CN111208564A - 一种深度域层位标定方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种深度域层位标定方法及装置，其中，方法包括：获得研究区域内的三维地震数据以及测井数据；根据声波测井中点位置和波形进行分层，层位速度取均值为层速度；声波和密度测井曲线按深度采样间隔进行方波化处理，获得采样间隔内的声波和密度曲线，并计算得到纵波阻抗和反射系数；从深度域地震资料中提取深度域子波；利用深度域子波和反射系数计算得到深度域合成记录；按照波形相似原则，将主要目的层的各反射界面从上到下逐层与地震井旁道对齐，即可完成深度域合成地震记录的直接标定。

Description

一种深度域层位标定方法及装置
技术领域
本发明涉及地下勘探技术领域，具体而言，涉及一种深度域层位标定的方法及装置。
背景技术
合成地震记录层位标定是构造解释和储层分析中最基础的工作,是连接地震、地质和测井工作的桥梁。随着地震勘探目标逐步向低幅度构造和薄层转移,地震解释人员通过地震剖面上的“轴”认识地下构造“层”的难度也随之增加，在构造复杂地区和高分辨率地震剖面上,地震解释人员追错相位甚至追错同相轴的情况时有发生，由于地震子波的延续性和地质构造的继承性,这种情况对于常规构造解释尚不足以产生严重的解释错误。但是,对于精细构造解释和岩性反演而言，“轴”与“层”的错误匹配将会导致不正确甚至错误的地质认识和结论。目前,进行“轴”、“层”匹配的主要途径是利用测井资料制作合成地震记录,如何通过合成地震记录技术,将深度域采样的高频测井资料与时间域采样的频率相对较低的地震剖面相对精确地对应和匹配起来,将地震剖面上的“轴”赋予正确的地质意义,提高构造解释和岩性解释的正确性,对于勘探和开发工作具有十分重要的意义。
层位标定主要存在两个问题：1、成像方法对合成地震记录层位标定的影响；2、时间域地震层位与深度域地质分层的匹配精度问题。为了减小时间域层位标定存在的两个问题对地震层位和地质分层标定的影响，发明人在淮北临涣和祁南地震勘探项目中采用叠前深度偏移技术由于横向速度变化引起偏移成像问题，采用深度域层位标定解决时间域地震层位与深度域地质分层的匹配精度问题。
(一)叠前深度偏移技术由于横向速度变化引起偏移成像问题
叠前深度偏移完全可以解决由速度横向变化引起的非双曲线时差问题。与叠前时间偏移相比，更能获得复杂地下构造的真实影像。叠前深度偏移技术成功应用于地震处理解释过程中，能提高复杂构造区域的解释精度。这对煤矿安全生产，后续工作面的顺利回采具有重要意义，对于解决深度域下的隐伏地质构造的技术难题有重要的参考价值。
目前，叠前深度偏移技术还没有在煤炭地震资料处理中得到推广应用。随着计算机技术的发展，煤田地震勘探对叠前深度偏移技术的需求逐渐凸显出来，这是因为煤田地震资料信噪比高，井巷揭露资料多，容易建立精细的速度模型，再就是勘探面积一般较小，占用机时少。关键是叠前深度偏移成像的分辨率明显高于叠前时间偏移，对层位标定和解释复杂断块和微小断层(落差小于3m的断层)非常有利。
(二)深度域层位标定解决时间域地震层位与深度域地质分层的匹配精度问题
叠前深度偏移处理技术的优势发明人已经知道，通过叠前深度偏移后可获得地质体正确的空间几何位置，包括深度、产状、断层等。但是经过叠前深度偏移处理后的数据是时深转换到时间域解释，还是直接在深度域进行解释呢？这是发明人本次研究的一个重要问题。
发明内容
深度域地震剖面与时间域地震剖面相比，具有地下构造真实、直观、便于解释等特点，并且无需进行时深转换就能得到初始深度构造，随着叠前深度偏移技术的推广，具备了在深度域进行地震资料解释的基础，其优势如下：
1、深度域地震剖面比时间域更能真实反映地下的构造形态。虽然在一条质量较好的时间剖面上，同相轴较真实地表示了地下构造面的相对位置，但是在有速度异常体存在的情况下而垂向的相对位置被歪曲，剖面上反应的构造形态可能与地下构造不同，而深度域数据更直观、更能真实地反应地下地质体的形态和相对位置。
2、叠前深度偏移后的深度地震资料具有较准确的地质意义，较为直观，便于解释，可以为地层对比提供较好的约束。在叠前深度剖面上，地质分层与地震解释层位之间的偏差较小是合理的；如果偏差过大，那么地质分层可能需要进一步调整，假如地质分层确实是合理的，则叠前深度偏移的成果可能是不合理的，需要进一步的研究。
3、深度域的地震资料可以判断井校正后层位的合理性。由于深度域地震资料的深度值是相对的，无法与井上分层准确地一一对应，因此必须对解释层位和地震数据应用井校正，得到最终的深度层位和构造图。
4、层位标定是构造解释和属性分析的基础，是连接地震、地质和测井工作的桥梁。与时间域地震资料不同，时间域地震资料与地震合成记录需要时-深关系来建立之间的关系，进而来进行层位标定。深度域地震资料纵向刻度为深度，与测井数据的纵向刻度一致，可以直接实现井震联合显示，便于在深度域进行井震标定。
5、时间域的合成地震记录通过反射系数和子波褶积来实现。深度域合成地震记录是直接在深度剖面上提取深度域子波，然后利用褶积方法制作深度域合成记录。
与时间域合成记录类似，深度域的合成记录也需要输入声波、密度和井旁地震道数据。值得注意的是，由于深度偏移是从零时刻和零深度起算，应选择从零深度开始的测井数据制作合成记录。
深度域合成记录直接标定分为五个主要步骤：①根据声波测井中点位置和波形进行分层，层内速度取均值为层速度：②对声波和密度曲线按深度采样间隔进行方波化处理(采样间隔内取均值)，获得采样间隔内的声波和密度曲线，计算纵波阻抗和反射系数；③从深度域资料直接提取深度域子波；④利用深度域子波和反射系数计算得到深度域合成记录；⑤按照波形形似原则，将主要目的层的各反射界面从上到下逐层与地震井旁道对齐，即可完成深度域合成地震记录的直接标定。
具体的，本发明采用以下技术方案：
一种深度域层位标定方法，包括以下步骤：
获取研究区域内的三维地震数据体以及测井数据；
根据所述测井数据中的声波测井中点位置和由所述测井数据生成的测井曲线中的波形进行分层，每一层内速度取均值为该层的层速度；
对所述测井曲线中包含的或者由所述测井曲线计算出的声波测井曲线和密度测井曲线按深度采样间隔进行方波化处理，获得采样间隔内的声波和密度曲线，计算深度域纵波阻抗和反射系数；
从深度域地震资料直接提取深度域地震子波；
利用深度域地震子波和所述反射系数进行褶积计算得到深度域的地震合成记录；
根据波形相似原则，将主要目的层的各反射界面从上到下逐层与深度域地震数据体井旁道对齐，即可完成深度域合成地震记录的直接标定。
进一步的，所述深度域地震资料的获取方法为：通过野外地震数据采集得到地震单炮数据，然后对野外单炮数据进行地震数据处理获得。
进一步的，所述三维地震数据体是指深度域叠前偏移数据体。
进一步的，所述声波测井曲线为声波时差曲线。
本发明还提供一种在深度域层位标定装置，包括：
测井数据获取模块，其用于获取研究区域内的三维地震数据体以及测井数据；
分层模块，其用于根据所述测井数据中的声波测井中点位置和由所述测井数据生成的测井曲线中的波形进行分层，每一层内速度取均值为该层的层速度；
处理模块，其用于对所述测井曲线中包含的或者由所述测井曲线计算出的声波测井曲线和密度测井曲线按深度采样间隔进行方波化处理，获得采样间隔内的声波和密度曲线，计算深度域纵波阻抗和反射系数；
深度域地震子波提取模块，其用于从深度域地震资料直接提取深度域地震子波；
深度域的地震合成记录计算模块，其用于利用深度域地震子波和所述反射系数进行褶积计算得到深度域的地震合成记录；
标定模块，其用于根据波形相似原则，将主要目的层的各反射界面从上到下逐层与深度域地震数据体井旁道对齐，即可完成深度域合成地震记录的直接标定。
进一步的，所述深度域地震资料的获取方法为：通过野外地震数据采集得到地震单炮数据，然后对野外单炮数据进行地震数据处理获得。
进一步的，所述三维地震数据体是指深度域叠前偏移数据体。
进一步的，所述声波测井曲线为声波时差曲线。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
深度域地震合成记录可以更加直接、方便的与深度偏移资料进行标定。
在深度域合成地震记录的制作过程中，地震子波的提取是一个关键问题，本发明采用直接从深度域地震资料品质较好的井旁提取地震子波的方法来获得子波，更加的简单、准确、高效。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的深度域层位标定的流程图；
图2为研究区内钻孔2016-7的测井曲线；
图3为研究区内钻孔2016-7的深度域合成地震记录；
图4为研究区内钻孔2016-7的深度域层位在地震剖面上的显示(INLINE方向)；
图5为研究区内钻孔2016-7的深度域层位在地震剖面上的显示(XLINE方向)；
图6为本发明实施例的深度域层位标定方法的装置的模块结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在发明人对深度域层位标定的研究过程中，对研究区内的钻孔柱状图(进行钻孔取芯后获得的表示岩样中不同岩层的岩性与厚度的柱状图)与测井曲线(即地球物理测井曲线，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特征，测量地球物理参数随深度变化的曲线)分析后的得到，煤层相对于围岩(泥岩、砂岩、石灰岩等)的测井曲线特征差异较大。其中，以钻孔2016-7为例：煤层在人工伽玛曲线和声波时差等曲线上呈现异常值，根据这些特征可以用于识别岩性。煤层的测井曲线表现出：声波时差异常高值，人工伽玛异常低值。根据人工伽玛曲线计算可以得到密度曲线，根据声波时差曲线计算可以得到纵波速度曲线。
步骤101：获取研究区域内的三维地震深度偏移数据以及测井数据(可直接得到或间接得到密度曲线以及速度曲线)，如图2所示，人工伽马曲线用于计算地层密度，双收时差用于测量地层的密度，根据地层密度和速度可以计算得到地层的波阻抗和反射系数:
其中，三维地震深度偏移数据体是野外采集时放炮激发地震波后由检波器获得的经过一些处理加工得到的深度域偏移地震数据体，测井曲线数据是在钻井过程中利用测井设备测量获得的岩层的地球物理参数随深度变化的曲线数据；
步骤102：根据测井曲线数据直接或间接得到地质分层及密度和速度曲线:
地质分层是指各岩层与深度的对应关系，密度曲线是指各岩层的深度与岩层对应的密度之间的关系，其中，曲线的纵坐标为深度，横坐标为岩层的密度值，由于岩样数据中包括钻孔处岩层的分布以及各岩层的岩性(例如，岩样数据可以为钻孔柱状图)，从而可以根据岩层的分布、各岩层的岩性以及每种岩性的密度估计值建立上述密度曲线。其中，密度估计值可以是每种岩性的密度经验值(如认可程度较高的经验值)，或者，由该研究区域的测井数据获得的密度测量均值，或者，由相邻研究区域的测井数据获得的密度测量均值。
在一个具体的实施例中，密度估计值由研究区域的测井数据得到，可以利用人工伽玛曲线使用经验公式计算得到密度曲线。
同样的，速度曲线是指各岩层的深度与岩层对应的速度之间的关系，速度曲线纵坐标是深度，横坐标是岩层的速度。可以根据研究区域内的测井数据直接得到，钻孔2016-7的速度曲线是根据声波时差曲线计算得到的。速度曲线包括纵波速度曲线、横波速度曲线等种类，本次使用的是纵波速度曲线。
步骤103：利用测井中点位置和波形进行分层，其中层内速度取均值为层速度；每一个地质分层都具有一定的厚度，而在这段岩层中，其地球物理参数并不是均一的，所以取平均值来代表这一段岩层的地球物理参数值；测井变化对应着层位参数的变化，而同一岩层并不具有均一性，所以同一岩层对应的测井曲线也是变化的，但是测井曲线的变化是在一定范围内变化的，所以取同一岩层对应的测井曲线的中点位置和波形对地层进行分层，例如：某区煤层密度范围为1.4-1.5，围岩为泥岩，密度为2.3-2.4.那我们进行分层时，取1.4-1.5范围的中点位置作为煤层位置。
步骤104：对计算得到的纵波速度曲线和密度曲线利用一定的采样间隔进行方波化处理(采样间隔内取均值)，获得一定深度内的纵波速度曲线和密度曲线。从理论上来说，测井曲线在深度上应该是连续的，但是测井设备并不能在深度上连续测量地球物理参数值，测井曲线也是在根据采样间隔进行测量，根据实际需要可以对测井曲线进行重采样；
步骤105：根据纵波速度曲线和密度曲线，进行乘积(Ip＝Vp*ρ)，得到纵波阻抗值(Ip)，然后根据纵波阻抗值计算得到反射系数
Figure BDA0002394469410000101
Figure BDA0002394469410000102
步骤106：在深度域地震数据体上提取深度域地震子波，地震子波是指一段具有确定的起始时间、能量有限且有一定延续长度的信号，是地震记录中的基本单元，一般认为，地震震源激发是所产生的地震波仅是一个延续时间极短的尖脉冲，随着尖脉冲在粘弹性介质中传播，尖脉冲的高频成分很快衰减，波形随之增长，便形成了地震子波，一个地震子波一般有2-3个相位的延续长度，大约90ms左右，然后以地震子波的形式在地下传播；
步骤107：利用深度域地震子波和计算得到的反射系数序列，进行褶积(S(t)＝R(t)×W(t)，其中R(t)是指反射系数序列，W(t)是指地震子波)，得到深度域地震合成记录，如图3所示，是深度域合成记录的计算结果，是由反射系数和地震子波褶积得到，地震子波由地震资料提取得到，用于标定地层；
步骤108：根据钻孔在地震数据体的位置，对比地震数据与深度域合成地震记录，根据波形相似原则，将主要目的层的各反射界面从上到下逐层对齐，根据分层、合成地震记录来对地震数据体进行层位标定，即完成深度域合成地震记录的标定。
图4为研究区内钻孔2016-7的深度域层位在地震剖面上的显示(INLINE方向)，三维地震数据剖面可以分为Inline和Xline两个方向，本图是2016-7深度域合成地震记录在Inline方向剖面上的显示。
图5为研究区内钻孔2016-7的深度域层位在地震剖面上的显示(XLINE方向)：三维地震数据剖面可以分为Inline和Xline两个方向，本图是2016-7深度域合成地震记录在Xline方向剖面上的显示。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供一种深度域层位标定方法的装置，参阅图6，该装置包括：
准备模块201，用于获取研究区域内的三合地震数据及测井数据，并直接或计算得到纵波速度曲线和密度曲线以及提取深度域井旁道地震子波；
合成记录制作模块202，用于制作深度域地震合成记录；
标定模块204，用于对比深度域地震合成记录和深度域数据体，进行对比标定层位。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种深度域层位标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取研究区域内的三维地震数据体以及测井数据；
根据所述测井数据中的声波测井中点位置和由所述测井数据生成的测井曲线中的波形进行分层，每一层内速度取均值为该层的层速度；
对所述测井曲线中包含的或者由所述测井曲线计算出的声波测井曲线和密度测井曲线按深度采样间隔进行方波化处理，获得采样间隔内的声波和密度曲线，计算深度域纵波阻抗和反射系数；
从深度域地震资料直接提取深度域地震子波；
利用深度域地震子波和所述反射系数进行褶积计算得到深度域的地震合成记录；
根据波形相似原则，将主要目的层的各反射界面从上到下逐层与深度域地震数据体井旁道对齐，即可完成深度域合成地震记录的直接标定。
2.根据权利要求1所述的深度域层位标定方法，其特征在于，所述深度域地震资料的获取方法为：通过野外地震数据采集得到地震单炮数据，然后对野外单炮数据进行地震数据处理获得。
3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述三维地震数据体是指深度域叠前偏移数据体。
4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述声波测井曲线为声波时差曲线。
5.一种深度域层位标定装置，其特征在于，包括：
测井数据获取模块，其用于获取研究区域内的三维地震数据体以及测井数据；
分层模块，其用于根据所述测井数据中的声波测井中点位置和由所述测井数据生成的测井曲线中的波形进行分层，每一层内速度取均值为该层的层速度；
处理模块，其用于对所述测井曲线中包含的或者由所述测井曲线计算出的声波测井曲线和密度测井曲线按深度采样间隔进行方波化处理，获得采样间隔内的声波和密度曲线，计算深度域纵波阻抗和反射系数；
深度域地震子波提取模块，其用于从深度域地震资料直接提取深度域地震子波；
深度域的地震合成记录计算模块，其用于利用深度域地震子波和所述反射系数进行褶积计算得到深度域的地震合成记录；
标定模块，其用于根据波形相似原则，将主要目的层的各反射界面从上到下逐层与深度域地震数据体井旁道对齐，即可完成深度域合成地震记录的直接标定。
6.根据权利要求5所述的深度域层位标定装置，其特征在于，所述深度域地震资料的获取方法为：通过野外地震数据采集得到地震单炮数据，然后对野外单炮数据进行地震数据处理获得。
7.根据权利要求5所述的标定装置，其特征在于，所述三维地震数据体是指深度域叠前偏移数据体。
8.根据权利要求5所述的标定装置，其特征在于，所述声波测井曲线为声波时差曲线。
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