CN101999086A - 用于确定地震数据质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明确定针对所关心的地质或地球物理区域的地震勘测中多个位置的地震数据质量。本发明还包括生成与地震数据质量相关的相关系数，使得可以将地震数据质量内插到与部分地基于地震勘测的决策相关联的地质统计分析。

Description

用于确定地震数据质量的方法

技术领域

本发明涉及地震勘查和处理，更特别地，涉及确定在给定地震勘测中针对多个位置的地震数据质量。

背景技术

在石油工业中，地震勘探技术通常用于辅助搜索和评估地下油气储藏。在地震勘探中，地震能量的一个或多个震源将波发射到所关心的地下区域中，诸如地质地层。这些波进入地层并且可以被地下地震反射构造(即具有不同弹性特性的地下地层之间的交界面)例如通过反射或折射被散射。由一个或多个接收器对被反射的信号进行采样或测量，并且记录结果数据。所记录的采样可以被称作地震数据或“地震道(seismic trace)”。可以对地震数据进行分析，以提取正在勘查的地球地下区域的结构和特性的详细信息。

地震勘探由三个单独的阶段组成：数据采集、数据处理和数据解析。地震勘探操作的成功取决于所有三个阶段的圆满完成。

总体上说，地震勘探的目的是通过将能量向下发送到底部，并且记录从下面的岩层返回的“反射”和“回声”来映射或成像一部分地球地下表面(地层)。发送到地层的能量通常是声能。向下传播的声能可以源自各种震源，诸如陆地上的爆炸或地震振荡，或者海洋环境中的气枪。地震勘探通常使用一个或多个能量源，并且通常使用大量传感器或检测器。可以用于检测返回的地震能量的传感器通常是地震检波器(陆地勘测)或水中地震检波器(海洋勘测)。

本领域中所使用的地震勘测的一个例子是三维(“3D”)地震勘探。在三维地震勘探中，密集地设置勘测线和地震阵列，以提供详细的地下覆盖。通过这种高密度覆盖，在进行最终解析之前需要记录、存储和处理极大量的数字数据。处理要求大量的计算机资源和复杂的软件，以增强从地下接收到的信号并且消减掩盖信号的伴随噪音。

在处理数据之后，科学家和工程师收集并解析代表地下特征的显示的三维数据立方形式的三维地震信息。使用该数据立方，可以以各种形式显示信息。可以在所选择的深度制作水平时间切片图。使用计算机工作站，解析器还可以通过数据立方切片以调查在不同地震层位处的储集层问题。也可以在任何方向使用地震或钻井数据制作垂直切片或横截面。可以绘制出反射器的地震拾取的等高线，从而生成时间层位图。时间层位图可以被转变成深度，以提供在特定层面的真实尺度结构解析。

通常为了针对结构和地层解析成像地震反射的目的获取并处理地震数据。最终在结构和地层解析中使用的地震数据的质量取决于许多不同因素，并随不同的勘测而变化。在数据获取、数据处理和数据解析阶段中省略的或没有正确完成的步骤可能会大大影响最终图像的质量或地下特征的数值表示。地震数据的质量直接地影响从地震数据得到观测和数值测量的可靠性，并且影响可以或应该基于地震数据的决策。

构造精确的地震图像和相应的地球模型在进行与石油和天然气勘查以及储集层管理相关的商业或运营决策中是重要的。例如，地球科学家使用地震图像来确定在含有油气储集层的地下区域中何处设置钻井。他们还建立地下模型，以创建适用于储集层流体流动建模的储集层模型。商业和运营决策的质量在很大程度上取决于地震图像和地球模型的质量。

如以上所描述的，确定在地震图像和地球模型中使用的地震数据的质量是重要的。用于确定地震数据质量的现有技术方法仅仅产生针对整个地震勘测的数据质量的单个值。没有测量地震数据质量，并且忽略了特定勘测中地震质量的空间可变性。现有技术方法没有考虑在单个地震勘测中地震数据的质量可能在不同点发生变化。因此，地震勘测中的一个特定位置可能具有差的地震数据质量，而在相同勘测中的另一个位置处，可能具有相对较好的地震数据量。现有技术没有基于地震数据质量在地震勘测中不同位置之间进行区分。因此，当地震特性估计与钻井数据结合时，使用全局相关系数，并不考虑地震数据的质量的空间可变性。

当与石油和天然气勘查以及储集层管理相关的决策很大程度上基于地震数据时，确定高质量或低质量地震数据存在于给定地震勘测中的何处是很重要的。

需要一种确定在给定地震勘测中针对多个位置的地震数据质量的方法。

发明内容

通过提供一种确定在给定地震勘测中针对多个位置的地震数据质量的方法，本发明克服了现有技术的以上描述的和其它缺点。

本发明的一个实施例包括用于测量地震数据质量的方法，该方法包括针对所关心的区域的地震勘测获取叠前的地震数据，并且将预测得到的属性和与叠前地震数据相关联的相关数据进行比较，以生成针对给定地震勘测中多个位置中每一个位置的数据质量测量结果。预测得到的属性受到地球物理条件约束，使得它们可以被精确地预测。该方法还包括将数据质量测量结果显示给用户，以表明针对地震勘测中多个位置的地震数据质量的差别。

应该理解，可以以各种方式利用本发明所生成的数据质量测量结果。例如，本发明的一个实施例还包括获取与所关心的区域相关的钻井日志，并且将针对该钻井日志的连井(well-tie)测量计算成叠前地震数据。将数据质量测量结果与连井测量结果进行比较，以生成在地质统计模型中使用的多个相关系数。地质统计模型的一个用途是确定P90，P50和P10值，它们与针对地震数据执行的分析相关联。

本发明的另一个实施例还包括对钻井日志数据进行退化并且计算针对退化钻井日志数据的连井测量结果，以及将数据质量测量结果与针对退化钻井日志数据的连井测量结果进行比较，以生成要在地质统计模型中使用的多个相关系数。

应该理解，预测得到的地球物理属性和与用于确定地震数据质量的叠前地震数据相关联的地球物理属性包括地震幅度和入射角或者地震幅度和偏移(震源和接收器之间的距离)。

还应该理解，通过确定其中地震数据质量低的区域，可以执行进一步的分析，以确定低地震数据质量的原因。本领域公知的这种原因的例子是多次波、余量时差、各向异性、随机噪声和相干噪声。

石油和天然气勘查和储集层管理计划也从本发明受益。计划可以被调整或基于高地震数据质量的区域。例如，可以在具有可获得最佳质量地震数据的位置钻出探边井和生产井。则将以高度确定性来进行钻井，使得预测得到的地层是精确的。这对于在其中几乎没有或完全没有钻井日志数据的区域中进行钻井的初始钻井是尤其可靠的。

钻井数值的重要部分是其提供了关于地下地质的硬数据，并且特别地，提供了关于钻井的局部区域中储集层的硬数据。如果在差的或边缘数据质量的区域中进行钻井，将会有差的钻井地震关联，即将钻井特性与已经进行钻井之后的地震关联。差的钻井地震关联对于根据地震数据估计储集层特性是一种严重限制。钻井地震关联是输入到储集层特性工作流中的直接一次波。差的钻井地震关联是差的岩性和/或孔隙度的横向变化地震估计中的重要因素。

还应该理解，本发明尝试使用一种系统，该系统通常包括电子配置，该电子配置包括至少一个处理器、用于存储程序代码或其它数据的至少一个存储装置、视频监视器或其它显示装置(如液晶显示器)和至少一个输入装置。处理器优选地是基于微处理器或微控制器的平台，其能够显示图像和处理复杂数学算法。存储装置可以包括随机存取存储器(RAM)，用于存储在与本发明相关联的特定过程期间生成或使用的事件或其它数据。存储装置还可以包括只读存储器(ROM)，用于存储用于本发明的控制和处理的程序代码。

在下面的具体实施方式和附图中描述并且从其清楚本发明的附加特征和优点。

附图说明

考虑到以下的描述、未决的权利要求和附图将更好地理解本发明的这些和其它目的、特征和优点，其中：

图1示出了本发明的一个实施例的流程图；

图2示出了在针对储集层管理的工作流中利用的本发明的一个实施例；

图3示出了在针对勘查/评估的工作流中利用的本发明的一个实施例；

图4示出了由本发明的一个实施例使用以确定地震数据质量的地震幅度和入射角的图；

图5示出了地震勘测的图像；

图6示出了在图5中所示的地震勘测，其中本发明的一个实施例确定针对地震勘测过程中多个位置的地震数据质量；

图7示出了在图6中所示的地震勘测，在图像中包括了全角堆叠；

图8示出了由本发明的一个实施例针对在图7所示的地震勘测上选择的一个位置生成的输入收集、预测收集和余量(从输入收集减去预测收集)；

图9示出了图7中所示的地震勘测，具有两个所选择的位置；

图10示出了由本发明的一个实施例针对包括在图9所示的地震勘测中的两个所选择的位置生成的输入收集、预测收集和余量；

图11示出了本发明的一个实施例的工作流，其中利用地震数据质量以执行钻井数据和根据地震估计的储集层特性的内插；

图12示出了由本发明的一个实施例利用以确定相关系数的图；以及

图13示出了所关心的地质区域的地图图示，其中本发明的一个实施例已经确定了针对包括在层位中的多个位置的地震数据质量。

具体实施方式

尽管本发明容许许多不同形式的在附图中示出并在这里将详细描述的实施例，对于本发明的优选实施例，应该理解的是本公开应被认为是本发明的原理的示例，而不试图将本发明的主要方面限制于所示的实施例。

本发明使得用户能够对在地震勘测中的多个位置的地震质量的差别进行新颖的确定。在图1中示出了本发明一个实施例。该实施例包括用于测量地震数据质量的方法，该方法包括了获取针对所关心的区域的地震勘测的叠前数据2。该实施例还包括将预测得到的属性与和叠前数据相关联的相关属性进行比较，以生成针对地震勘测中多个位置中的每一个位置的数据质量测量结果4。在该实施例中，所使用的预测得到的属性是受到地球物理条件约束的属性。通这些约束，可以做出关于针对特定地下位置的属性之间的关系的精确预测。该实施例还包括将数据质量测量结果显示给用户，以表明针对勘测中多个位置的地震数据质量的差别6。

在以上描述的实施例中，科学家和工程师将能够以相对较好的地震数据质量和相对较差的地震数据质量确定地震勘测中的区域。本发明允许在储集层管理和勘查/评估过程中使用地震数据质量差别，以分析通过这些过程产生的结果的置信度。例如，图2示出储集层管理过程中的工作流，其中地震数据8经历地震反演10，并且估计储集层特性，诸如孔隙度、地相和/或岩性12。然后，所估计的储集层特性被用于生成一个或多个储集层模型14。在该实施例中，本发明允许在储集层模型生成期间使用地震数据质量14，以确定具有相对较好的和较差的地震数据质量的区域。通过这些知识，科学家和工程师可以对他们的观测和测量有较高或较低程度的置信度，这取决于模型中进行决策的特定位置和与该位置相关联的地震数据质量。

图3示出了在勘查/评估过程中所利用的本发明的另一个实施例。在该实施例中，根据从所关心的地质区域获得的地震数据18得到地震属性20。地震数据20的例子包括包络振幅、瞬时相位、瞬时频率、极性、速度、倾向、倾向方位角等。将地震属性20与已经根据所关心的地质区域的正演模型确定的地球物理属性进行比较24。利用来自地震数据的属性和来自正演模型的属性的比较，确定属性的最终估计，并且这些属性被用于确定所关心的地质区域的特性和在该所关心的区域中存在的储集层的特性26。从这种类型的分析中得到的一个重要的特性是推断在所关心的区域中存在的流体类型，即咸水、石油或天然气26。

现有技术方法已经使用这种分析的结果来计算整体不确定性。本发明的该实施例在已经确定地震属性之后合并地震数据质量22。通过这种方式，可以更加精确地预测不确定性，并且该不确定性可以与地震勘测中的特定位置相联系。

本发明允许识别并在该过程的较早阶段解决低质量地震数据的不一致性和起因，这节省了宝贵的时间和资源。

在图1中示出的实施例包括将预测得到的属性和与叠前地震数据相关联的相关属性进行比较，以生成针对地震勘测中多个位置的数据质量测量4。在该实施中所比较的属性受到地球物理条件的约束，使得可以精确地预测该属性。图4示出了本发明的一个实施例，其利用地震幅度28与入射角30的关系来测量地震勘测中特定位置的地震数据质量。在地震幅度28和入射角30之间的关系32受到地球物理条件的约束。随着入射角30的增加，地震幅度28必须以平滑变化的方式发生变化32。因此，本发明的该实施例利用关系32来确定地震数据质量。

将两个属性32之间预测的关系与从地震数据获得的属性之间的关系34进行比较。这两个关系32、34之间的差别表明地震数据质量是相对较高的还是相对较低的。量化这种差别的一个手段是计算包括所测量的数据34的线段的总长度，并且将其与包括预测数据32的线段的总长度进行比较。因此，可以使用这两个属性的预测关系32的长度和所测量的关系34的总长度来确定地震数据质量值。本发明的一个实施例利用以下的数学表达式来生成地震数据质量值：

$\mathrm{Quality}=\frac{1}{{\left(\frac{\mathrm{Measured}}{\mathrm{Predicted}}\right)}^P-1}$

其中：

Quality＝地震数据质量；

Measured＝属性的所测量的关系(一个例子是在图4中示出的线段34的长度)；

Predicted＝属性的预测的关系(一个例子是在图4中示出的线段32的长度)；和

P＝数学指数。

本发明的一个替代实施例利用以下的数学表达式来生成地震质量值：

$\mathrm{Quality}={\left(\frac{\mathrm{Predicted}}{\mathrm{Measured}}\right)}^P$

其中Quality、Measured、Predicted和P在上文定义。利用能够测量和预测的属性之间的关系，可以确定地震数据质量。

本发明确定针对地震勘测中多个位置的地震数据质量。本发明使得能够观看地震数据质量的图像，使得用户可以确定地震勘测中高和低地震数据质量的区域。例如，在图5中示出地震勘测的横截面叠后图像40。叠后图像40包括全角堆叠42，并且已经在该地质区域中识别出储集层44。本发明使得地震数据质量能够被合并到图像中，用于进一步分析，如在图6中所示的。将具有相对较高地震数据质量的区域52与具有低地震数据质量的区域50区分开。图7是与图5和6相同的所关心的地质区域的图像54，但是已经包括了全角堆叠42，用于图像54内的附加探边。

在图5、6和7中所示的本发明的实施例还包括识别特定位置46以及分析针对该特定位置46的输入收集56和建模的(或预测的)收集58的能力。该实施例能够将输入收集56与建模的(或预测的)收集58进行比较，并且显示余量60，如在图8中所示的。注意所选择的位置46，可以看出，存在表明地震数据质量较差的相对高的余量60。

图9示出了与图7相同的所关心的地质区域54，然而，已经选择了两个不同的位置。一个位置在较差地震数据质量区域62中，另一个位置在较好地震数据质量区域64中。因为两个位置62和64在相同的垂直轴上，这些位置可以显示在输入收集66、建模的收集68和余量70上，如在图10中所示的。将具有较差地震数据质量的位置62与具有较高地震数据质量的位置64进行比较，具有较差地震数据质量的位置62具有比具有较高地震数据质量的位置64更多的余量70。

本发明允许确定针对地震勘测的地震数据质量的各种方法，这些方法试图包含在本发明的范围内。例如，本发明的一个实施例利用交互程序允许选择和观看收集。该实施例允许用户从地震勘测选择地震质量垂直切片并显示针对该切片的输入收集、建模的收集和余量。本发明的另一个实施例处理从整个三维地震勘测获得的所有或一部分数据。

地震数据质量也可以用在用于计算与基于地震勘测的决策相关联的P90、P50和P10值的地质统计模型中。本发明的一个实施例确定针对地震勘测中多个位置的地震数据质量，并且还包括将地震数据质量测量结果变换成相关系数。该数值变换通过得到地震质量和连井相关系数之间的关系来实现。连井是指将实际地震道与使用钻井日志数据计算出的合成地震道进行比较。通过绘制钻井位置处的地震质量值和相关系数找到地震质量和相关系数之间的函数关系。该函数关系被用于将地震质量测量结果转换成相关系数。被转换成相关系数的测量结果的地震质量的测量结果被用于控制怎样在建立储集层模型中将储集层特性的地震评估与钻井数据结合起来。

本发明的一个实施例包括获取叠前地震数据72，计算地震数据质量74和将地震数据质量值转换成相干系数，以生成经校准的质量立方76，如在图11中所示的。然后将经校准的质量立方76用于地质统计内插80。现有技术方法已经被限制在生成针对整个地震勘测的单个相关系数。相关系数控制怎样将储集层特性的地震评估与钻井数据进行空间结合(内插)。本发明使得能够通过利用与地震勘测中特定位置相关联的地震数据质量进行更加详细和精确的地质统计决定。

在图11中示出的本发明的实施例使用连井生成相关系数，然后在地质统计分析中利用相关系数。本实施例还对地震数据进行退化，使得可以生成附加连井测量结果，以扩大现有连井数据。收集也存在钻井数据的位置处的叠前地震数据72。在该实施例中，然后通过添加余量时差、随机噪声和多次波82对该叠前地震数据72进行退化。使用从钻井位置84获得的退化的和原始叠前数据形成角堆叠。计算连井测量结果82，并且确定针对该连井测量结果的相关系数。使用连井测量结果建立相关系数和地震数据质量之间的关系88，如在图12中所示的图形中所示的。一旦已经建立了相关系数和地震数据质量之间的关系88，可以针对不具有可用连井测量结果的位置确定相关系数。对于不可获得钻井数据的位置，所需要的只有地震数据质量值。通过该地震数据质量值，可以确定相关系数，而不管是否可以获得钻井数据。通过这种方式，可以在整个地震勘测的多个位置处执行地质统计内插。

如以上所描述的，本发明提供了可以在储集层管理和进行勘查/评估决策期间使用的有价值的信息。图13示出了由本发明生成的所关心的地质区域内的层位的地图图示90。需要对在何处进行探边钻井和生产钻井做出决策。在这个特定例子中，已经确定在所关心的区域90中的某个区域包含潜在地含有天然气的砂层。然后，进一步将区域90缩小到用于钻井的最佳地点94。如大多数计划一样，对于钻井方位的精确位置，存在空间灵活性。在图13中所示的地点94内，存在具有较好的地震数据质量和较差的地震数据质量的区域。在该例子中，可以做出将钻井放置在具有较好的地震数据质量的区域96内的决策。将钻井放置在具有较好的地震数据质量的区域内增加了以下确定性，即地层学预测将是准确的，并且结果的空间内插将是可能的。

虽然在以上的说明中已经针对本发明的某些优选实施例对本发明进行了描述，并且为了说明的目的已经阐述了许多细节，本领域的技术人员将清楚，本发明允许改变，并且这里所描述的某些其它细节可以大大地改变，而不偏离本发明的基本原理。

Claims (6)

1.一种测量地震数据质量的方法，包括：

针对所关心的区域的地震勘测获取叠前地震数据；

将预测得到的属性与和叠前地震数据相关联的相关属性进行比较，以生成针对在地震勘测中多个位置中每一个位置的数据质量测量，其中预测得到的数据受到地球物理或地质条件的约束；和

将数据质量测量结果显示给用户，以表明针对地震勘测中的多个位置的地震数据质量的差别。

2.权利要求1的方法，其还包括：

获取与所关心的区域相关的钻井日志，并且将针对该钻井日志的连井测量计算成叠前地震数据；和

将数据质量测量结果与连井测量结果进行比较，以将数据质量测量结果变换成将在建立地质统计模型中使用的多个相关系数。

3.权利要求2的方法，其还包括：

对钻井日志数据进行退化，并且计算针对退化的钻井日志数据的连井测量结果；和

将数据质量测量结果与针对退化的钻井日志数据的连井测量结果进行比较，以生成将在地质统计模型中使用的多个相关系数。

4.权利要求1的方法，其中所比较的预测得到的地球物理属性和与叠前地震数据相关联的地球物理属性是地震幅度和入射角。

5.权利要求1的方法，其中所比较的预测得到的地球物理属性和与叠前地震数据相关联的地球物理属性是地震幅度和偏移。

6.权利要求1的方法，还包括：

从地震勘测中的多个位置中选择一个位置；

显示针对所述位置的输入收集和针对所述位置的建模的收集；和

将输入收集和建模的收集进行比较，以确定余量，并且将所述余量显示给用户。

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