CN111257945A - 一种更新已钻开井段井周地层地震速度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种更新已钻开井段井周地层地震速度的方法，其包括：获取目标区域的第一类层位的地震时间层位解释结果数据，其中，第一类层位表征无法直接获取到原始一维声波测井数据的层位；根据获取到的实钻录井数据确定目标区域中各个层位的真实深度；根据地震时间层位解释结果数据和各个层位的真实深度，确定待更新层位的估算地震速度，根据目标区域中各个层位的真实深度对待更新层位的估算地震速度进行更新。本方法可以根据实钻过程中容易获得的录井数据以及地震时间层位解释结果得到了较为准确的地震速度，进而实现对已钻开井段井周三维地震速度的更新，这对井旁地震数据实时处理起到了关键的约束作用，有助于实现对钻头前地震模型的实时快速修正。

Description

一种更新已钻开井段井周地层地震速度的方法
相关技术的交叉引用
本申请要求享有2018年11月30日提交的名称为：“一种更新已钻开井段井周地层地震速度的方法”的中国专利申请CN201811453359.9的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及地质勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种地球物理指导钻井技术方法，尤其涉及一种更新已钻开井段井周地层地震速度的方法。
背景技术
油气钻探面临着日趋复杂的地质环境，准确描述目标区域地质与力学特征以及合理建立钻前地下模型可以大幅降低钻探风险。目前钻前地下模型的建立方法主要是以常规地震成像为基础，综合运用地球物理和岩石力学方法进行的。
地震成像过程中的速度模型建立往往存在多解性问题，这将导致预测的层位、构造、岩性、力学特征在某些工区存在较大误差，进而对钻井设计的科学性和准确性造成不良影响。目前行之有效的解决方案是利用已钻开井段提供的地震速度信息作为约束进行重处理，以改进钻头前方大范围地质力学模型的准确性，该技术被称为地震指导钻井技术。
该技术中一个重要环节是获取已钻开井段的三维地震速度。目前普遍采用费用昂贵的随钻VSP等系统获得该信息，但由于受生产成本所限，随钻VSP仪器在国内应用较少，绝大多数井仅具有基本的录井数据卡取的地质层位及声波测井数据，且测井数据不能覆盖全部已钻开井段。如何在该种情况下获取已钻开井段的三维信息地震速度十分关键。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种更新已钻开井段井周地层地震速度的方法，所述方法包括：
步骤一、获取目标区域的第一类层位的地震时间层位解释结果数据，其中，所述第一类层位表征无法直接获取到原始一维声波测井数据的层位；
步骤二、根据获取到的实钻录井数据确定所述目标区域中各个层位的真实深度；
步骤三、根据所述地震时间层位解释结果数据和各个层位的真实深度，确定待更新层位的估算地震速度，根据所述目标区域中各个层位的真实深度对所述待更新层位的估算地震速度进行更新。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：
步骤四、根据所获取到的所述目标区域的第二类层位的原始一维声波测井数据，确定所述第二类层位的一维地震速度；
步骤五、根据所述第一类层位的更新后的地震速度和第二类层位的一维地震速度，生成所述目标区域的一维地震速度。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：
步骤六、将所述目标区域的一维地震速度扩展至三维空间，得到三维插值地震速度场。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤六中，
步骤a、将所述目标区域的一维地震速度进行三维空间扩展，得到三维速度插值结果；
步骤b、获取所述目标区域的地质构造特征，并根据地质构造特征对所述三维速度插值结果进行构造约束，得到所述三维插值地震速度场。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤b中，根据地质构造特征，采用偏微分方程中的椭圆方程对所述三维速度插值结果进行构造约束。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：
步骤七、将所述三维插值地震速度场与原始基础地震速度场进行融合，得到所述目标区域的已钻开井段地震速度模型。
根据本发明的一个实施例，生成目标区域的已钻开井段地震速度模型的步骤包括：
将所述三维插值地震速度场和原始基础地震速度场分别转换到波数域；
在波数域进行融合，将融合后的数据转换回空间域，从而得到所述目标区域的已钻开井段地震速度模型。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，
结合所述目标区域中各个层位的真实深度以及预设修正系数对所述待更新层位的估算地震速度进行更新。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，根据如下表达式对所述一维地震速度模型进行更新：
Figure BDA0002195364240000031
其中，zi和zi-1分别表示目标区域中第i个层位和第i-1个层位的真实深度，zj和zj-1分别表示目标区域中第j个层位和第j-1个层位的真实深度，θi和θj分别表示目标区域中第i个层位和第j个层位的倾角，
Figure BDA0002195364240000032
表示第i个层位的更新后的地震速度，cj和
Figure BDA0002195364240000033
分别表示第j个层位的预设修正系数和估算地震速度，
Figure BDA0002195364240000034
表示第j个层位的层位反射地震波旅行时间。
根据本发明的一个实施例，真实深度z0的取值为零。
本发明所提供的更新已钻开井段井周地层地震速度的方法可以根据实钻过程中容易获得的录井数据以及地震时间层位解释结果得到了较为准确的地震速度，进而实现对已钻开井段井周三维地震速度的更新。
相较于现有方法，本方法能够实现对已钻开井段井周的一维地震速度模型以及三维地震速度模型的快速更新修正，这对井旁地震数据实时处理起到了关键的约束作用，有助于实现对钻头前地震模型的实时快速修正。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是根据本发明一个实施例的更新已钻开井段井周地层地震速度的方法的实现流程示意图；
图2是根据本发明一个实施例的典型的已钻井段的数据情况；
图3是根据本发明一个实施例的地震时间层位解释结果示意图；
图4是根据本发明一个实施例的已钻穿地层的层位真实深度的示意图；
图5是根据本发明一个实施例的一维地震速度模型的示意图；
图6是根据本发明一个实施例的目标区域的三维插值地震速度场示意图；
图7是根据本发明一个实施例的地震速度场进行融合融合的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
针对现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种利用钻井过程中可获取的常规井筒数据来对已钻开井段的地震速度进行更新，以得到更加准确的地震速度。
图1示出了本实施例所提供的更新已钻开井段井周地层地震速度的方法的实现流程示意图。
如图1所示，本实施例所提供的更新已钻开井段井周地层地震速度的方法首先会在步骤S101中根据获取到的目标区域中第一类层位的地震时间层位解释结果数据。其中，本实施例中，该方法在步骤S101中所获取到的地震时间层位解释结果数据优选地包括层位反射地震波旅行时间。本实施例中，目标区域为已钻开井段，其优选地分为第一类层位和第二类层位，其中，第一类层位表征无法直接获取到原始一维声波测井数据的层位，而第二类层位则表征可以直接获取到原始一维声波测井数据的层位。
其中，本实施例中，目标区域优选地为根据井底位移大小而确定的井周一定范围内(例如，一般为井底位移加3000m-5000m)的区域。当然，在本发明的其他实施例中，上述目标区域还可以为其他合理区域。
图2示出了典型的已钻井段的数据情况，其中，区域1表示缺少声波测井数据(例如层位反射地震波旅行时间)的井段(即第一类层位)，区域2表示已测并且有声波测井数据的井段(即第二类层位)，区域3表示待钻井段，区域1与区域2合称为已钻区域，而区域3则称为未钻区域。
地震时间层位解释结果数据能够表征出目标区域中各个层位的层位划分。假设在目标深度区域内存在n个地震解释层位，将这些层位从上到下逐层标记为1、2、……、n。如图3所示，各个层位的地震时间层位解释结果T1、T2、…、Tn反映了对应层位的层位反射地震波真实的旅行时。
该方法会在步骤S102中会根据获取到的实钻录井数据来确定目标区域中各个层位的真实深度。根据所获取到的实钻过程中的实时录井数据，该方法可以实时确定出已钻穿地层的层位真实深度，这样也就可以得到目标区域中各个层位的真实深度。
具体地，如图4所示，本实施例中，实时录井数据可以确定出已钻穿地层的层位真实深度，通过在诸多层位真实深度与已确定出的目标区域中各个层位进行一一匹配，这样也就可以得到目标区域中各个层位的真实深度。
再次如图1所示，本实施例中，该方法优选地会在步骤S103中根据步骤S101中所得到的第一类层位的地震时间层位解释结果数据以及步骤S102中所得到的各个层位的真实深度，确定待更新层位的估算地震速度。
具体地，本实施例中，该方法在步骤S103中优选的可以通过计算第一类层位的真实深度与地震时间层位解释结果数据的比值来确定上述估算地震速度。
在得到第一类层位的估算地震速度后，该方法优选地会在步骤S104中根据目标区域中各个层位的真实深度来对待更新层位的估算地震速度进行更新。
所假设浅层区域(即第一类层位区域)内存在n个地震解释层位，即存在n个待更新层位。这些层位从上到下分别标记为1、2、…、n，从上到下逐层更新一维地震速度。本实施例中，更新地震速度的原则优选地为：在一层内假设速度存在常数倍的误差，用修正系数表示；地震解释的层位时间位置等于真实层位的反射波旅行时。
具体地，本实施例中，该方法优选地根据如下表达式来对待更新层位的估算地震速度进行更新，例如，对于目标区域中第j个层位，存在：
Figure BDA0002195364240000061
其中，zi和zi-1分别表示目标区域中第i个层位和第i-1个层位的真实深度，zj和zj-1分别表示目标区域中第j个层位和第j-1个层位的真实深度，θi和θj分别表示目标区域中第i个层位和第j个层位的倾角，
Figure BDA0002195364240000062
表示第i个层位的更新后的地震速度，cj和
Figure BDA0002195364240000063
分别表示第j个层位的预设修正系数和估算地震速度，
Figure BDA0002195364240000064
表示第j个层位的层位反射地震波旅行时间。
其中，各个层位的预设修正系数优选地可以取值为1。需要指出的所，本实施例中，首层层位的真实深度z0的取值优选地为零。
当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，各个层位的预设修正系数和/或首层层位的真实深度z0还可以配置为其他合理值，本发明并不对各个层位的预设修正系数以及首层层位的真实深度z0的具体取值进行限定。
由此，针对于无法直接获得地震速度的层位，本方法可以根据实钻过程中容易获得的录井数据以及地震时间层位解释结果得到了较为准确的地震速度。
可选地，如图1所示，本实施例中，该方法还可以在步骤S105中获取目标区域中第二类层位的一维地震速度模型，并在步骤S106中对第一类层位的更新后的地震速度和第二类层位的一维地震速度进行拼接，从而得到目标区域(即已钻井段)完整的一维地震速度。
可选地，本实施例中，该方法优选地对获取到的目标区域的原始一维声波测井数据进行滤波，从而得到一维地震速度模型。例如，根据实际需要，该方法可以对目标区域的原始一维声波测井数据进行诸如中值滤波与平滑滤波等滤波操作，从而得到诸如图5所示的一维地震速度模型。
当然，在本发明的其他实施例中，该方法还可以采用其他合理方式来确定目标区域的一维地震速度模型，本发明不限于此。
本实施例中，对第一类层位的更新后的地震速度和第二类层位的一维地震速度进行拼接时，如果存在重叠区域，那么该方法优选地以第二类层位(即已测层位)的一维地震速度模型为准。
再次如图1所示，本实施例中，在得到更新后的一维地震速度模型后，可选地，该方法会在步骤S107中将目标区域的一维地震速度扩展至三维空间，从而得到目标区域的三维插值地震速度场。
具体地，本实施例中，该方法在步骤S107中首先会将步骤S106中所得到的目标区域的一维地震速度扩展至三维空间，得到三维速度插值结果，随后再获取目标区域的地质构造特征，并根据该地质构造特征对三维速度插值结果进行构造约束，从而得到目标区域的三维插值地震速度场。这样也就可以得到如图6所示的三维插值地震速度场。
本实施例中，该方法优选地根据地质构造特征，采用偏微分方程中的椭圆方程对目标区域的三维速度插值结果进行构造约束。
当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，该方法还可以采用其他合理方式来对目标区域的三维速度插值结果进行构造约束，或是采用其他合理方式来将目标区域的一维地震速度扩展至三维空间，本发明不限于此。
如图1所示，本实施例中，可选地，该方法还可以在步骤S108中将步骤S107中所得到的目标区域的三维插值地震速度场和已知的该目标区域的原始基础地震速度场进行融合，从而得到该目标区域的更为准确的地震速度模型。
具体地，本实施例中，该方法在步骤S108中优选地首先会分别将目标区域的三维插值地震速度场和已知的该目标区域的原始基础地震速度场转换到波数域，随后再在波数域进行融合，然后再转换回空间域，从而得到目标区域的已钻开井段地震速度模型。这样也就可以得到如图7所示的融合后的目标区域的已钻开井段地震速度模型的示意图。
例如，本实施例中，该方法在步骤S108中可以采用Gabor变换的方式将三维插值地震速度场和原始基础地震速度场分别转换到波数域。
当然，在本发明的其他实施例中，该方法还可以根据实际需要采用其他合理方式来将目标区域的三维插值地震速度场与原始基础地震速度场进行融合，本发明不限于此。
从上述描述中可以看出，本发明所提供的更新已钻开井段井周地层地震速度的方法可以根据实钻过程中容易获得的录井数据以及地震时间层位解释结果得到了较为准确的地震速度，进而实现对已钻开井段井周三维地震速度的更新。
相较于现有方法，本方法能够实现对已钻开井段井周的一维地震速度模型以及三维地震速度模型的快速更新修正，这对井旁地震数据实时处理起到了关键的约束作用，有助于实现对钻头前地震模型的实时快速修正。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (10)

1.一种更新已钻开井段井周地层地震速度的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一、获取目标区域的第一类层位的地震时间层位解释结果数据，其中，所述第一类层位表征无法直接获取到原始一维声波测井数据的层位；
步骤二、根据获取到的实钻录井数据确定所述目标区域中各个层位的真实深度；
步骤三、根据所述地震时间层位解释结果数据和各个层位的真实深度，确定待更新层位的估算地震速度，根据所述目标区域中各个层位的真实深度对所述待更新层位的估算地震速度进行更新。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤四、根据所获取到的所述目标区域的第二类层位的原始一维声波测井数据，确定所述第二类层位的一维地震速度；
步骤五、根据所述第一类层位的更新后的地震速度和第二类层位的一维地震速度，生成所述目标区域的一维地震速度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤六、将所述目标区域的一维地震速度扩展至三维空间，得到三维插值地震速度场。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤六中，
步骤a、将所述目标区域的一维地震速度进行三维空间扩展，得到三维速度插值结果；
步骤b、获取所述目标区域的地质构造特征，并根据地质构造特征对所述三维速度插值结果进行构造约束，得到所述三维插值地震速度场。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤b中，根据地质构造特征，采用偏微分方程中的椭圆方程对所述三维速度插值结果进行构造约束。
6.如权利要求3～5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤七、将所述三维插值地震速度场与原始基础地震速度场进行融合，得到所述目标区域的已钻开井段地震速度模型。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，生成目标区域的已钻开井段地震速度模型的步骤包括：
将所述三维插值地震速度场和原始基础地震速度场分别转换到波数域；
在波数域进行融合，将融合后的数据转换回空间域，从而得到所述目标区域的已钻开井段地震速度模型。
8.如权利要求1～7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，
结合所述目标区域中各个层位的真实深度以及预设修正系数对所述待更新层位的估算地震速度进行更新。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，根据如下表达式对所述一维地震速度模型进行更新：
Figure FDA0002195364230000021
其中，zi和zi-1分别表示目标区域中第i个层位和第i-1个层位的真实深度，zj和zj-1分别表示目标区域中第j个层位和第j-1个层位的真实深度，θi和θj分别表示目标区域中第i个层位和第j个层位的倾角，
Figure FDA0002195364230000022
表示第i个层位的更新后的地震速度，cj和
Figure FDA0002195364230000023
分别表示第j个层位的预设修正系数和估算地震速度，
Figure FDA0002195364230000024
表示第j个层位的层位反射地震波旅行时间。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，真实深度z0的取值为零。
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