[发明专利]基于多源数据融合的地层对比不确定性可视化方法

摘要

本发明公开了一种基于多源数据融合的地层对比不确定性可视化方法，该方法用于量化从三维地震波数据和测井属性数据中提取的地层结构的差异；开发了不确定性可视化系统；将不确定性模型与视觉设计相结合，使用户能够进一步交互式地改进地层相关性结果；计算了三维地震波数据与测井属性数据之间不一致地层的不确定性；不确定性的视觉表达和相互作用旨在帮助专家验证和优化其相关结果，来实现地层对比中的不确定性可视分析，对于获得准确的地震解释具有重要意义；本发明不仅能够降低地层匹配结果的不确定性，提升地层匹配精度，也能够在复杂的地质勘探过程中节省大量的人力和时间，有助于地质模型的快速建立、石油煤炭等能源开采计划的有效制定等。

主权项

1.一种基于多源数据融合的地层对比不确定性可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过融合测井属性数据和三维地震波数据，构建不确定性分析模型，得到地层匹配结果的不确定性值，以测量地层匹配结果的不确定性，包括以下子步骤：(1.1)通过计算测井属性数据中的声波测井属性数据的反射率，将反射率和子波函数卷积，为每口钻井生成人工合成地震记录。(1.2)将步骤(1.1)得到的人工合成地震记录和时间域上的实际地震记录归一化，以人工合成地震记录作为参考模板，利用动态时间扭曲最小化二者的差异，并进行传统的时间深度转换以匹配三维地震波数据和测井属性数据，得到深度域上的实际地震记录。(1.3)对步骤(1.2)得到的深度域上的实际地震记录进行地震层位的提取，以建立地震层位结构。(1.4)量化不确定性：通过计算人工标记的地层层位和步骤(1.3)提取的地震层位的不一致部分，以量化它们各层之间的不确定性差异，得到它们所有匹配层位的不确定性值，以构建地层对比不确定性模型，具体为：区分人工标记的地层层位中与地震层位的一致部分和不一致部分，包括以下三种情况：(1.4.1)人工标记的地层层位左右两侧均位于同一地震层位，则此地层层位为一致部分，无不确定性；(1.4.2)人工标记的地层层位的左侧位于一个地震层位，和右侧位于另一个地震层位，则不一致部分为整个人工标记的地层层位；(1.4.3)人工标记的地层层位左右两侧不在同一地震层位，且左右两侧中至少一侧竖跨多个地震层位；找到两侧上不同地震层位间的断点，根据每个断点与所在侧两端距离的比例，在另一侧的相同比例处创建对应的断点，连接相互对应的断点，将地层层位划分为若干部分后，找出其中的不一致部分；一致部分指人工标记的地层层位中左右两侧均位于同一地震层位的部分；不一致部分指人工标记的地层层位中左右两侧不在同一地震层位的部分；然后，计算不一致部分的区间差异值：区间差异值为人工标记的地层层位中不一致部分竖跨的地震层位数减1；当地震层位中间出现断层时，视为两个地震层位，此时人工标记的地层层位或其中的一部分的左侧和/或右侧分别位于这两个地震层位，该地层层位或该部分为不一致部分，这种情况的区间差异值为该不一致部分左右两侧到达最近地震层位的平均距离；最后，通过式(8)对所有不一致部分的区间差异值加权求和，得到最终的深度不确定性值UV，从而得到地层对比不确定性模型：其中，f_m为区间差异值，O_m为各不一致部分一侧的长度占所有不一致部分该侧长度的比例，m＝1～L，L表示不一致部分的个数；(2)针对步骤(1.4)地层匹配结果的深度不确定性值进行可视表达，构建地层对比不确定性分析系统，引导用户交互式地优化地层匹配结果，以降低地层匹配结果的深度不确定性，提升地层匹配精度，进行不确定性可视分析，包括以下子步骤：(2.1)通过地图视图探索全局和局部的不确定性分布；地图视图包括区域内所有钻井的不确定性值分布热力图和三角剖分网格；局部不确定性为任一钻井与局部区域内的其它钻井之间的不确定性的平均值；全局不确定性由各局部不确定性构成；基于步骤(1.4)得到的地层不确定性模型，计算两口钻井之间的不确定性，该不确定性为两口钻井所有地层层位的不确定性值之和；(2.2)通过地层视图帮助用户更深入地了解两口钻井之间的不确定性；地层视图包括多维测井曲线、深度不确定性曲线、地层剖面图；地层剖面图为人工标记的地层层位与地震层位；以不同纹理区分实际地震记录和人工标记的地层层位；实际地震记录为垂直曲线，其中正波用黑色填充；用黑色线条连接实际地震记录的一系列波峰或波谷，表示地震地层；人工标记的地层层位为灰色条带；利用深度不确定性曲线图可视化地层不确定性，其中曲线的峰值越高，说明地层不确定性越大，若无不确定性，则峰值为0；多维测井曲线用于进一步观察和比较具有较大不确定性地层的原始测井属性数据，其中相同属性的测井曲线用相同的颜色绘制；(2.3)通过评估视图以交互方式验证和改进不确定性，具体为：首先，F₁，F₂是两口钻井中目标分析地层的两个测井片段，每个测井片段以均匀距离对E个点进行采样，通过以下式(9)和(10)计算人工标记的地层层位之间的属性差异f_d(F₁,F₂)：其中，F_1z、F_2z为测井片段F₁、F₂的第z条深度不确定性曲线；然后，计算每个地层层位的所有测井记录中的属性差异后，将这些属性差异结果可视化为不同颜色的条形：每个条形的长度代表测井记录的属性差异；相同颜色的条形位于同一列，表示属于同一维度的属性差异，位于同一行的条形表示属于同一地层层位；接着，将两个测井片段F₁和F₂分别移动或转换到一个新的深度范围，移动或转换后得到新的测井片段，表示为F₁’和F₂’；建议地层层位为测井片段F₁’和F₂、F₂’和F₁对应的地层层位，具体为：当调整F₁时，F₂被视为参考，将与F₂相关的地震层位设置为F₁搜索区域；搜索区域为测井片段中心点可移动的范围；设置测井片段长度变化量△l，△l>0；设置测井片段移动距离△a，范围为0～1.25m；设置新的测井片段F₁’的初始长度为1/2*F₂；将该测井片段的中心点以搜索区域顶部为起点，从上到下每次移动△a的距离，直至中心点滑动到F₁搜索区域的底部，每次移动均得到一个新的测井片段F₁’；将当前F₁’的长度增加△l，使其中心点再次从F₁搜索区域的顶部滑动到底部；重复以上操作，直至F₁’的长度大于2*F₂时，则结束滑动，得到多个新的测井片段F₁’；其中每次操作的△l、△a不变；用式(9)和(10)计算F₂和F₁’之间的属性差异；同理，F₂也可以通过同样的方式进行调整，得到新的测井片段F₂’，获得属性差异；最后，所有新的测井片段的属性差异求平均值，得到平均属性差异值；通过条形展示并排序将建议地层层位的平均属性差异值可视化，条形的长度表示平均属性差异值；将调整左侧测井片段F₁得到的建议地层层位条形绘制于垂直轴的左侧，相应地，条形位于垂直轴右侧说明调整的是F₂；通过条形展示并排序将建议地层层位的属性差异可视化；条形的长度代表建议地层层位中相应的属性差异值；其中同一行的条形属于同一建议地层层位，属于同一维度的属性差异位于同一列，且条形颜色相同；上述两个条形图提供直观的数据展示，从而根据属性差异和平均属性差异值，在建议地层层位中选出一个新的地层层位替换原始人工标记的地层层位。