CN113514876B - 一种基于地层速度校正的设计井深度计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基于地层速度校正的设计井深度计算方法，属于石油勘探领域。该方法结合研究区的构造演化和测井曲线特征将圈闭所在位置及其附近区域上覆的地层细分为多个地层单元；将一个地层单元作为一个目的层段得到圈闭所在位置及其附近区域上覆的所有目的层段分层数据；将所有目的层段分层数据标定到连井地震剖面上确定每个目的层段的时间厚度；利用测井资料对基于地震速度谱资料计算得到的每个目的层段的层速度进行校正，得到每个目的层段校正后的层速度；利用每个目的层段的时间厚度和校正后的层速度计算得到每个目的层段的地层厚度；由上而下对各目的层段的地层厚度进行叠加得到设计井井点的靶点深度。本发明能准确确定设计井井点的靶点深度。

Description

一种基于地层速度校正的设计井深度计算方法
技术领域
本发明涉及一种基于地层速度校正的设计井深度计算方法，属于石油勘探技术领域。
背景技术
随着石油勘探开工作的不断深入，一个盆地或凹陷的中浅层油气藏已探明，勘探领域要不断延伸到更深的目标层系。同时在勘探程度较低的新区，一个凹陷仅有很少的钻井，在这些情况下，为了把未知领域油气勘探目的层的构造形态、高点埋深搞清楚，除了进行地震资料综合解释外，还需要进行精细的地层速度分析进行构造成图。
关于地下构造的精细成图问题，目前主要是针对中浅层开展的成图方法研究，针对勘探程度低的深层系，其构造成图仅仅是利用地震处理过程中的速度谱资料与已钻井资料，一方面由于受埋藏深度的影响，深层系的地震资料信噪比较低、地震速度谱能量团不集中，导致深层系的速度分析难度大，难以利用地震速度谱资料建立较为可靠的速度模型，进而难以准确求取深层系的构造深度，深层系的作图精度较低；另一方面，对没有钻井资料的深层系，由于钻井资料的缺乏，导致层位成图后深度误差较大，难以满足油气勘探的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于地层速度校正的设计井深度计算方法，能够准确确定深层系的构造深度，进而准确确定设计井的深度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于地层速度校正的设计井深度计算方法，该方法包括以下步骤：
(1)获取研究区的钻井资料、测井资料和地震资料，以及研究区的圈闭资料；
(2)结合研究区的构造演化和测井曲线特征确定圈闭所在位置及其附近区域上覆地层的不整合界面，并依据所述不整合界面确定圈闭所在位置及其附近区域上覆的所有地层层系和各地层层系的顶、底界面；利用测井曲线特征分别对每个地层层系进行沉积旋回划分，将一个沉积旋回作为一个地层单元，从而将每个地层层系划分为至少一个地层单元；将一个地层单元作为一个目的层段，从而得到圈闭所在位置及其附近区域上覆的所有目的层段分层数据；
(3)将所述圈闭所在位置及其附近区域上覆的所有目的层段分层数据标定到连井地震剖面上，进行连井地震剖面解释确定每个目的层段的顶、底反射层，以及每个目的层段的顶、底反射层对应的双程旅行时，将每个目的层段的底、顶反射层对应的双程旅行时的差值作为每个目的层段的时间厚度；
(4)基于地震速度谱资料计算得到每个目的层段的层速度；
(5)利用测井资料对每个目的层段的层速度进行校正，得到每个目的层段校正后的层速度；
(6)利用每个目的层段的时间厚度和校正后的层速度，计算得到每个目的层段的地层厚度；
(7)由上而下对各目的层段的地层厚度进行叠加计算得到设计井井点的靶点深度。
本发明的有益效果是：本发明首先对研究区圈闭所在位置及其附近区域上覆的地层进行精细构造解释：先在纵向上把圈闭所在位置及其附近区域上覆的地层划分为大的地层层系，再对每个地层层系进行沉积旋回划分，进一步将每个地层层系细分为至少一个地层单元，使相同的地层单元具有相同或相近的层速度；然后在精细构造解释的基础上，利用测井资料对基于地震速度谱资料计算得到的每个目的层段的层速度进行校正，利用每个目的层段的时间厚度和校正后的层速度，计算得到每个目的层段的地层厚度，从而搞清了每一个目的层段构造高点位置，进而达到搞清深层系构造深度的目的；最后，由上而下对各目的层段的地层厚度进行叠加计算得到设计井井点的靶点深度，利用计算得到的设计井井点的靶点深度进行打井，能够钻遇岩性圈闭，取得预期的勘探效果。
进一步地，在上述方法中，所述利用测井资料对每个目的层段的层速度进行校正的过程包括：利用公式Vinti＝Ei×Vsi计算得到每个目的层段校正后的层速度，式中，Vinti为第i个目的层段校正后的层速度，Ei为第i个目的层段的误差比例系数，Vsi为基于地震速度谱资料计算得到的第i个目的层段的层速度；
其中，对于钻井钻遇到的目的层段，该目的层段的误差比例系数＝该目的层段的井点层速度/基于地震速度谱资料计算得到的该目的层段的层速度；对于钻井未钻遇到的目的层段，该目的层段的误差比例系数利用已求得的钻井钻遇到的目的层段的误差比例系数插值得到；
其中，对于钻井钻遇到的目的层段，该目的层段的井点层速度V的求取公式为：式中，Di、Di+1分别为基于测井资料得到的该目的层段顶、底反射层的深度值，单位为m，Ti、Ti+1分别为基于测井资料得到的该目的层段顶、底反射层对应的双程旅行时，单位为s。
进一步地，在上述方法中，所述步骤(3)包括：对于钻井钻遇到的目的层段，利用VSP地震测井资料或合成地震记录将该目的层段标定在连井地震剖面上；对于钻井未钻遇到的目的层段，利用研究区的综合时深关系将该目的层段标定在连井地震剖面上，所述研究区的综合时深关系通过对研究区内已钻井的时深数据拟合得到。
进一步地，在上述方法中，所述步骤(4)包括：对地震速度谱资料进行处理得到均方根速度，利用所述均方根速度通过DIX公式计算得到每个目的层段的层速度。
附图说明
图1是本发明方法实施例1中的基于地层速度校正的设计井深度计算方法流程图；
图2是本发明方法实施例1中的时深关系曲线对比图；
图3是本发明方法实施例1中的连井剖面层位标定图；
图4是本发明方法实施例1中的T83反射层时间构造图；
图5是本发明方法实施例1中的T83反射层深度构造图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
方法实施例1：
含油气盆地中，由于地层的压实与成岩作用，随着地层埋深加大地层速度也会增大，地层速度的变化主要受到地层埋深、沉积时代与对应岩性、孔隙流体性质的影响。同一地质时期的地层的层速度变化具有相似性，不同沉积时代沉积的地层的层速度差别较大。即使同一时代的地层，层速度也会随深度与相带的不同，在空间上有一定的变化。
本实施例的基于地层速度校正的设计井深度计算方法(以下简称本实施例方法)从影响地层速度的主控因素出发，依据微积分原理细分层系，通过小层控制法求取设计井的深度。
本实施例方法如图1所示，该方法具体包括以下步骤：
步骤1、获取研究区的钻井资料、测井资料和地震资料，以及研究区的圈闭资料；
其中，结合研究区的钻井资料、测井资料和地震资料能够确定研究区的构造演化。
步骤2、层系划分；
该步骤基于地层速度的变化规律，以钻井资料、测井资料与地震资料为基础，依据微积分原理，在大的地层层系控制下细分层系，从而在纵向上把圈闭所在位置及其附近区域上覆地层划分成较小的地层单元，使相同的地层单元具有相同或相近的层速度。
层系划分的具体过程如下：
(1)结合研究区的构造演化和测井曲线特征确定圈闭所在位置及其附近区域上覆地层的不整合界面，并依据圈闭所在位置及其附近区域上覆地层的不整合界面确定圈闭所在位置及其附近区域上覆的所有地层层系和各地层层系的顶、底界面；
(2)利用测井曲线特征分别对每个地层层系进行沉积旋回划分，将一个沉积旋回作为一个地层单元，从而将每个地层层系划分为至少一个地层单元；
其中，沉积旋回是垂直地层剖面上，具有相似岩性的岩石有规律性地重复出现的现象；对于某个沉积旋回，若其岩性为下粗上细则该沉积旋回为正旋回，若其岩性为上粗下细则该沉积旋回为反旋回；一个地层层系可能能划分出多个沉积旋回，将一个沉积旋回作为一个地层单元，实现细分层系，特殊地，当一个地层层系仅包含一个沉积旋回时，该地层层系本身为一个地层单元。
(3)将一个地层单元作为一个目的层段，从而得到圈闭所在位置及其附近区域上覆的所有目的层段分层数据。
步骤3、层位标定；
该步骤将圈闭所在位置及其附近区域上覆的所有目的层段分层数据标定到连井地震剖面上。
层位标定的具体实施过程如下：
(1)对于钻井钻遇到的目的层段，利用VSP(垂直地震剖面)地震测井资料或合成地震记录将该目的层段标定在连井地震剖面上；
具体地，首先求取钻遇目的层段的井的时深关系：当钻遇目的层段的井有VSP地震测井资料时，利用VSP地震测井资料求取该井的时深关系；当钻遇目的层段的井没有VSP地震测井资料时，通过制作合成记录求取该井的时深关系；然后结合钻遇目的层段的井的时深关系将该目的层段标定在连井地震剖面上。
(2)对于钻井未钻遇到的目的层段，利用研究区的综合时深关系将该目的层段标定在连井地震剖面上；
其中，研究区的综合时深关系通过对研究区内已钻井的时深数据拟合得到，研究区内已钻井的时深数据利用已钻井的VSP地震测井资料或合成地震记录得到，研究区的综合时深关系如公式(1)所示：
D(t)＝at2+bt+c (1)
式中，D(t)为地层埋深，单位为m，t为反射层双程旅行时，单位为s，a,b,c为拟合系数。
步骤4、进行连井地震剖面解释，研究区闭合解释，完成目的层段顶底反射层的对比解释，制作时间构造图；
该步骤进行连井地震剖面解释确定每个目的层段的顶、底反射层，以及每个目的层段的顶、底反射层对应的双程旅行时，将每个目的层段的底、顶反射层对应的双程旅行时的差值作为每个目的层段的时间厚度。
其中，每个目的层段的时间厚度按公式(2)求取：
△ti＝Ti+1-Ti (2)
式中，△ti为目的层段的底、顶反射层对应的双程旅行时的差值，单位为s，Ti、Ti+1分别为目的层段顶、底反射层对应的双程旅行时，单位为s。
步骤5、基于地震速度谱资料计算得到每个目的层段的层速度；
该步骤对地震速度谱资料进行处理得到均方根速度，利用计算得到的均方根速度通过DIX公式(即迪克斯公式)计算得到每个目的层段的层速度。由DIX公式求取第i个目的层段的层速度Vsi的公式为：
式中，Vr,i为第i个目的层段的均方根速度，Vr,i-1为第i-1个目的层段的均方根速度，Vs,i为第i个目的层段的层速度，单位为m/s，ti-1为第i个目的层段顶的反射时间，ti为第i个目的层段底的反射时间。
步骤6、层速度校正；
该步骤利用测井资料对步骤5中计算得到的每个目的层段的层速度进行校正，得到每个目的层段校正后的层速度。
层速度校正的具体实施过程如下：
(1)求取每个目的层段的误差比例系数；
其中，对于钻井钻遇到的目的层段，该目的层段的误差比例系数＝该目的层段的井点层速度/基于地震速度谱资料计算得到的该目的层段的层速度；在求得研究区内的所有钻井钻遇到的目的层段的误差比例系数后，利用已求得的钻井钻遇到的目的层段的误差比例系数在解释层位控制下进行空间插值，得到研究区内所有钻井未钻遇到的目的层段的误差比例系数。本实施例中采用克里格法(kriging)实现空间插值。
例如，假设某个目的层段为钻井钻遇到的目的层段，则该目的层段的误差比例系数E＝V/Vs，式中，V为该目的层段的井点层速度，单位为m/s，Vs基于地震速度谱资料计算得到的该目的层段的层速度，单位为m/s。
其中，对于钻井钻遇到的目的层段，该目的层段的井点层速度V的求取公式为：
式中，Di、Di+1分别为基于测井资料得到的该目的层段顶、底反射层的深度值，单位为m，Ti、Ti+1分别为基于测井资料得到的该目的层段顶、底反射层对应的双程旅行时，单位为s。具体地，对于钻井钻遇到的目的层段，利用井点处的VSP测井资料或合成地震记录确定该目的层段的时深关系；然后，结合该目的层段的时深关系和测井得到的该目的层段顶、底反射层的深度值就能确定该目的层段顶、底反射层对应的双程旅行时。
(2)基于求得的每个目的层段的误差比例系数，按公式(5)求取每个目的层段校正后的层速度：
Vinti＝Ei×Vsi (5)
式中，Vinti为第i个目的层段校正后的层速度，单位为m/s，Ei为第i个目的层段的误差比例系数，Vsi为基于地震速度谱资料计算得到的第i个目的层段的层速度。
步骤7、利用每个目的层段的时间厚度和校正后的层速度，计算得到每个目的层段的地层厚度；具体地，按公式(6)求出每个目的层段的地层厚度：
Hi＝△ti×Vinti (6)
式中，Hi为第i个目的层段的地层厚度，△ti为目的层双程旅行时的时差，单位为s。Vinti为校正后的层速度，单位为m/s。
步骤8、由上而下对各目的层的厚度进行叠加计算得到设计井井点的靶点深度(这里的靶点深度，是指竖直井打到岩性圈闭所在位置的深度)，设计井井点的靶点深度计算公式如公式(7)所示：
式中，Hi为第i个目的层段的地层厚度，单位为m。
下面通过实例验证本实施例方法的有效性。
研究区为一山间盆地，已探明的石油地质储量均分布在侏罗系三工河组的背斜油气藏。随着勘探的不断深入，背斜油气藏探明程度已很高，而断鼻、断块、推覆体等非背斜圈闭的钻井则几乎全部失利，导致盆地油气勘探的步伐停滞不前，寻找新的储量接替区已刻不容缓。通过对盆地构造、沉积、储层、成藏条件综合分析认为，盆地八道湾组源内岩性油气藏受构造运动影响较小、油气保存条件较好，具有较大的勘探潜力，在斜坡区深层系寻找岩性油气藏战略意义，一旦获得突破，对拓展该区深层勘探领域具有引领意义。
通过岩性圈闭识别技术在深层系八道湾组落实了岩性圈闭，由于深凹区深层系，缺乏速度资料，采用本实施例方法以准确确定岩性圈闭的设计井井深，工作流程如下：
1、依据研究区的构造演化和测井曲线特征先划分岩性圈闭所在位置及其附近区域上覆地层的不整合界面：该研究区新生界古近系与下覆侏罗系地层为角度不整合接触，侏罗系与下覆二叠系地层为小角度不整合接触，其中，侏罗系内部为连续性沉积。
2、依据测井曲线特征分别对每个地层层系进行沉积旋回划分，将侏罗系地层划分为三个地层单元。
3、利用该区VSP地震测井得到的时深关系与制作合成记录求取井点的时深关系。通过多井点时深关系拟合研究区的一条时深关系曲线(图2)。时深关系函数为：
D(t)＝343.3t2+724.0t+32.88
4、根据VSP地震测井得到的时深关系与制作合成记录把地质分层标定到地震剖面上(图3)。重点标定了4个地震反射目的层段，地震反射界面与地质层位的对应关系是：T8相当于第三系(即古近系)底界反射，T82相当于侏罗系西山窑组底界反射，T83相当于侏罗系三工河组底界反射，T84相当于侏罗系八道湾组底界反射。
T8地震反射层：与下伏地层呈明显的角度不整合接触关系，不整合界面全区内清晰可靠，反射能量较弱，多为中－长连续、振幅弱－中等反射，解释时以上部平行于此界面的一套强振幅反射波作为标志层，可全区对比追踪，是最为明显的一个地震反射标志层。
T82地震反射层：与下伏地层呈整合接触关系，反射能量较强，多为中－长连续、振幅中等－较强反射，可全区连续追踪解释。
T83地震反射层：与下伏地层呈整合接触关系，反射能量较弱，地震反射波特征不明显，为短连续、弱振幅，局部呈中强相位，基本可连续追踪解释。
T84地震反射层：与下伏地层呈不整合接触关系，工区内大部分为平行不整合，局部地区可见角度不整合，地震反射波具有低频强振幅反射特征，基本可连续追踪解释。
5、通过对标定后的连井剖面解释，研究区闭合解释，完成了4个目的层段顶底反射层的对比解释，同时在T83至T84之间根据地震资料结合钻井地质曲线特征又细分了2个反射层，T84-1、T84-2，并对该2个反射层进行对比解释，制作时间构造图(T83反射层时间构造图如图4所示)。
依据制作的时间构造图，能够求得侏罗系以上各地层的时间厚度、侏罗系西山窑、侏罗系三工河、侏罗系八道湾各目的层段对应的时间厚度。
6、利用地震资料处理得到的均方根速度，通过DIX公式求取每个目的层段的层速度，利用测井速度、合成记录标定获得井点(W1、W2、W3、W4)处的层速度信息(见表1)，再用井点(W1、W2、W3、W4)处的层速度对通过DIX公式求取的每个目的层段的层速度进行校正。
表1井点处的层速度表
深层无井钻遇的目的层段，要用本实施例方法对基于地震速度谱资料计算得到的层速度进行校正，建立精细的三维层速度场。
为了消除构造成图过程中的累计误差，由上而下分别求出各目的层段的地层厚度(T83反射层深度构造图如图5所示)，最后通过逐点叠加，获得设计井Wj的轨迹及深度，表2为设计井Wj的深度计算表2。
表2设计井Wj的深度预测表
由表2可以看出，钻遇T82目的层段所需的设计井井深为3432m，钻遇T83目的层段所需的设计井井深为4244m，钻遇T84目的层段所需的设计井井深为5062m。经钻探后对比分析，井深绝对误差在10m以内。
综上所述，本实施例方法首先对研究区岩性圈闭所在位置及其附近区域上覆的地层进行精细构造解释：从影响地层速度的主控因素出发，依据微积分原理，以钻井与地震剖面为基础，在大的地层层系控制下细分层系，在纵向上，把圈闭所在位置及其附近区域上覆的地层划分成较小的地层单元，使在相同的地层单元具有相同或相近的层速度；然后在精细构造解释的基础上，利用测井资料对基于地震速度谱资料计算得到的每个目的层段的层速度进行校正，利用每个目的层段的时间厚度和校正后的层速度，计算得到每个目的层段的地层厚度，从而搞清了每一个目的层段构造高点位置，进而达到搞清深层系构造深度的目的；最后，由上而下对各目的层段的地层厚度进行叠加计算得到设计井井点的靶点深度，利用计算得到的设计井井点的靶点深度进行打井，能够钻遇岩性圈闭，取得预期的勘探效果。
方法实施例2：
本实施例与方法实施例1的区别仅在于：在求取研究区内所有钻井未钻遇到的目的层段的误差比例系数时，本实施例采用的空间插值方法与方法实施例1中采用的空间插值方法不同，本实施例采用最近邻点法(NNI)实现空间插值，作为其他实施方式，空间插值还可以采用现有技术中的反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)或三角网插值法(TLI)等其他方法实现。

Claims (4)

1.一种基于地层速度校正的设计井深度计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)获取研究区的钻井资料、测井资料和地震资料，以及研究区的圈闭资料；
(2)结合研究区的构造演化和测井曲线特征确定圈闭所在位置及其附近区域上覆地层的不整合界面，并依据所述不整合界面确定圈闭所在位置及其附近区域上覆的所有地层层系和各地层层系的顶、底界面；利用测井曲线特征分别对每个地层层系进行沉积旋回划分，将一个沉积旋回作为一个地层单元，从而将每个地层层系划分为至少一个地层单元；将一个地层单元作为一个目的层段，从而得到圈闭所在位置及其附近区域上覆的所有目的层段分层数据；
(3)将所述圈闭所在位置及其附近区域上覆的所有目的层段分层数据标定到连井地震剖面上，进行连井地震剖面解释确定每个目的层段的顶、底反射层，以及每个目的层段的顶、底反射层对应的双程旅行时，将每个目的层段的底、顶反射层对应的双程旅行时的差值作为每个目的层段的时间厚度；
(4)基于地震速度谱资料计算得到每个目的层段的层速度；
(5)利用测井资料对每个目的层段的层速度进行校正，得到每个目的层段校正后的层速度；
(6)利用每个目的层段的时间厚度和校正后的层速度，计算得到每个目的层段的地层厚度；
(7)由上而下对各目的层段的地层厚度进行叠加计算得到设计井井点的靶点深度。
2.根据权利要求1所述的基于地层速度校正的设计井深度计算方法，其特征在于，所述利用测井资料对每个目的层段的层速度进行校正的过程包括：利用公式Vinti＝Ei×Vsi计算得到每个目的层段校正后的层速度，式中，Vinti为第i个目的层段校正后的层速度，Ei为第i个目的层段的误差比例系数，Vsi为基于地震速度谱资料计算得到的第i个目的层段的层速度；
其中，对于钻井钻遇到的目的层段，该目的层段的误差比例系数＝该目的层段的井点层速度/基于地震速度谱资料计算得到的该目的层段的层速度；对于钻井未钻遇到的目的层段，该目的层段的误差比例系数利用已求得的钻井钻遇到的目的层段的误差比例系数插值得到；
其中，对于钻井钻遇到的目的层段，该目的层段的井点层速度V的求取公式为：式中，Di、Di+1分别为基于测井资料得到的该目的层段顶、底反射层的深度值，单位为m，Ti、Ti+1分别为基于测井资料得到的该目的层段顶、底反射层对应的双程旅行时，单位为s。
3.根据权利要求1或2所述的基于地层速度校正的设计井深度计算方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：对于钻井钻遇到的目的层段，利用VSP地震测井资料或合成地震记录将该目的层段标定在连井地震剖面上；对于钻井未钻遇到的目的层段，利用研究区的综合时深关系将该目的层段标定在连井地震剖面上，所述研究区的综合时深关系通过对研究区内已钻井的时深数据拟合得到。
4.根据权利要求3所述的基于地层速度校正的设计井深度计算方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：对地震速度谱资料进行处理得到均方根速度，利用所述均方根速度通过DIX公式计算得到每个目的层段的层速度。
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