CN103116184A - 一种表层调查中计算横波静校正量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是利用地震勘探微测井近地表表层调查中计算横波静校正量的方法。提取井中深部位置接收的一个横波初至时间和深度，得到一个调查点的时间和深度数值，进而得到全部横波微测井的时间和深度数值，对时间和深度值数据做插值运算得到工区时间模型和深度模型，用时间模型计算得到表层校正时间，用深度模型和基准面计算得到基准面校正时间、静校正量。本发明以得到高精度的静校正量即时间值为目标，避开了层位和速度解释的误差和多解性，用直接方法从已观测到的时间量计算静校正量，可以充分地发挥微测井进尺深度的效能，减少了打井很深而解释高速顶很浅造成的施工浪费。

Description

一种表层调查中计算横波静校正量的方法

技术领域

本发明涉及地震勘探技术，是利用微测井进行近地表表层调查中计算横波静校正量的方法。

背景技术

石油地震勘探是通过人工方法产生地震波，通过研究地震波在地下岩层中的传播情况，勘察地下地质构造和岩层变化，寻找油气田的一种地球物理勘探方法。地震勘探可以分为地震资料采集、地震资料处理、地震资料解释三个大的环节。

地震资料采集是通过人工的方法产生地震波，在陆地上通常使用炸药震源，在选定的炮点打一口浅井，井深一般为6-30米。炸药的药量一般为1-25公斤，装入电雷管放到井底，引爆炸药产生地震波。然后用地面地震接收仪器记录由地下反射回来的地震波所引起的地面振动信号，并记录在磁带上，提供给室内计算中心进行后续处理。

但在地震资料采集过程中，在近地表存在一种速度很低的地层结构，造成地震波在通过它时花费更多的时间。这种结构在纵向和横向上变化很大，因此不同位置地震波消耗时间也不一样，这种时间上的差异会给后续地震资料处理带来很大的麻烦，不能同相叠加，造成地下成像困难。因此，要得到能反映地下真实情况的地震剖面，就必须消除地震道之间这种横向上的时间差异，使地震数据能够做到同相叠加。这种时间差异即时差的求取就是静校正量计算。静校正量计算有两个途径，一个是野外做表层调查提取相关数据，另一个是室内用大炮地震数据计算相关参数。两种途径根据不同地质区域在生产中目前都在使用。

野外用某种方法提取表层的一些物理参数，包括速度，深度、岩性等有关数据在空间上的变化情况，这个过程就是表层调查。表层调查有许多方法，包括：微测井，小折射，地质露头，陆地声纳，面波勘探，电磁法等十多种地震和非地震方法，这些方法经过多年实践和筛选，目前用于生产的主要是微测井和小折射、其它方法已很少见到。而对于近几年来发展起来的转换波地震勘探，表层调查生产中目前只能用微测井，其它方法很难适用。

现阶段，转换波地震勘探在油气勘探中已得到越来越普遍的应用。转换波勘探除可用来预测裂隙外，还能弥补常规纵波勘探在某些反射界面的空白带，国内外已有许多实例表明，在地下一些界面处，特别是含气储层，不能得到较好的纵波反射资料，而能得到较好的转换波资料(含气层对纵波的吸收远大于横波)；转换波勘探还可用来鉴别纵波剖面上的真假“亮点”，可以直接估计储层的某些性质。陆上由于转换横波的速度较低，加大了横波在近地表层的传播时间，放大了叠加道集中道间的时差，加剧了静校正问题对地震成像的影响。因此，转换波勘探中做好横波静校正量的计算和求取至关重要。

转换波勘探表层调查一般采用横波微测井方法，地面激发横波，井中用三分量检波器接收，通过由深到浅逐点调查，得到一定深度的横波时深曲线，由此曲线可以得到该点的表层结构厚度和横波速度，多个点之间插值即可得到表层结构的厚度模型和速度模型，有了速度和厚度就可以计算时间，也就是静校正量。

中国专利CN101419292A公开了一种采用纵波源多分量地震数据生成横波地震剖面的方法；孙巧玲、赵辉2004年在《天然气勘探与开发》发表的“VSP微测井技术在四川盆地的应用效果分析”以及李桂花、朱光明等2006年在《石油地球物理勘探》发表的“利用三分量微测井技术调查表层纵、横波速度”等文章均为这种转换波勘探表层调查计算静校正量的方法。

这种方法是在纵波初至基础上建立起来的，对纵波表层调查来说可以成立，不会有太大问题，因为常规纵波微测井记录的纵波初至时间很清晰，能量强，起跳干脆。但这种方法对横波微测井数据并不适合。由于横波微测井采用地面人工重锤激发，井中三分量检波器接收，资料初至信噪比非常低，加之横波有一定的接收角度和方向，因此横波微测井用纵波微测井的解释方法会产生很大的误差。图1、图2是同一口微测井的纵波和横波记录，可以看出横波记录较之纵波信噪比极低，要想准确地拾取横波初至时间会非常困难。

另外，这种方法还有两个方面的问题未能很好解决，一是激发横波时也会产生纵波，纵波先于横波到达接收器，能量相对较强的纵波使得横波的信噪比很低，到了浅层，接收距离很短，纵横波时差非常小，使得纵波初至和横波初至完全重叠在一起，几乎无法准确拾取横波初至。二是横波质点震动与射线传播路径垂直，因此要求三分量检波器的水平分量放置时尽量与激发点到接收点的径线垂直，在比较深的观测点位置时基本可以满足这种条件，但随着检波器逐渐提升到达浅层乃至井口附近时，此时的水平分量与传播路径不再垂直，反倒是垂直分量更接近于垂直传播路径，因而浅层观测时直达横波主要投影在垂直分量，而直达纵波主要投影在水平分量，如图3所示，这种情形使得观测数据解释一下子变得复杂起来且难以处理。以上两个方面的问题造成目前横波微测井资料解释困难，误差较大，且多解性严重。

发明内容

本发明目的是提供一种避开建立厚度和速度模型，避免横波资料解释困难和误差影响的表层调查中计算横波静校正量的方法。

本发明具体实现步骤是：

1)对野外已经采集得到的一口横波微测井，提取井中深部位置接收的一个横波初至时间和深度，得到一个调查点的时间和深度数值；

步骤1)所述的横波初至是选取能量强，起跳干脆，时间可靠且位置比较深的横波初至。

步骤1)所述的横波初至时间和深度是提取井中深部位置接收的一个以上的横波初至时间和深度，对这些初至时间值和深度值分别求平均值，得到一个调查点的时间和深度数值；

步骤1)所述的选取是选择工区内的横波微测井绝大多数井的井深，且该井深有能量强，质量好的横波初至。

步骤1)所述的选取的井中深部位置深度范围长度在10m以内，应包含至少两个深度点的初至时间。

2)对工区全部横波微测井都采用步骤1)的方式处理，得到全部横波微测井的时间和深度数值；

3)对全部时间和深度值数据做插值运算，得到整个工区的时间模型和深度模型；

步骤3)中的插值运算不考虑时间模型，深度模型采用上下地层的相关系数约束。

4)用时间模型计算得到表层校正时间，用深度模型和基准面计算得到基准面校正时间，得到静校正量：

静校正量t采用以下公式计算：

t＝-t₀+t₁     (1)

其中： $t_1=\frac{E-d}{v_r}---\left(2\right)$

式中：

t₀为表层校正时间；

t₁为基准面校正时间；

E为基准面高程；

d为深度模型上的深度；

v_r为填充速度。

本发明将静校正量计算的定量问题和施工需要的表层结构定性问题分开，以得到高精度的静校正量即时间值为目标，避开了层位和速度解释的误差和多解性，用直接方法从已观测到的时间量计算静校正量。

本发明选用的是深层数据，可以充分地发挥微测井进尺深度的效能，减少了打井很深而解释高速顶很浅造成的施工浪费。

图4是传统方法用厚度和速度计算静校正量叠加剖面与本发明方法计算静校正量叠加剖面对比，传统方法由于高速顶层位解释差异造成同相轴串层，本发明方法由于真实反映了波在表层中的传播时间，因而静校正量时间值上更为准确。

附图说明

图1是纵波微测井记录；

图2是横波微测井记录

图3是深层和浅层射线路径与三个分量示意图；

图4是传统方法与本发明方法叠加剖面对比，(左)传统结构模型方法，(右)本发明时间模型方法；

图5是三种解释结果分析；

图6是读取深部位置的横波初至时间；

图7是深部时间模型提取示意图；

图8相关插值示意图。

具体实施方式

本发明主旨是以求取横波静校正量“时间”为最终目标，淡化用于确定野外施工参数所需的表层“深度”和“速度”模型建立。也就是说，根据目标不同，静校正量计算模型和用于确定野外施工参数的表层结构模型将分开建立。本发明涉及的只是静校正量计算方面内容。

发明将静校正量计算的定量问题和施工需要的表层结构定性问题分开，以得到高精度的静校正量即时间值为目标，避开层位和速度解释的误差和多解性。采用通过已观测到的波在表层介质中的传播时间直接计算静校正量，而不是用间接方法通过解释出的厚度和速度模型计算静校正量，使得解释差异和浅层数据误差大大降低。

发明的基本依据可通过图5来加以说明。图中对观测数据夸张性地解释了三种结果，可以看出，对深度A点来说，不管其上面地层结构如何变化，解释迥异，但A点观测的时间值是客观不变的，三种解释结果计算的A点的静校正量也是一样的(每种解释的各个折线段作为一个地层，通过厚度和速度可计算出时间，各地层时间累加到A点都是相同的)。这样，就可以用这些观测到的位置比较深的波的实际传播时间来建立比较可靠的深部时间模型，并计算准确的静校正量，避开了上伏地层结构变化和难度较大的层位解释，同时也避免了人为解释差异和数据误差(图6所示)。

本发明实施过程如下：

图7是一口横波微测井记录，横轴表示深度，从左到右为由深层到浅层；纵轴表示时间。其横波初至的信噪比较低，浅层初至时间纵波和横波完全交汇在一起，难以区分。但在深层，纵横波初至分离，横波初至能量虽然较弱，但通过增益及显示方面的一些参数调节可以使其较为凸现，这样可以容易地拾取单个道的初至时间。

(1)对野外已经采集得到的一口横波微测井数据，读取深部位置的一个横波初至时间和深度，得到一个调查点的时间和深度数值。

该初至必须是能量较强，起跳干脆，时间可靠的横波初至，且位置比较深。该初至时间直接反映了横波在深层这个位置到达地面的旅行时间，因而可以用来提取横波静校正量。

也可以对全区的横波微测井深度数据做归纳，选取工区内的横波微测井绝大多数都达到的一个深度，且该深度内有能量强，质量好的横波初至，一般这个深度范围长度不超过10m。

或在该深度范围内读取多个初至时间值，然后对深度和时间分别求平均值，得到一个深度和时间数值。好处是能够提高精度和抗干扰能力。

由于接收点与井口有一个井源距，因此接收点、井口和深部观测点三个位置构成了三角形，此时的初至时间不是垂直时间，是沿三角形斜边传播的直达时间，通过三角形关系将初至时间转换为垂直时间t₀，这样就得到了完全匹配的一个调查点的深度和时间数值。

(2)对工区全部横波微测井都采用步骤(1)的方式处理，得到全部调查点的时间和深度数值。

(3)对全部调查点的时间和深度值数据做插值运算，得到整个工区的时间模型和深度模型；

从地质角度考虑，地层之间是有继承性的，也就是上下地层的形态是有相关性的。因此，深度模型建立就不是简单的线性插值，而是要有相关系数约束的相关插值。

具体计算方法如图8所示，公式为：

h₁＝h_d1+Δh×r₁   (3)

其中：

h₁为要差值的界面1的深度；

h_d1为两个已知点A，B在界面1的深度连线在插值点的深度；

Δh为地表在插值点的起伏高度；

r₁为界面1与地表的相关系数；其数学计算公式为：

$r=\frac{E\left\{\right[X-E\left(X\right)\left]\right[Y-E\left(Y\right)\left]\right\}}{\sqrt{D\left(X\right)}\sqrt{D\left(Y\right)}}$

其中：分子是两个样点之间的协方差；

      分子是两个样点的均方差。

对于时间模型，可以不考虑相关系数，直接采用线性插值即可，只是时间值对应的深度点应该是深度模型上的相应位置。

(4)由于时间模型准确反映了波在表层这个深度的传播时间，所以用时间模型计算得到表层校正时间t₀，用深度模型和基准面计算得到基准面校正时间t₁，最终得到静校正量t：

t＝-t₀+t₁

其中： $t_1=\frac{E-d}{v_r}$

式中：E为基准面高程；

      d为深度模型上的深度；

      v_r为填充速度。

本发明通过对实际测试，可得到高精度的静校正量即时间值，避开了传统方法的层位和速度解释的误差和多解性，用直接方法从已观测到的时间量计算静校正量，效果明显。

Claims (7)

1.一种表层调查中计算横波静校正量的方法，特点是具体实现步骤如下：

1)对野外已经采集得到的一口横波微测井，提取井中深部位置接收的一个横波初至时间和深度，得到一个调查点的时间和深度数值；

2)对工区全部横波微测井都采用步骤1)的方式处理，得到全部横波微测井的时间和深度数值；

3)对全部时间和深度值数据做插值运算，得到整个工区的时间模型和深度模型；

4)用时间模型计算得到表层校正时间，用深度模型和基准面计算得到基准面校正时间，得到静校正量：

静校正量t采用以下公式计算：

t＝-t₀+t₁       (1)

其中： $t_1=\frac{E-d}{v_r}---\left(2\right)$

式中：

t₀为表层校正时间；

t₁为基准面校正时间；

E为基准面高程；

d为深度模型上的深度；

v_r为填充速度。

2.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤1)对野外已经采集得到的一口横波微测井，提取井中深部位置接收的一个横波初至时间和深度，得到一个调查点的时间和深度数值；

3.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤1)所述的横波初至是选取能量强，起跳干脆，时间可靠且位置比较深的横波初至。

4.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤1)所述的横波初至时间和深度是提取井中深部位置接收的一个以上的横波初至时间和深度，对这些初至时间值和深度值分别求平均值，得到一个调查点的时间和深度数值；

5.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤1)所述的选取是选择工区内的横波微测井绝大多数井的井深，且该井深有能量强，质量好的横波初至。

6.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤1)所述的选取的井中深部位置深度范围长度在10m以内，应包含至少两个深度点的初至时间。

7.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤3)中的插值运算不考虑时间模型，深度模型采用上下地层的相关系数约束。

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