CN112526610B - 一种约束表层建模的三维地震采集激发井深设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种约束表层建模的三维地震采集激发井深设计方法，属于地震资料采集处理技术领域，通过更新初始速度模型能够得到用于设计激发井深的高精度近地表速度模型，即先建立初始速度模型，根据该初始速度模型反演建立近地表模型，结合地震采集的新测量成果、表层调查点资料的约束条件，在近地表模型的基础上反演得到高精度近地表速度模型。最后将采集区的设计炮点数据和不同地表类型区域对应的激发层速度界面代入该高精度近地表速度模型，从而得到高精度的激发井深。本发明的三维地震采集激发井深设计方法提高了速度模型的精度，优化了井深设计，且优化后的激发井深精度较高，能够保证地震资料品质、低幅构造和属性预测精度。

Description

一种约束表层建模的三维地震采集激发井深设计方法
技术领域
本发明属于地震资料采集处理技术领域，具体涉及一种约束表层建模的三维地震采集激发井深设计方法。
背景技术
地震采集是油气地震勘探中的第一道工序，地震采集是指按照地震采集设计，在地面激发地震波，通过地层传播后的地震信号经过放大、滤波和数字转换被地面检波器接收的过程。在井炮地震勘探野外采集中，需通过合理精确的分线设计保证在有利激发层中进行激发，因此，在地震勘探施工中首先需要通过激发试验和近地表调查获得采集区的最佳激发岩性及其空间展布，以合理设计激发参数。
常规激发井深设计方法是：首先进行小折射、微测井和潜水面等表层结构调查，确定低降速带厚度，然后通过经验和各类内插算法计算得到全区的最佳激发岩性界面分布，结合激发试验论证，进而确定最佳激发井深，具体参见作者葛利华等人于2017年3月在期刊《吉林大学学报》第47卷第2期公开的文献《辽西葫芦岛东部表层调查方法比对实验》、作者吕芙瑶等人于2013年6月在期刊《石油工业计算机应用》第2期公开的文献《基于局部矩形网格构建的激发井深设计》，和魏明阳在于2014年在期刊《地球物理学进展》第29卷第6期公开的文献《巴楚地区基于多重条件下约束下激发参数设计》。常规激发井深设计方法在表层结构变化小、高速层速度横向差异不大的地区，能取得较好的效果，但在地表高程起伏大、表层结构横向变化较大的区域，低测资料难以控制空间速度和厚度的变化，导致设计井深出现内插精度不足和随地形起伏变化的问题，降低了根据上述设计井深得到的地震资料品质，甚至会出现把近地表异常变化引起的振幅不一致性当成地质现象的错误解释。
发明内容
本发明的目的是提供一种约束表层建模的三维地震采集激发井深设计方法，用于解决采用常规激发井深设计方法设计井深出现内插精度不足和随地形起伏变化的问题。
基于上述目的，三维地震采集激发井深设计方法的技术方案如下：
获取研究区的前期地震数据和前期表层资料，根据所述前期地震数据和确定的近地表模型反演深度和反演偏移距优化大炮初至；根据优化后的大炮初至，结合所述近地表模型反演深度，建立初始速度模型；将所述前期表层资料作为约束条件，在所述初始速度模型的基础上进行反演，建立近地表模型；
获取研究区地震采集的新测量成果和新表层调查点资料，该新测量成果包括设计炮点数据，新表层调查点资料为微测井得到的数据；
将所述新测量成果和新表层调查点资料作为新的约束条件，在近地表模型的基础上进行反演，得到高精度近地表速度模型；
根据获取采集区的设计炮点数据和不同地表类型区域对应的激发层速度界面，结合所述高精度近地表速度模型，得到相应设计炮点的激发井深。
上述技术方案的有益效果为：
本发明的一种约束表层建模的三维地震采集激发井深设计方法，通过更新初始速度模型能够得到用于得到激发井深的高精度近地表速度模型，即结合研究区的地表和低降速带变化特点，依据大炮初至先建立初始速度模型，根据该初始速度模型反演建立近地表模型，再将结合新测量成果和新表层调查点资料作为约束条件，在近地表模型的基础上反演得到高精度近地表速度模型。最后将采集区的设计炮点数据和不同地表类型区域对应的激发层速度界面代入该高精度近地表速度模型，从而得到高精度的激发井深。本发明的三维地震采集激发井深设计方法提高了速度模型的精度，优化了井深设计，且优化后的激发井深精度较高，能够保证地震资料品质、低幅构造和属性预测精度，不存在内插精度不足和随地形起伏变化的问题。
进一步的，所述近地表模型反演深度和反演偏移距是根据研究区的地表和低降速带变化特点确定的。
进一步的，所述激发层速度界面是依据研究区的地表类型、试验论证参数和表层岩性调查确定的。
进一步的，在将所述激发层速度界面作为输入加载至所述高精度近地表模型前，还包括对激发层速度界面进行大半径平滑，得到统一平滑半径的激发层速度界面。
附图说明
图1是本发明的三维地震采集激发井深设计方法流程图；
图2是本发明的表层资料转化为适合静校正处理软件的文本图；
图3是本发明的设计炮点激发井深文本图；
图4是现有技术中采用常规激发井深方法得到的地震单炮记录图；
图5是采用本发明方法得到的地震单炮记录图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
本实施例提出一种约束表层建模的三维地震采集激发井深设计方法，如图1所示，包括以下步骤：
收集研究区的前期地震数据和前期表层资料(小折射和微测井得到的数据)；依据研究区的地表和低降速带变化特点，确定近地表模型反演深度和反演偏移距，优化大炮初至；依据优化后的大炮初至，结合近地表模型反演深度，建立近地表初始速度模型；将所述前期表层资料作为约束条件，在近地表初始速度模型的基础上进行反演建模，建立近地表模型。
收集研究区地震采集的新测量成果(包括设计炮点的X、Y坐标、高程)和新表层调查点资料(微测井得到的数据)，将新测量成果和表层调查点资料作为新的约束条件，在近地表模型的基础上进行反演，得到高精度近地表速度模型。
依据研究区地震采集施工范围和技术设计，获取采集区的设计炮点数据；依据研究区的地表类型、试验论证参数和表层岩性调查，确定不同地表类型区域对应的激发层速度界面；将设计炮点数据和激发层速度界面作为输入，加载到高精度近地表速度模型中，输出地震采集区设计炮点的激发井深。
以某盆地某工区的三维地震资料采集处理为例，已知该研究区范围为685km2，属于沙漠草原地貌，地表高程在1340－1500米之间，地形整体趋势相对平坦(分为高地区、低洼区、断裂区和斜坡区)，局部起伏高差达近百米，沙土覆盖厚，近地表厚度和速度横向变化剧烈；研究区的地质背景相对简单，地震成果显示中生界和古生界地层极为平缓，整体呈东北高西南低的斜坡，东北部位发育大型应力构造，断裂出露地表；研究区内已有前期两个年度的二维地震采集资料，共计50条测线，密度为4×2km，表层低测资料点(小折射、微测井)近千个，有已完钻井约8口(包括探井、直井、水平井)，井点分布相对均匀。研究区的地表类型多样、低降速带的厚度和速度横向变化剧烈增加了地震采集井深设计的难度，前期地震资料(即前期地震数据)和低测资料丰富，具备多信息约束建模的基本条件，且常规激发井深设计方法存在内插精度不足和随地形起伏变化的问题，因此，采用本发明的三维地震采集激发井深设计方法，设计研究区地震采集的激发井深，具体操作步骤如下：
(1)收集研究区的前期地震数据和前期表层资料；前期地震数据为地震采集技术领域标准segy或segd格式的炮集数据和炮集数据对应的地震采集技术领域标准sps文件；将所述前期地震数据在静校正处理软件中打开，通过线性动校正后逐点拾取初至旅行时，得到dat或txt格式的大炮初至，作为建立近地表速度模型和本发明进行反演的资料基础；前期表层资料为研究区前期实施的各个低测调查点的小折射和微测井解释成果，包括表层调查点的XY坐标、岩性特征和解释成果分层数据表格。
(2)依据研究区的地表和低降速带变化特点，包括地表类型、低降速带厚度和速度的纵向、横向变化，确定近地表模型反演深度和反演偏移距，优化大炮初至；针对反演参数，包括反演深度、反演偏移距、反演次数、反演面元等，通过迭代误差和射线密度的指标，测试近地表模型反演深度和反演偏移距范围，进而确定大炮初至；依据大炮初至，结合反演深度，在静校正处理相关软件中点取分层数据的速度和厚度，建立近地表初始速度模型。
(3)将前期表层资料作为约束条件，在初始速度模型的基础上进行层析反演，建立近地表模型。
该步骤隐含一个简化处理，由于收集到的所有表层资料是解释成果分层数据表格，需要将此表格的数据转化为适合静校正处理软件的文本文件，该文本文件是包含X坐标、Y坐标、低速层厚度H0、低速层速度V0、降速层厚度H1、降速层速度V1、高速层厚度H2、高速层速度V2等八列的prn或txt文件，如图2所示；将此文件加载到处理软件中，作为约束条件，采用约束层析反演算法，建立近地表模型。
(4)收集和加载研究区地震采集的新测量成果和新表层调查点资料，将此作为新的约束条件，在步骤(3)得到的近地表模型的基础上进行反演建模，获得高精度近地表速度模型。
(5)依据研究区地震采集施工范围和技术设计，获取采集区的设计炮点数据。
该步骤隐含一个简化处理，需要将采集区的设计炮点数据转化为适合静校正处理软件的文本文件，该文本文件是包含线点号、X坐标、Y坐标、地表高程、插值井深等五列的prn或txt文件。
(6)获取试验论证参数和表层岩性调查，其中，试验论证参数主要包括单炮记录的一些定量化指标，比如：能量、频率、信噪比、子波等；表层岩性调查主要是指微测井岩性解释，按照表层调查(表层调查包括地表露头调查、潜水面调查和微测井解释)，确定微测井的深度，以及每一段深度对应的岩性，比如：表层沙、含泥砂岩、含砾砂岩及对应的深度和速度。
依据研究区的地表类型、试验论证参数和表层岩性调查，确定不同地表类型区域对应的激发层速度界面，以此适应不同地表类型区域的井深设计。比如：地表类型为高地平坦区，结合该区域的表层岩性调查中的速度，用单炮记录的试验论证参数，确定该区域的最佳激发层速度面。
由于激发层速度界面是按照速度固定值确定的，在速度模型上会突变，为消除速度突变，保证激发层速度界面的速度趋势，激发层速度界面需要进行大半径平滑，平滑效果要足以体现层位速度的变化趋势；不同地表类型的激发层速度界面采用统一的平滑半径；
(7)将步骤(5)得到的设计炮点数据和步骤(6)得到的激发层速度界面作为输入，加载到步骤(4)得到的高精度速度模型中，输出地震采集区设计炮点的激发井深；计算得到的激发井深以文本格式导出，如图3所示，各列依次为线点号、X坐标、Y坐标、地表高程、基底厚度、设计井深、原始插值井深、设计误差等八列的prn或txt文件。
本发明主要利用研究区内的高精度近地表速度模型的速度趋势来设计地震采集激发井深，并不是将前期表层资料通过内插算法进行插值，不存在内插精度不足和随地形起伏变化的情况。依据本发明的三维地震采集激发井深设计方法得到的激发井深，通过单炮质量对比分析看出，地震资料品质得到大幅提高，如图4和图5所示，两炮的位置相距20m，药量相同，图4井深为16m，图5井深为37.2m。本发明的三维地震采集激发井深设计方法的主要优势是利用了研究区的多种信息融合，获得的高精度近地表速度模型进一步削弱常规静校正对处理的影响，降低处理成果的解释误差，提高静校正处理精度和地震成果属性预测精度。

Claims (4)

1.一种约束表层建模的三维地震采集激发井深设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取研究区的前期地震数据和前期表层资料，根据所述前期地震数据和确定的近地表模型反演深度和反演偏移距优化大炮初至；根据优化后的大炮初至，结合所述近地表模型反演深度，建立初始速度模型；将所述前期表层资料作为约束条件，在所述初始速度模型的基础上进行反演，建立近地表模型；
获取研究区地震采集的新测量成果和新表层调查点资料，该新测量成果包括设计炮点数据，新表层调查点资料为微测井得到的数据；
将所述新测量成果和新表层调查点资料作为新的约束条件，在近地表模型的基础上进行反演，得到高精度近地表速度模型；
根据获取采集区的设计炮点数据和不同地表类型区域对应的激发层速度界面，结合所述高精度近地表速度模型，得到相应设计炮点的激发井深。
2.根据权利要求1所述的约束表层建模的三维地震采集激发井深设计方法，其特征在于，所述近地表模型反演深度和反演偏移距是根据研究区的地表和低降速带变化特点确定的。
3.根据权利要求1所述的约束表层建模的三维地震采集激发井深设计方法，其特征在于，所述激发层速度界面是依据研究区的地表类型、试验论证参数和表层岩性调查确定的。
4.根据权利要求1所述的约束表层建模的三维地震采集激发井深设计方法，其特征在于，在将所述激发层速度界面作为输入加载至所述高精度近地表模型前，还包括对激发层速度界面进行大半径平滑，得到统一平滑半径的激发层速度界面。
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