CN104375166A - 确定地震勘探激发深度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定地震勘探激发深度的方法，包括：在地震工区内通过微测井测量获得微测井波形图和微测井速度-深度曲线；根据预设激发深度范围及微测井波形图，确定微测井处的第一激发深度；采用非地震方法获得地震工区的表层结构解释剖面图；将微测井速度-深度曲线、第一激发深度、预设最小激发深度线和最大激发深度线展绘到表层结构解释剖面图上；以第一激发深度作为标定确定地震工区内所有剖面的激发深度曲线，提取激发深度曲线对应的海拔高程，对海拔高程进行网格化插值，获得地震工区的激发高程面；确定地震炮点平面位置并测量各炮点的地面高程，分别计算各炮点的地面高程与激发高程面上对应位置的高度差，将高度差作为炮点激发深度。

Description

确定地震勘探激发深度的方法

技术领域

本发明涉及地震勘探资料采集技术领域，尤其涉及一种确定地震勘探激发深度的方法。

背景技术

地震勘探下传激发能量的大小是地震勘探能否获得良好资料的重要决定因素之一，下传能量弱，资料信噪比就会降低，甚至无法获得有效反射信息，导致地震勘探无法取得理想的效果。在不同的岩性地层中激发，能量往下传播的情况不同，因此，合理设计激发深度(也称为激发井深或激发位置)，优选激发岩性是地震勘探中至关重要的环节，尤其是表层结构复杂、高速屏蔽层发育地区，例如火成岩覆盖区，对地震波屏蔽严重，能量不易穿透下传，激发深度、激发岩性的选择更是显得尤为重要。

目前较普遍的地震激发深度的设计方法如下：根据微测井、小折射等表层调查资料，在各微测井波形图上选择有利激发深度点，然后通过线性内插，得到地震各炮点设计深度。该方法主要适用于表层结构相对简单、成层性好、无速度翻转且岩性横向变化不大的地区，没有考虑地形起伏变化对激发深度造成的影响。对于表层结构复杂、岩性横向变化大且地形起伏及高速层埋深变化大的地区，有限密度的微测井很难准确控制表层结构的岩性空间分布，小折射也无法解决地表火成岩覆盖下伏存在低速度层的表层结构问题。而大幅度提高微测井密度，会带来勘探成本和时效等方面问题，在实际地震勘探中难以实施。因此依靠微测井资料等设计激发深度的常规方法难以准确建立复杂表层区的表层结构模型，不能确保在有利岩性内激发，直接影响地震资料的品质和勘探效果。

另外，现有技术中存在一种方法，把利用微测井资料设计的激发深度展绘在非地震综合解释剖面图上，利用电磁资料调整优化微测井资料设计的激发深度结果。该方法很好地解决了复杂表层结构地区沿非地震综合测线上的精确优化设计激发深度的问题。但是当炮点不在电磁等非地震测线上，而地形存在起伏变化时，采用该方法设计的激发深度出现偏差，难以满足精细勘探的要求，无法保证经内插获得的激发深度处于有利激发层内，从而影响激发效果。

发明内容

本发明提供了一种确定地震勘探激发深度的方法，以至少解决表层结构复杂情况下，确定的激发深度存在偏差，影响激发效果，难以满足精细勘探要求的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种确定地震勘探激发深度的方法，包括：在地震工区内通过微测井测量获得微测井波形图和微测井速度-深度曲线；根据预设的激发深度范围以及所述微测井波形图，确定微测井处的第一激发深度，其中，在所述第一激发深度进行激发时下传的激发能量高于在所述预设的激发深度范围内的其他激发深度进行激发时下传的激发能量；采用非地震方法对所述地震工区进行表层结构调查，获得表层结构解释剖面图；将所述微测井速度-深度曲线、所述第一激发深度、预设的最小激发深度线和预设的最大激发深度线展绘到所述表层结构解释剖面图上；在所述表层结构解释剖面图上，以所述第一激发深度作为标定确定所述地震工区内所有剖面的激发深度曲线，分别提取所述所有剖面的激发深度曲线对应的海拔高程，并对提取的海拔高程进行网格化插值，获得所述地震工区的激发高程面；确定地震炮点的平面位置，并测量各炮点的地面高程，分别计算各炮点的地面高程与所述激发高程面上对应位置的高度差，将所述高度差作为炮点激发深度，其中，在所述炮点激发深度进行激发时下传的激发能量高于在其他深度进行激发时下传的激发能量。

在一个实施例中，以所述第一激发深度作为标定确定所述地震工区内所有剖面的激发深度曲线包括：在所述表层结构解释剖面图上，根据火成岩底面与所述预设的最大激发深度线的位置关系，将当前剖面分为至少一个剖面段；确定所述剖面段内的第一激发深度所在的岩性层为该剖面段的第一激发岩性层；在所述第一激发岩性层中以所述第一激发深度作为标定，确定该剖面段的激发深度曲线；将所述当前剖面的所有剖面段的激发深度曲线连接，得到所述当前剖面的激发深度曲线；重复执行上述步骤，确定所述地震工区内所有剖面的激发深度曲线。

在一个实施例中，在所述第一激发岩性层中以所述第一激发深度作为标定，确定该剖面段的激发深度曲线包括：在所述第一激发岩性层中，以所述第一激发深度作为标定，根据火成岩底面、火成岩顶面、所述预设的最小激发深度线和所述预设的最大激发深度线的相对位置关系确定各非地震点激发深度，并对所述各非地震点激发深度进行连线，得到所述剖面段的激发深度曲线。

在一个实施例中，所述预设的最小激发深度线是在地震勘探设计时确定的所述地震工区内的最小激发深度的连线，是与地面平行的起伏曲线；所述预设的最大激发深度线是在地震勘探设计时确定的所述地震工区内的最大激发深度的连线，是与地面平行的起伏曲线。

在一个实施例中，根据预设的激发深度范围以及所述微测井波形图，确定微测井处的第一激发深度包括：在所述微测井波形图上，选择不小于预设的最小激发深度且不大于预设的最大激发深度的范围内波形振幅最大的位置，作为所述第一激发深度。

在一个实施例中，采用非地震方法对所述地震工区进行表层结构调查，获得表层结构解释剖面图包括：采用非地震方法对所述地震工区进行表层结构调查，得到非地震采集资料，对所述非地震采集资料进行地球物理反演，获得地球物理反演剖面，根据所述地震工区的数据对所述地球物理反演剖面图进行岩性和结构解释，获得表层结构解释剖面图，其中，所述非地震方法包括：重力法、磁力法、电阻率法和电磁法，所述地震工区的数据包括：微测井数据、钻井数据、地震数据和地面地质数据。

在一个实施例中，激发深度是炮井中药柱顶面与地面的距离。

通过本发明的确定地震勘探激发深度的方法，基于微测井-非地震联合设计地震勘探激发深度，考虑了表层火成岩底面的相对稳定性和地面起伏的复杂性，获得工区内所有剖面的激发深度曲线，并通过插值得到最佳激发高程面，求取炮点地面高程与最佳激发高程面上对应位置的高程差，作为炮点的最佳激发深度。解决了非地震测线之间的地形与测线上的地形存在复杂起伏变化情况下，激发深度设计存在偏差的问题，即在非地震测线位置和/或地形起伏变化复杂的位置，也可以得到较为准确合理的激发深度。在表层结构复杂，有利激发岩性和埋深变化大，地形存在较大起伏，而微测井相对不足的情况下，仍能保证所有激发点(对应激发深度)处于有利激发岩性内，从而提高地震资料品质和勘探效果，满足精细勘探的要求。

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，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例的确定地震勘探激发深度的方法的流程图；

图2是本发明实施例的表层结构解释剖面图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种确定地震勘探激发深度的方法，激发深度是炮井中药柱顶面与地面的距离。图1是本发明实施例的确定地震勘探激发深度的方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S101，在地震工区内通过微测井测量获得微测井波形图和微测井速度-深度曲线。其中，微测井测量包括：微测井资料采集和岩性录井。可以通过对微测井资料进行处理获得微测井波形图，以及绘制速度-深度曲线。

步骤S102，根据预设的激发深度范围以及微测井波形图，确定微测井处的第一激发深度，其中，在第一激发深度进行激发时下传的激发能量高于在预设的激发深度范围内的其他激发深度进行激发时下传的激发能量。此处，第一激发深度也可称为最佳激发深度，也就是说，在最佳激发深度进行激发时下传的激发能量最强。

步骤S103，采用非地震方法对地震工区进行表层结构调查，获得表层结构解释剖面图。其中，非地震方法可以包括：重力法、磁力法、电阻率法和电磁法等勘探方法。表层结构调查，是指以解决表层结构问题为研究目标的勘探工作，调查深度根据实际需要可以是几十米内，也可以是几百米内。表层结构解释剖面图，是指对地球物理反演结果进行了岩性和结构解释的地质-地球物理剖面图。

上述步骤S101至步骤S103均可以通过现有技术实现，此处不再详细描述。

步骤S104，将微测井速度-深度曲线、第一激发深度、预设的最小激发深度线和预设的最大激发深度线展绘到表层结构解释剖面图上；在表层结构解释剖面图上，以第一激发深度作为标定确定地震工区内所有剖面的激发深度曲线，分别提取所有剖面的激发深度曲线对应的海拔高程，并对提取的海拔高程进行网格化插值，获得地震工区的激发高程面。

其中，预设的最小激发深度线是在地震勘探设计时确定的地震工区内的最小激发深度的连线；预设的最大激发深度线是在地震勘探设计时确定的地震工区内的最大激发深度的连线。由于地形存在起伏，因此这两条线是与地面平行的起伏曲线，即考虑到了地面起伏的复杂性。激发高程面为最佳激发高程面，由地震工区内各个剖面的激发深度曲线构成，激发深度曲线由剖面上各点对应的最佳激发深度连接而成。还可以将钻井岩性展绘到表层结构解释剖面图上，作为参考。

步骤S105，确定地震炮点的平面位置，并测量各炮点的地面高程，分别计算各炮点的地面高程与激发高程面上对应位置的高度差，将高度差作为炮点激发深度，其中，炮点激发深度指的是炮点的最佳激发深度，即在炮点激发深度进行激发时下传的激发能量高于在其他深度进行激发时下传的激发能量。可以结合地形、地物情况，按照地震炮点设计方案确定炮点具体位置，并进行各炮点坐标和地面高程的测量。

通过本实施例，基于微测井-非地震联合设计地震勘探激发深度，考虑了表层火成岩底面的相对稳定性和地面起伏的复杂性，获得工区内所有剖面的激发深度曲线，并通过插值得到最佳激发高程面，求取炮点地面高程与最佳激发高程面上对应位置的高程差，作为炮点的最佳激发深度。解决了非地震测线之间的地形与测线上的地形存在复杂起伏变化情况下，激发深度设计存在偏差的问题，即在非地震测线位置和/或地形起伏变化复杂的位置，也可以得到较为准确合理的激发深度。在表层结构复杂，有利激发岩性和埋深变化大，地形存在较大起伏，而微测井相对不足的情况下，仍能保证所有激发点(对应激发深度)处于有利激发岩性内，从而提高地震资料品质和勘探效果，满足精细勘探的要求。

步骤S102中根据预设的激发深度范围以及微测井波形图，确定微测井处的第一激发深度可以通过以下方法实现：在微测井波形图上，选择不小于预设的最小激发深度且不大于预设的最大激发深度的范围内波形振幅最大的位置，作为第一激发深度。

由最大激发深度和最小激发深度构成预设的激发深度范围，其中最小/最大激发深度的设计需要综合考虑当地情况(建筑物、地层等)和成本，激发深度设计太浅，激发时会炸起地面，激发深度设计越深越利于石油开采，但成本过高。因此，设计合适的激发深度范围，并在该范围内确定微测井处的最佳激发深度，既不影响地面，也保证了成本的合理。

步骤S103中采用非地震方法对地震工区进行表层结构调查，获得表层结构解释剖面图可以包括：采用非地震方法对地震工区进行表层结构调查，得到非地震采集资料，对非地震采集资料进行地球物理反演，获得地球物理反演剖面，根据地震工区的数据对地球物理反演剖面图进行岩性和结构解释(综合地质解释)，获得表层结构解释剖面图，其中，地震工区的数据都可以预先获得，可以包括以下数据：微测井数据、钻井数据、地震数据和地面地质数据。

在一个实施例中，步骤S104中以第一激发深度作为标定确定地震工区内所有剖面的激发深度曲线可以通过以下步骤实现：在表层结构解释剖面图上，根据火成岩底面与预设的最大激发深度线的位置关系，将当前剖面分为至少一个剖面段；确定剖面段内的第一激发深度所在的岩性层为该剖面段的第一激发岩性层；在第一激发岩性层中以第一激发深度作为标定，确定该剖面段的激发深度曲线；将当前剖面的所有剖面段的激发深度曲线连接，得到当前剖面的激发深度曲线；重复执行上述步骤，确定地震工区内所有剖面的激发深度曲线。

本实施例中，根据地震工区内的实际地形情况，结合火成岩底面的相对稳定性，确定最佳激发岩性和地震工区的激发深度曲线，解决了炮点在非地震测线上且地形存在起伏变化情况下，激发深度设计有偏差，影响激发效果的问题。并且，地震工区一般包括多个剖面图，将每个剖面分为至少一个剖面段去设计激发深度曲线，使得设计的激发深度曲线更为精确，以满足精细勘探要求。第一激发岩性层可理解为最佳激发岩性层，是以微测井确定的最佳激发深度(即上述第一激发深度)做标定，在表层结构解释剖面图上解释和追踪最佳激发深度和岩性所对应的岩性层，该岩性层在微测井位置上与微测井确定的最佳激发深度和岩性相同，即地质上为同期次、同岩性的地层。

进一步的，在第一激发岩性层中以第一激发深度作为标定，确定该剖面段的激发深度曲线可以包括：在第一激发岩性层中，以第一激发深度作为标定，根据火成岩底面、火成岩顶面、预设的最小激发深度线和预设的最大激发深度线的相对位置关系确定各非地震点激发深度(即各非地震点对应的最佳激发深度)，并对各非地震点激发深度进行连线，得到剖面段的激发深度曲线。先确定非地震点对应的最佳激发深度，进而连接得到激发深度曲线，使得设计的激发深度曲线更为精确，以满足精细勘探要求。

本发明实施例利用微测井和非地震综合解释联合设计激发深度，该方法可以应用于油气田的首次三维地震勘探，也可以应用于结合当地情况，为了改善激发效果所进行的二次三维地震勘探。

下面结合一个具体实施例进行详细说明。

本实施例中，试验油气田已经完成了三维地震勘探，但由于地表广泛覆盖有火成岩，用于设计地震勘探激发深度的微测井虽然已经达到了很大的密度(以海南福山地区为例，该地区经过多年勘探和开发，已经建设成为具有一定规模的油气田。设计炮井激发深度的微测井已经达到了2口/km²)，但是仍然不能很好地控制表层火成岩的分布，不能保证在有利激发层内激发，造成下传激发能量弱，地震深部成像不好，油气构造不够落实，严重制约了油气勘探开发进程。在该区进行二次三维地震勘探时采用了本发明实施例所描述的方法。

步骤1，根据工区近地表地质情况确定微测井的密度和深度，本实施例中，工区的微测井密度为2口/km²左右，钻井深度为50m。结合地形情况确定微测井井位，避开公路、建筑物、陡坎等不能和不利于进行微测井作业的位置。使用钻机进行微测井钻井并录取钻井岩性，按照微测井技术要求进行微测井工作获得微测井数据；对微测井数据进行处理解释，获得解释成果图，如：微测井波形图和微测井速度-深度曲线；根据解释成果图，按照技术设计中最小激发深度15m和最大激发深度35m(预先根据当地地形等情况设计)的要求，确定剖面左侧微测井位置上最佳激发深度为23m，该处位于火成岩之下的沙泥层内；剖面中部微测井位置上，火成岩底面埋深大于最大激发深度，因此要在火成岩层内选择有利激发层，最终根据微测井波形图确定该微测井处的最佳激发深度为15米。可参考图2，白色“十”字是微测井确定的最佳激发深度。

步骤2，采用非地震方法进行表层结构调查，本实施例中采用的非地震方法是磁法和瞬变电磁法，磁法采用正方形网部署，测点密度达到156个/km²，瞬变电磁测线与地震炮线重合，测点密度达到45个/km²，远高于微测井密度，经野外采集获得反映表层结构信息的磁力和瞬变电磁资料；通过磁力资料处理，获得反映表层火成岩分布的剩余磁力异常图，切取沿瞬变电磁测线区带的剩余磁力异常图，称为磁力走廊剖面，用于联合解释；对瞬变电磁资料进行地球物理反演，获得了反演电阻率断面，参见图2，电阻率变化主要反映了岩性的变化；以微测井成果做控制，根据工区内电阻率与岩性的对应关系，对火成岩的顶、底面进行解释，图2中的细点连线为解释的火成岩顶面和底面，顶面以上是泥土层，底面以下是沙泥层，顶面与底面之间是火成岩层，从而获得了剖面上的地质结构和岩性分布。

步骤3，将步骤1获得的剖面上的微测井速度-深度曲线和最佳激发深度点按坐标位置展绘到步骤2获得的表层结构解释剖面图上；把预设的最小激发深度线和最大激发深度线也展绘到表层结构解释剖面图上。

根据火成岩底面与最大激发深度线的上下位置关系，将当前剖面分成左右两段，在剖面左段(参见图2中的剖面左端点到坐标35200米处，此段火成岩底面位于最大激发深度线之上)，根据微测井确定火成岩下沙泥层为最佳激发岩性，对比火成岩底面和微测井确定的最佳激发深度的相对深度关系，解释和追踪最佳激发深度线(参见图2中的粗虚线，即联合设计激发深度，图2中地表线上的2810、2830等点为通过非地震方法得到的非地震点)；在剖面右段(参见图2中的坐标35200米处到剖面右端点，此段火成岩底面位于最大激发深度线之下)，因火成岩底面深度超过了最大激发深度，根据微测井波形图把最佳激发层选在火成岩中激发效果好的岩性中，再根据微测井最佳激发深度在电阻率反演剖面上的位置关系，确定在该段上的最佳激发深度线(即图2中的联合设计激发深度)。

完成所有剖面的最佳激发深度设计；提取各剖面上的最佳激发深度的海拔高程，通过网格化插值，获得全工区的最佳激发高程面。

步骤4，进行地震炮点的平面位置设计，然后到野外进行测量放样，确定炮点具体位置后进行测量定位，获得炮点的坐标和高程数据；求取各个炮点的地面高程与步骤3获得的最佳激发高程面上相应平面位置之间的高度差，获得各炮点的最佳激发深度(即计算得到的高度差)。

在一次勘探不满足精细勘探要求的情况下，利用上述步骤重新部署二次三维地震勘探，利用微测井-非地震联合表层结构调查，把激发点选取在有利激发层内，进而改善地震激发效果。解决了非地震测线之间的地形与测线上的地形存在复杂起伏变化的激发深度设计问题，把地震勘探采集中井深设计的技术进行了进一步的发展，对改善地震激发条件，提高地震勘探效果起到了新的促进作用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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 (7)

1.一种确定地震勘探激发深度的方法，其特征在于，包括：

在地震工区内通过微测井测量获得微测井波形图和微测井速度-深度曲线；

根据预设的激发深度范围以及所述微测井波形图，确定微测井处的第一激发深度，其中，在所述第一激发深度进行激发时下传的激发能量高于在所述预设的激发深度范围内的其他激发深度进行激发时下传的激发能量；

采用非地震方法对所述地震工区进行表层结构调查，获得表层结构解释剖面图；

将所述微测井速度-深度曲线、所述第一激发深度、预设的最小激发深度线和预设的最大激发深度线展绘到所述表层结构解释剖面图上；在所述表层结构解释剖面图上，以所述第一激发深度作为标定确定所述地震工区内所有剖面的激发深度曲线，分别提取所述所有剖面的激发深度曲线对应的海拔高程，并对提取的海拔高程进行网格化插值，获得所述地震工区的激发高程面；

确定地震炮点的平面位置，并测量各炮点的地面高程，分别计算各炮点的地面高程与所述激发高程面上对应位置的高度差，将所述高度差作为炮点激发深度，其中，在所述炮点激发深度进行激发时下传的激发能量高于在其他深度进行激发时下传的激发能量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述第一激发深度作为标定确定所述地震工区内所有剖面的激发深度曲线包括：

在所述表层结构解释剖面图上，根据火成岩底面与所述预设的最大激发深度线的位置关系，将当前剖面分为至少一个剖面段；

确定所述剖面段内的第一激发深度所在的岩性层为该剖面段的第一激发岩性层；

在所述第一激发岩性层中以所述第一激发深度作为标定，确定该剖面段的激发深度曲线；

将所述当前剖面的所有剖面段的激发深度曲线连接，得到所述当前剖面的激发深度曲线；

重复执行上述步骤，确定所述地震工区内所有剖面的激发深度曲线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一激发岩性层中以所述第一激发深度作为标定，确定该剖面段的激发深度曲线包括：

在所述第一激发岩性层中，以所述第一激发深度作为标定，根据火成岩底面、火成岩顶面、所述预设的最小激发深度线和所述预设的最大激发深度线的相对位置关系确定各非地震点激发深度，并对所述各非地震点激发深度进行连线，得到所述剖面段的激发深度曲线。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述预设的最小激发深度线是在地震勘探设计时确定的所述地震工区内的最小激发深度的连线，是与地面平行的起伏曲线；所述预设的最大激发深度线是在地震勘探设计时确定的所述地震工区内的最大激发深度的连线，是与地面平行的起伏曲线。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据预设的激发深度范围以及所述微测井波形图，确定微测井处的第一激发深度包括：

在所述微测井波形图上，选择不小于预设的最小激发深度且不大于预设的最大激发深度的范围内波形振幅最大的位置，作为所述第一激发深度。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，采用非地震方法对所述地震工区进行表层结构调查，获得表层结构解释剖面图包括：

采用非地震方法对所述地震工区进行表层结构调查，得到非地震采集资料，对所述非地震采集资料进行地球物理反演，获得地球物理反演剖面，根据所述地震工区的数据对所述地球物理反演剖面图进行岩性和结构解释，获得表层结构解释剖面图，其中，所述非地震方法包括：重力法、磁力法、电阻率法和电磁法，所述地震工区的数据包括：微测井数据、钻井数据、地震数据和地面地质数据。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，激发深度是炮井中药柱顶面与地面的距离。