CN107783187A - 一种将测井速度和地震速度结合建立三维速度场的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种将测井速度和地震速度结合建立三维速度场的方法，所述方法包括：从地震速度体中沿井轨迹抽取伪井速度曲线；将伪井速度曲线与测井速度曲线比较得到残差速度曲线；利用所述残差速度曲线在地质格架约束下插值得到残差速度场；使用所述残差速度场对地震速度进行校正。本发明不仅适用于勘探程度低区，也适用于勘探程度较高区域，而且随着勘探程度提高、井数增加，其精度也会逐渐提高。此发明将地震速度的横向分辨率和测井速度的纵向分辨率结合，得到了一种更准确的速度场。能够解决研究区地下结构复杂、地层速度横向变化剧烈的问题。

Description

一种将测井速度和地震速度结合建立三维速度场的方法

技术领域

本发明属于地震勘探领域，具体涉及一种将测井速度和地震速度结合建立三维速度场的方法，主要用于石油勘探领域的地震资料处理解释。

背景技术

地震勘探是目前寻找石油较常用的一种方法，它是利用人工激发产生地震波向地下传播，遇到不同岩层界面反射回来被地表检波器接收形成地震记录，对此地震记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。由于地震记录是时间域的，而最终用于开采石油的钻井是深度域的，需要一个速度场将二者联系起来。速度预测一直是石油勘探领域的难题之一，在前人持续不断地努力下，形成了一些速度预测方法，这些方法概况起来分为三大类。第一类是使用测井信息建立速度场，包括区域时深转换尺、速度曲线插值、井震标定时深关系等(厉波，测井约束反演中利用声波测井进行精确时深转换.内蒙古石油化工，2005，(11)：114-115)，此类方法建立的速度场在井点是比较准确的，但井间的横向变化难以把握，对于井少的区域也难以使用。第二类是使用地震处理的速度(李明娟等，地震速度谱在精细深度图制作中的应用[J].石油物探，2004，(3)：272-274)，该类方法建立速度场的特点是分布均匀，可以知道速度横向分布特征，但由于在从叠加速度转为层速度时有一些近似和假设，和地层真实速度相比有一定误差。第三类是使用钻井时深关系和地质分层约束地震速度建立速度场(贾义蓉等，变速三维地震速度场的构建与应用[J]，物探化探计算技术，2011，(33)：243-247)，此类方法是目前比较常用的，相比前两种方法，其准确度有了一定提高，但不足之处是一方面由于需要使用地质分层进行校正，对地质分层的准确性要求较高，另一方面只在井点对地震速度进行校正，井间的变化被忽略了。以上三类方法有各自的特点，也都存在一定局限性，使用这些方法构造的速度场进行时深转换会存在一定误差，不利于进一步勘探开发。

因此，本领域亟需一种更精准的三维速度场的建立方法。

发明内容

针对上述现有方法技术的不足，本发明提出了一种使用测井速度对地震速度校正的新方法，在速度建模过程中不需要地质分层信息，且不限于在井点，而是在整个三维空间对地震速度进行校正，最终将两种不同速度的优势结合起来，以建立一种更准确的速度场。

本发明提供了一种将测井速度和地震速度结合建立三维速度场的方法，所述方法包括：

从地震速度体中沿井轨迹抽取伪井速度曲线；

将伪井速度曲线与测井速度曲线比较得到残差速度曲线；

利用所述残差速度曲线在地质格架约束下插值得到残差速度场；

使用所述残差速度场对地震速度进行校正。

进一步地，所述从地震速度体中沿井轨迹抽取伪井速度曲线的步骤包括：将地震处理后得到的叠加速度转为层速度；对所述层速度进行编辑；从编辑后的层速度体里沿井轨迹抽取伪井曲线。

进一步地，使用迪克斯公式将地震处理后得到的叠加速度转为层速度，公式形式为：

其中V_n为层速度，t_0,n和V_δ,n分别为第n层的时间和叠加速度。

进一步地，对所述层速度进行编辑包括，对层速度进行散点校正，然后对于比较稀疏的样点进行插值，得到三维层速度场，最后再对其进行平滑处理。

进一步地，所述将伪井速度曲线与测井速度曲线比较得到残差速度曲线的步骤包括，首先将测井声波曲线转为测井速度曲线，然后将伪井速度曲线与测井速度曲线相减得到残差速度曲线。

进一步地，对声波曲线进行校正之后，在井震标定的基础上对目的层进行层位解释，然后使用解释层位建立地层格架模型。

进一步地，使用所述残差速度场对地震速度进行校正的步骤包括，将地震层速度场和残差速度场相加得到最终速度场。

传统的速度求取方法都是使用地震速度或测井速度等单一的参数，或者只是在井点使用地质分层对地震速度进行校正，存在一定的局限性。本发明方法不限于井点速度校正，而是在三维区域对地震速度体进行校正。此外，使用测井速度和地震速度在井点构建残差速度曲线，在层位约束下将残差速度曲线插值成三维残差速度体，使用此残差速度体对地震速度进行校正，目前在专利和文献中尚没有出现此种方法。

本发明不仅适用于勘探程度低区，也适用于勘探程度较高区域，而且随着勘探程度提高、井数增加，其精度也会逐渐提高。此发明将地震速度的横向分辨率和测井速度的纵向分辨率结合，得到了一种更准确的速度场。能够解决研究区地下结构复杂、地层速度横向变化剧烈的问题。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是根据本发明实施例的井震结合建立速度场的方法流程图。

图2是根据本发明的实施例获得的速度谱散点校正前后示意图，其中2-a是散点校正前速度谱，2-b是散点校正后速度谱；图中横坐标是速度，纵坐标是时间。

图3是根据本发明实施例获得的速度场平滑前后对比示意图，其中3-a是平滑前速度场，3-b是平滑后速度场；图中横坐标是地震线、道号，纵坐标是时间。

图4是根据本发明井震结合建立速度场技术在实施例中的一些关键流程示意图，其中4-a是三维叠加速度场，4-b是三维层速度场，4-c是经过滤波的测井速度曲线(虚线)和地震井点速度曲线(实线)，4-d是用残差速度曲线插值得到的残差速度体，4-e是将层速度体和残差速度体相加得到的最终三维速度体；图中三维数据体里横、纵坐标分别为地震线、道号，垂向坐标为时间。

图5是根据本发明实施例获得的应用本发明方法和已有方法进行水平井轨迹设计效果对比示意图，其中背景属性是使用不同速度转换的深度域波阻抗，5-a是使用的测井速度，5-b使用的是地震速度，5-c使用的是标定时深关系校正的速度，5-d是使用的本发明速度；图中横坐标为地震线道号，纵坐标为深度。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提出了一种使用测井速度在三维区域对地震速度进行校正的方法，首先从地震速度体中沿井轨迹抽取伪井速度曲线，和测井速度比较得到残差速度曲线，然后在地质格架约束下插值得到一个残差速度体，使用残差速度体对地震速度进行校正。最终得到的速度体结合了测井的纵向分辨率和地震速度的横向分辨率，是一个更为准确的结果。

本发明的方法能够解决地下结构复杂、地层速度横向变化剧烈的问题。本发明方法不仅适用于勘探程度低区，也适用于勘探程度较高区域，而且随着勘探程度提高、井数增加，其精度也会逐渐提高。

本发明提供了一种将测井速度和地震速度结合建立三维速度场的方法，所述方法包括：

从地震速度体中沿井轨迹抽取伪井速度曲线；

将伪井速度曲线与测井速度曲线比较得到残差速度曲线；

利用所述残差速度曲线在地质格架约束下插值得到残差速度场；

使用所述残差速度场对地震速度进行校正。

进一步地，所述从地震速度体中沿井轨迹抽取伪井速度曲线的步骤包括：将地震处理后得到的叠加速度转为层速度；对所述层速度进行编辑；从编辑后的层速度体里沿井轨迹抽取伪井曲线。

地震处理后得到的速度是叠加速度，而测井速度是层速度，为了使二者匹配起来，需要将地震叠加速度转为层速度。

进一步地，使用迪克斯公式将地震处理后得到的叠加速度转为层速度，公式形式为：

其中V_n为层速度，t_0,n和V_δ,n分别为第n层的时间和叠加速度。

进一步地，对所述层速度进行编辑包括，对层速度进行散点校正，然后对于比较稀疏的样点进行插值，得到三维层速度场，最后再对进行平滑处理。由于地震处理的速度是从速度谱中由人工拾取得到的，会存在一些误差，需要对其进行散点校正，结合对研究区地质认识去掉一些不合理的速度样点。此外由于地震速度的样点比较稀疏，每隔几百米才有一个点，需要对其进行插值，得到三维速度场，最后再对其进行平滑处理。

一般需要对原始声波曲线进行预处理。声波曲线是测井速度的来源，且对井震标定影响较大，因此有必要对其进行处理以提高质量。影响声波曲线质量的因素主要有两个，一个是由于不同系列的测井仪器之间存在的系统误差导致不同井之间相同测井曲线在标准层的测井响应存在差异；另一个是由于井眼扩径或垮塌导致的曲线测量不准。本发明分别使用多井一致性处理和环境校正来解决这两个问题。

进一步地，所述将伪井速度曲线与测井速度曲线比较得到残差速度曲线的步骤包括，首先将测井声波曲线转为测井速度曲线，然后将伪井速度曲线与测井速度曲线相减得到残差速度曲线。具体地，从编辑后的层速度体里沿井轨迹抽取伪井曲线，将测井声波曲线转为速度曲线，二者相减得到一个残差速度曲线，然后在地层格架约束下对残差速度曲线插值得到一个残差速度体。

进一步地，对声波曲线进行校正之后，在井震标定的基础上对目的层进行层位解释，然后使用解释层位建立地层格架模型。

进一步地，使用所述残差速度场对地震速度进行校正的步骤包括，将地震层速度场和残差速度场相加得到最终速度场。这样最终得到的速度体在井点和测井速度吻合，在横向上保留地震速度相对变化关系，比单纯使用地震速度或测井插值速度更能准确反映地下真实地质情况。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

使用本发明方法得到的速度场可以用于构造图编制、水平井轨迹设计、道集转换等，下面结合一个实例说明本发明具体实施方法及其在水平井轨迹设计中的应用效果。

在川西新马-什邡地区，随着勘探开发脚步加快，越来越多的水平井被投入开发。由于研究区储层非均质性较强，相邻井区储层厚度、泥岩夹层厚度变化较大，在实际钻进过程中，稍有不慎，就会钻到泥岩夹层里，需要不断调整钻头位置，工程施工的难度很大。如果能够得到深度域的数据体，就可以直接读出储层顶底深度，这样会极大地降低工程施工难度。将储层预测数据体从时间域转换到深度域，最关键的是得到准确的速度场。

为了达到这一目的，使用本发明的方法建立速度场，参照图1，具体步骤如下：

(1)使用本发明方法建立速度场需要两类基础数据，一是地震处理过程中生成的叠加速度谱，二是一定数量的有声波曲线的井。本研究区有叠加速度谱资料，测量声波曲线的直井大概有30口，此外还有已经完钻的10口水平井，满足本发明方法对数据的要求。

(2)对叠加速度谱进行处理。地震叠加速度谱是人工拾取得到的，在拾取过程中由于每个人对区块地质认识及拾取习惯不同，会存在一些误差，需要对其进行散点校正，结合研究区地质认识去掉一些不合理的样点。然后由于叠加速度谱的样点是比较稀疏的，每隔几百米才有一个点，需要对其进行插值，得到三维速度场。最后再使用中值滤波等方法对其进行纵横向的平滑处理，使其看起来更光滑连续。图2是散点校正前后速度谱对比图，经过散点校正后，去掉了一些异常的速度点。图3是平滑前后的速度对比图，平滑后消除了一些不连续点，使速度场看起来更连续自然。

(3)将叠加速度转为层速度。地震处理后得到的速度一般是叠加速度，而测井速度是层速度，为了使二者匹配起来，需要将叠加速度转为层速度。一般使用迪克斯公式进行转化，其公式形式为：

其中V_n为层速度，t_0,n和V_δ,n分别为第n层的时间和叠加速度。图4-a、4-b分别为叠加速度和转换后的层速度。

(4)对层速度进行处理。由于迪克斯公式有一个基于水平层状介质的假设，对于复杂介质在转化过程中会产生一定的误差，因此需要对层速度进行校正处理。对层速度进行处理的方法和步骤(2)类似，也是经过散点校正和平滑处理，具体过程不再赘述。

(5)对声波曲线进行预处理。声波曲线是测井速度的来源，且对井震标定影响较大，因此有必要对其进行处理以提高质量。影响声波曲线质量的因素主要有两个，一个是由于不同系列的测井仪器之间存在的系统误差导致不同井之间相同测井曲线在标准层的测井响应存在差异；另一个是由于井眼扩径或垮塌导致的曲线测量不准，本发明分别使用多井一致性处理和环境校正来解决这两个问题。测井曲线预处理是比较成熟的技术，具体步骤可以参见苗凡胜等于2014年发表于长江大学学报第13期的《测井曲线预处理技术在时深标定中的应用》等文章，本领域技术人员根据以上描述可以实现该流程，此处不再详细赘述。

(6)建立地层格架模型。对声波曲线进行校正之后，结合密度曲线和地震数据可以进行井震标定，井震标定是建立时间域地震数据和深度域测井数据联系的一座桥梁。在井震标定的基础上可以知道地震数据上反射同相轴所代表的地质意义，可以对研究区主要目的层进行层位解释，然后使用解释层位建立地层格架模型。

(7)建立残差速度体。将步骤(5)里经过预处理的测井声波曲线转为速度曲线，此速度曲线是一个速度随着时间变化的函数V₁＝f(t)；从步骤(4)生成的层速度体里沿井轨迹抽取伪井速度曲线，此曲线不是真实存在的，而是沿着已知井的井轨迹将地震层速度的值赋予井，这样井曲线里就多了一个地震速度曲线V₂＝f(t)。二者相减得到一个残差速度曲线ΔV＝V₁-V₂。最后在步骤(6)生成的地层格架约束下对残差速度曲线插值得到一个残差速度体，由于地层格架里面含有地层构造起伏信息和井震时深关系信息，因此，在此格架约束下插值得到的残差体更接近真实地质情况。图4-c里面的两条曲线分别是测井速度曲线(虚线)和从地震速度里抽取的伪井速度曲线(实线)。图4-5是将残差速度曲线在地层格架约束下生成的三维残差速度体(速度场)。

(8)将步骤(4)得到的层速度体和步骤(7)得到的残差速度体相加得到最终速度体。此速度体在井点和测井速度吻合，在横向上保留地震速度相对变化关系，是一个比较准确的速度场。图4-e是生成的最终速度场。

(9)直接从生成的速度场中很难判断其是否准确，只有在使用之后，根据使用效果才能看出其准确度。为了对比本发明方法和已有方法效果，在本研究区使用了四种方法进行速度建模，图5为使用不同速度将波阻抗数据体从时间域转到了深度域。5-a为使用井震标定时深关系转深度域波阻抗，可以看到其相对井轨迹偏上，误差在15米左右；5-b和5-c分别为使用地震速度和井插值速度转深度域波阻抗，二者都是相对井轨迹偏下，误差在10米左右；5-d是使用本发明算法得到的速度转深度域波阻抗，其和井轨迹基本吻合，误差较小。

表1是根据本发明实施例获得的使用本发明方法和已有方法进行水平井轨迹设计的误差统计表。表1中对研究区已经完钻的10口水平井进行了A靶点实测深度和预测深度的误差统计，可以看到，使用本发明方法预测的A靶点深度误差基本控制在10米以内，而其它方法预测的误差较大。

表1

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种将测井速度和地震速度结合建立三维速度场的方法，其特征在于，所述方法包括：

从地震速度体中沿井轨迹抽取伪井速度曲线；

将伪井速度曲线与测井速度曲线比较得到残差速度曲线；

利用所述残差速度曲线在地质格架约束下插值得到残差速度场；

使用所述残差速度场对地震速度进行校正。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从地震速度体中沿井轨迹抽取伪井速度曲线的步骤包括：

将地震处理后得到的叠加速度转为层速度；

对所述层速度进行编辑；

从编辑后的层速度体里沿井轨迹抽取伪井曲线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用迪克斯公式将地震处理后得到的叠加速度转为层速度，公式形式为：

<mrow> <msub> <mi>V</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <msub> <msup> <mi>V</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mi>&amp;delta;</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <msub> <msup> <mi>V</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mi>&amp;delta;</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>/</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msup> <mo>,</mo> </mrow>

其中V_n为层速度，t_0,n和V_δ,n分别为第n层的时间和叠加速度。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述层速度进行编辑包括，对层速度进行散点校正，然后对于比较稀疏的样点进行插值，得到三维层速度场，最后再对其进行平滑处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将伪井速度曲线与测井速度曲线比较得到残差速度曲线的步骤包括，首先将测井声波曲线转为测井速度曲线，然后将伪井速度曲线与测井速度曲线相减得到残差速度曲线。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对声波曲线进行校正之后，在井震标定的基础上对目的层进行层位解释，然后使用解释层位建立地层格架模型。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述残差速度场对地震速度进行校正的步骤包括，将地震层速度场和残差速度场相加得到最终速度场。