CN107765309A - 一种基于垂直地震数据的钻前深度预测方法 - Google Patents

一种基于垂直地震数据的钻前深度预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于垂直地震数据的钻前深度预测方法。所述钻前深度预测方法包括：利用与预测井邻近的邻近井的垂直地震数据获得目标层的地层层段速度；结合预测井过井地面地震剖面波组特征识别预测井垂直地震剖面上与所述目标层对应的反射波同相轴，并读取所述目标层的顶界反射时间和所述目标层的底界反射时间；根据所述目标层的顶界反射时间和所述目标层的底界反射时间计算得到目标层的地层反射时间差；利用所述目标层的地层反射时间差与所述目标层的地层层段速度计算得到目标层的预测深度。该方法能快速、准确地预测目标层深度，为钻井工程提供了有效可靠的数据支撑。

Description

一种基于垂直地震数据的钻前深度预测方法
技术领域
本发明属于地球物理信号解释领域，涉及一种基于垂直地震数据的钻前深度预测方法，主要应用于钻井工程钻前目标层深度预测。
背景技术
进行钻前深度预测对于钻井工程来说是一项非常重要的工作。利用垂直地震数据进行钻前深度预测是一项传统地球物理勘探技术，它是获得钻头前方目标层信息的一种重要地球物理手段，利用垂直地震信息进行钻前深度预测伴随着垂直地震数据观测技术的诞生而出现。
利用垂直地震数据进行钻前深度预测技术是将垂直地将震检波器直接深入井下，同时记录上下行地震波，从而利用垂直地震信息实现钻前深度预测。目前常用的方法有两种，一种是将纵波初至下延与目标层同向相轴交汇，交汇点的深度即为预测的深度，其缺点是当地层速度变化大时，预测精度将受到很大影响；另一种是利用垂直地震反演钻前地层速度，结合目标层时间预测深度，但由于反演结果多解性较强，预测结果存在一定的不确定性。
因此，如何提高钻前深度预测精度，给钻井工程提供有效可靠的数据支撑，是亟需解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。
例如，本发明的目的之一在于提高钻前深度预测精度，为钻井工程提供目标层准确的深度信息。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于垂直地震数据的钻前深度预测方法，所述钻前深度预测方法包括以下步骤：利用与预测井邻近的邻近井的垂直地震数据获得目标层的地层层段速度；结合预测井过井地面地震剖面波组特征识别预测井垂直地震剖面上与所述目标层对应的反射波同相轴，并读取所述目标层的顶界反射时间和所述目标层的底界反射时间；根据所述目标层的顶界反射时间和所述目标层的底界反射时间计算得到目标层的地层反射时间差；利用所述目标层的地层反射时间差与所述目标层的地层层段速度计算得到目标层的预测深度。
在本发明的一个示例性实施例中，所述获得所述目标层的地层层段速度的步骤可以包括以下步骤：根据与预测井邻近的邻近井的垂直地震数据拾取所述目标层的垂直地震下行纵波初至；利用所述目标层的垂直地震下行纵波初至计算得到所述目标层的地层层段速度。
在本发明的一个示例性实施例中，所述获得所述目标层的地层层速度的步骤可以通过等式(1)计算得到：
在等式(1)中，Vi为与预测井邻近的邻近井的与目标层相关的地层层速度，x为与预测井邻近的邻近井的井源距，hi-1、hi分别为与预测井邻近的邻近井的与目标层i相关的顶界深度和底界深度，ti-1、ti分别为与预测井邻近的邻近井的与目标层i相关的顶界深度对应的观测初至时间和底界深度对应的观测初至时间。
在本发明的一个示例性实施例中，所述预测井垂直地震剖面可以为预测井垂直地震上行波剖面。
在本发明的一个示例性实施例中，所述地震剖面可以为时间地震剖面。
在本发明的一个示例性实施例中，所述地震剖面为由深度地震剖面转化得到的时间地震剖面。
在本发明的一个示例性实施例中，可以利用等式(2)计算得到所述目标层的地层反射时间差。
△Ti＝Ti-Ti-1 等式(2)
在等式(2)中，i为正整数且i＝1,2,3,…，Ti为目标层的底界反射时间，Ti-1为目标层的顶界反射时间，T0为钻头位置时间。
在本发明的一个示例性实施例中，可以利用等式(3)计算得到所述目标层的预测深度。
Hi＝Ti×Vi+Hi-1 等式(3)
在等式(3)中，i为正整数且i＝1,2,3,…，Hi为所述目标层的预测深度，Ti为所述目标层的地层反射时间差，Vi为所述目标层的地层层段速度，Hi-1为所述目标层顶界的深度，H0为钻头位置的深度。
与现有技术相比，本发明的基于垂直地震数据的钻前深度预测方法具有以下有益效果：该方法能够快速、准确地预测目标层深度，提高预测精度，为钻井工程提供了有效可靠的数据支撑，解决了目前现有方法预测精度不够高的技术问题。同时，该方法实施步骤简单、快速且可行。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明示例性实施例的基于垂直地震信息的钻前深度预测方法的流程图。
图2示出了图1中步骤S101的具体流程图。
图3示出了图1中步骤S102的具体流程图。
图4示出了图1中步骤S102的具体地震剖面示意图。
具体实施方式
在以下详细描述中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的基于垂直地震信息的钻前深度预测方法。
本发明的目的在于提高钻前深度预测精度，为钻井工程提供目标层准确的深度信息。本发明是通过以下技术方案实现的：利用与预测井邻近井的垂直地震信息获得与目标层相关的地层层段速度；结合预测井过井地面地震剖面识别垂直地震上行波剖面上与目标层地层相关的反射波同相轴，得到钻头位置时间和目标层反射时间；利用目标层反射时间和层段速度计算目标层深度，提高了预测精度，为钻井工程提供了有效可靠的数据支撑。
在本发明的一个示例性实施例中，基于垂直地震信息的钻前深度预测方法可以通过例如图1所示的流程图实现，即可以通过以下步骤来实现：
S101：利用与预测井邻近的邻近井的垂直地震数据获得目标层的地层层速度。
该步骤目标层的地层层速度可以通过以下方式实现，例如，如图2所示，S201：分析与预测井邻近的邻近井的垂直地震信息；S202：根据与预测井邻近的邻近井的垂直地震信息拾取目标层的垂直地震下行纵波初至；S203：再利用纵波初至计算得到目标层的地层层速度(也可以称为地层层段速度)。
其中，目标层是地质任务要求中需要预测深度的地质层，是根据具体的地质任务来确定的，可能为单一岩性的地层，也可能由几种岩性地层构成。
这里，与预测井邻近的邻近井的与目标层段(也可以写为目标层)相关的地层层段速度可以通过多种方法求取，例如，可以通过等式(1)求出与预测井邻近的邻近井的与目标层段相关的地层层段速度(也可以写为地层层速度)。
在等式(1)中，Vi为与预测井邻近的邻近井的与目标层相关的地层层速度，x为与预测井邻近的邻近井的井源距，hi-1、hi分别为与预测井邻近的邻近井的与目标层i相关的顶界深度和底界深度，ti-1、ti分别为与预测井邻近的邻近井的与目标层i相关的顶界深度对应的观测初至时间和底界深度对应的观测初至时间。
S102：结合预测井过井地面地震剖面波组特征识别预测井垂直地震剖面上与目标层对应的反射波同相轴，并读取目标层的顶界反射时间和目标层的底界反射时间。该步骤的具体过程可以按照如图3所示的方法进行，S301：分析预测井过井地面地震剖面；S302：根据预测井过井地面地震剖面的波组特征，分析目标层地震反射波同相轴特征；S303：从预测井垂直地震剖面上识别目标层地层反射波的同相轴；S304：从预测井垂直地震剖面读取目标层地层的反射时间，包括目标层的顶界反射时间和目标层的底界反射时间。这里，预测井垂直地震剖面可以为预测井垂直地震上行波剖面。其中，地震剖面可以为时间地震剖面，也可以为深度地震剖面，但若为深度剖面时，需要将深度关系转化为时间关系以便于读取地层反射时间。
S103：根据目标层的顶界反射时间和目标层的底界反射时间计算可以得到目标层的地层反射时间差。这里，目标层的地层反射时间差可以通过目标层的底界反射时间减去目标层的顶界反射时间得到。例如，可以利用等式(2)计算得到所述目标层的地层反射时间差。
△Ti＝Ti-Ti-1 等式(2)
在等式(2)中，i为正整数且i＝1,2,3,…，Ti为目标层的底界反射时间，Ti-1目标层的顶界反射时间，T0为钻头位置时间。
S104：利用步骤(3)得到的目标层的地层反射时间差与步骤(1)得到的目标层的地层层速度可以计算得到目标层的预测深度。这里，目标层的地层反射时间差乘以目标层的地层层速度可以得到目标层的地层厚度，然后再加上目标层顶界的深度则可以得到目标层的预测深度(即目标层底层的深度)。例如，可以利用等式(3)计算得到所述目标层的预测深度，
Hi＝Ti×Vi+Hi-1 等式(3)
在等式(3)中，i为正整数且i＝1,2,3,…，Hi为所述目标层的预测深度，Ti为所述目标层的地层反射时间差，Vi为所述目标层的地层层段速度，Hi-1为所述目标层顶界的深度，H0为钻头位置的深度。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加的清楚明白，下面结合具体示例和说明书附图来进一步详细说明本发明的示例性实施例。
实施例1
1、利用与预测井邻近的邻近井的垂直地震信息分别获得与目标层1、目标层2、目标层3相关的地层层段速度V1、V2、V3，如图2所示。垂直地震地层层段速度的计算等式如下：
在上述等式中，Vi为与预测井邻近的邻近井的与目标层相关的地层层速度，x为与预测井邻近的邻近井的井源距，hi-1、hi分别为与预测井邻近的邻近井的与目标层i相关的顶界深度和底界深度，ti-1、ti分别为与预测井邻近的邻近井的与目标层i相关的顶界深度对应的观测初至时间和底界深度对应的观测初至时间，i为正整数。
其中，目标层1的顶界为钻头所在位置(钻头位置R)，目标层2的顶界为目标层1的底界，目标层3的顶界为目标层2的底界。
2、分析预测井过井地面地震剖面反射波波组特征和预测井垂直地震上行波剖面反射波波组特征，识别目标层地层反射波同相轴，并在如图4中分别读取钻头位置反射时间T0和目标层1底界地层反射时间T1、目标层2底界地层反射时间T2、目标层3底界地层反射时间T3。这里，图3为该步骤的具体流程图，图4为该步骤的具体地震剖面示意图。其中，在图4中，M部分代表“预测井过井地面地震剖面”，N部分代表“预测井垂直地震上行波剖面”，O部分代表“垂直地震走廊叠加剖面”。
3、根据钻头位置反射时间和目标层底界地层反射时间，逐层计算目标层的地层反射时间差。
钻头位置反射时间为T0，目标层1底界地层反射时间为T1，则目标层1的地层反射时间差为△T1＝T1-T0；目标层2底界地层反射时间为T2，目标层2的地层反射时间差为△T2＝T2–T1；目标层3底界地层反射时间为T3，目标层3的地层反射时间差为△T3＝T3–T2。
4、利用地层反射时间差与地层层段速度计算得到目标层深度值。
分别设置H0、H1、H2、H3为钻前深度，其中，H0表示钻头位置的深度，H1表示需要预测的目标层1的深度，H2表示需要预测的目标层2的深度，H3表示需要预测的目标层3的深度。各需要预测的目标层深度值计算公式如下：
H1＝H0+△T1×V1；H2＝H1+△T2×V2；H3＝H2+△T3×V3。
综上所述，本发明的基于垂直地震数据的钻前深度预测方法，能够快速、准确地预测目标层深度，提高预测精度，为钻井工程提供了有效可靠的数据支撑，解决了目前现有方法预测精度不够高的技术问题。同时，该方法实施步骤简单、快速且可行，具有重要的实际应用意义。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (8)

1.一种基于垂直地震数据的钻前深度预测方法，其特征在于，所述钻前深度预测方法包括：
利用与预测井邻近的邻近井的垂直地震数据获得目标层的地层层段速度；
结合预测井过井地面地震剖面波组特征识别预测井垂直地震剖面上与所述目标层对应的反射波同相轴，并读取所述目标层的顶界反射时间和所述目标层的底界反射时间；
根据所述目标层的顶界反射时间和所述目标层的底界反射时间计算得到目标层的地层反射时间差；
利用所述目标层的地层反射时间差与所述目标层的地层层段速度计算得到目标层的预测深度。
2.根据权利要求1所述的基于垂直地震数据的钻前深度预测方法，其特征在于，所述获得目标层的地层层段速度的步骤包括以下步骤：
根据与预测井邻近的邻近井的垂直地震数据拾取所述目标层的垂直地震下行纵波初至；
利用所述目标层的垂直地震下行纵波初至计算得到所述目标层的地层层段速度。
3.根据权利要求2所述的基于垂直地震数据的钻前深度预测方法，其特征在于，根据等式(1)计算得到所述目标层的地层层段速度，
在等式(1)中，Vi为与预测井邻近的邻近井的与目标层i相关的地层层速度，x为与预测井邻近的邻近井的井源距，hi-1、hi分别为与预测井邻近的邻近井的与目标层i相关的顶界深度和底界深度，ti-1、ti分别为与预测井邻近的邻近井的与目标层i相关的顶界深度对应的观测初至时间和底界深度对应的观测初至时间。
4.根据权利要求1所述的基于垂直地震数据的钻前深度预测方法，其特征在于，所述预测井垂直地震剖面为预测井垂直地震上行波剖面。
5.根据权利要求1所述的基于垂直地震数据的钻前深度预测方法，其特征在于，所述地震剖面为时间地震剖面。
6.根据权利要求1所述的基于垂直地震数据的钻前深度预测方法，其特征在于，所述地震剖面为由深度地震剖面转化得到的时间地震剖面。
7.根据权利要求1所述的基于垂直地震数据的钻前深度预测方法，其特征在于，利用等式(2)计算得到所述目标层的地层反射时间差，
△Ti＝Ti-Ti-1 等式(2)
在等式(2)中，i为正整数且i＝1,2,3,…，Ti为目标层的底界反射时间，Ti-1为目标层的顶界反射时间，T0为钻头位置时间。
8.根据权利要求1所述的基于垂直地震数据的钻前深度预测方法，其特征在于，利用等式(3)计算得到所述目标层的预测深度，
Hi＝Ti×Vi+Hi-1 等式(3)
在等式(3)中，i为正整数且i＝1,2,3,…，Hi为所述目标层的预测深度，Ti为所述目标层的地层反射时间差，Vi为所述目标层的地层层段速度，Hi-1为所述目标层顶界的深度，H0为钻头位置的深度。
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