CN111665536A - 基于微测井子波定量化约束的井深设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，包括：根据微测井资料提取不同激发深度的共接收点道集记录；提取各道初至波并运用自相关算法求取相关子波；各道的子波频谱分析求取频带宽度并计算倍频程；各道的子波主波瓣宽度计算求取中心频率；各道的子波主瓣与旁瓣能量计算求取旁瓣与主瓣的能量比；各道的子波主瓣与旁瓣峰值计算求取子波清晰度；根据上述定量化分析结果优选激发井深。本发明将常规定性分析发展到定量化分析而提出的高精度激发井深设计方法，不仅适合表层结构简单区域的井深设计，还适合表层结构复杂、岩性横向变化大或是薄互层较多、无稳定激发岩性地区的激发井深设计，提高原始地震资料的分辨率。

Description

基于微测井子波定量化约束的井深设计方法

技术领域

本发明涉及油田地震勘探资料采集技术领域，具体是指一种基于微测井子波定量化约束地震勘探激发深度的设计方法。

背景技术

众所周知，在地震采集中合理选择激发井深是取好地震采集资料的基础和关键，井深的选择应注意两个问题：一是要保证反映目的层信号有足够的能量；二是要保证反映目的层的信号有足够的分辨率，尤其是在高分辨率地震勘探中，合适的激发井深是地震勘探获得良好资料的重要决定因素之一，井深选择不当，资料品质就会降低，甚至无法获得有效反射信息，导致地震勘探无法取得理想的效果。

在地震勘探中，炸药激发部位一般位于近地表之中，而表层结构对激发地震波影响较大，不同的表层结构对激发效果影响不同，因此在激发井深设计时提前进行近地表调查，建立精细近地表模型后逐点设计激发井深。目前，地震激发井深设计理论有两种：虚反射理论与岩性理论。研究认为，激发井深的选择应在虚反射界面以下较近的位置，选择较好的岩性激发，得到的地震波频率高、频带宽、信噪比高。

常规地震勘探激发井深设计方法如下：首先，采集微测井、岩性探测等近地表调查资料；进行微测井速度解释，寻找高速层，并结合微测井波形图选择有利激发深度点；然后进行岩性解释，寻找胶结程度高的粘土层；最后综合分析优选激发井深，然后通过内插，得到勘探区内各炮点激发井深深度。

该方法主要适用于表层结构相对简单、成层性好、岩性稳定的地区，对于一般精度的地震勘探，应用效果较好，但对于表层结构复杂、岩性横向变化较大或是薄互层较多，无稳定激发岩性时具有一定局限性，激发效果难以保证最佳。而大幅度提高微测井与岩性探测的密度，会带来勘探成本和时效等方面问题，在实际地震勘探中难以实施。因此，针对目前高精度、高密度勘探，依靠常规的激发井深设计方法难以设计最佳的激发井深，直接影响高精度地震采集资料的品质和勘探效果。

因此，亟待研制一种基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，进一步利用微测井资料，通过不同深度激发的微测井子波定量化分析，综合优选激发效果最好的深度，提高地震原始资料的分辨率，改善地震原始资料品质。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，该方法提取不同深度激发的微测井记录的激发子波，并进行定量化分析，综合优选激发效果最好的深度，能够改善表层结构复杂、岩性横向变化较大或是薄互层较多，无稳定激发岩性时的井深设计精度，提高激发效果，改善地震资料品质。

微测井激发子波形态受虚反射界面以及激发岩性的综合影响，其形态能够直接反映激发效果，常规方法结合了微测井波形进行激发深度点的选择，但仅仅进行定性判断，与解释人员经验及认知程度关系密切，而该方法在速度解释的基础上，对微测井激发子波进行频带宽度、中心频率、旁瓣与主瓣的能量比值以及子波清晰度的计算，并根据定量化分析结果综合分析评价优选最佳激发井深，以提高地震勘探采集资料品质。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现。

基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1，根据微测井资料，提取距井口一定距离处的包含若干不同激发深度的地面共接收点道集记录；

步骤2，提取共接收点道集记录的各道的初至波并运用自相关算法求取各道的相关子波；

步骤3，对各道的子波进行频谱分析，求取其频带宽度并计算其倍频程；

步骤4，对各道的子波进行主波瓣宽度计算，求取其中心频率；

步骤5，对各道的子波进行主瓣与旁瓣能量计算，求取旁瓣与主瓣的能量比；

步骤6，根据各道的子波的主瓣与旁瓣峰值计算求取子波清晰度；

步骤7，根据上述定量化分析结果，优选激发井深。

作为优选技术方案，步骤7中，绘制共接收点道集各道的道深度分别与共接收点道集各道的倍频程、中心频率、旁瓣与主瓣的能量比、子波清晰度的关系曲线，选取所述关系曲线中倍频程、中心频率、旁瓣与主瓣的能量比、子波清晰度均达到设计要求的道深度作为优选激发井深。

作为优选技术方案，在步骤1中，将微测井资料按激发深度进行排列，然后提取距井口2-5m处的某一地面道的共接收点道集记录。

作为优选技术方案，在步骤2中，由于单道地震记录中直达波的能量较强，波形畸变较小，与震源子波最为接近，因此，选取步骤1中共接收点道集记录的各道的初至波作为地震激发子波，并运用自相关算法求取零相位的相关子波。

作为优选技术方案，在步骤3中，分别对共接收点道集记录各道的相关子波进行频谱分析，选取某一门槛，求取子波的频带宽度，并计算倍频程，绘制倍频程-激发深度曲线；

所述门槛的选择原则是：根据勘探区域内地震资料信噪比情况选取，高信噪比区域，门槛较高，低信噪比区域，可适当放低。

作为优选技术方案，取子波的频带宽度的公式为：

式中：OCT为倍频程，f₁为低截频率，f₂为高截频率。

作为优选技术方案，选取相关子波的倍频程达到设计要求的道是指地震数据的频带宽度不小于三个倍频程的道。

作为优选技术方案，在步骤4中，根据共接收点道集记录各道的相关子波的主波瓣的宽度计算求取中心频率，并绘制中心频率-激发深度曲线。

作为优选技术方案，求取子波中心频率的公式如下：

式中：f为中心频率，Δt为主波瓣两侧过零点之间的时间间隔。

作为优选技术方案，选取相关子波的中心频率达到设计要求的道是指地震数据的中心频率不小于50Hz的道。

作为优选技术方案，在步骤5中，分别计算共接收点道集记录各道的相关子波的主瓣与旁瓣的均方根能量，并求取旁瓣与主瓣的能量比，绘制旁瓣与主瓣的能量比-激发深度曲线。

作为优选技术方案，并求取旁瓣与主瓣的能量比，公式如下：

式中：C为旁瓣与主瓣的能量比，A_2i为子波旁瓣样点值，A_1i为子波主瓣样点值。

作为优选技术方案，选取相关子波的旁瓣与主瓣的能量比达到设计要求的道是指地震数据的旁瓣与主瓣的能量比不大于0.0001的道。

作为优选技术方案，在步骤6中，分别计算共接收点道集记录各道的相关子波的的主瓣与旁瓣的峰值，求取主瓣与旁瓣峰值的比值，即子波清晰度，并绘制子波清晰度-激发深度曲线。

作为优选技术方案，子波清晰度计算公式如下：

式中：K为子波清晰度，A₀为主瓣峰值，A₁为旁瓣峰值。

作为优选技术方案，选取相关子波的子波清晰度达到设计要求的道是指地震数据的子波清晰度不小于5的道。

随着油田勘探开发的不断深入，勘探目标越来越复杂，勘探方向由构造勘探逐步转向岩性勘探。对地震资料的要求也由提高信噪比发展到提高分辨率，这就要求激发井深更加合理、精确，激发地震波分辨率更高，保真度更好。基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，综合考虑了虚反射与岩性的影响，并进行定量化计算分析，提高了井深设计精度，激发效果更好，能够改善地震资料品质。

本发明中的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，建立了一种基于微测井子波定量化约束的井深设计流程，该方法能够改善表层结构复杂、岩性横向变化较大或是薄互层较多，无稳定激发岩性时的井深设计精度，提高地震资料频带宽度，方法较简单，便于推广应用，并能够较好地提高井深设计精度，改善地震资料品质，提高地震资料分辨率。

与常规激发井深设计方法相比，本发明的激发井深设计方法，不仅适合表层结构相对简单、成层性好、岩性稳定的地区一般精度的地震勘探的井深设计，还适合表层结构复杂、岩性横向变化较大或是薄互层较多，无稳定激发岩性地区的激发井深设计，使激发效果达到最佳。

本发明是针对微测井资料深入研究，将常规定性分析发展到定量化分析而提出的一种高精度激发井深设计方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法的一具体实施例的流程图。

图2为本发明的一具体实施例中基于微测井子波定量化约束的井深设计方法的一具体实施例的微测井抽道记录。

图3为本发明的一具体实施例中基于微测井子波定量化约束的井深设计方法的一具体实施例的微测井相关子波。

图4为本发明的一具体实施例中基于微测井子波定量化约束的井深设计方法的一具体实施例的微测井子波频谱分析、中心频率、旁瓣与主瓣的能量比以及子波清晰度的定量化分析曲线；

图5为本发明的一具体实施例中常规设计方法设计的高速层下3m激发的单炮30-60Hz滤波记录。

图6为本发明的一具体实施例中基于微测井子波定量化约束的井深设计方法的一具体实施例的激发单炮30-60Hz滤波记录。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

微测井激发子波形态受虚反射界面以及激发岩性的综合影响，其形态能够直接反映激发效果，基于微测井子波定量化约束的井深设计方法在速度解释的基础上，提取不同深度激发的微测井记录的激发子波，对微测井激发子波进行频带宽度、中心频率、旁瓣与主瓣的能量比值以及子波清晰度的计算，并根据定量化分析结果综合分析评价优选最佳激发井深，以提高激发效果，改善地震资料品质。

实施例1。一种基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，该激发井深设计方法包括：步骤1，根据微测井资料提取不同激发深度道集记录；步骤2，提取各道初至波并运用自相关算法求取相关子波；步骤3，子波频谱分析求取频带宽度并计算倍频程；步骤4，子波主波瓣宽度计算求取中心频率；步骤5，子波主瓣与旁瓣能量计算求取旁瓣与主瓣的能量比；步骤6，子波主瓣与旁瓣峰值计算求取子波清晰度；步骤7，根据上述定量化分析结果综合分析评价优选激发井深。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，将微测井资料按激发深度进行排列，然后提取距井口2-5m的某一接收道集记录，选取的道距离井口太近可能受钻井井液的影响，波形发生变化，如果太远，地震波传播距离大而造成波形发生畸变。

在步骤2中，由于单道地震记录中直达波的能量较强，波形畸变较小，与震源子波最为接近，因此，选取步骤1中不同激发深度道集记录的初至波作为地震激发子波，并运用自相关算法求取零相位的相关子波。

在信号处理中，经常要研究一个信号经过一段时间延迟后自身的相似性，以便实现信号检测、识别与提取等。自相关子波反映了信号和其自身发生某个采样点平移后的相似程度，它在零点处幅值最大，并且左右对称，而且信号与相关子波具有相同频谱的特征。将初至波作为地震激发子波，各地震子波形态不一，评价较为困难，而运用自相关算法求取零相位的相关子波进行评价更为简单，其公式为：

式中：Φ_ss为相关子波，s(t)为信号，N为信号长度,τ延迟时间。

在步骤3中，分别对不同深度的子波进行频谱分析，选取某一门槛，如-10dB，求取子波的频带宽度，并计算倍频程绘制曲线，公式如下：

式中：OCT为倍频程，f₁为低截频率，f₂为高截频率。

研究表明地震资料频带越宽，地震成像处理的精度越高，增加低频分量能够减少子波旁瓣，降低地震资料解释的多解性，提高解释成果的精度，增加高频分量能够提高对薄储层的识别，一般当地震数据的频带宽度不低于两个倍频程时，才能保证获得较高精度的成像效果。

在步骤4中，根据子波主波瓣的宽度计算求取中心频率，并绘制曲线图；

在子波研究中,人们将子波主波瓣两侧过零点之间的时间间隔长度定义为主瓣宽度,并将主瓣宽度两倍的倒数定义为主瓣的等效频率，即子波中心频率，公式如下：

式中：f为中心频率，Δt为主波瓣两侧过零点之间的时间间隔。

在步骤5中，分别计算各激发深度子波的主瓣与旁瓣的均方根能量，并求取旁瓣与主瓣的能量比，绘制曲线，公式如下：

式中：C为旁瓣与主瓣的能量比，A_2i为子波旁瓣样点值，A_1i为子波主瓣样点值。

旁瓣与主瓣的能量比曲线，它反映了相关子波中心部位信号能量与相关边叶噪声分布情况。相关子波两侧的能量曲线波动，称之为相关边叶(旁瓣)。如果边叶能量衰减很慢，就会影响相邻层的分辨，尤其是地震记录中强层反射信号的相关子波边叶将对弱层反射信号产生干扰，也就是说相关边叶将作为噪声背景存在于资料记录之中，因此旁瓣与主瓣的能量比值较低时，边叶噪声才不会对地层的分辨产生影响。

在步骤6中，分别计算各激发深度子波的主瓣与旁瓣的峰值，求取主瓣与旁瓣峰值的比值，即子波清晰度，并绘制曲线图，公式如下：

式中：K为子波清晰度，A₀为主瓣峰值，A₁为旁瓣峰值。

子波清晰度即主瓣与旁瓣峰值的比值，它反映了子波的信噪比情况，主波峰极值越大，旁瓣幅值越小，压制子波边叶噪声越好，信噪比越高。

在步骤7中，根据上述倍频程、中心频率、旁瓣与主瓣的能量比以及子波清晰度的定量化分析曲线，综合分析评价优选激发井深。

实施例2。如图1所示，图1为本发明的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法的流程图。

在步骤101，将微测井资料按激发深度从浅至深排列，然后根据接收记录干扰情况，提取干扰小的距井口5m道的共接收点道集记录。流程进入到步骤102。

在步骤102，选取步骤101中不同激发深度道集记录的初至波作为地震激发子波，运用自相关算法求取零相位的相关子波。流程进入到步骤103。

在步骤103，分别对步骤102中不同深度的子波进行频谱分析，选取-10dB作为门槛，求取子波的频带宽度，并计算倍频程绘制曲线。流程进入到步骤104。

在步骤104，分别计算步骤102中子波主波瓣的宽度计算求取中心频率，并绘制曲线图。流程进入到步骤105。

在步骤105，分别计算步骤102中各激发深度子波的主瓣与旁瓣的均方根能量，并求取旁瓣与主瓣的能量比，绘制曲线。流程进入到步骤106。

在步骤106，分别计算步骤102中各激发深度子波的主瓣与旁瓣的峰值，求取主瓣与旁瓣峰值的比值，即子波清晰度，并绘制曲线图。流程进入到步骤107。

在步骤107，根据上述倍频程、中心频率、旁瓣与主瓣的能量比以及子波清晰度的定量化分析曲线，综合分析评价优选激发井深。

在应用本发明的一具体实施例中，选取胜利东部探区某一微测井运用本发明方法进行激发井深设计，具体实现步骤如图1；得到了本发明方法提取的第二道距井口5m的从浅至深排列的接收道集记录，一共激发30炮，井深分别为：0.5m，1m，1.5m，2m，2.5m，3m，3.5m，4m，4.5m，5m，6m，7m，8m，9m，10m，11m，12m，13m，14m，15m，16m，17m，18m，19m，20m，22m，24m，26m，28m，30m，如图2；求取不同激发深度道集记录的初至波作为地震激发子波，运用自相关算法求取零相位的相关子波，如图3所示；对相关子波进行频谱分析得到频宽，并计算出倍频程曲线，如图4(a)；求取相关子波主波瓣的宽度，并计算中心频率曲线，如图4(b)；求取相关子波的主瓣与旁瓣的均方根能量，并求取旁瓣与主瓣的能量比曲线，如图4(c)；求取相关子波的主瓣与旁瓣的峰值，并计算主瓣与旁瓣峰值的比值，即子波清晰度曲线，如图4(d)；根据图4所示定量分析曲线图可知，炸药位于第19-21炮14-16m深度时激发效果较好，16m以上子波清晰度降低，而之后出现高低变化，激发效果稳定性变差，另外虚反射影响的要求激发点距离虚反射界面不宜过大，因此设计井深为16m，并与以往方法设计波形、速度、岩性的定性方法设计的15m井深激发单炮对比，如图5为以往方法设计井深激发单炮30-60Hz滤波记录，图6为本发明方法设计井深激发单炮30-60Hz滤波记录，可以看出设计井深激发单炮较常规方法设计井深激发单炮相比，激发获取的单炮中深层2s以后能量更强、分辨能力更高等特点，能够提高地震资料品质。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和效果进行了进一步详细说明，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims (16)

1.基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1，根据微测井资料，提取距井口一定距离处的包含若干不同激发深度的地面共接收点道集记录；

步骤2，提取共接收点道集记录的各道的初至波并运用自相关算法求取各道的相关子波；

步骤3，对各道的子波进行频谱分析，求取其频带宽度并计算其倍频程；

步骤4，对各道的子波进行主波瓣宽度计算，求取其中心频率；

步骤5，对各道的子波进行主瓣与旁瓣能量计算，求取旁瓣与主瓣的能量比；

步骤6，根据各道的子波的主瓣与旁瓣峰值计算求取子波清晰度；

步骤7，根据上述定量化分析结果，优选激发井深。

2.根据权利要求1所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于：步骤7中，绘制共接收点道集各道的道深度分别与共接收点道集各道的倍频程、中心频率、旁瓣与主瓣的能量比、子波清晰度的关系曲线，选取所述关系曲线中倍频程、中心频率、旁瓣与主瓣的能量比、子波清晰度均达到设计要求的道深度作为优选激发井深。

3.根据权利要求1所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，在步骤1中，将微测井资料按激发深度进行排列，然后提取距井口2-5m处的某一地面道的共接收点道集记录。

4.根据权利要求1所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，在步骤2中，选取步骤1中共接收点道集记录的各道的初至波作为地震激发子波，并运用自相关算法求取零相位的相关子波。

5.根据权利要求1所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，在步骤3中，分别对共接收点道集记录的各道的相关子波进行频谱分析，选取某一门槛，求取子波的频带宽度，并计算倍频程，绘制倍频程-激发深度曲线；

所述门槛的选择原则是：根据勘探区域内地震资料信噪比情况选取，高信噪比区域，门槛较高，低信噪比区域，可适当放低。

6.根据权利要求5所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，取子波的频带宽度的公式为：

式中：OCT为倍频程，f₁为低截频率，f₂为高截频率。

7.根据权利要求5所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于：选取相关子波的倍频程达到设计要求的道是指地震数据的频带宽度不小于三个倍频程的道。

8.根据权利要求1所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，在步骤4中，根据共接收点道集记录的各道的相关子波的主波瓣的宽度计算求取中心频率，并绘制中心频率-激发深度曲线。

9.根据权利要求8所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，求取子波中心频率的公式如下：

式中：f为中心频率，Δt为主波瓣两侧过零点之间的时间间隔。

10.根据权利要求8所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于：选取相关子波的中心频率达到设计要求的道是指地震数据的中心频率不小于50Hz的道。

11.根据权利要求1所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，在步骤5中，分别计算共接收点道集记录的各道的相关子波的主瓣与旁瓣的均方根能量，并求取旁瓣与主瓣的能量比，绘制旁瓣与主瓣的能量比-激发深度曲线。

12.根据权利要求11所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，并求取旁瓣与主瓣的能量比，公式如下：

式中：C为旁瓣与主瓣的能量比，A_2i为子波旁瓣样点值，A_1i为子波主瓣样点值。

13.根据权利要求11所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于：选取相关子波的旁瓣与主瓣的能量比达到设计要求的道是指地震数据的旁瓣与主瓣的能量比不大于0.0001的道。

14.根据权利要求1所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，在步骤6中，分别计算共接收点道集记录的各道的相关子波的主瓣与旁瓣的峰值，求取主瓣与旁瓣峰值的比值，即子波清晰度，并绘制子波清晰度-激发深度曲线。

15.根据权利要求14所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于，子波清晰度计算公式如下：

式中：K为子波清晰度，A₀为主瓣峰值，A₁为旁瓣峰值。

16.根据权利要求14所述的基于微测井子波定量化约束的井深设计方法，其特征在于:选取相关子波的子波清晰度达到设计要求的道是指地震数据的子波清晰度不小于5的道。

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