在于，对所述多个固有模态函数分量进行数据变换，得到所述多个固有模态函数分量的时频谱的步骤中，具体运算公式包括：



其中，x(t)是各个固有模态函数IMF，y(t)是x(t)的希尔伯特变换，*表示卷积符号；
z(t)＝x(t)+iy(t)＝R(t)exp[iθ(t)]
其中，z(t)是x(t)的复数域解析信号，θ(t)是瞬时相位，R(t)是瞬时振幅，定义为：



瞬时频率f(t)定义为瞬时相位θ(t)的一阶导数，



瞬时频率的计算公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：单小彩，周永健，辛维，田飞，杨长春，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11