CN116009095A - 随钻局部层析速度建模方法、电子设备、介质及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种随钻局部层析速度建模方法、电子设备、介质及装置，方法包括如下步骤：1)利用地震速度模型计算井震速度误差，形成井速度约束正则化项；2)根据成像剖面与井层位深度进行井震误差统计，形成井分层约束项；3)进行井周成像道集剩余速度谱扫描，得到常规层析反演项；4)将井速度约束正则化项、井分层约束项组成预条件算子，结合常规层析反演项建立目标函数；5)求解目标函数，得到预条件的解，即井周速度更新量，以完成井周速度建模。本发明用于导引井周围速度层析反演，提高井周围反演精度及分辨率，从而改进后续的局部成像效果。

Description

随钻局部层析速度建模方法、电子设备、介质及装置

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，更具体地，涉及一种随钻局部层析速度建模方法、电子设备、介质及装置。

背景技术

常规地震建模成像技术精度有限，对于地下的微小构造及薄层分辨不足，无法完全搞清楚地下真实地质情况，因此在钻井过程中依旧存在较大的不确定性，进而产生诸多安全隐患，不但无法保证命中目标油藏，还会造成人员与经济损失，增加开发成本。随钻地震是在钻井过程中利用钻井钻头探测各种地球物理数据，同时完成数据采集，以精确、实时地获得钻头前方最新的地质信息，并综合利用测井与地球物理处理技术快速更新钻头前方地层、构造等信息，同时快速调整钻井方案的技术，能够帮助节约钻井成本、提高钻井安全性。

钻探过程中测井数据实时采集与针对性的快速处理技术是随钻地震技术关键所在。针对地质条件复杂地区，常规地震技术无法及时精准地预测钻井区域的地质情况，钻井作业常常面临风险大、成本高的问题。随钻地震技术通过及时准确地预测钻头前方地层的深度、速度、压力等属性，为钻井轨迹的调整、套管位置及尺寸、钻井液密度的选择等钻井工程提供服务，有效降低钻井风险，提高钻井效率；同时也为油气藏预测提供更加准确的成像结果和精细的解释资料，对于油气藏勘探开发具有非常重要的意义。

目前针对随钻地震，缺乏有效的针对性快速建模成像技术。常规的深度域建模成像技术效率较低，高精度建模成像的计算时间周期难以满足随钻的实时性要求，通常随钻要求数据更新周期小于两天，利用常规的建模成像技术手段无法短时间内达到一个高精度成像标准，用于钻前指导，这也是目前限制随钻技术发展的一个主要瓶颈。

因此期待研发一种随钻局部层析速度建模方法、电子设备、介质及装置，以随钻测井提供新信息为基础更新钻头前地震速度，以提高成像精度，为钻井提供新的、更精确的地震成果。

发明内容

本发明的目的是提供一种随钻局部层析速度建模方法、电子设备、介质及装置，以随钻测井提供实时层位信息为基础，通过利用井提供的层位深度信息，研发形成基于井层位信息约束的随钻局部快速层析速度建模技术用于导引井周围速度层析反演，提高井周围反演精度及分辨率，从而改进后续的局部成像效果。

为了实现上述目的，本发明提供一种随钻局部层析速度建模方法，所述方法包括如下步骤：

1)利用地震速度模型计算井震速度误差，形成井速度约束正则化项；

2)根据成像剖面与井层位深度进行井震误差统计，形成井分层约束项；

3)进行井周成像道集剩余速度谱扫描，得到常规层析反演项；

4)将所述井速度约束正则化项、所述井分层约束项组成预条件算子，结合所述常规层析反演项建立目标函数；

5)求解所述目标函数，得到预条件的解，即井周速度更新量，以完成速度建模。

可选地，所述井速度约束正则化项表示为：

其中，v_grid表示地震速度，v_well表示测井速度，z表示深度，

表示最小二乘意义下的最优解算子。

可选地，所述井分层约束项表示为：

其中，z_mig表示地震剖面层位深度，z_well表示测井分层厚度。

可选地，所述常规层析反演项表示为：

其中，z^true表示地下地层真实深度，z^pick表示目前速度对应的成像深度。

可选地，所述步骤4)包括：

4.1)将常规模型预条件层析方程进行矩形网格离散化后得到一般层析反演方程；

4.2)基于阻尼因子，得到所述一般层析反演方程的阻尼最小二乘方程，即所述反演方程；

4.3)将所述预条件算子带入所述反演方程中，建立目标函数。

可选地，所述目标函数表示为：

其中，G(m)表示预条件算子，ε₁和ε₂为加权系数。

可选地，所述目标函数表示为：

S^TL^TLSu+εu＝SLΔτ

其中，L为线性化算子，S为预条件算子，u为预条件的解，ε为阻尼因子，Δτ为剩余时差。

本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器；

所述存储器存储有可执行指令；

所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现上述的随钻局部层析速度建模方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的随钻局部层析速度建模方法。

本发明还提供一种基于测井层位约束的随钻局部层析速度建模装置，所述装置包括井周速度更新量计算模块，用于执行上述的随钻局部层析速度建模方法。

本发明的有益效果在于：本发明在地震层析反演中，利用地下构造信息约束模型参数的空间分布特征，把模型参数在空间中的相关特征通过构造信息提取出来，结合预条件思想把此信息加入层析反演中，可显著改善估计的模型参数。针对随钻地震，局部高斯束层析除了利用道集拉平准则进行约束，更重要的是利用井层位信息进行约束，即利用井提供的层位深度信息导引井周围速度层析反演，提高井周围反演精度及分辨率，从而改进后续的局部成像效果。本发明针对随钻地震的快速速度建模问题，以随钻测井提供实时层位信息为基础，通过利用井提供的井周速度及层位深度信息，研发形成基于井层位信息约束的随钻局部快速层析速度建模技术，用于导引井周围速度层析反演，提高井周围反演精度及分辨率，从而改进后续的局部成像效果。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为本发明的一个实施例中计算井速度约束正则化项的测井速度(左) 与地震速度(右)。

图2为本发明的一个实施例中计算井分层约束项的地震剖面与井分层叠合显示图。

图3为本发明的一个实施例中随钻快速速度建模前的初始速度。

图4为本发明的一个实施例中随钻快速速度建模计算得到的速度更新量。

图5为本发明的一个实施例中随钻快速速度建模后的更新速度。

图6为本发明的一个实施例中随钻快速速度建模前的初始速度对应的成像剖面。

图7为本发明的一个实施例中随钻快速速度建模后的更新速度对应的成像剖面。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明公开了一种随钻局部层析速度建模方法，方法包括如下步骤：

1)利用地震速度模型计算井震速度误差，形成井速度约束正则化项；

2)根据成像剖面与井层位深度进行井震误差统计，形成井分层约束项；

3)进行井周成像道集剩余速度谱扫描，得到常规层析反演项；

4)将井速度约束正则化项、井分层约束项组成预条件算子，结合常规层析反演项建立目标函数；

5)求解目标函数，得到预条件的解，即井周速度更新量，以完成井周速度建模。

具体地，本发明在地震层析反演中，利用地下构造信息约束模型参数的空间分布特征，把模型参数在空间中的相关特征通过构造信息提取出来，结合预条件思想把此信息加入层析反演中，可显著改善估计的模型参数。针对随钻地震，局部高斯束层析除了利用道集拉平准则进行约束，更重要的是利用井层位信息进行约束，即利用井提供的层位深度信息导引井周围速度层析反演，提高井周围反演精度及分辨率，从而改进后续的局部成像效果。

本发明针对随钻地震的快速速度建模问题，以随钻测井提供实时层位信息为基础，通过利用井提供的井周速度及层位深度信息，研发形成基于井层位信息约束的随钻局部快速层析速度建模技术，用于导引井周围速度层析反演，提高井周围反演精度及分辨率，从而改进后续的局部成像效果。

作为可选方案，井速度约束正则化项表示为：

其中，v_grid表示地震速度，v_well表示测井速度，z表示深度，

表示最小二乘意义下的最优解算子。

具体地，该项利用随钻测井的已钻地层层速度信息构建新的层析反演目标函数，缓解层析反演的多解性问题，实时调整井周围速度场精度，根据声波曲线得到的测井速度纵向分辨率较高，与地震速度差异很大，无法直接用来建模，因此先对分辨率和采样率等形式上的差异进行矫正。通过剔除异常值、中值滤波慢度平滑、重采样等对井速度进行处理，以保证校正前后的速度趋势基本一致，校正后的速度分辨率较低，采样率减少，没有原测井速度异常值和毛刺样的高频振荡，更符合地震速度的特点，同时没有丢失过多薄层信息，较好地保持了细节特征。另外这里不再直接采用速度进行硬约束以防止测井信息误差，而是采用速度对深度的偏导数作为约束项，使反演朝着正确的更新方向求解。

作为可选方案，井分层约束项表示为：

其中，z_mig表示地震剖面层位深度，z_well表示测井分层厚度。

具体地，利用该约束项可以进一步调整井周速度精度，减小井震误差，使层析反演在迭代更新过程中始终满足井震闭合，实现更高精度的速度反演和偏移成像，从而准确导引钻井方向。

作为可选方案，常规层析反演项表示为：

其中，z^true表示地下地层真实深度，z^pick表示目前速度对应的成像深度。

作为可选方案，步骤4)包括：

4.1)将常规模型预条件层析方程进行矩形网格离散化后得到一般层析反演方程；

4.2)基于阻尼因子，得到一般层析反演方程的阻尼最小二乘方程，即反演方程；

4.3)将预条件算子带入反演方程中，建立目标函数。

作为可选方案，目标函数表示为：

其中，G(m)表示预条件算子，ε₁和ε₂为加权系数，ε₁和ε₂为较小的正实数，用于加权数据拟合项与规则化项之间的权重。

具体地，地震数据往往是有限的，并不足以约束所有的模型分量，而且数据中往往含有噪声，根据奇异值分析，欠定情况下数据中很小噪声会被无限放大，使得所估计的解完全地偏移真实解，破坏了反演的稳定性。因此，这里引入井速度和井分层信息进行正则化约束，因为井信息是实测得到的，是真实可靠的，因此引入该信息后可以使得解向正确方向发展。

作为可选方案，目标函数表示为：

S^TL^TLSu+εu＝SLΔτ

其中，L为线性化算子，S为预条件算子，u为预条件的解，ε为阻尼因子，Δτ为剩余时差。

具体地，常规模型预条件层析方程进行矩形网格离散化后得到一般层析反演方程为：

LSu＝Δτ

考虑阻尼因子ε，则层析方程的阻尼最小二乘方程可以表示为：

S^TL^TLSu+εu＝SLΔτ

当预条件算子S是包含井信息的光滑算子时，该方程为井信息约束正则化的层析方程，其对应的解为正则化后的光滑解。

本发明还公开了一种电子设备，电子设备包括存储器和处理器；

存储器存储有可执行指令；

处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述的随钻局部层析速度建模方法。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的随钻局部层析速度建模方法。

本发明还公开了一种基于测井层位约束的随钻局部层析速度建模装置，装置包括井周速度更新量计算模块，用于执行上述的随钻局部层析速度建模方法。

实施例

本实施例以随钻测井提供实时层位信息为基础，通过利用井提供的井周速度及层位深度信息，研发形成基于井层位信息约束的随钻局部快速层析速度建模技术用于导引井周围速度层析反演，提高井周围反演精度及分辨率，从而改进后续的局部成像效果。具体步骤如下：

1)利用地震速度模型计算井震速度误差，形成井速度约束正则化项

2)从成像剖面与井层位深度进行井震误差统计，形成井分层约束项

3)开展井周成像道集剩余速度谱扫描，得到常规层析反演项

4)利用步骤1-3形成预条件算子S，带入反演矩阵中建立目标函数， S^TL^TLSu+εu＝SLΔτ；

5)求解目标函数，得到井周速度更新量u，完成井周速度建模工作。

其中，如图1所示，是本实施例中计算井速度约束正则化项的测井速度(左)与地震速度(右)，利用该数据可以计算得到预条件算子中的井速度约束正则化项。

如图2所示，是计算井分层约束项的地震剖面与井分层叠合显示图，利用该叠合显示可以计算得到预条件算子中的井分层约束项。

如图3所示，是本实施例中随钻快速速度建模前的初始速度，该速度为更新前的地震速度。

如图4所示，是利用随钻快速速度建模计算得到的速度更新量。可以看出，更新量主要集中在井分层的层位上，分布较为合理。

如图5所示，是本实施例中随钻快速速度建模后的更新速度，也就是图3的初始速度加上图4的更新量得到的更新后速度。

如图6所示，是图3初始速度对应的成像剖面，可以看出井震误差较大，需要进行井周快速速度校正。

如图7所示，是图5更新速度对应的成像剖面，可以看出井震误差明显减小，随钻局部快速速度建模效果显著。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种随钻局部层析速度建模方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)利用地震速度模型计算井震速度误差，形成井速度约束正则化项；

2)根据成像剖面与井层位深度进行井震误差统计，形成井分层约束项；

3)进行井周成像道集剩余速度谱扫描，得到常规层析反演项；

4)将所述井速度约束正则化项、所述井分层约束项组成预条件算子，结合所述常规层析反演项建立目标函数；

5)求解所述目标函数，得到预条件的解，即井周速度更新量，以完成速度建模。

2.根据权利要求1所述的随钻局部层析速度建模方法，其特征在于，所述井速度约束正则化项表示为：

其中，v_grid表示地震速度，v_well表示测井速度，z表示深度，

表示最小二乘意义下的最优解算子。

3.根据权利要求1所述的随钻局部层析速度建模方法，其特征在于，所述井分层约束项表示为：

其中，z_mig表示地震剖面层位深度，z_well表示测井分层厚度。

4.根据权利要求1所述的随钻局部层析速度建模方法，其特征在于，所述常规层析反演项表示为：

其中，z^true表示地下地层真实深度，z^pick表示目前速度对应的成像深度。

5.根据权利要求1所述的随钻局部层析速度建模方法，其特征在于，所述步骤4)包括：

4.1)将常规模型预条件层析方程进行矩形网格离散化后得到一般层析反演方程；

4.2)基于阻尼因子，得到所述一般层析反演方程的阻尼最小二乘方程，即所述反演方程；

4.3)将所述预条件算子带入所述反演方程中，建立目标函数。

6.根据权利要求1所述的随钻局部层析速度建模方法，其特征在于，所述目标函数表示为：

其中，G(m)表示目标函数，ε₁和ε₂为加权系数。

7.根据权利要求1所述的随钻局部层析速度建模方法，其特征在于，所述目标函数表示为：

S^TL^TLSu+εu＝SLΔτ

其中，L为线性化算子，S为预条件算子，u为预条件的解，ε为阻尼因子，Δτ为剩余时差。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器；

所述存储器存储有可执行指令；

所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现根据权利要求1-7中任意一项所述的随钻局部层析速度建模方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任意一项所述的随钻局部层析速度建模方法。

10.一种基于测井层位约束的随钻局部层析速度建模装置，其特征在于，所述装置包括井周速度更新量计算模块，用于执行根据权利要求1-7中任意一项所述的随钻局部层析速度建模方法。

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