CN101315427A - 一种复杂地区地震勘探资料处理的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复杂地区和复杂油气藏油气勘探时，地震勘探资料静校正和叠前偏移成像一体化处理的方法及系统，包括从地表进行叠前时间偏移，从格林函数推出叠前时间偏移的精确时间公式；多次偏移速度扫描获得精确的偏移速度模型；CRP道集剩余静校正提高信噪比并精确成像；波场延拓解决复杂地表问题；用于复杂山地及构造地区地震数据构造成像，主频大约提高5－10Hz；信噪比也得到了很大的提高；使用静校正和叠前时间偏移一体化的数据处理系统处理数据使共反射点(CRP)道集更精确，使岩性反演和AVO技术也更可靠；在国内外首先提出了一原始道具有大约一点八亿个剩余静校正量的新理论，并在理论和实际上做出了证明。

Description

一种复杂地区地震勘探资料处理的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种复杂地区和复杂油气藏油气勘探时，地震勘探资料静校正和叠前偏移成像一体化处理的方法及系统。

背景技术

随着勘探程度的提高，复杂地区和复杂油气藏的油气勘探，已成为地球物理勘探的主要目标。复杂地区主要指复杂的地表条件。但是地表复杂往往地下也异常复杂，例如陡峭的山地往往与地下逆掩推覆带伴生。复杂地区和复杂油气藏的油气勘探是一项非常复杂的系统工程。必须是多工种的协同作战。地震勘探数据处理是最为重要的环节之一，偏移成像又是数据处理之中最为重要的一步，直接关系到最后的成果。在老油田由于复杂构造没能搞清楚，致使大约70％的剩余油无法有效的开采出来。

做为寻找石油工业油气藏的一种最主要手段，地震勘探的重要性更加明显。由于在地震资料处理技术中采用如下的几个假设条件：(1)均匀介质；(2)水平层状介质；(3)平缓地表假设及各向同性；(4)时间方向上，静校正量与时间无关。使得现阶段地震资料处理普遍存在的问题：

(1)静校正假设条件在实际情况下难以满足。

(2)连续的射线由于静校正被断开，必然带来误差。

(3)一个数据道只有一个静校正值显然不合实际。

(4)速度分析与静校正分开进行处理必然相互矛盾。

在实际情况下，假设条件很难满足时，静校正存在很大误差，但它仍然是地震数据处理质量的关键，不管是资料的信噪比、分辨率等，静校正和剩余静校正都举足轻重。更重要的是，现在几乎所有的静校正方法在每一道上只有一个静校正值，这在地形起伏大，地下构造复杂，断层发育地区是肯定不准确的，地震射线到达不同的反射点和返回到检波器所经过的路径不同，因此，每一道对不同的反射点应该有不同的静校正值。

地震射线自激发至接收，始终为一连续函数，而静校正和偏移的两个过程，必然将地震射线不合理的人为断开，并进行各个方向的位移，这些必然导致理论上和实际上的偏差，最终导致成果严重损坏，难以提供真实、准确的构造成像和岩性信息。

当前油气勘探正向广度和深度发展。前者的目标是要发现新的远景勘探领域，常常面临复杂的地表条件和复杂构造等问题；后者要求寻找那些埋藏深度大和复杂程度高的油气藏，要求解决精细构造和储层参数精细描述等问题。对此，静校正作为地震数据处理的关键步骤，已成为最终地震数据质量的一个关键点，而现有的静校正方法，常常难以解决问题，而对这些问题和新的情况，国内外地球物理学家认识到，发展静校正和叠前偏移一体化技术是解决复杂构造地区地震勘探数据处理的必由之路。

发明内容

本发明的目的是开发出一套适合复杂山地及构造的地震资料静校正和叠前偏移一体化的成像方法及数据处理系统，并总结出如何层速度建模，RMS速度建模流程，为实际生产提供服务和指导，静校正和叠前偏移一体化数据处理系统将提供共反射点(CRP)道集，为岩性反演和AVO服务，探索出在复杂地区进行速度建模及偏移成像符合实际生产的工作参数及流程。

技术方案

本发明专利的技术方案如下：

(1)从地表进行叠前时间偏移，从格林函数推出叠前时间偏移的精确时间公式，地震波的传播时间计算包括了地表起伏的影响，从这些共成像道集(Common Imaging Gathers)中获得精确的速度模型，而这个速度模型还包括了浅地表不均匀体的平均影响；

(2)多次偏移速度扫描获得精确的偏移速度模型：

其过程如下：

①、通过道集拉平建立一个固定速度模型，这个模型是用静校正和偏移一体化所建；

②、在固定速度模型基础上将所有速度统一从80％到120％，用5％的增量进行9次控制剖面偏移；

③、输出不同百分比速度的控制剖面进行检查，搜索合理的偏移局部；

④、将所有合理的局部合成，最终形成速度模型；

⑤、使用最终速度模型进行叠前偏移和静校正一体化，形成最终偏移剖面；

这是一个偏移和速度分析的叠代过程，也是一个综合分析过程，多次速度扫瞄可以获得合理的地震偏移结果；

(3)CRP道集剩余静校正提高信噪比并可精确成像：

CRP道集剩余静校正的思路和方法：

①、从地表进行叠前时间偏移，使地震波的传播时间计算包括地表起伏的影响，从这些共成像道集中获得精确的层速度模型；

②、共成像道集剩余静校正，如果用直径10公里的偏移孔径，一个输入道将把自身能量偏移到大约78平方公里的输出道，如果面元为25×25，将大约有125663个点参与偏移运算，如果采样点为1500个，理论上这一输入道将有1500×125663个静校正值，大约为2个亿，为一个输入道求出这些剩余静校正值，然后在叠前偏移过程中完成剩余静校正；

③、沿时间方向，分布多个时间窗口，窗口之间相互重叠，强求取每个窗口的剩余静校正量；这样，剩余静校正量也是动态的。

(4)波场延拓解决复杂地表问题：

波动方程基准面校正指的是地震时间数据向上或向下延拓，去重新定义炮点和检波点所在的参考面；

波动方程的层替换是这样发生的：数据以上覆岩层或水层的速度向下延拓至一个新的基准面，然后再以基底速度或替换速度向上延拓到原始基准面或另一个基准面上，旧的和新的基准面的形状都可以是任意的；

真地表叠前偏移旅行时计算公式：

$T=\sqrt{\frac{{(z_1-z_0)}^2}{c_A^2(z_1,z_0)}+\frac{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}{c_{\mathrm{rms}}^2(z_1,z_0)}}$

$+\sqrt{\frac{{(z_1-z_0^{\′})}^2}{c_A^2(z_1,z_0^{\′})}+\frac{{(x_1-x_0^{\′})}^2+{(y_1-y_0)}^2}{c_{\mathrm{rms}}^2(z_1,z_0^{\′})}}$

如果进行深度叠前偏移，必须在炮检点进行射线追踪，获得传播时间表。

此方法适用于具有不规则地表和速度变化剧烈的地质界面和水体资料。

技术效果

地震资料静校正和叠前时间偏移一体化的方法及数据处理系统，对复杂山地及构造地区地震数据成像产生明显效果：

(1)构造成像的主频在复杂山地及构造地区可大约提高5-10赫兹。

(2)构造成像的信噪比在复杂山地及构造地区也得到了很大的提高。

(3)使用静校正和叠前时间偏移一体化的数据处理系统处理数据使共反射点(CRP)道集更精确，这使岩性反演和AVO技术也更可靠。

(4)在国内外首先提出了一原始道具有大约一点八亿个剩余静校正量的新理论，并在理论和实际上做出了证明。

附图说明

图1一种复杂地区地震勘探资料处理系统流程图

具体实施方式：

下面根据附图对本发明所述的一种复杂地区地震勘探资料处理系统进行详细的叙述。

(1)地震数据载体

输入的地震数据为石油工业普遍采用的SEGY格式，SEGY格式是使用最广泛的地震数据格式，SEGY的磁带卷标识头包含3600字节，分别描述炮点线的信息(3200字节)和该卷地震数据的公共信息(400字节)；地震数据记录中的每道数据包含固定的240字节标识头(简称SEGY道头)，接着是地震数据。简称SEGY道头主要包含如下地震信息：在线中的道号，在磁带卷中的道序号，炮号或叠加道号，野外记录号，在炮中的道号，炮点号--用于相同上午有效地面位置出现多个记录情况，CDP号在CDP中的道号，道标识，垂直叠加道数目，CDP覆盖，数据用途，炮点到检波点的距离，检波器组高程，海平面(深度为负)，炮点高程，震源低于地面的深度(正数！)，检波器组基准面高程，震源基准面高程，震源水深，检波器组水深，震源坐标，检波器坐标，坐标单位，风化层或水速度，风化层地面速度，震源井口时间，检波器组井口时间，震源静校正，检波器组静校正，总静校正，延迟时间，深水延迟，切除开始时间，毫秒，本道样点数目，不包括道头，本道采样间隔，微秒，记录时间，道加权系数。

输入的数据可以是炮点集合、检波点集合或叠加数据。

(2)预处理单元

预处理是把野外地震数据格式转换成适合计算机处理的格式并对数据做相应编辑和校正，它包括数据解编、格式转换、编辑、几何扩散校正、建立野外观测系统和野外静校正，在石油工业中，地震数据的预处理是一件既普通又很重要的处理流程，主要包括去噪、振幅补偿、反褶积方法，为后续的处理流程做准备。

(3)初始速度模型单元

在对地震数据做偏移处理时，必须事先输入待分析工区的初始速度模型，获取该初始速度模型的方式可以是多种多样的：既可以根据本工区的先验的地质资料获得，也可以根据前人的地球物理信息(如测井、重磁等数据)得到，还可以根据地震勘探开工前的实验资料来获得，初始速度模型通常包含有地层速度和深度等信息。

(4)均方根速度分析单元

做地震资料的叠前时间偏移处理需要的是工区的均方根速度，这时，利用深度和速度的关系，结合初始速度模型，可以得到工区的均方根速度数据，这种均方根速度数据是原始的、不精确的，需要后续的处理来对它进行优化。

(5)均方根速度场单元

由于在地震数据处理中所分析的对象是二维(一条测线)或三维的，因此，同样需要建立与待处理数据体相对应的地下地质体速度模型，亦即地下地质体的速度场。

(6)CRP道集静校正单元

静校正的目的是把所有炮点和接收点位置均校正到一个公共基准面上，以消除高程、低降速带和井深对旅行时的影响。

现在几乎所有的静校正方法在每一道上只有一个静校正值，这在地形起伏大、地下构造复杂、断层发育地区是肯定不准确的；由于地震射线到达不同的反射点和返回到检波器所经过的路径不同，因此，在本发明专利中对每一道不同的反射点做不同的静校正值分析与计算，也就是说，(剩余)静校正量是动态的。该方法效果良好，意义重大，这是本专利的一个亮点。

(7)真地表叠前时间偏移

常规的叠前时间偏移理论，都是基于水平地表这一假设。本发明专利研究的是从真地表(亦即野外观测的实际地表面)出发进行地震数据的叠前时间偏移处理；这样，地震波的传播时间计算就包括了地表起伏的影响，从这些共成像道集中我们可以获得精确的速度模型，这个速度模型包括了浅地表不均匀体的平均影响。

同时，根据我们提出的新的叠前偏移旅行时计算公式

$T=\sqrt{\frac{{(z_1-z_0)}^2}{c_A^2(z_1,z_0)}+\frac{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}{c_{\mathrm{rms}}^2(z_1,z_0)}}$

$+\sqrt{\frac{{(z_1-z_0^{\′})}^2}{c_A^2(z_1,z_0^{\′})}+\frac{{(x_1-x_0^{\′})}^2+{(y_1-y_0)}^2}{c_{\mathrm{rms}}^2(z_1,z_0^{\′})}}$

计算精度大为提高。

(8)判断准则：CRP道集是否拉平

地震数据的叠前时间偏移处理是一个迭代过程。为了得到一个满意的结果，需对同一数据体做多次处理，目的是修改速度模型，以便输出一个理想的处理结果。当然，这种迭代也不能是无限的，这就需要我们在合适的时候对这种迭代过程予以终止，通常的做法是‘判断共反射点道集(CRP道集)是否拉平’：若没拉平，进入第9步，继续修改速度模型；若已拉平，停止迭代过程，进入第10步。

(9)速度扫描法剩余速度分析

在构造复杂地区，反射道集拉平还难以解决速度建模问题，因此我们提出了多次偏移的速度扫描方法，其过程如下：

①通过道集拉平建立一个固定速度模型。这个模型是用静校正和偏移一体化所建。

②在固定速度模型基础上将所有速度统一从80％到120％，用5％的增量进行9次控制剖面偏移，不可否认9次偏移工作量较大，但我们已证明它的传播时间是速度百分比的一个线性函数，因此不需重新计算传播时间，工作量大减。

③输出不同百分比速度的控制剖面进行检查，搜索合理的偏移局部。

④将所有合理的局部合成，最终形成速度模型。

⑤使用最终速度模型进行叠前偏移和静校正一体化，形成最终偏移剖面。这个过程符合实际，而且可由地质解释人员直接参与处理过程。

然后回到第5步进行下一轮的迭代处理过程。

(10)叠加、输出时间偏移剖面

做完上述的地震数据叠前时间偏移之后，整个处理过程基本结束。此时只需要对已处理好的地震资料做叠加计算，便得到我们的最终成果：叠前时间偏移剖面。

Claims (2)

1.一种复杂地区地震勘探资料处理的方法，其特征在于：

(1)从地表进行叠前时间偏移，从格林函数推出叠前时间偏移的精确时间公式，地震波的传播时间计算包括地表起伏的影响，从这些共成像道集中获得精确的速度模型，这个速度模型包括了浅地表不均匀体的平均影响；

(2)多次偏移速度扫描获得精确的偏移速度模型：

其步骤如下：

①、通过道集拉平建立一个固定速度模型，这个模型是用静校正和偏移一体化所建；

②、在固定速度模型基础上将所有速度统一从80％到120％，用5％的增量进行9次控制剖面偏移；

③、输出不同百分比速度的控制剖面进行检查，搜索合理的偏移局部；

④、将所有合理的局部合成，最终形成速度模型；

⑤、使用最终速度模型进行叠前偏移和静校正一体化，形成最终偏移剖面；

(3)CRP道集剩余静校正提高信噪比并可精确成像：

其步骤如下：

①、从地表进行叠前时间偏移，使地震波的传播时间计算包括地表起伏的影响，从这些共成像道集中获得精确的层速度模型；

②、共成像道集剩余静校正，将理论上一输入道有1500×125663个静校正值，为一个输入道求出这些剩余静校正值，然后在叠前偏移过程中完成剩余静校正；

③、沿时间方向，分布多个时间窗口，窗口之间相互重叠，强求取每个窗口的剩余静校正量；

(4)波场延拓解决复杂地表问题：

波动方程的层替换是这样发生的：数据以上覆岩层或水层的速度向下延拓至一个新的基准面，然后再以基底速度或替换速度向上延拓到原始基准面或另一个基准面上，旧的和新的基准面的形状都可以是任意的；

真地表叠前偏移旅行时计算公式：

$T=\sqrt{\frac{{(z_1-z_0)}^2}{c_A^2(z_1,z_0)}+\frac{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}{c_{\mathrm{rms}}^2(z_1,z_0)}}$

$+\sqrt{\frac{{(z_1-z_0^{\′})}^2}{c_A^2(z_1,z_0^{\′})}+\frac{{(x_1-x_0^{\′})}^2+{(y_1-y_0)}^2}{c_{\mathrm{rms}}^2(z_1,z_0^{\′})}}$

如果进行深度叠前偏移，必须在炮检点进行射线追踪，获得传播时间表。

2.一种复杂地区地震勘探资料处理的系统，它是由地震数据载体和计算机构成，其特征在于：它包括的

(1)地震数据载体：是记录野外地震数据的SEGY磁带卷，输入的数据是炮点集合、检波点集合或/和叠加数据，为预处理单元提供野外地震原始数据；

它还包括

(2)预处理单元：是把野外地震数据格式转换成适合计算机处理的格式并对数据做相应编辑和校正，它包括数据解编、格式转换、编辑、几何扩散校正、建立野外观测系统和野外静校正，处理流程，包括去噪、振幅补偿、反褶积，为后续的处理流程做准备；

(3)初始速度模型单元：根据本工区先验的地质资料、或根据前人的地球物理信息或根据地震勘探开工前的实验资料获得包含有地层速度和深度信息的待分析工区的初始速度模型，在对地震数据做叠前时间偏移处理时，事先输入待分析工区的初始速度模型；

(4)均方根速度分析单元：利用深度和速度的关系，结合初始速度模型，得到做地震资料的叠前时间偏移处理需要的原始的、不精确的，需要后续的处理对它进行优化的工区均方根速度；

(5)均方根速度场单元：建立与待处理数据体相对应的地下地质体均方根速度场；

(6)CRP道集静校正单元：对每一道不同的反射点做不同的静校正值分析与计算，把所有炮点和接收点位置均校正到一个公共基准面上，以消除高程、低降速带和井深对旅行时的影响；

(7)真地表叠前时间偏移处理单元：从野外观测的实际地表面出发进行地震数据的叠前时间偏移处理，地震波的传播时间计算包括地表起伏的影响，从这些共成像道集中获得精确的速度模型，这个速度模型包括浅地表不均匀体的平均影响；

叠前偏移旅行时计算公式：

$T=\sqrt{\frac{{(z_1-z_0)}^2}{c_A^2(z_1,z_0)}+\frac{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2}{c_{\mathrm{rms}}^2(z_1,z_0)}}$

$+\sqrt{\frac{{(z_1-z_0^{\′})}^2}{c_A^2(z_1,z_0^{\′})}+\frac{{(x_1-x_0^{\′})}^2+{(y_1-y_0)}^2}{c_{\mathrm{rms}}^2(z_1,z_0^{\′})}}$

(8)判断单元：在此单元判断共反射点道集是否拉平：若没拉平，进入第(9)步，继续修改速度模型；若已拉平，停止迭代过程，进入第(10)步；

(9)剩余速度分析单元：提供多次偏移的速度扫描，其过程如下：

①通过道集拉平建立一个固定速度模型，这个模型是用静校正和偏移一体化所建；

②在固定速度模型基础上将所有速度统一从80％到120％，用5％的增量进行9次控制剖面偏移；

③输出不同百分比速度的控制剖面进行检查，搜索合理的偏移局部；

④将所有合理的局部合成，最终形成速度模型；

⑤使用最终速度模型进行叠前偏移和静校正一体化，形成最终偏移剖面；

(10)叠加、输出时间偏移剖面单元：对已处理好的地震资料做叠加计算，最终得到叠前时间偏移剖面。

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