CN108037532A - 用于标定合成地震记录的方法、装置、系统和计算机可读介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于标定合成地震记录的方法、装置、系统和计算机可读介质，所述方法包括以下步骤：采用经测井环境校正后的密度与声波曲线，计算相应地层的反射系数；基于子波主频计算初始的合成地震记录；锁定标准层相对时间尺的位置，当所述子波主频一定时，通过调整速度衰减系数，以标定所述合成地震记录。根据本发明的用于标定合成地震记录的方法、装置、系统和计算机可读介质，在不改变反射系数的前提下，通过求取速度衰减系数，可实现井眼处井震旅行时间的“非均匀”匹配，确保了合成记录波组能量与地震波波组能量之间的对应关系。
Description
技术领域
本发明涉及地震波应用领域，具体而言涉及用于标定合成地震记录的方法、装置、系统和计算机可读介质。
背景技术
在油气资源日益紧张的形势下，以岩性油气藏为主的隐蔽油气藏的勘探变得日趋重要，因此地震-测井-地质一体化综合研究形势的发展要求储层预测走向精细化。为了获得更直接和更详细的岩性信息，均离不开对测井信息的标定。随着当前勘探目标隐蔽性越来越大，尺度越来越小，对合成地震记录高精度标定提出了更高的要求，而采用何种方式获得高品质的合成地震记录成为精细油气勘探开发过程中亟待解决的问题。
目前的合成地震记录制作过程中包含了一些非常重要的假设：(1)地震波以平面波的形式垂直向下入射到界面，所有界面的反射子波与入射子波波形相同，只是振幅和极性不同；(2)透射能量损失不予考虑；(3)不考虑多次波。但在实际工作中往往会遇到合成记录标定效果不理想，甚至错误的现象。
为了获取高品质的合成记录，目前采用的方法大致可分为以下三种：(1)针对大范围目的层，采用“相对时移”标定调整来满足大尺度的勘探需求；(2)针对储层精细标定，一般采用相对标定+时间尺的拉伸或挤压的方式，确保合成记录与实际地震具有较高的相关系数；(3)针对全井段对局部储层高精度特殊标定，同时运用了“多时窗变子波的标定方法”与“声波时差进行均匀补偿”技术。
以上三种标定方法都会在一定程度上改变反射系数，不能确保合成记录波组能量与地震波波组能量之间的对应关系。因此，有必要提供一种新型的用于标定合成地震记录的方法、装置、系统和计算机可读介质，以解决上述问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了克服目前存在的问题，本发明一方面提供一种用于标定合成地震记录的方法，所述方法包括以下步骤：采用经测井环境校正后的密度与声波曲线，计算相应地层的反射系数；基于子波主频计算初始的合成地震记录；锁定标准层相对时间尺的位置，当所述子波主频一定时，通过调整速度衰减系数，以标定所述合成地震记录。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括对测井曲线系统误差进行校正的步骤。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括基于地震数据提取多层段子波主频，以实现所述子波主频能量与地震波主频能量相对应。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括选用Rick子波作为标定子波。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括利用精细三级构造层序解释界面，建立所述精细三级构造层序解释界面与测井岩性界面的初步时深对应关系。
进一步地，所述方法进一步包括逐渐减小所述速度衰减系数，直至所述标定完成。
进一步地，在锁定标准层相对时间尺的位置，当所述子波主频一定时，通过调整速度衰减系数，以标定合成地震记录的步骤中：所述反射系数保持不变。
进一步地，所述速度衰减系数的取值范围包括：0.95～1。
本发明另一方面提供一种用于标定合成地震记录的装置，所述装置包括：计算模块，用于采用经测井环境校正后的密度与声波曲线计算相应地层的反射系数；合成模块，用于基于子波主频计算初始的合成地震记录；以及标定模块，用于锁定标准层相对时间尺的位置，当所述子波主频一定时，通过调整速度衰减系数，以标定所述合成地震记录。
本发明又一方面提供一种用于标定合成地震记录的计算机系统，所述计算机系统包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器运行时执行上述任一项所述的方法。
本发明再一方面提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被执行时，实施上述任一项所述的方法。
根据本发明的实施例的用于标定合成地震记录的方法、装置、系统和计算机可读介质，在不改变反射系数的前提下，通过求取速度衰减系数，可实现井眼处井震旅行时间的“非均匀”匹配，确保了合成记录波组能量与地震波波组能量之间的对应关系。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理和装置。
附图中：
图1示出了水平层状各向同性介质的模型图；
图2示出了根据本发明的实施例的用于标定合成地震记录的方法的步骤流程图；
图3示出了根据本发明的另一实施例的用于标定合成地震记录的装置的示意性框图；以及
图4示出了根据本发明的另一实施例的用于标定合成地震记录的计算机系统的示意性框图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构以及步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
鉴于前述存在的问题，本发明提供了一种用于标定合成地震记录的方法，包括以下步骤：
采用经测井环境校正后的密度与声波曲线，计算相应地层的反射系数；
基于子波主频计算初始的合成地震记录；
锁定标准层相对时间尺的位置，当所述子波主频一定时，通过调整速度衰减系数，以标定合成地震记录。
为了更清楚地理解本发明的方法，本发明方法的原理介绍如下：
在基于井震资料，采用本发明的方法实现全井段高精度标定的前期，一般需要做以下准备工作。
首先，对测井资料进行环境校正，消除因井眼扩径或缩径对密度与速度的影响，以及因声波周波跳跃引入的假象，确保反射系数的准确；
其次，对测井曲线系统误差进行校正，可参考岩芯标定的速度与密度，消除不同测量年代、不同仪器、不同测井公司人为引入的正负基线误差，确保获取的声波测井曲线能够反映自身测量尺度的真实地层速度；
再次，基于地震数据进行多层段子波主频提取，确保子波主频随旅行时间的增加而逐渐变化，实现子波主频能量与地震波主频能量相对应。同时，因在处理中一般都会将激发子波整形成零相位的子波，所以非特殊情况下，标定过程中一般应该选用Rick子波以确保标定子波与处理子波的一致性；
最后，利用精细三级构造层序解释界面，建立其与测井岩性界面初步的时深对应关系，可作为求取衰减系数的参考与质控依据。
基于以上的基础数据的准备工作，在不改变反射系数的前提下，通过调节速度衰减系数，可实现井眼处井震旅行时间的“非均匀”匹配。其基本原理与实现过程如下：
(1)基于声波速度测井测量P波传播时间
声波速度测井是声波测井中最常用的一种，它是通过测量井内一定间隔地层上的声波传播时间(速度)来确定岩层性质的，其发射频率一般在20000Hz左右。声波在介质传播过程中，介质对声波的吸收与声波发射频率的平方成正比，高频吸收最快。但在工程上测井时，一般采用大功率的定向换能器解决衰减问题，所以声波测井的能量衰减与地震波相比基本可以忽略，测得的P波传播速度基本为介质的自身速度，在垂直方向上基本无各向异性。
(2)各向同性层状介质垂直入射地震波的传播原理
层状介质中地震波的传播经受层面之间的多次散射会造成衰减与频散。由于层状介质垂直入射波的等效相慢度取决于波长和层厚的相对大小，同时相对于地层厚度的大小，入射波的波长越长(频率一般在30-100赫兹左右)，其速度的平均效应越强，等效地层理论射线传播时间就越长。Frazer经过严格理论推导认为，地层的旅行时间由射线理论慢度时间和地层额外慢度时间组成，且额外慢度时间主要是由多次散射造成的：
射线的旅行时间为：
其中，射线理论慢度时间(多次散射)为Trt，lj代表第j层的地层厚度，vj代表第j层的地层速度，j＝(1…n)，n为自然数。
地层额外慢度(多次散射)为：其中，θj＝exp(iωlj/vj)是传播过第j层的相移，ω是相移的角频率，
是透射系数，是反射系数，
则层状介质等效地层射线理论慢度时间与地层额外慢度时间之和，即地层总旅行时间为：
将θj＝exp(iωlj/vj)、ω＝2πf代入(3)中，可得：
所以，对于垂直入射没有散射的地震波而言，公式中的vj所代表的基本是由地震长波长形成的垂向各向异性速度。
根据各向异性的实验室岩样测定结果，在此可假设各项同性水平层状介质的速度各项异性遵循以下公式：
其中vx代表水平方向最快速度，vz代表纵向最慢的各向异性速度，且有a＞b；在此，记各向异性系数其是与P波的时间域波长λt(相当于周期T)有关的函数，a、b为调整系数，β＝b/a是与λ有关的平衡常数；若考虑到地层厚度远小于P波波长，则公式可以进一步表达为(vi代表地层真实速度)：
若各向同性的地层厚度远大于P波波长，且不存在频率衰减，则k＝1。此时可认为地震波旅行速度等于声波的旅行速度，P波的旅行时间公式为：
(3)各向同性介质井震传播时间匹配原理与公式推导
假设L1.....L7厚度均为6米，对应的7个层各向同性介质的速度分别为：2500m/s、2800m/s、2700m/s、2500m/s、3500m/s、3300m/s、3500m/s，
当频率足够高(声波测井频率)，可以根据各层厚度与时间计算出较高频率的P波总的旅行时间：
但当声波以较低频率或地震波主频以较低频率几十赫兹(<50Hz)传播时，基本相当于地震波的主频，将公式(5)代入(7)中可得较低频率的P波总的旅行时间：
若进一步将k替换为ki＝βi×λi、kj＝βj×λj。则公式可进一步表达为：
式(8)与较高频率的P波旅行时间公式(7)对比，旅行时间的差异仅与β中a、b以及P波时间周期λ有关。
由于模型中地震波射线沿垂直于层状介质方向传播，且层状模型的总体厚度已知，因此在某个固定频率段内可进一步假设与a、b相关的速度方程系数稳定(见公式(4))；其次，由于地震波主频较低，其波长λt的时间周期会远大于等于地震波l1、l2中的旅行时间之和，所以此时可将λi、λj替换成λt。时间周期λt可由地震反射的半波峰与半波谷的时差获取，而λt＝2πf，可知时间周期λt仅与P波的频率有关。所以公式(8)可进一步简化为：
将常数项进一步整理可得：
令则井震时间匹配公式可表达为：
由推导简化后的公式(10)可知，地震波的旅行时间与测井声波旅行时间的差异，仅与β和频率有关。
假设地震波在某个目的层段频率稳定(200ms-500ms)，则旅行时仅与β有关，此时可令在此称之为速度衰减系数。则公式进一步简化为：
Tseismic＝Qf×Tsonic…………(11)
通过以上的模型简化与公式推导分析可知，地震波垂向各向异性速度衰减仅与Qf呈负相关，即通过求取Qf可以解决井震时间匹配问题。
(4)各向同性层状介质井震传播时间反射系数匹配
图1示出了水平层状各向同性介质的模型图。如图1所示，地震波的反射系数可以表达为：
而声波测井反射系数可以表达为：
此时，将同时除以到R1右式的分子与分母可得：
则R1可进一步表达为：
由公式(14)到公式(15)的变换可知，利用速度衰减系数标定地震合成记录并不会改变所计算的高频声波的反射系数。
图2示出了根据本发明的实施例的用于标定合成地震记录的方法的步骤流程图。如图2所示，基于上述原理，根据本发明的实施例的用于标定合成地震记录的方法可包括以下步骤：
步骤S210：采用经测井环境校正后的密度与声波曲线，计算相应地层的反射系数。具体地，可包括如下步骤：
a.根据校正后的密度ρi和声波速度公式应用公式：计算波阻抗；
b.基于相邻两点波阻抗，利用公式计算反射系数，也可进一步写为：
其中，ρ代表在井孔中测量的每个点的密度，v代表在岩石中的旅行速度，Δt代表测量的声波时差，Z代表波阻抗，R代表反射系数。
步骤S220：基于子波主频计算初始的合成地震记录。
具体地，以目的层段700-940ms为例，该范围内子波主频f＝30Hz，所以基于相应的子波主频与获取的反射系数，可采用以下通用公式计算初始的合成记录，公式如下：
fn＝r(n)*w(n)
其中，r(n)代表反射系数，w(n)代表子波。
步骤S230：锁定标准层相对时间尺的位置，当所述子波主频一定时，通过调整速度衰减系数，以标定合成地震记录。
由上述公式可看出，将反射系数R1的表达式的分子、分母同时除以反射系数保持不变，若减小Qf的值，则等效声波速度V减小，从而可使得声波旅行时间变长。
因此，对合成地震记录进行标定时，可锁定标准层(相对时间尺)与储层位置，当子波主频一定时，通过逐渐减小速度衰减系数可对声波速度进行衰减，从而可以延长声波测井的旅行时间，从而达到对目的层段进行高精度的时间匹配与波组标定的目的。
其中，速度衰减系数的获取，可用动态赋值的方法(例如，取Qf＝0.95，0.955，…，0.99，0.995，1)或自相关的方法求取，其取值范围一般在0.95～1之间。
图3示出了根据本发明的另一实施例的用于标定合成地震记录的装置300的示意性框图。如图3所示，用于标定合成地震记录的装置300包括计算模块310、合成模块320和标定模块330。所述各个模块可分别执行上文中结合图2描述的用于标定合成地震记录的方法的各个步骤/功能。以下仅对用于建立图像底库的装置300的各单元的主要功能进行描述，而省略以上已经描述过的细节内容。
计算模块310用于采用经测井环境校正后的密度与声波曲线计算相应地层的反射系数。计算模块310计算反射系数的具体步骤包括：
a.根据校正后的密度ρi和声波速度公式应用公式：计算波阻抗；
b.基于相邻两点波阻抗，利用公式计算反射系数，也可进一步写为：
其中，ρ代表在井孔中测量的每个点的密度，v代表在岩石中的旅行速度，Δt代表测量的声波时差，Z代表波阻抗，R代表反射系数。
合成模块320用于基于子波主频计算初始的合成地震记录。合成模块320计算初始的合成地震记录的具体方法为：
以目的层段700-940ms为例，该范围内子波主频f＝30Hz，所以基于相应的子波主频与获取的反射系数，可采用以下通用公式计算初始的合成记录，公式如下：
fn＝r(n)*w(n)
其中，r(n)代表反射系数，w(n)代表子波。
标定模块330用于锁定标准层相对时间尺的位置，当所述子波主频一定时，通过调整速度衰减系数，以标定所述合成地震记录。其中标定模块330对合成地震记录进行标定所依据的原理如下：
由上述公式可看出，将反射系数R1的表达式的分子、分母同时除以反射系数保持不变，若减小Qf的值，则等效声波速度V减小，从而可使得声波旅行时间变长。
因此，对合成地震记录进行标定时，可锁定标准层(相对时间尺)与储层位置，当子波主频一定时，通过逐渐减小速度衰减系数可对声波速度进行衰减，从而可以延长声波测井的旅行时间，从而达到对目的层段进行高精度的时间匹配与波组标定的目的。
其中，速度衰减系数的获取，可用动态赋值的方法(例如，取Qf＝0.95，0.955，…，0.99，0.995，1)或自相关的方法求取，其取值范围一般在0.95～1之间。
图4示出了根据本发明的另一实施例的用于标定合成地震记录的计算机系统400的示意性框图。用于标定合成地震记录的计算机系统400包括存储器410和处理器420。
其中，存储器410上存储有用于实现根据本发明的实施例的用于标定合成地震记录的方法的相应步骤的计算机程序。处理器420用于允许存储器410中存储的计算机程序，以实施根据本发明的实施例的用于标定合成地震记录的方法的相应步骤，并且用于实现根据本发明实施例的用于标定合成地震记录的装置中的相应模块。
根据本发明的再一实施例，还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，当所述指令被执行时，可以实施根据本发明的实施例的用于标定合成地震记录的方法。
根据本发明的实施例的用于标定合成地震记录的方法、装置、系统和计算机可读介质，在不改变反射系数的前提下，通过求取速度衰减系数，可实现井眼处井震旅行时间的“非均匀”匹配，确保了合成记录波波组能量与地震波波组能量之间的对应关系。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (11)
1.一种用于标定合成地震记录的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
采用经测井环境校正后的密度与声波曲线，计算相应地层的反射系数；
基于子波主频计算初始的合成地震记录；
锁定标准层相对时间尺的位置，当所述子波主频一定时，通过调整速度衰减系数，以标定所述合成地震记录。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对测井曲线系统误差进行校正的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于地震数据提取多层段子波主频，以实现所述子波主频能量与地震波主频能量相对应。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括选用Rick子波作为标定子波。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括利用精细三级构造层序解释界面，建立所述精细三级构造层序解释界面与测井岩性界面的初步时深对应关系。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括逐渐减小所述速度衰减系数，直至所述标定完成。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在锁定标准层相对时间尺的位置，当所述子波主频一定时，通过调整速度衰减系数，以标定合成地震记录的步骤中：所述反射系数保持不变。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述速度衰减系数的取值范围包括：0.95～1。
9.一种用于标定合成地震记录的装置，其特征在于，所述装置包括：
计算模块，用于采用经测井环境校正后的密度与声波曲线计算相应地层的反射系数；
合成模块，用于基于子波主频计算初始的合成地震记录；
标定模块，用于锁定标准层相对时间尺的位置，当所述子波主频一定时，通过调整速度衰减系数，以标定所述合成地震记录。
10.一种用于标定合成地震记录的计算机系统，其特征在于，所述计算机系统包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器运行时执行如权利要求1-8中的任一项所述的方法。
11.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时，实施如权利要求1-8中的任一项所述的方法。
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