CN101839999A

CN101839999A - 一种确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法

Info

Publication number: CN101839999A
Application number: CN200910080622A
Authority: CN
Inventors: 徐常练; 刘超颖
Original assignee: BGP Inc
Current assignee: BGP Inc
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2029-03-20
Also published as: CN101839999B

Abstract

本发明是石油地震资料处理的一种确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法。步骤是将随地震波反射时间而变化的速度作为中心速度，随地震波反射时间而变化的速度间隔为改变步长，对中心速度形成一组随地震波反射时间速度函数，再对采集地震数据进行叠前偏移，结果随速度改变以速度谱形式列出，根据速度谱上的能量团强度和分布位置、道集上叠前时间偏移所用的最佳速度，将共反射点上确定的叠前时间偏移最佳速度生成叠前时间偏移最佳速度剖面。本发明在有效的速度范围内对需要在速度分析点上输出的信息进行计算，显著减小了计算量，提高了实用性。

Description

一种确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法

技术领域

本发明涉及石油物探技术，属于地震资料处理过程中地下区域成像的技术范畴，是一种确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法。

背景技术

在石油天然气资源的勘探中，反射地震是常用的方法。其过程是在地表附近激发地震波，地震波向地下传播，经过地下不同地层之间的界面反射后，再返回地表。在地表接收的反射地震波中，携带着地下构造和岩性的信息。将接收的反射地震波数据经过处理，便能够获得地下的地质情况，有助于判断石油天然气的分布。

从野外采集的原始地震数据中虽然包含着丰富的地下信息，但是却没有直观、确切地表现出来。要确切地了解地下的真实情况，必须对野外采集的勘探地震数据进行多种处理，才能使其中包含的信息呈现在人们眼前。偏移处理是使反射地震勘探数据归位到其真实反射点的重要手段，是确保地震勘探结果正确反映地下地质体真实位置的常用措施。叠前偏移能够不再依赖于叠加所依据的水平层状介质假设(对于此类介质偏移对结果根本不起任何改善作用)，使得倾斜反射层的成象效果更好、位置更准确。叠前偏移分为叠前时间偏移和叠前深度偏移。叠前深度偏移考虑了地震波射线在不同介质界面上的弯曲，能够适应剧烈的横向速度变化。而叠前时间偏移则采用直射线方式，虽然在复杂区域的误差较大，但是却显著地减小了计算量，增强了实用性，使之成为地质情况相对简单区域中普遍使用的常规处理手段。

图1显示了叠前时间偏移的原理。图中的水平线表示地表，S表示炮点，R表示检波点，M表示炮点-检波点的中心点，I表示成像点。根据反射地震学的理论，当地下介质为均匀各向同性介质时，对于在炮点S激发、在检波点R在t时刻收到的地震波，可能的反射点分布在椭圆上。所以，叠前时间偏移的一种方法就是将在炮点S激发、在检波点R收到的地震波振幅放置在图中所示的椭圆上。对于所有的炮点、所有的检波点、所有的时刻的地震波振幅都如此处理后，真正有反射的成像点位置就会由于同相叠加而产生强振幅，反之，在没有反射的成像点则由于非同相叠加而产生相对较弱的振幅。这样地下的反射层就在处理结果中以强振幅的形式表现出来。

图1显示的是空间中的情况。实际上只有反射波的接收时间已知，所以要确定图1中从炮点S经成像点I到检波点R的射线长度还需要知道地下介质的速度。如果计算过程中所用速度与真实介质速度不同时，从不同的炮点S和检波点R采集的地震数据在真正有反射的成像点位置也不可能完全同相叠加，所以叠加结果的振幅会减小，即所谓的“聚焦效果不好”。只有采用的速度与真实介质速度相同时，才能够获得振幅最大的结果。正因为如此，才有必要和有可能确定和应用正确的偏移速度。

进行叠前时间偏移时，速度场不仅是必需的信息，而且其影响比在叠后偏移中还大——不仅影响成像位置，而且影响成像能量的聚焦程度。因此，能不能获得精确度足够高的速度场，是关系到叠前时间偏移成败的关键。而偏移速度分析及建场工具是否可靠、方便、实用，是叠前时间偏移能不能推广普及的决定性因素。

在现有技术中，确定叠前时间偏移速度主要有三种方法：第一种方法为常速扫描法，采用一系列等间隔的速度，依次对叠前数据进行叠前时间偏移。然后，根据偏移结果中的成像效果，确定不同位置处的最佳速度，同时确定最佳偏移结果，或者以确定的最佳速度建场后再进行最终偏移。这种方法的优点是极为简单，没有任何技术障碍。缺点是计算量大，一般为正常叠前时间偏移的几十倍，通常仅仅能够应用于二维地震勘探数据，尤其是在叠前时间偏移技术的早期阶段。

第二种方法为逐步修正法，首先采用初始速度进行叠前时间偏移，根据偏移结果进行剩余速度分析，据此对初始速度进行修正，再次进行叠前时间偏移，如果偏移效果仍然不满意，则再次进行剩余速度分析、速度修正及偏移，直到获得满意的结果。这种方法的优点是相对简单，便于实现。缺点是偏移效果与剩余速度并非线性关系，在初始速度偏差较大时需要多次迭代。选择初始速度的通常方法为使叠加速度经过某些修改。因为叠加和叠前偏移是依据完全不同的假设，并采用完全不同的算法，所以二者的最佳参数(叠加速度、叠前时间偏移速度)往往具有一定的差异，要求叠前时间偏移的初始速度接近其最佳速度难以实现。

第三种方法为沿层速度分析法，类似于深度偏移中采用的方式。首先确定速度分析的层位，然后逐层采用一系列等间隔的速度，依次进行叠前时间偏移，并且显示出该层位附近数据的偏移结果。再根据偏移结果中的成像效果，确定该层位上不同位置处的最佳速度。全部层位的速度分析完成之后，建立速度场，再进行叠前时间偏移。这种方法的优点是结果可靠，缺点是手工操作多。

现有技术中的以上三种方法共同的缺点有：1.使用人员需要专门的技能和经验；2.处理步骤多、周期长。所以，为了使叠前时间偏移全面推广使用，需要克服现有技术中的上述和其他缺点，寻求更加方便实用的确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法。

发明目的

本发明目的是提供一种使勘探地震数据叠前时间偏移的效果最好，真实地反映地下的地质情况，有助于确定潜在油气藏的位置的确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法。

发明内容

本发明通过如下技术方案实现，具体步骤是：

1)在地表附近激发地震波，并在地表布置检波器采集反射地震数据；

2)采用通常的方法对地震数据处理，将随地震波反射时间而变化的速度作为中心速度，随地震波反射时间而变化的速度间隔为改变步长，对中心速度减去一个、两个、三个…等间隔，加上一个、两个、三个…等间隔，形成一组随地震波反射时间而改变的速度函数，以扫描方式分别使用这些速度函数对步骤1)所采集的地震数据进行叠前时间偏移；

步骤2)所述的中心速度的速度值随着反射时间的增大而增大，比如1000ms3000m/s至5000ms 4600m/s。

步骤2)所述的速度间隔的速度值随着反射时间的增大而增大，比如1000ms 30m/s至5000ms 50m/s。

3)将叠前时间偏移的结果随速度改变以速度谱形式列出；

步骤3)所述的速度谱形式包括一个以上的叠前时间偏移速度对应的共反射点道集和偏移剖面段；

4)根据速度谱上的能量团强度和分布位置、CRP道集上同相轴的水平程度和偏移剖面段上同相轴的强度确定叠前时间偏移所用的最佳速度；

步骤4)所述的确定是速度谱上强度大和分布位置符合地质规律的能量团、CRP道集上同相轴接近水平并且偏移剖面段上同相轴强的速度为最佳速度；

5)将共反射点上确定的叠前时间偏移最佳速度生成叠前时间偏移最佳速度剖面。

本发明在有效的速度范围内进行计算，仅对需要在速度分析点上输出的信息进行计算，显著减小了计算量，提高了实用性。

附图说明

图1是叠前时间偏移的原理示意图；

图2是本发明实施例的叠前时间偏移速度扫描范围示意图；

图3是在时间-速度平面上的偏移效果速度谱局部图；

图4是不同速度对反射波同相轴上不同炮检距处的偏移效果CRP道集局部图；

图5是不同速度对反射波同相轴的偏移效果小偏移段局部图；

图6是叠前时间偏移速度分析与建场的处理流程图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明。

本发明具体实施步骤如下：

1)在地表附近采用人工方式激发地震波，并在地表布置检波器以采集反射地震数据，其中携带着地下地质情况的信息；

2)根据对地震数据已经进行的处理所获得的信息，确定随着地震波反射时间而变化的速度(如1000ms 3000m/s、2000ms 3500m/s、3000ms 4000m/s、5000ms 4600m/s等)作为中心速度，再以随着地震波反射时间而变化的速度间隔(如1000ms 30m/s、2000ms 35m/s、3000ms 40m/s、5000ms 50m/s等)作为改变步长，对中心速度减去一个、两个、三个等间隔，加上一个、两个、三个等间隔，形成一组随地震波反射时间而改变的速度函数，以扫描方式分别使用这些速度函数对步骤1)所采集的地震数据进行叠前时间偏移；

图2是本发明实施例的叠前时间偏移速度扫描范围。

地下介质的地震波传播速度的普遍规律为从浅到深逐渐提高。所以，除了极端个别的情况(如高速层出露)以外，在浅层几乎不可能出现高速度(比如超过3000m/s)，而在深层也几乎不可能出现低速度(比如低于2000m/s)。如果不考虑这种规律，对深浅层采用相同的速度扫描范围，在绝大多数情况下，在浅层使用高速度和在深层使用低速度进行的计算不会提供任何有意义的信息。

本发明扫描速度的范围从浅到深逐渐提高，而不在浅层采用高速度进行扫描，也不在深层采用低速度进行扫描，这样就克服了背景技术中第一种方法常速扫描法的缺点，提高了计算效率。

输入了一个叠前数据道之后，就按照以下公式计算它的样点对偏移孔径内速度谱的贡献：

t = \sqrt{t_{i}^{2} + \frac{x_{1}^{2}}{v {(t_{i})}^{2}}} + \sqrt{t_{i}^{2} + \frac{x_{2}^{2}}{v {(t_{i})}^{2}}} - - - (1)

式中t为叠前数据道上的样点时间，t_i为成像点I的时间，x₁为炮点S至成像点I的水平距离，x₂为检波点R至成像点I的水平距离，v(t_i)为成像点I的某个扫描偏移速度。

对于具体的速度谱位置，其成像点的水平位置都是相同的，所以输入道确定之后，换言之炮点S和检波点R确定之后，(1)式中的x₁和x₂就固定不变，随着t_i变化，偏移速度v(t_i)也可以确定，采用(1)式就可以计算出对应的叠前数据道上的样点时间t。然后将t时刻的样点加到成像点上。

依照这种方式依次经过成像样点循环、扫描偏移速度循环、速度谱位置循环和输入道循环，就完成了偏移速度谱的成像求和计算。

这时，计算结果就反映了在指定的偏移速度谱点处不同的偏移速度与偏移结果的对应关系。

3)将叠前时间偏移的结果随速度改变以速度谱形式列出；

将计算结果显示为速度谱的形式，就能够直观地表明这种对应关系，如图3所示。图中横坐标为偏移速度，纵坐标为成像时间，图中幅值较大的能量团表示成像效果较好。从图中可见，速度随着时间增大而增大。

正如叠加速度谱，根据本发明的实施例，偏移速度谱也可以附带根据不同速度产生的道集和小偏移段。只不过叠前时间偏移速度谱对应的道集不是共中心点(CMP)道集，而是共反射点(CRP)道集，如图4所示。根据叠前时间偏移的理论，如果采用的偏移速度接近正确速度，CRP道集上的同相轴会接近水平，见图中中间的道集1240ms、1460ms和1790ms处的同相轴以及左侧的道集1070ms处的同相轴。当采用的偏移速度偏低时，同相轴在大炮检距处上翘，见图中左侧的道集；而当采用的偏移速度偏高时，同相轴在大炮检距处下弯，见图中右侧的道集。这也是判断偏移速度是否正确的准则之一。

小偏移段对应于叠加速度谱中的小叠加段，是采用不同偏移速度在速度谱位置处得到的偏移结果，如图5所示。正确的偏移速度将得到能量较强的反射波同相轴，见图中中间的偏移段1240ms、1460ms和1790ms处的同相轴以及左侧的偏移段1070ms处的同相轴。在相同时间另外两个小偏移段上的同相轴比较弱。这也是判断偏移速度是否正确的准则之一。

在若干速度分析点上确定了最佳偏移速度后，经过空间方向的插值，便可以获得二维速度剖面或三维速度场，用于叠前时间偏移处理。

本发明可综合地根据上述准则确定叠前时间偏移的必需参数——最佳速度信息，以便在叠前时间偏移处理中获得最佳的效果。经过叠前时间偏移的处理，地震数据就能够准确地表示地下反射层的空间位置。这些信息有助于针对最有利的位置布置探井，从而提高探井的成功率，降低石油天然气勘探的风险。

本发明叠前时间偏移速度分析与建场的处理流程与叠加速度分析与建场非常相似，如图6所示。因此，具有常规地震数据处理经验的处理人员也能够确定叠前时间偏移速度参数，使叠前时间偏移更加便于大规模推广使用。

本发明使用与叠加速度分析基本相同，普通的地震数据处理人员只要经过简单的培训，就能够进行叠前时间偏移速度分析。

本发明根据叠前时间偏移速度的可能数值确定不同时间的不同扫描范围，确保了在有效的速度范围内进行计算，并且仅仅对需要在若干速度分析点上输出的信息进行计算，显著地减小了计算量，提高了实用性。

Claims

1.一种确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法，其特征在于通过如下技术方案实现，具体步骤是：

3)将叠前时间偏移的结果随速度改变以速度谱形式列出；

2.根据权利要求1所述的确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法，其特征在于步骤2)所述的中心速度的速度值随着反射时间的增大而增大。

3.根据权利要求1所述的确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法，其特征在于步骤2)所述的速度间隔的速度值随着反射时间的增大而增大。

4.根据权利要求1所述的确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法，其特征在于步骤3)所述的速度谱形式包括一个以上的叠前时间偏移速度对应的共反射点道集和偏移剖面段。

5.根据权利要求1所述的确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法，其特征在于步骤4)所述的确定是速度谱上强度大和分布位置符合地质规律的能量团、CRP道集上同相轴接近水平并且偏移剖面段上同相轴强的速度为最佳速度。

6.根据权利要求1所述的确定叠前时间偏移最佳速度剖面的方法，其特征在于步骤2)至步骤5)的使用方式与叠加速度分析基本相同。