CN117572502A - 一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法及系统，包括：获取每个钻井在每一个层面的数据；分别建立标准层面的纵向速度和横向速度模型；对纵横向地层速度进行埋深和视厚度矫正，建立纵横向约束的速度模型；根据钻井层面信息，动态更新速度模型，获得深度域地震剖面，实现剖面的动态矫正。能够确保能更加精确的计算地层速度。使井震结合更加紧密，在钻井过程就能随时矫正地震剖面，保障了钻井的时效和水平井导向的成功率。通过本方法在复杂的构造区井震匹配程度更高，由于不需要大量的计算，推广度更强。
Description
技术领域
本发明涉及地震剖面矫正技术领域，具体为一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法及系统。
背景技术
三维地震是油气勘探的眼睛，可刻画地下地形的构造，发现有利圈闭以及指导钻井。近年国内页岩气勘探开发迎来了大发展，与水平井钻探工艺密不可分，水平井必须参照地震剖面的产状进行轨迹调整，目前往往通过地面岩性分布、少量直井的速度资料，建立大网格的层速度建模，应用层析迭代速度优化、TTI等系列叠前深度偏移处理技术，然而此类技术均基于当前的静态资料，通过大面积的计算迭代，时效性较差，且由于速度建模的面元大，速度变化的差异小，可能在地形平坦、构造和地层简单的地区具有一定适应性，但是在复杂山地构造区，速度变化的差异大，并不能准确刻画小面元的速度变化及规律，简言之当前的类似技术存在一定的时效低、误差大的缺点。
发明内容
鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：现有的剖面分析方法存在时效低、误差大，以及如何解决复杂山地构造区纵横向速度变化快的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法，包括：
获取每个钻井在每一个层面的数据；
分别建立标准层面的纵向速度和横向速度模型；
对纵横向地层速度进行埋深和视厚度矫正，建立纵横向约束的速度模型；
根据钻井层面信息，动态更新速度模型，获得深度域地震剖面，实现剖面的动态矫正。
作为本发明所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法的一种优选方案，其中：所述每一个层面的数据包括，每个口井在每个层面的速度、地层倾角以及各个层面的时间信息。
作为本发明所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法的一种优选方案，其中：所述纵向速度包括，Am井第z个层面的纵向速度计为：
其中，Vmz表示Am井第z个层面的纵向速度，H(x)表示第x层面的海拔高度，T(x)表示三维地震资料第x层面的时间。
作为本发明所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法的一种优选方案，其中：所述横向速度包括，在设定的半径范围内，钻探了n口井，第z个层面的横向速度记为：
其中，Vnz表示钻探了n口井，第z个层面的横向速度；h(x)表示第y口井z层面的海拔高度；t(y)表示三维地震资料第y口井z层面的时间；
则第z个层面的地层速度计为：
其中，Vzn表示在有n口井的范围内第z层的地层速度。
作为本发明所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法的一种优选方案，其中：所述埋深矫正包括，通过埋深与地震波速度存在的关系，对速度进行矫正表示为：
其中，Vg表示矫正后的速度，V(0)表示在本层面的平均速度，k1和k2为常数。
作为本发明所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法的一种优选方案，其中：所述视厚度矫正包括，地层真厚度与视厚度存在的关系表示为：
d1＝d2cosα＝[H(x)-H(x-1)]cosα
对纵向速度进行厚度矫正：
对横向速度进行厚度和埋深系数矫正，第z个层面的横向速度记为：
其中，V’mz表示Am井第z个层面矫正后的纵向速度，V’nz表示第z个层面矫正后的横向速度，d1表示地层真厚度，d2表示为地层视厚度，α表示地层倾角，α(x)表示第x层面的地层倾角。
作为本发明所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法的一种优选方案，其中：所述动态更新速度模型包括，采取时间×速度的计算，获得深度域地震剖面速度迭代矫正地震剖面；
钻水平井Ac钻至第f层面时，根据实钻的数据计算该井第f、f-1、f-2......、c+1层面的矫正后的速度V(r)，动态更新井周边的速度场，实现三维地震资料实时的从时间域到深度域的转换，动态更新已钻层面产状的变化，目标层面计算公式为：
其中，Hf表示第f层面海拔；Hc表示第c层面海拔；V(r)表示在变量r所在层面的地层速度，T(r)表示在变量r层面的时间。
一种采用本发明所述方法的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的系统，其特征在于：
数据采集模块，获取每个钻井在每一个层面的数据；
速度分析模块，分别建立标准层面的纵向速度和横向速度模型；
速度矫正模块，对纵横向地层速度进行埋深和视厚度矫正，建立纵横向约束的速度模型；
剖面矫正模块，根据钻井层面信息，动态更新速度模型，获得深度域地震剖面，实现剖面的动态矫正。
一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明中任一项所述的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现本发明中任一项所述的方法的步骤。
本发明的有益效果：本发明提供的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法，应用单井标定后的纵向速度，进行产状矫正，考虑到地层的各向异性，提出了横向速度的概念和计算方法，2种速度通过叠加运算，得到地层速度，对纵横向速度进行了约束，确保能更加精确的计算地层速度。井震结合更加紧密，在钻井过程就能随时矫正地震剖面，保障了钻井的时效和水平井导向的成功率。在复杂山地构造中，地震资料的品质相对较低，成像难度大，深度偏移地震资料很难准确刻画地下构造，井震匹配低。通过动态速度迭代技术方法从理论、实用性均在黔北正安复杂的构造区井震匹配程度更高，由于不需要大量的计算，推广度更强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明第一个实施例提供的一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法的整体流程图；
图2为本发明第二个实施例提供的一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法中安场向斜五峰组深度偏移速度场；
图3为本发明第二个实施例提供的一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法计算得出的计算半径为500米的五峰组地层总速度场；
图4为本发明第二个实施例提供的一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法安场向斜五峰组地层速度与埋深的关系图；
图5为本发明第二个实施例提供的一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法通过深度和视厚度矫正后的五峰组地层总速度场；
图6为本发明第二个实施例提供的一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法AY6-7HF深度偏移地震剖面图；
图7为本发明第二个实施例提供的一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法动态速度矫正后最终地震剖面图；
图8为本发明第二个实施例提供的一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法采取不同计算半径井震匹配绝对误差值统计图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
实施例1
参照图1，为本发明的一个实施例，提供了一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法，包括：
S1：获取每个钻井在每一个层面的数据；分别建立标准层面的纵向速度和横向速度模型。
进一步的，所述每一个层面的数据包括，每个口井在每个层面的速度、地层倾角以及各个层面的时间信息。
所述纵向速度包括，Am井第z个层面的纵向速度计为：
其中，Vmz表示Am井第z个层面的纵向速度，H(x)表示第x层面的海拔高度，T(x)表示三维地震资料第x层面的时间。
要说的是，通过层位标定可得到钻井与地震的时深关系，时深对应关系的物理意义即为地层速度。为考虑地层速度不均匀的折射效应，一般采用均方根速度，通常用其进行各层位的深度预测和产状计算，称之为“纵向速度”。如A1井第z个层面的纵向速度计为：
式中：V1z为A1井第z个层面的纵向速度，m/s；H(x)为第x层面的海拔高度(根据井深记录方式不同而不同，一般为补心海拔)，m；T(x)为三维地震资料第x层面的时间，s。
所述横向速度包括，在设定的半径范围内，钻探了n口井，第z个层面的横向速度记为：
其中，Vnz表示钻探了n口井，第z个层面的横向速度；h(x)表示第y口井z层面的海拔高度；t(y)表示三维地震资料第y口井z层面的时间有。
要说的是，纵向速度和横向速度，一个是不同井的同一层面速度，另外一个是同一口不同层面的地层速度
再进一步的，则第z个层面的地层速度计为：
其中，Vzn表示在有n口井的范围内第z层的地层速度。
S2：对纵横向地层速度进行埋深和视厚度矫正，建立纵横向约束的速度模型。
计算的横向速度、纵向速度均未考虑到介质的各向异性规律，且为水平的均匀介质。对同一地层，随着埋深的增加，地层压实系数越大，速度也越来越大。在岩石性质和地质年代相同的条件下，地震波的速度随岩石埋藏深度增加而增大，其原因主要是埋深控制地层压实程度。以黔北地区安场向斜为例，可以利用区块已钻井的声波时差测井数据，分析地层速度与埋深的变化规律，以该区五峰组地层界面为例，声波速度与埋深呈现指数的变化规律，建立同一层面不同埋深的速度变化关系。
因此，一般情况下埋深与地震波速度存在以下指数关系式：
其中，Vg表示在某一个埋深深度的矫正后的速度，埋深是井的分层信息，在井的信息里都可获得；V(0)表示在本层面的平均速度；k1和k2为常数；Vzn是某一个半径的速度，因此平面上有多个Vzn，V(0)是多个Vzn的平均值。
要说的是，前面在一定的半径内计算了地层速度(这里的半径就是对速度模型的约束)，但同一层面的地层速度和埋深存在一定的关系，因为地层受到上覆地层的压覆，导致同一地层，理论上埋深越深，速度越大。如在地震剖面矫正中不做埋深矫正，用同一速度进行偏移(也就是矫正)，则会影响剖面偏移准确率，进而影响计算地层的产状。此步骤是进行埋深系数进行矫正，埋深系数k可根据测井的声波时差获得。
同样，地震波速度计算时应考虑地层产状，应依据地层倾角地层视厚度矫正为真厚度。则地层真厚度与视厚度存在以下关系式：
d1＝d2cosα＝[H(x)-H(x-1)]cosα (5)
对纵向速度进行厚度矫正：
对横向速度进行厚度和埋深系数矫正，第z个层面的横向速度记为：
其中，V’mz表示Am井第z个层面矫正后的纵向速度，V’nz表示第z个层面矫正后的横向速度，d1表示地层真厚度，d2表示为地层视厚度，α表示地层倾角，α(x)表示第x层面的地层倾角。
S3：根据钻井层面信息，动态更新速度模型，获得深度域地震剖面，实现剖面的动态矫正。
实际应用中可以根据新井钻遇标准层面的信息，不断进行速度迭代计算，确定研究区各标准层面的变化规律，修正和完善三维地震速度模型，更精确的预测靶点的深度，地层产状的变化情况。该方法与三维地震资料深度偏移处理流程有相似之处，主要区别在于所采用的速度不同，处理效率不同。该研究将处理区域的面积进行了缩小，避免了大量计算的同时，实现了动态跟踪处理，提高了应用效率。
所述动态更新速度模型包括，采取时间×速度的计算，获得深度域地震剖面速度迭代矫正地震剖面；钻水平井Ac钻至第f层面时，根据实钻的数据计算该井第f、f-1、f-2......、c+1层面的矫正后的速度V(r)，动态更新井周边的速度场，实现三维地震资料实时的从时间域到深度域的转换，动态更新已钻层面产状的变化，也可以预测第f+1、f+2、f+3……层面海拔。由于矫正后的速度为最后的计算结果，故将速度的求解公式进行简化，从而表示为：
目标层面计算公式为：
其中，Hf表示第f层面海拔；Hc表示第c层面海拔；V(r)表示在变量r所在层面的地层速度；T(r)表示在变量r层面的时间；r表示变量，取值为c+1到f。
通过动态跟踪水平井的钻进情况，及时收集数据，不断的进行迭代计算，并应用于水平井地质导向工作，主要应用于靶点的预测和水平井轨迹方向产状的矫正，可及时调整靶点深度和轨迹，提高水平井的入靶率与箱体钻遇率。
另一方面，一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的系统，其特征在于：
数据采集模块，获取每个钻井在每一个层面的数据。
速度分析模块，分别建立标准层面的纵向速度和横向速度模型。
速度矫正模块，对纵横向地层速度进行埋深和视厚度矫正，建立纵横向约束的速度模型。
剖面矫正模块，根据钻井层面信息，动态更新速度模型，获得深度域地震剖面，实现剖面的动态矫正。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器、磁变存储器、铁电存储器、相变存储器、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器或动态随机存取存储器等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。
本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
实施例2
参照图2－图8，为本发明的一个实施例，提供了一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证。
下面结合附图和以黔北地区正安安场向斜五峰组地层速度为例对发明的效果进行举例说明。
安场向斜结合钻井的速度资料，对三维地震资料采取了叠前深度偏移处理，其五峰组地层偏移速度如图2所示，显示速度变化差异较小，应用此套深度域地震资料，井震匹配误差平均约40米，最高误差达到了110米。
下面我们应用本次发明的技术方法，与深度偏移速度进行对比，并结合单井实例，分析差异和效果。
一是我们应用公式(1)和(2)得到了五峰组地层速度场，计算半径为500米，速度场见图3，图3与深度偏移速度场对比，速度差异更为明显；
二是进行深度矫正和视厚度矫正分析，以深度矫正为例，主要结合已钻井的速度资料(主要为声波资料)，求取速度矫正系数，对地层速度进行深度约束，获得更加准确的地层速度。图4所示即为安场向斜五峰组地层速度与埋深存关系，通过关系式就可求取公式(4)中的系数，通过矫正后，五峰组速度场如图5。
三是根据图5所示的速度场，对地震剖面进行矫正，以AY6-7HF井为例，在进入水平段后实钻地层与原地震资料(前期处理成果)标定位置有偏差。应用该井龙马溪组1小层与4小层的高自然伽马特征，并结合周边已钻井的测井数据，进行了速度迭代计算，应用速度资料将地震资料进行深度域转换，通过两套地震剖面的对比，原地震剖面地层相对平缓(图6)，而新处理的地层产状明显较大(图7)，尤其是在位移1000m以后，地层产状从近水平变化为上倾10.0°(产状变化大，认为有断层)。实钻过程根据新处理的资料进行了实时调整，在位移800m时，井轨迹也进入目的层上10m，仍然决定增斜钻进，最终钻遇了断层进入箱体下部约15m，如不进行及时增斜，该井必将侧钻。从全井井震匹配程度分析，同一层位在地震资料的位置不一样，相差幅度近100m，而动态速度矫正后的地震剖面，井震匹配更好，标定位置几乎一致，与原设计深度相差幅度不到10m，匹配关系好，表明应用动态速度矫正地震资料指导水平井钻探的准确性得到显著提高。
安场向斜综合效果分析，在动态速度迭代的应用过程中，计算半径从最初的2000m缩小到500m。当扫描半径越小时，越能清晰的反应速度平面变化特征。计算半径为500m时，计算的海拔与实钻误差主要分布在-15.0～15.0m，其中-5.0m～5.0m分布占比达到了40％，绝对误差仅有7.7m。扫描半径为1000m时，误差主要分布在-25.0m～25.0m，其中-10.0m～10.0m分布占比达到50％，绝对误差为14.8m。扫描半径为1500m时，误差主要分布在-30.0m～30.0m，绝对误差为18.0m。扫描半径为2000m时，误差主要分布在-40.0m～40.0m，绝对误差为20.5m。从绝对误差统计图分析(图8)，随着计算半径的增大，绝对误差值越大。本区三维地震主频带范围主要在20～40Hz，资料理论纵向分辨率约40m，而即使扫描半径达到3000m时，绝对误差值27.3m，也低于地震资料理论分辨率，证实了发明的方法具有较好的实用性。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法，其特征在于，包括：
获取每个钻井在每一个层面的数据；
分别建立标准层面的纵向速度和横向速度模型；
对纵横向地层速度进行埋深和视厚度矫正，建立纵横向约束的速度模型；
根据钻井层面信息，动态更新速度模型，获得深度域地震剖面，实现剖面的动态矫正。
2.如权利要求1所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法，其特征在于：所述每一个层面的数据包括，每个口井在每个层面的速度、地层倾角以及各个层面的时间信息。
3.如权利要求2所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法，其特征在于：所述纵向速度包括，
Am井第z个层面的纵向速度计为：
其中，Vmz表示Am井第z个层面的纵向速度，H(x)表示第x层面的海拔高度，T(x)表示三维地震资料第x层面的时间。
4.如权利要求3所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法，其特征在于：所述横向速度包括，在设定的半径范围内，钻探了n口井，第z个层面的横向速度记为：
其中，Vnz表示钻探了n口井，第z个层面的横向速度；h(x)表示第y口井z层面的海拔高度；t(y)表示三维地震资料第y口井z层面的时间；
则第z个层面的地层速度计为：
其中，Vzn表示在有n口井的范围内第z层的地层速度。
5.如权利要求4所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法，其特征在于：所述埋深矫正包括，通过埋深与地震波速度存在的关系，对速度进行矫正表示为：
其中，Vg表示矫正后的速度，V(0)表示在本层面的平均速度，k1和k2为常数。
6.如权利要求5所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法，其特征在于：所述视厚度矫正包括，地层真厚度与视厚度存在的关系表示为：
d1＝d2cosα＝[H(x)-H(x-1)]cosα
对纵向速度进行厚度矫正：
对横向速度进行厚度和埋深系数矫正，第z个层面的横向速度记为：
其中，V’mz表示Am井第z个层面矫正后的纵向速度，V’nz表示第z个层面矫正后的横向速度，d1表示地层真厚度，d2表示为地层视厚度，α表示地层倾角，α(x)表示第x层面的地层倾角。
7.如权利要求6所述的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法，其特征在于：所述动态更新速度模型包括，采取时间×速度的计算，获得深度域地震剖面速度迭代矫正地震剖面；
钻水平井Ac钻至第f层面时，根据实钻的数据计算该井第f、f-1、f-2......、c+1层面的矫正后的速度V(r)，动态更新井周边的速度场，实现三维地震资料实时的从时间域到深度域的转换，动态更新已钻层面产状的变化，目标层面计算公式为：
其中，Hf表示第f层面海拔；Hc表示第c层面海拔；V(r)表示在变量r所在层面的地层速度，通过矫正后的横纵速度以；T(r)表示在变量r层面的时间。
8.一种采用如权利要求1-7任一所述方法的基于速度迭代的动态矫正地震剖面的系统，其特征在于：
数据采集模块，获取每个钻井在每一个层面的数据；
速度分析模块，分别建立标准层面的纵向速度和横向速度模型；
速度矫正模块，对纵横向地层速度进行埋深和视厚度矫正，建立纵横向约束的速度模型；
剖面矫正模块，根据钻井层面信息，动态更新速度模型，获得深度域地震剖面，实现剖面的动态矫正。
9.一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311584056.1A CN117572502A (zh) | 2023-11-24 | 2023-11-24 | 一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法及系统 |
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| CN202311584056.1A CN117572502A (zh) | 2023-11-24 | 2023-11-24 | 一种基于速度迭代的动态矫正地震剖面的方法及系统 |
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| CN117572502A true CN117572502A (zh) | 2024-02-20 |
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| CN (1) | CN117572502A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118584977A (zh) * | 2024-07-31 | 2024-09-03 | 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 | 一种空天跨域飞行任务剖面规划方法和系统 |
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2023
- 2023-11-24 CN CN202311584056.1A patent/CN117572502A/zh active Pending
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