CN104781696A - 一种大倾角地区的垂直地震数据桥式标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用大倾角地区的垂直地震数据桥式标定方法，通过以下步骤实现：1)采集VSP数据，在VSP处理中，进行TAR补偿和道均衡处理，得到保真的转换前NMO数据；将NMO数据分离成两部分，其一为数据格式SEGY的卷头、道头等说明部分，其二为纯数值部分；2)按照一定方式对NMO数据纯数值部分进行NMO数据转换；并且3)通过将过井地震剖面、测井数据、录井剖面、以及步骤2)得到的转换后矩阵数据以图像方式输出，然后拼合，再以实钻分层数据进行VSP标定。

Description

一种大倾角地区的垂直地震数据桥式标定方法

技术领域

本发明属于非常规油气地震勘探领域，是一种利用转换正常动校正(NMO)数据进行大倾角地区的垂直地震桥式标定方法。

背景技术

桥式标定是垂直地震(VSP)资料的重要用途之一，是利用VSP数据建立地面地震反射与井中地层之间的关系，通常的做法是基于VSP时深关系将VSP的NMO剖面和走廊叠加剖面、过井地震剖面、测井曲线、岩合柱状图组合起来，得到VSP桥式标定成果。

随着近些年来VSP应用范围的不断扩大，在许多大倾角地区进行了VSP采集，现有的VSP走廊标定流程为：首先处理得到的NMO数据，然后在近井口位置沿某一时间(或深度)进行窄走廊切除，进而利用数据叠加的方法得到走廊叠加剖面。由于地层倾角的存在，数据NMO波场中上行波反射同相轴与时间轴(或深度轴)存在夹角，因此利用现有的方法不能同相叠加得到可靠的VSP走廊剖面，并且现有的桥式标定方法主要是基于VSP走廊和过井地震剖面的波阻特征进行对比标定，走廊不可靠就大大的影响了VSP桥式标定的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种标定准确、可靠性高的利用转换NMO数据进行大倾角地区的垂直地震数据桥式标定方法。

本发明通过以下步骤实现：

1)采集VSP数据，在VSP处理中，进行TAR补偿(真振幅恢复)和道均衡处理，得到保真的转换前NMO数据；

将NMO数据分离成两部分，其一为数据格式SEGY的卷头、道头等说明部分，其二为纯数值部分；

所述的TAR补偿和道均衡处理是保证剖面中不同位置的能量相对稳定，不因转换处理出现能量不均衡现象。

所述的处理在时间域和深度域中方法完全相同。

所述的数据格式为SEGY格式。

2)按照以下方式对NMO数据纯数值部分进行NMO数据转换：

①将NMO纯数值部分以矩阵的方式排列,矩阵的行数为最大采样点数，列数为NMO数据所包含的总道数；

②利用地震处理中初至拾取的方法，拾取NMO纯数值部分数据的原始初至时间序列，每一道对应一个初至时间；

③对初至时间序列进行整数采样计算，使各点时间值均为采样率的整数倍，得到新初至时间序列T′：

所述的计算依下式进行：

$T^{\′}=\mathrm{int}\left(\frac{T}{\mathrm{\Δt}}\right)*\mathrm{\Δt}---\left(1\right)$

其中T′为计算得到的新初至时间序列，T为步骤②拾取的原始初至时间序列，△t为数据的采样率，int为取整函数；

所述的采样率为数据记录时间除以最大采样点数。

④依据新初至时间序列，将步骤①矩阵的每一道进行分段，得到包含系列子矩阵的新矩阵；

⑤将得到新矩阵进行数据变换运算；

所述的数据变换运算依下述方法进行：

首先取出矩阵的右下三角阵，然后对三角阵进行左右翻转，并将翻转后三角阵中各子矩阵顺序不变的重新排布回原三角阵的子矩阵位置，进而将新三角阵替换步骤⑤中新矩阵的右下三角部分，最后展开新矩阵中各个子矩阵，得到与步骤①大小完全相同的转换后矩阵数据。

⑥将步骤1)中分离得到的卷头、道头等说明信息，与转换后矩阵数据拼合，得到SEGY格式的新NMO地震数据；

3)按照以下方式进行VSP桥式标定：

将过井地震剖面、测井数据、录井剖面、以及步骤2)得到的转换后矩阵数据以图像方式输出，然后拼合，再以实钻分层数据进行VSP标定。

本发明与目前的VSP桥式标定方法不同的是，标定结果中不再需要VSP走廊叠加剖面，这是因为通过上述系列转换，已将井口附近的地震反射轴转移至NMO剖面一侧，与地面地震剖面可直接进行对比，在回避大倾角地区走廊不能同相叠加问题的同时，得到更直观、更可靠的桥式标定结果。

附图说明

图1为原始NMO数据(左)和转换后NMO数据(右)示意图；

图2为实际VSP资料的原始的NMO波场(左)和转换后的NMO波场(右)；

图3为原始的NMO波场的近井口切除剖面(左)、VSP走廊叠加剖面(中)、VSP走廊镶嵌到过井地震剖面(右)；

图4为转换后NMO波场与过井地震剖面拼接对比；

图5为塔里木库车地区某井转换NMO波场的VSP标定实例。

具体实施方式

本发明具体实施方式通过以下步骤实现：

1)利用采集得到的VSP数据，进行常规地震资料处理，其中TAR补偿和道均衡处理两步流程影响到剖面中的能量分布，要通过对比观察的方式确定最佳参数，进而处理得到保真的转换前NMO数据；

将NMO数据分离成两部分，其一为数据格式SEGY的卷头、道头等说明部分，其二为纯数值部分。

2)按照以下方式对NMO数据纯数值部分进行数据转换：

①将上步得到的NMO纯数值部分记作X，它由m×n个元素x构成，其中x为数据样点值，双下标指示元素在矩阵中的位置，如x₁₁在矩阵中的位置是第1行第1列，其物理意义是NMO数据中第1道的第1个样点值，以此类推，n为NMO数据所包含的总道数，m为数据最大采样点数，如下式所示：

$X=\left[\begin{array}{ccccc}{x}_{11}& x_{12}& ...& x_{1(n-1)}& x_{1n}\\ x_{21}& x_{22}& ...& x_{2(n-1)}& x_{2n}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ x_{(m-1)1}& x_{(m-1)2}& ...& x_{(m-1)(n-1)}& x_{(m-1)n}\\ x_{m1}& x_{m2}& ...& x_{m(m-1)}& x_{\mathrm{mn}}\end{array}\right]---\left(2\right)$

由SEGY数据卷头、道头信息可知X的采样间隔Δt，或以X的记录长度除以最大样点数m得到采样间隔Δt。

②利用地震处理中初至拾取的方法，拾取NMO数据的VSP初至时间，得到初至时间序列T，它由n个元素t构成，其中每个t为各道中的初至时间，其数值随着VSP采集深度的增加而增大。

T＝[t₁ t₂ ... t_n-1 t_n (t₁＜t₂＜…＜t_n-1＜t_n)   (3)

③对时间序列T进行整数采样计算，使各点时间值均为采样率Δt的整数倍，得到新初至时间序列T′，如式(1)所示，其中T′为计算得到的新初至时间序列，T为步骤(2)中所拾取的时间序列，Δt为数据的采样率，int为取整函数(四舍五入)。

该步骤使得初至精度变低，但该初至仅用于数据转换，并且数据转换过程中最大时间精度即为Δt，因此该初至精度变化对于整个处理流程的精度是没有影响的。将(3)式代入(1)式中，可以计算得到新的时间序列T′，该序列中每个元素t′对应Δt整数倍的各道初至时间，如下式所示：

T′＝[t′₁ t′₂ ... t′_n-1 t′_n]    (t′₁＜t′₂＜…＜t′_n-1＜t′_n)     (4)

④由于T′中各元素t′代表不同的初至时间，则依据这n个时间，可以将每道数据划分为(n+1)段，于是(2)式变换为：

其中X′为分段后矩阵，它由(n+1)×n个子矩阵列构成，为了简便起见，上式中各个子矩阵用A表示，此时双下标表示子矩阵在大矩阵中的位置，则：

$X^{\′}=\left[\begin{array}{cccccc}{A}_{11}& A_{12}& A_{13}& ...& A_{1(n-1)}& A_{1n}\\ A_{21}& A_{22}& A_{23}& ...& A_{2(n-1)}& A_{2n}\\ A_{31}& A_{32}& A_{33}& ...& A_{3(n-1)}& A_{3n}\\ A_{41}& A_{42}& A_{43}& ...& A_{4(n-1)}& A_{4n}\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ A_{n1}& A_{n2}& A_{n3}& ...& A_{n(n-1)}& A_{\mathrm{nn}}\\ A_{(n+1)1}& A_{(n+1)2}& A_{(n+1)3}& ...& A_{(n+1)(n-1)}& A_{(n+1)n}\end{array}\right]---\left(6\right)$

⑤将得到新矩阵进行数据变换运算，依下述方法进行：

a)取出上步矩阵X′的右下三角阵x_右下，如式(7)所示；

b)对三角阵进行左右翻转，得到X′_右下，如式(8)所示；

c)将翻转后三角阵中各子矩阵顺序不变的重新排布回原三角阵X_右下的子矩阵位置，得到X″_右下，如式(9)所示；

d)将新三角阵替换步骤(4)中矩阵X′的右下三角部分，得到新矩阵Y，如式(10)所示；

e)最后展开新矩阵Y中各个子矩阵，得到与步骤(1)大小完全相同的转换后矩阵数据。

$Y^{\′}=\left[\begin{array}{cccccc}{A}_{11}& A_{12}& A_{13}& ...& A_{1(n-1)}& A_{1n}\\ A_{21}& A_{22}& A_{23}& ...& A_{2(n-1)}& A_{2n}\\ A_{31}& A_{32}& A_{33}& ...& A_{3n}& A_{3(n-1)}\\ A_{41}& A_{42}& A_{43}& ...& A_{4(n-1)}& A_{4(n-2)}\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ A_{n1}& A_{\mathrm{nn}}& A_{n(n-1)}& ...& A_{n3}& A_{n2}\\ A_{(n+1)n}& A_{(n+1)(n-1)}& A_{(n+1)(n-2)}& ...& A_{(n+1)2}& A_{(n+1)1}\end{array}\right]---\left(10\right)$

图1为转换前后NMO数据的示意图，直观的指示了通过上述计算后，样点位置的变化情况。

⑥将步骤1)中分离得到的卷头、道头等说明信息，与转换后矩阵数据Y拼合，得到SEGY格式的新NMO地震数据。图2为大倾角地区垂直地震NMO数据转换前后的实例，可以看到依上述方法，得到了保真转换数据。

3)按照以下方式进行VSP桥式标定：

将过井地震剖面、测井数据、录井剖面、以及步骤2)得到的转换后NMO数据以图像方式输出，然后拼合，再以实钻分层数据进行VSP标定。与目前的VSP桥式标定方法不同的是，标定结果中不再需要VSP走廊叠加剖面，这是因为通过上述系列转换，已将井口附近的地震反射轴转移至NMO剖面一侧，与地面地震剖面可直接进行对比，在回避大倾角地区走廊不能同相叠加问题的同时，得到更直观、更可靠的桥式标定结果。

图3为现有的走廊切除、叠加进行地震剖面标定方法的效果图，图4为新方法的效果图，对比可知，新方法具有明显优势。图5所示的为新方法在塔里木地区一个VSP项目的标定实例，从标定图中可看到，新方法保留现有桥式标定的所有功能，同时回避了大倾角地区地层反射不能同相叠加的问题，实现了转换后NMO剖面与地震剖面在井位处无缝对接，波阻特征对比直观、可靠。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用大倾角地区的垂直地震数据桥式标定方法，其特征在于通过以下步骤实现：

1)采集VSP数据，在VSP处理中，进行TAR补偿和道均衡处理，得到保真的转换前NMO数据；

将NMO数据分离成两部分，其一为数据格式SEGY的卷头、道头等说明部分，其二为纯数值部分；

2)按照以下方式对NMO数据纯数值部分进行NMO数据转换：

①将NMO纯数值部分以矩阵的方式排列,矩阵的行数为最大采样点数，列数为NMO数据所包含的总道数；

②利用地震处理中初至拾取的方法，拾取NMO纯数值部分数据的原始初至时间序列，每一道对应一个初至时间；

③对初至时间序列进行整数采样计算，使各点时间值均为采样率的整数倍，得到新初至时间序列T′：

④依据新初至时间序列，将步骤①矩阵的每一道进行分段，得到包含系列子矩阵的新矩阵；

⑤将得到新矩阵进行数据变换运算；

⑥将步骤1)中分离得到的卷头、道头这些说明信息，与转换后矩阵数据拼合，得到SEGY格式的新NMO地震数据；

3)按照以下方式进行VSP桥式标定：

将过井地震剖面、测井数据、录井剖面、以及步骤2)得到的转换后矩阵数据以图像方式输出，然后拼合，再以实钻分层数据进行VSP标定。

2.根据权利要求1所述的一种利用大倾角地区的垂直地震数据桥式标定方法，其特征在于：步骤1)所述的TAR补偿和道均衡处理是保证剖面中不同位置的能量相对稳定，不因转换处理出现能量不均衡现象。

3.根据权利要求1所述的一种利用大倾角地区的垂直地震数据桥式标定方法，其特征在于：步骤1)所述的道均衡处理在时间域和深度域中方法完全相同。

4.根据权利要求1所述的一种利用大倾角地区的垂直地震数据桥式标定方法，其特征在于：步骤1)所述的NMO数据格式为SEGY格式。

5.根据权利要求1所述的一种利用大倾角地区的垂直地震数据桥式标定方法，其特征在于：步骤2)所述的整数采样计算依下式进行：

$T^{\′}=\mathrm{int}\left(\frac{T}{\mathrm{\Δt}}\right)*\mathrm{\Δt}$

其中T′为计算得到的新初至时间序列，T为步骤②拾取的原始初至时间序列，Δt为数据的采样率，int为取整函数；

所述的采样率为数据记录时间除以最大采样点数。

6.根据权利要求1所述的一种利用大倾角地区的垂直地震数据桥式标定方法，其特征在于：步骤2)所述的数据变换运算依下述方法进行：

首先取出矩阵的右下三角阵，然后对三角阵进行左右翻转，并将翻转后三角阵中各子矩阵顺序不变的重新排布回原三角阵的子矩阵位置，进而将新三角阵替换步骤⑤中新矩阵的右下三角部分，最后展开新矩阵中各个子矩阵，得到与步骤①大小完全相同的转换后矩阵数据。