CN102967881A - 用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法及装置，所述方法包括：将位于目标层系上部最近的地震标志层位作为计算的起始位置，提取时间和深度初始值；从油田地质分层数据表中获取要计算的地质小层深度值，作为要进行深时转换的目标深度数值；采用声波时差曲线，从起始深度向下逐点递推进行深时转换计算，直至目标深度，求取目标地质小层对应的时间值；以目标层系下方地震解释层位为参考，比较采取测井速度计算的时间值和实际地震波旅行时间值存在的误差，采取误差平均方法开展误差校正，将校正后的结果输出，获得最终的地质小层时间值。

Description

用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法及装置

技术领域

本发明涉及地震资料层位精细解释与地震反演所用地质小层数据的处理技术，是一种用于地震资料解释的基于声波测井曲线的地质小层数据深时转换方法。

背景技术

据统计，我国油田绝大多数储层为陆相碎屑岩沉积，其中内陆河流-三角洲和冲积扇-扇三角洲沉积的储量占总量的90％以上。这类沉积呈多旋回性，使得我国陆上油田纵向上地质小层多，有的多达数十层甚至百余层。这样的地质条件决定我国油田开发通常以地质小层为单元，长期油田开发生产实践形成了一系列以小层为单元的技术和方法，地层划分对比、沉积相分析、堵水调剖、分层注水和油水井注采关系完善等油田开发措施，都需要依托对各个地质小层断层、构造和砂体分布情况的翔实认识。

尽管在油藏开发阶段，特别是高含水期，井网密度较大，但井间仍然有很大的不确定性，仅靠井数据分析推测和插值、模拟，无法解决井间的地质认识问题，必须结合具有明确井间信息的地震资料加以研究。在油田开发阶段应用的地震技术被称为开发地震。基于上述油田开发以地质小层为单元的实际情况，开发地震技术在油田开发领域服务于油田开发开展油藏描述研究，同样需要以地质小层为单元进行精细成图。实现开发地震技术以地质小层为单元进行成图，前提条件是必须做到在时间域对地震资料能够进行有效的地质小层解释。然而，我国陆相储层多数是典型的砂泥岩薄互层储层，这类储层砂泥岩均较薄，单层厚度远小于四分之一地震波长。地震反射波组是若干个地质小层反射相互干涉的结果，在地震剖面上，就某一具体地质小层而言，一般不具有单独的连续可追踪的地震反射特征。正是由于这个原因，在开展地震资料层位解释时，人们通常只能解释几个大套层系的顶底，即所谓地震标志层，而无法对地质小层进行连续追踪解释。

解决上述问题，最简单及最有效的方法是通过深时转换，将地质小层数据由深度域转换到时间域，在时间域进行标志层约束插值，生成时间域地质小层层面数据，再将时间域地质小层层面数据加载到地震解释系统，实现对地质小层的有效解释。而实现该方法的关键是深时转换。马劲凤（马劲凤，声波测井与地震数据匹配的新方法.西北大学学报（自然科学版），1998，28（3）：229～232）于1998年给出了深时转换公式t_on=∑（2△h/v_j)，其中t_on为声波到达第n层时的旅行时，△h为深度域采样间隔，v_j为第j小层的速度。但是该公式假设起始时间和深度值均为0，这与实际情况不符，通常测井的有效值深度和地震基准面海拔并不一致。另外一个问题是这种计算方法没有考虑测井和地震两种技术存在的速度误差，以及误差的积累问题。单刚义、韩立国、张丽华等（单刚义、韩立国、张丽华等.子波整形提高合成地震记录质量.吉林大学学报（地球科学版），2006,36增刊：182～184）于2006年给出了如下深时转换计算公式：

$T_h=T_0+2\underset{H_0}{\overset{H}{\∫}}\mathrm{\Δt}\left(h\right)\mathrm{dh}\×{10}^3,$

其中H₀为起始深度、H为终止深度、T₀为起始深度对应的时间、T_h为深度h所对应的时间、Δt(h)为深度h处的声波时差值。尽管该方法考虑了起始深度和时间，克服了马劲凤方法的部分问题，但是仍然没有考虑到测井和地震两种技术存在的速度误差，以及误差的积累问题。

经过四、五十年的开采，我国已开发油田总体上进入了高含水后期。高含水油田开发地震技术需要以地质小层为成图单元。实现开发地震技术以小层为单元进行成图，前提条件是必须做到在时间域对地震资料能够进行有效的地质小层解释。但是我国陆相储层多为砂泥岩薄互层，地震反射波组是若干个地质小层反射相互干涉的结果。在地震剖面上，通常仅能解释少数大的标志层，绝大多数地质小层无法进行连续追踪解释。然而，尽管地质小层在地震剖面上无法直接解释，但是客观上地质小层深度值毕竟对应一个地震波旅行时间，实现地震资料地质小层的有效解释，研发地质小层深时转换方法是关键。

需要指出的是，目前人们提出的深时转换方法，都是将测井曲线由深度域转换到时间域的方法，主要是用于解决井震匹配的问题，并没有涉及地质小层深时转换的方法。如何将地质小层由深度域转换到时间域，需要研发精度更高的用于地震资料解释的地质小层数据深时转换（由深度域转换到时间域）方法。

发明内容

本发明的目的就是提供一种用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法，针对现有技术开展深时转换未考虑测井和地震两种技术存在速度误差，以及误差的积累等问题，采用上下地震标志层约束和采样点误差分担的方法，以声波时差测井曲线提供的深度采样点间隔和声波时差平均速度逐点递推计算，实现高精度地质小层数据深时转换。该方法的建立能够将地质小层数据由深度域转换到时间域，在时间域对各井点的地质小层数据进行插值，生成时间域地质小层层面，即可快捷高效地实现时间域地质小层的有效解释。

本发明实施例提供一种用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法，包括：提取初始值，将位于目标层系上部最近的地震标志层位作为计算的起始位置，获得该地震解释层位与地质层位的对应关系，如地震层位T1对应地质层位S2-1，将T1地震解释结果插值，形成网格数据，求取T1网格数据中与待求井位最近点的时间值，与S2-1地质层位深度值一起，形成起始位置的时间值和深度值对应的数据，即T₀和H₀；获取地质小层深度值，从油田地质分层数据表中获取要计算的地质小层深度值H_n，作为要进行深时转换的目标数值；深时转换计算，以声波时差测井曲线提供的深度采样点间隔和声波时差平均速度，从起始深度H₀向下逐点递推计算，直至深度值H_n处，求取目标地质小层对应的时间值T_n；误差校正，考虑到测井与地震两种技术存在速度误差和误差的积累问题，采取上述方法计算至目标层系下方最近的地震解释层位，比较采取测井速度计算的时间值和实际地震波旅行时间值存在的误差，采取采样点误差平均分担的方法，开展误差校正；将校正后的结果输出，获得最终的地质小层时间值。

本发明实施例还提供一种用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法装置，其特征在于，所述装置包括：

提取初始值单元，用于提取时间和深度的初始值数据；

获取地质小层深度值单元，用于获取待深时转换的地质小层深度值；

深时转换计算单元，用于将要深时转换的地质小层的深度值转换为时间值；

误差校正单元，用于对深时转换计算单元计算的时间值进行测井和地震误差校正；

结果输出单元，用于将校正后的结果输出，获得最终的地质小层时间值。

本发明实施例用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法及装置，能够自动计算，将地质小层数据由深度域转换到时间域，在时间域对各井点时深转换后的地质小层数据进行插值，便可快捷高效地实现时间域地质小层的有效解释。该方法具有较强的准确性，而且实现了多口井的自动批量化处理，较采取通过制作合成地震记录逐口井进行时深转换的方法极大地提高了工作效率，节省了科技人员宝贵的人力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明实施例的用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法的流程图；

图2为本发明实施例的基于测井曲线的地质小层数据深时转换装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法针对问题的示意图；

图4为本发明实施例的用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法的效果图；

图5为基于本发明实施例的用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法绘制的地质小层砂体分布图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1为本发明实施例的用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法的流程图，如图1所示，所述方法包括：

步骤S101，提取时间和深度的初始值。本实施例中，将位于目标层系上部最近的地震标志层位作为计算的起始位置，获得该地震解释层位与地质层位的对应关系，如图3中，地震层位T1对应地质层位S2-1，将T1地震解释结果插值，形成网格数据，求取T1网格数据中与待求井位最近点的时间值，与S2-1地质层位深度值一起，形成起始位置的时间值和深度值对应的数据，即T₀和H₀。

步骤S102，获取待深时转换的地质小层深度值。本实施例中，从油田地质分层数据表中获取要计算的地质小层深度值H_n，作为要进行深时转换的目标数值。地质分层数据表为一个数据库文件，其结构主要包括：jh表示井号、x表示当前层井位横坐标、y表示当前层井位纵坐标、xcfzmc表示小层分组名称、xcfzds表示小层分组顶深，如下表一所示。

表一：地质分层数据库

jh	x	y	xcfzmc	xcfzds
					XP9	2890.09	38638.48	S2-1	889.65
XP9	2890.09	38638.48	S2-2	897.00
					XP9	2890.09	38638.48	S2-3	902.50
XP9	2890.09	38638.48	S2-11-2	937.00
					XP9	2890.09	38638.48	P1-1-1	1009.30

依据地质分层数据表可以获得要进行深时转换的地质小层的深度数据，如要对XP9井的P1-1-1进行深时转换，则H_n=1009.30。

步骤S103，深时转换计算，以声波时差测井曲线提供的深度采样点间隔和声波时差平均速度，从起始深度H₀采用如下公式向下逐点递推计算，直至深度值H_n处，求取目标地质小层对应的时间值T_n。

深时转换的公式为： $T_n=T_0+2\mathrm{\Σ}(\mathrm{\Δh}\×\frac{{\mathrm{\Δt}}_i+{\mathrm{\Δt}}_{i+1}}{2})/1000$

其中

T_n：目标地质小层对应的时间值；

T₀：起始层位时间值；

Δh：声波时差曲线深度采样间隔，为一常数，如0.05m；

Δt_i：第i个采样点处的声波时差值；

Δt_i+1：第i+1个采样点处的声波时差值。

以XP9井为例，XP9井声波时差测井曲线数据（局部）如下：

深度	声波时差
		889.65	430.38
889.70	425.48
		889.75	421.17
889.80	416.97
		889.85	413.36
889.90	410.72
		...	...
1009.30	323.33

通过井位坐标，基于对地震标志层T1（对应地质层位S2-1）的解释结果，提取XP9井时间初始值T₀=766.71ms。采取上述深时转换公式和测井曲线数据，可计算获得该井P1-1-1小层深时转换后未经校正的时间值T_n=848.15ms，即该井1009.30深度处，对应地震旅行时848.15ms。

步骤S104，误差校正。考虑到测井与地震两种技术存在速度误差和误差的积累问题，采取上述方法计算至目标层系下方的地震解释层位，比较采取测井速度计算的时间值和实际地震波旅行时间值存在的误差，采取采样点误差平均分担的方法，开展误差校正。

采样点误差平均分担校正公式如下：

其中

校正后的时间值；

T_实际：目标层系下方最近的地震标志层位实际解释时间值；

T_计算：采取上述方法计算的目标层系下方地震标志层位时间值。

从上至下逐一开展地质小层深时转换，当要计算的小层到达下方地震标志层位，即计算小层有地震解释结果，并作为下方标志层，此时T_n=T_计算，校正后的时间值即为实际地震资料的解释值。

S105，将校正后的结果输出，获得最终的地质小层时间值。例如，对XP9井P1-1-1小层计算的时间值进行校正，校正前为848.15ms，校正后为851.15ms，地质小层P1-1-1最终的深时转换结果为851.15ms。

对应于上述实现方法，图2为本发明实施例的用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法装置的结构示意图。如图所示，基于测井曲线的地质小层数据深时转换装置包括：

提取初始值单元101，用于提取时间和深度的初始值数据。本实施例中，提取初始值单元101将位于目标层系上部最近的地震标志层位作为计算的起始位置，获得该地震解释层位与地质层位的对应关系，如地震层位T1对应地质层位S2-1，将T1地震解释结果插值，形成网格数据，求取T1网格数据中与待求井位最近点的时间值，与S2-1地质层位深度值一起，形成起始位置的时间值和深度值对应的数据，即T₀和H₀。

获取地质小层深度值单元102，用于获取待深时转换的地质小层深度值。本实施例中，从油田地质分层数据表中获取要计算的地质小层深度值H_n，作为要进行深时转换的目标数值。地质分层数据表为一个数据库文件，其结构主要包括：井号、井位横坐标、井位纵坐标、小层分组名称、小层分组顶深等。

深时转换计算单元103，用于将要深时转换的地质小层的深度值转换为时间值。以声波时差测井曲线提供的深度采样点间隔和声波时差平均速度，从起始深度H₀采用如下公式向下逐点递推计算，直至深度值H_n处，求取目标地质小层对应的时间值T_n。

深时转换的公式为： $T_n=T_0+2\mathrm{\Σ}(\mathrm{\Δh}\×\frac{{\mathrm{\Δt}}_i+{\mathrm{\Δt}}_{i+1}}{2})/1000$

其中

T_n：目标地质小层对应的时间值；

T₀：起始层位时间值；

Δh：声波时差曲线深度采样间隔，为一常数，如0.05m；

Δt_i：第i个采样点处的声波时差值；

Δt_i+1：第i+1个采样点处的声波时差值。

误差校正单元104，用于对深时转换计算单元计算的时间值进行测井和地震误差校正。考虑到测井与地震两种技术存在速度误差和误差的积累问题，采取上述方法计算至目标层系下方的地震解释层位，比较采取测井速度计算的时间值和实际地震波旅行时间值存在的误差，采取采样点误差平均分担的方法，开展误差校正。

采样点误差平均分担校正公式如下：

其中

校正后的时间值；

T_实际：目标层系下方最近的地震标志层位实际解释时间值；

T_计算：采取上述方法计算的目标层系下方地震标志层位时间值。

从上至下逐一开展地质小层深时转换，当要计算的小层到达下方地震标志层位，即计算小层有地震解释结果，并作为下方标志层，此时T_n=T_计算，校正后的时间值即为实际地震资料的解释值。

结果输出单元105，用于将校正后的结果输出，获得最终的地质小层时间值。

图3为采用本发明实施例的用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法与未进行校正的方法效果比较图。采用该方法从T1起始层位计算的各个井位处的T11时间值（用○表示）与该层地震解释层位线完全吻合，而没有采用误差校正的传统方法则存在一定的误差（用×表示）。

图4为本发明实施例的用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法的效果图。用符号□表示转换到时间域的地质小层数据点。在时间域对各井点的地质小层数据进行插值，即可生成时间域地质小层层面，快捷高效地实现时间域地质小层的有效解释。

图5为基于本发明实施例方法高精度地实现地质小层深时转换后，在时间域进行地质小层解释的基础上，开展地震反演成果解释绘制的地质小层砂体分布图。

本发明的有益效果：

开发地震技术服务于油田开发，需要以地质小层为单元进行成图，特别是在高含水油田开展地震反演，需要将反演成果刻画到地质小层，以认识地质小层砂体的横向边界。但是在实际地震资料解释工作中，人们通常只能解释少数几个大的地震标志层。如图3所示，在地震标志层T1、T11之间尽管有许多地质小层，但是受地质小层相互之间干涉的影响，每个地质小层都没有单独的连续反射特征，采用常规地震资料解释方法无法实现时间域地质小层的有效解释。然而，尽管地质小层在地震剖面上无法直接解释，但是客观上地质小层深度值毕竟对应一个地震波旅行时间，实现地震资料地质小层的有效解释，研发地质小层深时转换方法是关键。

本发明以解决地质小层深时转换这一关键问题为目标，针对现有技术开展深时转换未考虑测井和地震两种技术存在速度误差，以及误差的积累等问题，采用上下地震标志层约束和采样点误差分担的方法，以声波时差测井曲线提供的深度采样点间隔和声波时差平均速度逐点递推计算，能够实现高精度地质小层数据深时转换。如图3所示，采用该方法从T1起始层位计算的各个井位处的T11时间值（用○表示）与该层地震解释层位线完全吻合，而没有采用误差校正的传统方法则存在一定的误差（用×表示）。该方法的建立能够将地质小层数据由深度域转换到时间域，在时间域对各井点的地质小层数据进行插值，生成时间域地质小层层面（图4），即可快捷高效地实现时间域地质小层的有效解释。有了时间域地质小层解释结果，就可以在两个地质小层之间，对地震反演数据体进行地质小层级的砂体刻画。图5是基于本发明实施例方法高精度地实现地质小层深时转换后，在时间域进行地质小层解释的基础上，开展地震反演成果解释，绘制的地质小层砂体分布图。

该方法具有较强的准确性（图3），而且实现了多口井的自动批量化处理，较采取通过制作合成地震记录逐口井进行时深转换的方法极大地提高了工作效率，节省了科技人员宝贵的人力。

本发明实施例用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法的建立，为开发地震技术以地质小层为单元进行成图，提供了有效技术保障。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法，其特征在于，所述方法包括：

将位于目标层系上部最近的地震标志层位作为计算的起始位置，提取时间和深度初始值；

从油田地质分层数据表中获取要计算的地质小层深度值，作为要进行深时转换的目标深度数值；

采用声波时差曲线，从起始深度向下逐点递推进行深时转换计算，直至目标深度，求取目标地质小层对应的时间值；

以目标层系下方地震解释层位为参考，比较采取测井速度计算的时间值和实际地震波旅行时间值存在的误差，采取误差平均方法开展误差校正，将校正后的结果输出，获得最终的地质小层时间值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取时间和深度初始值，包括：

将位于目标层系上部最近的地震标志层位作为计算的起始位置，将起始层位地震解释结果插值，形成网格数据，求取该网格数据中与待求井位最近点的时间值，与对应地质层位深度值一起，构成时间T₀和深度初始值H₀。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取要计算的地质小层深度值，包括：

从油田地质分层数据表中获取要计算的地质小层深度值H_n，作为要进行深时转换的目标数值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用声波时差曲线从起始深度向下逐点递推进行深时转换计算，包括：

以声波时差测井曲线提供的深度采样点间隔和声波时差平均速度，从起始深度H₀采用如下公式向下逐点递推计算，直至深度值H_n处，求取目标地质小层对应的时间值T_n；

深时转换的公式为： $T_n=T_0+2\mathrm{\Σ}(\mathrm{\Δh}\×\frac{{\mathrm{\Δt}}_i+{\mathrm{\Δt}}_{i+1}}{2})/1000$

其中

T_n：目标地质小层对应的时间值；

T₀：起始层位时间值；

Δh：声波时差曲线深度采样间隔，为一常数，如0.05m；

Δt_i：第i个采样点处的声波时差值；

Δt_i+1：第i+1个采样点处的声波时差值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采取误差平均方法开展误差校正，包括：

采取上述深时转换公式计算至目标层系下方的地震解释层位，比较采取测井速度计算的时间值和实际地震波旅行时间值存在的误差，采取采样点误差平均分担的方法，开展误差校正，将校正后的结果输出，获得最终的地质小层时间值；

采样点误差平均分担校正公式为：

其中

校正后的时间值；

T_实际：目标层系下方最近的地震标志层位实际解释时间值；

T_计算：采取上述方法计算的目标层系下方地震标志层位时间值。

6.一种用于地震资料解释的地质小层数据深时转换方法装置，其特征在于，所述装置包括：

提取初始值单元，用于提取时间和深度的初始值数据；

获取地质小层深度值单元，用于获取待深时转换的地质小层深度值；

深时转换计算单元，用于将要深时转换的地质小层的深度值转换为时间值；

误差校正单元，用于对深时转换计算单元计算的时间值进行测井和地震误差校正；

结果输出单元，用于将校正后的结果输出，获得最终的地质小层时间值。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的提取初始值单元用于提取时间和深度的初始值数据，包括：

将位于目标层系上部最近的地震标志层位作为计算的起始位置，将起始层位地震解释结果插值，形成网格数据，求取该网格数据中与待求井位最近点的时间值，与对应地质层位深度值一起，构成时间和深度初始值，即T₀和H₀。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的获取地质小层深度值单元用于获取待深时转换的地质小层深度值，包括：

从油田地质分层数据表中获取要计算的地质小层深度值H_n，作为要进行深时转换的目标数值。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的深时转换计算单元用于将要深时转换的地质小层的深度值转换为时间值，包括：

以声波时差测井曲线提供的深度采样点间隔和声波时差平均速度，从起始深度H₀采用如下公式向下逐点递推计算，直至深度值H_n处，求取目标地质小层对应的时间值T_n；

深时转换的公式为： $T_n=T_0+2\mathrm{\Σ}(\mathrm{\Δh}\×\frac{{\mathrm{\Δt}}_i+{\mathrm{\Δt}}_{i+1}}{2})/1000$

其中

T_n：目标地质小层对应的时间值；

T₀：起始层位时间值；

Δh：声波时差曲线深度采样间隔，为一常数，如0.05m；

Δt_i：第i个采样点处的声波时差值；

Δt_i+1：第i+1个采样点处的声波时差值。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的误差校正单元用于计算的时间值进行误差校正，包括：

采取上述深时转换公式计算至目标层系下方的地震解释层位，比较采取测井速度计算的时间值和实际地震波旅行时间值存在的误差，采取采样点误差平均分担的方法，开展误差校正；

采样点误差平均分担校正公式为：

其中

校正后的时间值；

T_实际：目标层系下方最近的地震标志层位实际解释时间值；

T_计算：采取上述方法计算的目标层系下方地震标志层位时间值。

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