CN103592680B - 一种基于正反演的测井数据和深度域地震剖面合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明是地震勘探技术的一种地震数据处理和地质解释中的基于正反演的测井数据和深度域地震剖面合成方法。利用野外实测的声波测井数据以及岩性速度数据，通过波动方程正反演方法制作深度域合成记录，深度域合成记录用于叠前深度偏移地震剖面的地震地质层位标定，确定地震剖面中反射同相轴的地质层位。本发明适用于深度域复杂构造地震地质解释，是精细构造解释的关键性方法，可提高深度域构造解释的正确性。

Description

一种基于正反演的测井数据和深度域地震剖面合成方法

技术领域

本发明涉及地震勘探技术，是一种地震数据处理和地质解释中的基于正反演的测井数据和深度域地震剖面合成方法。

背景技术

反射波地震勘探通过在地面激发地震波，利用检波器接受来自于地下地质体的反射信息。通过对已得到的反射信息进行地震资料数据处理得到可用于解释的地震数据。随着地震数据处理技术的发展，地震数据处理结果已经由时间域数据转向深度域数据。时间域地震数据的地震地质层位标定和精细构造解释已经是比较成熟的技术了，但国内外还没有被大家普遍认可的利用测井数据制作深度域合成记录的方法来确定深度域地震数据的地震地质层位。以往深度域的层位标定工作是将钻井分层直接投到深度域地震剖面上，在时间域完成，合成记录过程分以下几个步骤：

第一步：将深度域的声波测井和密度测井数据转换到时间域，并计算反射系数序列：r(t_j),j=1,nt。

第二步：从时间域地震剖面中提取地震子波或提供理论子波：w(t_k),k=1,nw。

第三步：将第二步得到的子波和第一步得到的反射系数序列进行褶积（式1），得到时间域合成记录序列：s(t_j),j=1,nt。

褶积公式： $s\left(t_j\right)=\underset{k=1}{\overset{\mathrm{nw}}{\mathrm{\Σ}}}w\left(t_k\right)r\left(t_{i-k}\right)---\left(1\right)$

第四步：把合成记录和井旁地震道进行对比，调整测井速度重新计算反射系数序列。

第五步：重复第三步和第四步，直到合成记录和井旁地震道具有较高的 一致性。

由于测井和地震速度差异，进行深度域的地震地质综合解释，可能导致钻井分层与地震数据上的同相轴不是同一套地层，如果层位标定不准确，就不能保障解释精度，加大了开发的风险。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于深度域层位标定的，基于正反演的合成记录制作方法，即测井数据和深度域地震剖面合成方法。

本发明通过以下技术步骤实现：

1）钻井取不同岩性的岩石样本,实测的岩石速度，在深度域岩性分界面约束下，离散为深度域低频背景速度；

2）测井并提取高频测井速度和平均密度；

（1）实测得到测井速度，在深度域岩性分界面约束下，计算测井速度在层内的平均速度并离散；

（2）在深度域岩性分界面约束下，计算测井速度在离散采样间隔内的平均速度；

（3）用采样间隔内的平均速度减去测井速度在层内的平均速度，得到高频测井速度；

（4）实测密度测井数据，计算离散采样间隔内的平均密度；

3）利用高频测井速度、低频背景速度和平均密度，用下式计算得到深度域反射系数r(z_i),i＝1,nz：

$r\left(z_i\right)=\frac{(v_h\left(z_{i+1}\right)+v_l\left(z_{i+1}\right))\mathrm{\ρ}\left(z_{i+1}\right)-(v_h\left(z_i\right)+v_l\left(z_i\right))\mathrm{\ρ}\left(z_i\right)}{(v_h\left(z_{i+1}\right)+v_l\left(z_{i+1}\right))\mathrm{\ρ}\left(z_{i+1}\right)+(v_h\left(z_i\right)+v_l\left(z_i\right))\mathrm{\ρ}\left(z_i\right)}---\left(2\right)$

式中：v_l为步骤1）得到的低频背景速度，v_h为步骤2）得到的高频测井速度，ρ为步骤2）得到的平均密度；z_i为不同深度的采样点，i是不同深度采样点的编号，nz是采样点的总个数，r(z_i),v_h(z_i),v_l(z_i),ρ(z_i)分别为深度域反射 系数、高频测井速度、低频背景速度和平均密度的第i个样点的值；

4）从时间域地震剖面中提取地震子波；

5）用步骤1）得到的低频背景速度，步骤3）得到的反射系数；步骤4）得到的地震子波，用时间二阶差分、空间十阶差分来求解一维初值问题声波方程，得到时间域合成记录；

6）用步骤5）得到的时间域合成记录和步骤1）得到的低频背景速度，利用与步骤5）相同的方式，求解一维初边值问题声波方程，得到深度域合成记录；

7）将步骤6）得到的深度域合成记录和深度偏移剖面的井旁地震道进行对比，对步骤1）得到的低频背景速度进行修正；

8）重复步骤6）和步骤7），直到深度域合成记录和井旁地震道一致。

本发明使得测井数据和深度域地震剖面结合，得到的深度域合成记录包含了界面位置、波数变化和能量衰减信息，和深度偏移剖面特征更为接近，提升了深度域构造解释的可靠性，可直接在深度域进行地震地质综合解释，提高储层预测的准确性。

附图说明

图1深度域低频背景速度；

图2测井速度；

图3测井分层平均速度；

图4测井速度的高频部分；

图5反射系数；

图6本发明深度域合成记录。

具体实施方式

本发明利用修正的反射系数计算公式求取反射系数，通过波动方程正反演来制作深度域合成记录，经过多次迭代，得到与深度偏移剖面中井旁地震道一致的深度域地震剖面合成方法。

本发明的具体实施方式为：

1）在实测岩性分界面深度的约束下，将实测岩性速度离散为深度域低频背景速度（v_l(z_i),i＝1,nz）。

对钻井得到的不同岩性的岩石样本,实测的岩石速度，在深度域岩性分界面约束下，离散为深度域低频背景速度（v_l(z_i),i＝1,nz），见图1。

2）在实测岩性分界面深度约束下，计算测井速度在层内的平均速度并离散（v_a(i),i＝1,nz）；计算测井速度在离散网格内的平均速度（v_w(z_i),i＝1,nz）。

从测井数据提取高频测井速度和平均密度：

（1）实测得到测井速度[图2]，在深度域岩性分界面约束下，计算测井速度在层内的平均速度并离散（v_a(i),i＝1,nz），见图3；

（2）在深度域岩性分界面约束下，计算测井速度在离散采样间隔内的平均速度（v_w(z_i),i＝1,nz）；

（3）用采样间隔内的平均速度减去测井速度在层内的平均速度，得到高频测井速度（v_h(z_i)=v_w(z_i)-v_a(z_i),i＝1,nz），见图4；

（4）实测密度测井数据，计算离散采样间隔内的平均密度

(ρ(z_i),i＝1,nz)。

3）利用测井速度的高频分量（v_h(z_i)=v_w(z_i)-v_a(z_i),i＝1,nz）和步骤1得到的低频背景速度以及密度测井数据（ρ(z_i),i＝1,nz），利用反射系数计算公式（2），计算深度域反射系数（r(z_i)，i＝1,nz）。

$r\left(z_i\right)=\frac{(v_h\left(z_{i+1}\right)+v_l\left(z_{i+1}\right))\mathrm{\ρ}\left(z_{i+1}\right)-(v_h\left(z_i\right)+v_l\left(z_i\right))\mathrm{\ρ}\left(z_i\right)}{(v_h\left(z_{i+1}\right)+v_l\left(z_{i+1}\right))\mathrm{\ρ}\left(z_{i+1}\right)+(v_h\left(z_i\right)+v_l\left(z_i\right))\mathrm{\ρ}\left(z_i\right)}---\left(2\right)$

利用高频测井速度、低频背景速度和平均密度，用下式计算得到深度域反射系数（r(z_i),i＝1,nz），见图5：

$r\left(z_i\right)=\frac{(v_h\left(z_{i+1}\right)+v_l\left(z_{i+1}\right))\mathrm{\ρ}\left(z_{i+1}\right)-(v_h\left(z_i\right)+v_l\left(z_i\right))\mathrm{\ρ}\left(z_i\right)}{(v_h\left(z_{i+1}\right)+v_l\left(z_{i+1}\right))\mathrm{\ρ}\left(z_{i+1}\right)+(v_h\left(z_i\right)+v_l\left(z_i\right))\mathrm{\ρ}\left(z_i\right)}---\left(2\right)$

4）从时间域地震剖面中提取地震子波或提供理论子波（w(t_j)，j＝1,nt）。

从时间域地震剖面中提取地震子波（w(t_j)，j=1,nt）；

5）利用步骤1）得到的低频背景速度，步骤3）得到的反射系数；步骤4）得到的子波，子波主频（ω）以及品质因子（Q），利用时间二阶差分、空间十阶差分来求解一维初值问题粘滞声波方程（公式3），得到时间域合成记录（trace(t_j)=p(z₁,t_j),j=1,nt）。

$p(z_i,t_{j+1})=2p(z_i,t_j)-p(z_i,t_{j-1})+\frac{{\left[v_l\left(z_i\right)\mathrm{\Δt}\right]}^2}{\mathrm{\Δ}{x}^2}\underset{m=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}[C_m^{\left(5\right)}p(z_{i+m},t_j)-2C_m^{\left(5\right)}p(z_i,t_j)+C_m^{\left(5\right)}p(z_{i-m},t_j)]$

$+\frac{v_l{\left(z_i\right)}^2\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\ωQ\Δ}{x}^2}\left\{\underset{m=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}\right[C_m^{\left(5\right)}p(z_{i+m},t_j)-{2C}_m^{\left(5\right)}p(z_i,t_j)+C_m^{\left(5\right)}p(z_{i-m},t_j)]$

$-\underset{m=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}[C_m^{\left(5\right)}p(z_{i+m},t_{j-1})-2C_m^{\left(5\right)}p(z_i,t_{j-1})+C_m^{\left(5\right)}p(z_{i-m},t_{j-1})]\}+r\left(z_i\right)w\left(t_j\right)$

p(z_i,t_-1)=0

p(z_i,t₀)=0

(3)

式中：Δt,Δx分别为时间采样间隔和深度采样间隔， $C_1^{\left(5\right)}=3.333333,$ $C_2^{\left(5\right)}=-0.4761905,$ $C_3^{\left(5\right)}=0.07936508,$ $C_4^{\left(5\right)}=-0.009920635,$ $C_5^{\left(5\right)}=0.0006349206$ 为差分系数。

6）利用步骤5）得到的合成记录和步骤1）得到的低频背景速度，利用与步骤5）相同的方式，求解一维初边值问题粘滞声波方程（公式4），得到深度域合成记录（p(z_i,t₁),i＝1,nz），见图6。

$p(z_i,t_{j-1})=2p(z_i,t_j)-p(z_i,t_{j+1})+\frac{{\left[v_l\left(z_i\right)\mathrm{\Δt}\right]}^2}{\mathrm{\Δ}{x}^2}\underset{m=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}[C_m^{\left(5\right)}p(z_{i+m},t_j)-2C_m^{\left(5\right)}p(z_i,t_j)+C_m^{\left(5\right)}p(z_{i-m},t_j)]$

$+\frac{v_l{\left(z_i\right)}^2\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\ωQ\Δ}{x}^2}\left\{\underset{m=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}\right[C_m^{\left(5\right)}p(z_{i+m},t_j)-{2C}_m^{\left(5\right)}p(z_i,t_j)+C_m^{\left(5\right)}p(z_{i-m},t_j)]$

$-\underset{m=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}[C_m^{\left(5\right)}p(z_{i+m},t_{j+1})-2C_m^{\left(5\right)}p(z_i,t_{j+1})+C_m^{\left(5\right)}p(z_{i-m},t_{j+1})]\}$

p(z_i,t_nt+2)＝0

p(z_i,t_nt+1)=0

p(z₁,t_j)=trace(t_j)

(4)

7）将步骤6）得到的合成记录和深度偏移剖面的井旁地震道进行对比，对步骤1）得到的低频背景速度进行修正。

8）重复步骤6）和步骤7），直到合成记录和井旁地震道具有较高的一致性。

本发明使得测井数据和深度域地震剖面结合，得到的深度域合成记录包含了界面位置、波数变化和能量衰减信息，和深度偏移剖面特征更为接近，提升了深度域构造解释的可靠性。可直接在深度域进行地震地质综合解释，提高储层预测的准确性，从而提高钻井的成功率，为滚动勘探开发奠定了坚实的基础。

Claims (2)

1.一种基于正反演的测井数据和深度域地震剖面合成方法，特点是通过以下步骤实现：

1)钻井取不同岩性的岩石样本，实测的岩石速度，在深度域岩性分界面约束下，离散为深度域低频背景速度；

2)测井并提取高频测井速度和平均密度；

3)利用高频测井速度、低频背景速度和平均密度，用下式计算得到深度域反射系数r(z_i),i＝1,nz：

$r\left(z_i\right)=\frac{\left(v_h\right(z_{i+1})+v_l(z_{i+1}\left)\right)\mathrm{\ρ}\left(z_{i+1}\right)-\left(v_h\right(z_i)+v_l(z_i\left)\right)\mathrm{\ρ}\left(z_i\right)}{\left(v_h\right(z_{i+1})+v_l(z_{i+1}\left)\right)\mathrm{\ρ}\left(z_{i+1}\right)+\left(v_h\right(z_i)+v_l(z_i\left)\right)\mathrm{\ρ}\left(z_i\right)}---\left(2\right)$

式中：v_l为步骤1)得到的低频背景速度，v_h为步骤2)得到的高频测井速度，ρ为步骤2)得到的平均密度；z_i为不同深度的采样点，i是不同深度采样点的编号，nz是采样点的总个数，r(z_i),v_h(z_i),v_l(z_i),ρ(z_i)分别为深度域反射系数、高频测井速度、低频背景速度和平均密度的第i个样点的值；

4)从时间域地震剖面中提取地震子波；

5)用步骤1)得到的低频背景速度，步骤3)得到的反射系数；步骤4)得到的地震子波，用时间二阶差分和空间十阶差分来求解一维初值问题声波方程，得到时间域合成记录；

6)用步骤5)得到的时间域合成记录和步骤1)得到的低频背景速度，利用与步骤5)相同的方式，求解一维初边值问题声波方程，得到深度域合成记录；

7)将步骤6)得到的深度域合成记录和深度偏移剖面的井旁地震道进行对比，对步骤1)得到的低频背景速度进行修正；

8)重复步骤6)和步骤7)，直到深度域合成记录和井旁地震道一致。

2.根据权利要求1的方法，特点是步骤2)所述的高频测井速度和平均密度采用如下步骤得到；

(1)实测得到测井速度，在深度域岩性分界面约束下，计算测井速度在层内的平均速度并离散；

(2)在深度域岩性分界面约束下，计算测井速度在离散采样间隔内的平均速度；

(3)用采样间隔内的平均速度减去测井速度在层内的平均速度，得到高频测井速度；

(4)实测密度测井数据，计算离散采样间隔内的平均密度。