CN110673211B - 一种基于测井与地震数据的品质因子建模方法 - Google Patents

一种基于测井与地震数据的品质因子建模方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的是一种基于测井与地震数据的品质因子建模方法，它包括:利用VSP数据求取的Q值与事先给定的雷克子波、反射系数序列等参数生成VSP井位置的粘弹性合成地震记录，对粘弹性合成地震记录与井旁原始地震记录进行互相关计算求取最佳Q值；利用VSP井数据求取的最佳Q值对地震数据生成的Q场进行标定，得到最终Q场。本发明通过粘弹性合成地震记录与井旁地震数据匹配、大套地层时窗约束地震资料Q值计算、VSP数据与地震数据联合，实现了品质因子Q的最佳求取。利用本发明获取的Q场，可以补偿叠后地震数据由于地震波传播过程中能量耗散引起的高频信号衰减，拓宽地震资料的频带，有效提高地震数据的分辨率。

Description

一种基于测井与地震数据的品质因子建模方法
技术领域：
本发明涉及的是地震勘探叠后反射波地震数据处理技术领域地震数据处理过程中高分辨率处理技术范畴，具体涉及的是一种基于测井与地震数据的品质因子建模方法。
背景技术：
地震波在传播过程中，由于地下介质自身的粘弹性引起能量吸收衰减与相位拉伸畸变，降低了数据整体的分辨率及信噪比。反Q滤波处理可以在振幅衰减和相位畸变两个方面对地震数据进行补偿校正，从而大大恢复地震数据的真实性，提高分辨率。反Q滤波需要地层的品质因子Q值，它的准确程度直接影响反Q滤波的准确程度。然而地下构造是复杂的，影响地震波衰减的因素也非常多，所以Q值往往难以求准，从而导致反Q滤波不准确，因此合理估算品质因子Q对提高数据品质有很重要的意义。
品质因子Q的估算方法根据数据来源可分为两大类：地震数据估算Q值和井中数据估算Q值。地震数据分布范围广，对工区覆盖性强，利用地震数据可以方便的估算Q值，但受限于信噪比及数据品质，估算的Q值精度与井数据估算的Q值相比有所不足，然而井数据估算Q值虽然精度较高，但受限于井的数量较少，工区内无井位置的Q值无法求取。在求取Q的方法上主要分为以谱比法为代表的计算类方法与通过反Q滤波进行Q扫描的扫描类方法，就扫描类方法而言，通过选取不同的Q值进行反Q滤波处理，处理结果与期望值逼近时认为Q选取是合理的，然而由于反Q滤波在计算过程中为了压制高频噪声，采用了限制频带与增益控制的技术措施，导致反Q滤波结果不准确，从而导致“Q扫描+反Q滤波”的Q求取模式精度不够，而正Q滤波本质上是对地震记录进行吸收衰减，不存在生成高频噪声的困扰，因而不需要限制频带与增益控制，利用正Q滤波生成的粘弹性地震记录精度高，可靠性好。在Q的估算过程中，业界对于如何评价Q的合理性缺乏客观标准。品质因子Q的合理性，取决于Q的应用目的，而不是取决于它和实际岩石固有品质因子Q的逼近程度。如果品质因子Q是用于反Q滤波处理来提高地震数据的分辨率，为后续的储层预测服务，那么最佳品质因子Q的评价原则应当是井上的粘弹性合成地震记录与井旁地震道最为匹配。
发明内容：
本发明的目的是提供一种基于测井与地震数据的品质因子建模方法，这种基于测井与地震数据的品质因子建模方法用于解决现有技术中对地震数据品质因子Q求取困难的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种基于测井与地震数据的品质因子建模方法:
步骤一、对工区内VSP测井数据利用对数谱比法求取初始Q值；
步骤二、利用步骤一获得的初始Q值的数值结构特征开展大套地层层位解释；
步骤三、利用步骤二解释出的地层层位作为地面反射地震数据求取品质因子Q值的计算时窗，在计算时窗内采用对数谱比法求取地震数据的Q场；
步骤四、以步骤一获得的初始Q值作为初始值，生成粘弹性合成地震记录，并不断调整初始Q值，使得粘弹性合成地震记录与井旁地震数据道互相关系数达到事先设定的阈值A；
a、对时窗在0.2s-0.8s内的浅层地震数据进行频谱分析，得到地震数据的主频为F；
b、利用已知的反射系数序列r(t)与主频为F的雷克子波w(t)通过褶积运算生成合成地震记录f(t),记为f(t)＝r(t)*w(t)，其中*代表褶积运算；
c、对生成的合成地震记录f(t)利用正Q滤波公式
Figure BDA0002231896110000021
生成粘弹性合成地震记录fQ(t)；
d、抽取井旁地震数据道，记为fside(t)；
e、fQ(t)与fside(t)中令t的取值范围是[0,T],t＝i·Δt，T＝N·Δt,其中t代表时间深度，Δt代表时间采样间隔，i代表离散值，N代表最大时间深度对应的离散值，建立fQ(t)与fside(t)的互相关目标函数
Figure BDA0002231896110000031
f、不断调节更新初始Q值并重复步骤c、e，当R(q)≥A时停止计算，得到调整后的初始Q值,A为事先设定的阈值；
步骤五、利用步骤四获得的调整后的初始Q值标定步骤三获得的地震数据的Q场，得到最佳Q场；
步骤六、利用步骤五获得的最佳Q场对叠后地震数据体开展高分辨率处理。
上述方案步骤一中利用对数谱比法求取初始Q值，是利用公式
Figure BDA0002231896110000032
求取初始Q，其中f是频率值，τ是时间深度，π＝3.14，a1(f)是上覆地层的振幅值，a2(f)是当前地层的振幅值。
上述方案中步骤二具体为：对步骤一求得的若干初始Q值进行插值平滑得到Q曲线，根据Q曲线局部范围数值的变化情况进行大套地层层位解释，数值变化平缓的区域解释为一套地层，数值变化剧烈区域解释为另一套地层，依次类推将Q曲线解释为若干套地层，总的地层数不大于5。
上述方案中步骤五具体为：将步骤四获得的调整后的初始Q值记为Qw，将步骤三获得的地震数据的Q场记为Qs，将Qw与该时间深度点对应的Qs逐一作相除运算获得校正系数η＝Qw/Qs，对η进行空间插值平滑并与Qs相乘得到最佳Q场。
上述方案中步骤六具体为：利用公式
Figure BDA0002231896110000033
对地震数据进行高分辨率处理，其中u(t)代表地震数据幅值,U(ω)是地震数据的傅里叶变换结果，ω是角频率，t是时间深度，
Figure BDA0002231896110000034
代表傅里叶逆变换，Q是品质因子。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明利用VSP测井数据与地面反射地震数据联合求取品质因子Q值，为获得更高分辨率的地震剖面提供了关键数据，对油气勘探开发具有重要应用价值。
2、本发明通过粘弹性合成地震记录与井旁地震数据匹配、大套地层时窗约束地震资料Q值计算、VSP数据与地震数据联合，实现了品质因子Q的最佳求取。
3、本发明利用获取的Q场，可以补偿叠后地震数据的高频信号衰减，拓宽地震资料的频带，有效提高地震数据的分辨率。
附图说明
图1是本发明技术方案流程图。
图2是利用VSP井获得的Q值开展大套地层层位解释。
图3是地震原始剖面。
图4是高分辨率处理后的地震剖面。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的说明：
这种基于测井与地震数据的品质因子建模方法：首先利用VSP井上Q值的数值结构特征开展大套地层层位解释，然后利用解释出的大套地层层位作为地面反射地震数据求取品质因子Q值的计算时窗，以VSP井上求取的Q值作为初始值，利用正Q滤波生成粘弹性合成地震记录，并不断更新Q值使得粘弹性合成地震记录波形逼近井旁地震数据道，最后利用更新后的VSP井上的Q值去标定地震数据求取的Q值得到最佳的Q场。利用获得的Q场可以开展叠后地震数据高分辨率处理，补偿由于地震波传播过程中能量耗散引起的高频信号衰减，得到分辨率提高的地下构造图像。
实施例1：
以冀东油田某区块三维叠后地震数据为例，该数据采样间隔为0.001s，地震信号的记录时长是4s，道间距是25m。这种基于测井与地震数据的品质因子建模方法具体包括以下步骤：
第一步，利用对数谱比法
Figure BDA0002231896110000041
输入上覆地层与当前地层的振幅值，逐层求取Q值，对工区内所有VSP井重复此操作，得到所有VSP井的初始Q值；
第二步，根据Q曲线数值变化情况开展大套地层层位解释，如图2所示，根据Q曲线变化情况划分为了5个层位；
第三步，利用解释出的地层层位作为地面反射地震数据求取品质因子Q值的计算时窗，在计算时窗内采用对数谱比法
Figure BDA0002231896110000051
求取地震数据的Q值，记为Qs；
第四步，本步包含5小步，分别是：
a、对时窗在0.2s-0.8s内的浅层地震数据进行频谱分析，得到地震数据的主频为30Hz；
b、利用已知的反射系数序列r(t)与主频为30Hz的雷克子波w(t)，通过公式f(t)＝r(t)*w(t)生成合成地震记录f(t),其中*代表褶积运算；
c、对生成的合成地震记录f(t)利用正Q滤波公式
Figure BDA0002231896110000052
生成粘弹性合成地震记录fQ(t)；
d、抽取井旁地震道，记为fside(t)；
e、fQ(t)与fside(t)中令t的取值范围是[0,4],Δt＝0.001s,N＝4000,建立fQ(t)与fside(t)的互相关目标函数
Figure BDA0002231896110000053
不断调节更新初始Q并重复步骤c、e，当R(Q)≥0.93时停止计算。得到的最终的Q值记为Qw。
第五步，将更新后的Qw与该时间深度点对应的Qs逐一作相除运算获得校正系数η＝Qw/Qs，对η进行空间插值平滑并与Qs相乘得到最佳Q场，记为Qf。
第六步，利用公式
Figure BDA0002231896110000054
对地震数据进行高分辨率处理，其中u(t)代表地震数据幅值，U(ω)是地震数据的傅里叶变换结果，ω是角频率，t是时间深度，
Figure BDA0002231896110000055
代表傅里叶逆变换，Q是品质因子。通过显示软件对提高分辨率的叠后地震数据体进行图像显示。图3是高分辨率处理前的叠后地震剖面，图4是高分辨率处理后的叠后地震剖面，应用本发明求取的Q场后，图4显示的地震剖面分辨率明显提高，原先叠合的同相轴被更好的分离开来，同相轴横向连续性变好。

Claims (5)

1.一种基于测井与地震数据的品质因子建模方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、对工区内VSP测井数据利用对数谱比法求取初始Q值；
步骤二、利用步骤一获得的初始Q值的数值结构特征开展大套地层层位解释；
步骤三、利用步骤二解释出的地层层位作为地面反射地震数据求取品质因子Q值的计算时窗，在计算时窗内采用对数谱比法求取地震数据的Q场；
步骤四、以步骤一获得的初始Q值作为初始值，生成粘弹性合成地震记录，并不断调整初始Q值，使得粘弹性合成地震记录与井旁地震数据道互相关系数达到事先设定的阈值A；
a、对时窗在0.2s-0.8s内的浅层地震数据进行频谱分析，得到地震数据的主频为F；
b、利用已知的反射系数序列r(t)与主频为F的雷克子波w(t)通过褶积运算生成合成地震记录f(t),记为f(t)＝r(t)*w(t)，其中*代表褶积运算；
c、对生成的合成地震记录f(t)利用正Q滤波公式
Figure FDA0003010189960000011
生成粘弹性合成地震记录fQ(t)，ω是角频率；
d、抽取井旁地震数据道，记为fside(t)；
e、fQ(t)与fside(t)中令t的取值范围是[0,T],t＝i·Δt，T＝N·Δt,其中t代表时间深度，Δt代表时间采样间隔，i代表离散值，N代表最大时间深度对应的离散值，建立fQ(t)与fside(t)的互相关目标函数
Figure FDA0003010189960000012
f、不断调节更新初始Q值并重复步骤c、e，当R(Q)≥A时停止计算，得到调整后的初始Q值,A为事先设定的阈值；
步骤五、利用步骤四获得的调整后的初始Q值标定步骤三获得的地震数据的Q场，得到最佳Q场；
步骤六、利用步骤五获得的最佳Q场对叠后地震数据体开展高分辨率处理。
2.根据权利要求1所述的基于测井与地震数据的品质因子建模方法，其特征在于：所述的步骤一中利用对数谱比法求取初始Q值，是利用公式
Figure FDA0003010189960000021
求取初始Q，其中f是频率值，τ是时间深度，π＝3.14，a1(f)是上覆地层的振幅值，a2(f)是当前地层的振幅值。
3.根据权利要求2所述的基于测井与地震数据的品质因子建模方法，其特征在于：所述的步骤二具体为：对步骤一求得的若干初始Q值进行插值平滑得到Q曲线，根据Q曲线局部范围数值的变化情况进行大套地层层位解释，数值变化平缓的区域解释为一套地层，数值变化剧烈区域解释为另一套地层，依次类推将Q曲线解释为若干套地层，总的地层数不大于5。
4.根据权利要求3所述的基于测井与地震数据的品质因子建模方法，其特征在于：所述的步骤五具体为：将步骤四获得的调整后的Q值记为Qw，将步骤三获得的地震数据的Q场记为Qs，将Qw与时间深度点对应的Qs逐一作相除运算获得校正系数η＝Qw/Qs，对η进行空间插值平滑并与Qs相乘得到最佳Q场。
5.根据权利要求4所述的基于测井与地震数据的品质因子建模方法，其特征在于：所述的步骤六具体为：利用公式
Figure FDA0003010189960000022
对地震数据进行高分辨率处理，其中u(t)代表地震数据幅值,U(ω)是地震数据的傅里叶变换结果，ω是角频率，t是时间深度，
Figure FDA0003010189960000023
代表傅里叶逆变换，Q是品质因子。
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