CN1220733A - 避开异常区域的油田可钻区域的地图绘制方法 - Google Patents
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Abstract
一种地图绘制方法在于:进行数据记录采集;从记录的地震波曲线构造一个三维(X,Y,P)地震块,按单元块(Cijk)对所述地震块取样,使得每一单元块含有一个中心地震波曲线(TRij)样本(k);计算地震块的每一单元块(Cijk)的能量;确定一个能量阈值,超过该阈值,就认为可能存在异常区域;从地震块中选出其能量等于或超过所述阈值的单元块;给选出的单元块赋一个码值,使得所有属于同一相邻选出的单元块组的单元块具有相同的编码,而属于不同相邻选出的单元块组的单元块具有不同的编码;对于赋予编码的单元块组进行XY投影。
Description
本发明涉及一种陆上或海上油田的可钻区域的地图绘制方法，所述可钻区域要避开异常区域，比如地表油气区。
人们知道，地表油气位于地表和一定的深度之间。而在这样的深度，钻井还没有装上可以阻断可能有的进气的设备。在石油钻井过程中，所述地表油气构成非常严重的潜在危险。因此，在建设一口钻井之前，最好对所述地表油气的位置和数量予以评估。
迄今为止，地表油气的探测仍是通过一种所谓的二维(2D)反射地震勘探法进行的。该方法是这样的：借助于一个数据采集系统，收集来自地下声波反射的地震波。所述数据采集系统包括至少一个声波发射源和一列声波接收器，后者在陆地表面(陆上地震)或者在海洋表面(海洋地震)上移动。
特别地，在进行海上二维地震勘探时，数据采集系统包括一条装有声波脉冲发射源的船，该船还拖带一条绳或拖缆，其上装有许多等距离的传感器，用来接收由不同地层反射的声波，并各自发送代表所接收到的声波随时间变化的振幅的信号，该信号被记录下来，形成称为地震波曲线的记录曲线。拖缆的长度可以在约500米到约6000米之间变化，装在该拖缆上的传感器相互间距为几米到数十米，例如在12.5米到约50米之间。在这种二维地震勘探法中，作为研究对象的海洋区域可以有数百公里见方，例如可以是一个200公里×200公里的区域。所述船沿着相互平行的、相距数公里例如5到6公里的直线路径经过所述区域。在船的移动过程中，所述震源按规则的时间间隔、例如每隔5秒钟发射脉冲。对于船的每一条直线路径，在对地震波记录曲线进行处理之后，可以得到由许多垂直方向的地震波曲线构成的二维地震剖面。该剖面表示在X(船的移动方向)T(用时间表示的深度)坐标系下地层的垂直剖面。
在深度浅而充满油气的砂岩的情况下，反射的地震波能量的值可能较大，这在记录的所述地震剖面上表现为大振幅的峰值(亮点)。
为了重建被研究区域的地层图象，应将所记录的各地震剖面拼接起来，并需推测所述剖面的亮点之间的模拟插值。但是，所述插值的运算费时，包含主观性因素。事实上，不同解释者以不同的方式进行模拟插值从而导致绘出的地图的风险度亦不同的情况并不少见。
人们还知道一种三维(3D)地震数据采集法。该方法使用一种数据采集系统，这种系统包括至少一个声波发射源和许多列声波传感器，这些传感器在陆地表面(陆上三维地震数据采集)或者海洋表面(海上三维地震数据采集)移动。在进行海上三维地震数据采集时，装有至少一个声波发射源的船拖带数条相互平行设置的、可多达八条的绳或拖缆，每一绳或拖缆上装有许多声波传感器。所述绳或拖缆比二维地震数据采集法中的要短得多，相互间隔一定的距离，例如约50米，并带有等距离例如各相隔25米的传感器。船扫描过的区域的宽度随传感器列的数目增加而增加，例如，在前述数据的情况下，该宽度约为400米。
对于每一条记录曲线，都有一个空间位置与之相关，该空间位置由形成该曲线而发射声波时发射源及传感器的坐标所确定。
由在三维地震数据采集过程中记录到的地震波曲线，可以得到某一坐标系(X,Y,T)下的所谓“三维地震块”(三维地震剖面)形式的三维地下图像。为此，对于在一代表地震波曲线采集平面的(X,Y)平面内形成规则空间格子的格网组中的每一个小方格(bin)，赋予一个从位于所考虑的小方格内部的记录曲线处理而来的中心地震波曲线。所述处理用众所周知的多次覆盖技术进行。该中心曲线沿时间轴T置于所述小方格的中心。按假想的平行六面体单元块对地震块取样，所述单元块各自以一小方格为对正基准，其沿X和Y轴的尺度与小方格的X和Y轴尺度对应，其在T轴方向上的厚度与取样时间的长短相应。所述取样时间被选择来对中心地震波曲线进行取样。所述每一单元块含有一个地震波曲线样本。
这样就得到了地下的连续样本。样本地震块中的任一单元块Cijk也因此由其中心坐标，也就是说该单元块所包含的中心地震波曲线样本的坐标(Xi,Yj,Tk)，以及该样本的振幅Ajik完全确定下来，其中，Xi和Yj是与所述单元块相关的小方格Bij的坐标，Tk则是小方格Bij的中心地震波曲线TRij的第k样本的时间坐标。将所述三维地震块的平面(X,Y)划分为格子状的小方格最好是矩形的，与地面上例如长为50米(拖缆之间的距离)、宽为25米(拖缆上相邻二传感器之间的距离)的矩形相一致。
在一次发射中采集到的有用信息集中于一个以记录曲线的空间位置为中心的一个锥形空间内部。对应于在船前进时相继的两次发射的锥形空间相互不重叠，或者只是对地表地层有部分重叠。因此，利用用于石油勘探的、目的在于勘测深度的参数进行的所述三维地震数据采集法，不利于强调地表勘探、尤其是地表油气勘探的目的。
本发明的发明人发现，仍可以利用三维地震数据采集法绘制地层表层区域地图，并具有高的空间分辨率。
作为本发明之基础的基本思想是，地表油气区形成很容易区别其特征的强振幅现象。
因此，本发明的目的是提供一种避开异常区域的油田可钻区域的地图绘制方法，该方法在于：
-在油田的待勘探区域用地震反射采集设备进行地震波曲线或记录采集，
-从所述记录的地震波曲线构造一个作为待勘探区域在(X,Y,P)坐标系下的三维图像的三维地震块，即，对于在一个由(X,Y)轴确定的、被选来代表地震波曲线采集平面的平面内形成规则空间格子的格网组中的每一个小方格，赋予一个从若干位于所考虑的小方格的内部的记录曲线处理而来的中心地震波曲线，该曲线沿P轴置于所述小方格的中心，
-按单元块对三维地震块取样，每一单元块各自以一(X,Y)平面上的小方格为对正基准，其沿X和Y轴的尺度与其作为对正基准的小方格的X和Y轴尺度对应，其在P轴方向上的厚度对应于所述小方格的中心地震波曲线沿P轴的取样间距，以使得每一单元块含有一个由其在所述地震块中的坐标确定的地震波曲线样本，所述坐标构成包括所述样本的单元块的坐标，
该方法的特征在于：
-对于地震块的每一单元块，由其所包含的地震波曲线样本的振幅计算该单元块的能量，该能量与所述振幅的平方成正比，
-确定一个能量阈值，超过该阈值，就认为可能存在异常区域，
-从地震块中选出其能量等于或超过所述阈值的单元块，
-给所述选出的单元块赋予一个码值，使得所有属于同一相邻选出的单元块组的单元块具有相同的编码，而属于不同的相邻选出的单元块组的单元块具有不同的编码，所述每一个相邻选出的单元块组即构成一个异常区域，
-对于每一保留的单元块，将其位置(X,Y,P)及相关编码存储起来，
-对赋予编码的单元块组进行XY投影，或作其俯视图，每一异常区域或亮点在该投影上具有不同的编码，这样就给出了叠加在一起的异常区域图，
-可还对赋予编码的单元块组进行XP投影或YP投影，以便表示出异常区域沿X轴或沿Y轴方向的累积厚度，以确定异常区域所在的深度。
在极端情况，一个异常区域可能由一个单元块组成。
所述方法中，涉及对地震块的处理以获得异常区域图的所有运算，除了所述阈值的选择要留给操作人员判断之外，都由一计算机程序自动进行。
本发明方法的一个优点是，对于异常区域的探测，可以使用三维数据采集法，这种方法与二维数据采集法相比，由于采集时间变短，其成本明显降低。
本发明方法的另一个优点是，可以确定若干个阈值，引入误差范围的概念。可以分别以乐观假设、悲观假设和中性假设为前提，绘制风险度不同的地图。
本发明的方法还有一个优点在于，与传统的三维地震数据处理法(作图法)相比，不必那么精确地知晓每一地震波曲线的空间位置。例如，进行海上数据采集时，如果每一列传感器只装一个尾部罗盘浮标用来提供所述列相对于船的移动方向的偏角，即足以达到足够的精确度。
根据本发明，置于地震块(X,Y)面上的每一小方格之中心的中心地震波曲线，尤其可以是一个对一组曲线例如在公共中心点求和而得的叠加曲线，该曲线系从用多次覆盖法记录的地震波曲线得到。所述中心地震波曲线还可以是对所述叠加地震波曲线和/或地震波曲线组应用传统的时间偏移或深度偏移技术而得到的时间偏移曲线或深度偏移曲线。
当置于三维地震块每一小方格之中心的中心地震波曲线是一叠加曲线或一时间偏移曲线时，用来构建所述地震块的(X,Y,P)坐标系的P轴就是时间轴T。当所述中心地震波曲线是一深度偏移曲线时，所述P轴就是深度轴Z。
下面参照附图描述本发明，附图中：
图1简意示出了一个带有成套设备的三维地震波采集系统；
图2示出了一个三维地震块，它在一(X,Y,T)坐标系下划分为小方格，并按单元块取样；
图3示出了选出并编码的单元块组的XY投影；
图4示出了选出并编码的单元块组的XT投影；
图5示出了选出并编码的单元块组的YT投影；
图6是一个频数曲线，示出了异常单元块在每一能量阈值的数目；
图7是一个曲线图，给出了随阈值变化的异常面积。
参见图1，三维数据采集系统包括一条船10，该船拖带有一个发射声波脉冲的地震波源12，以及两条各装有48个传感器的绳14、16。
所述绳各自长600米，每条绳上的第一个传感器和最后一个传感器都设有标志，以便能够例如用激光标定它们的位置。处于中间的传感器中的某些传感器装有罗盘，以提供所述绳相对于船的移动方向的偏移信息。
针对下述不同的模拟数据采集的几何参数，实施了根据本发明的方法：
1、绳的长度：试验了长度为标准绳的一半(300米)、四分之一(150米)和八分之一(75米)的绳，以及只装有一个传感器的绳。从第一传感器到发射点的距离，或者说是偏移，相对于通常的偏移缩短了，变成约30米。地震波源的功率因此亦降低；
2、发射点的间距：各发射点相距6.25米或12.5米；
3、绳的间距：在使用多条绳的情况下，绳的间距为25米或50米；
4、小方格的大小：试验了下列尺寸：6.25×12.5米；6.25×25米；12.5×25米和12.5×50米。
在上述所有数据情形下，对于提出的问题都获得了令人满意的异常区域图。
对于构建一个三维地震块，仅用一条长度不大、只装有少量传感器的绳进行数据采集仍可以令人满意。所述单一绳的长度可以是150米、75米，在极端情况下甚至可以只有一个传感器。
参见图2，从数据采集设备记录到的地震波曲线，可以构建一个三维地震块20，它是勘探区域在以O为原点的空间时间(X,Y,T)正交坐标系下的三维图像。其中，X和Y是空间轴，T是时间轴。首先，由X和Y轴确定的、选为地震波曲线采集的代表性平面的平面由一组小方格划分为规则网格状，覆盖了对应于勘探区域的平面表面。对于所述方格组中的每一小方格，赋予一个从若干位于所考虑的小方格内部的记录曲线处理而来的中心地震波曲线。该中心曲线沿时间轴T置于所述小方格的中心。这样，对于小方格Bij，就为其分配了一个中心地震波曲线TRij，该曲线沿时间轴T位于小方格Bij的坐标为Xi和Yj的中心αij。
然后对包括分别与每一小方格相联系的一个中心地震波曲线的地震块20按平行六面体单元块进行取样，每一单元块以(X,Y)平面上的一个小方格为对正基准，其沿X和Y轴的尺度分别与其作为对正基准的小方格的X和Y轴尺度对应，其在T轴方向上的厚度ΔT与所述与小方格相联系的中心地震波曲线在T轴上的取样间距相应。这样，每一个单元块都含有一个中心地震波曲线样本，该样本在所述地震块内是由其(X,Y,T)坐标所确定的，所述坐标亦构成包含该样本的单元块的坐标。这样，以小方格Bij为对正基准的单元块Cijk沿X和Y轴的尺度就分别对应于小方格Bij在同一轴上的尺度，其厚度ΔT就对应于地震波曲线TRij的取样时间间距。该单元块包含所述中心地震波曲线TRij的第k样本，该样本的坐标是(Xi,Yj,Tk)，该坐标亦构成单元块Cijk的坐标。这样，地震块20的每一单元块就可以由其所包含的中心地震波曲线样本的坐标(X,Y,T)和所述样本的振幅很好地确定。
对于地震块20的每一单元块，由其所包含的中心地震波曲线样本的振幅计算该单元块的能量，该能量与所述振幅的平方成正比。这样，就将地震块20转化成了由若干同样的单元块组成的地震块，而每一单元块是由其在地震块20内的坐标(X,Y,T)及其能量所确定的。
确定一个能量阈值，超过该阈值，就认为可能存在异常区域。然后，从地震块中选出其能量等于或超过所述阈值的单元块。
相邻的、选出的单元块组成单元块组，给所述选出的单元块分别赋予一个码值，使得所有属于同一个单元块组的单元块具有相同的编码，而属于不同的单元块组的单元块具有不同的编码，所述每一个单元块组即构成一个异常区域。如此赋予选中的单元块的编码可以由颜色组成，各异常区的颜色各不相同。为了将选中的单元块组成相邻单元块组，如果两个单元块有至少一条公共棱，就认为它们是相邻的。
在极端情况，一个异常区域可能由一个孤立的单元块组成。
对于每一保留的单元块，将其由其坐标(X,Y,P)确定的位置及其编码存储起来。
对赋予编码的单元块组进行XY投影，或作其俯视图，每一异常区域或亮点在该投影上具有不同的编码，例如具有不同的颜色，这样就给出了如图3所示叠加在一起的异常区域图。在该图中，用标号28标出了一口钻井的位置。在该位置，该钻井没有在异常区域上。
也可以对赋予编码的单元块组进行XT投影或YT投影，以便表示出异常区域如图4所示沿X轴或如图5所示沿Y轴方向的累积厚度，以确定异常区域所在的深度。
综合三个投影，就可以在地震块内部限定异常区域并确定其位置。
所述阈值是按下述方式选择的：
a)借助于统计手段，估计可能作为阈值的可能值范围。
b)在所述范围内，对于不同阈值在地震数据记录上观察异常的延伸范围，然后选择一个阈值。
图6示出了一个频数曲线的例子，示出的是在三维地震块的整个内部，以dB表示的不同能量值与具有所述能量值的单元块的数目的函数关系。通常，要保留阈值的值位于曲线斜率的转折处。在如图所示的例子中，该阈值约为123dB。
图7是一个曲线图，给出了随阈值变化的异常面积。
在前述附图所阐释的例子中，可以看出，对于低于118dB的阈值，异常区域覆盖了三维地震块100％的表面面积。图中所选择的阈值为123dB，该阈值对应于85％的面积覆盖率。可以认为这是一种悲观的假设。
根据本发明，可以根据测绘时所定的风险度来改变用以选定单元块的能量阈值。
Claims (4)
1．一种避开异常区域的油田可钻区域的地图绘制方法，它在于：
-在油田的待勘探区域用地震反射采集设备进行地震波曲线或记录采集，
-从所述记录的地震波曲线构造一个作为待勘探区域在一(X,Y,P)坐标系下的三维图像的三维地震块，即，对于在一个由(X,Y)轴确定的、被选来代表地震波曲线采集平面的平面内形成规则空间格子的格网组中的每一个小方格(Bij)，赋予一个从位于所考虑的小方格的内部的记录曲线处理而来的中心地震波曲线(TRij)，该曲线沿P轴置于所述小方格的中心(αij)，
-按单元块对所述三维地震块取样，每一单元块(Cijk)各自以一(X,Y)平面上的小方格(Bij)为对正基准，其沿X和Y轴的尺度与其作为对正基准的小方格的X和Y轴尺度对应，其在P轴方向上的厚度对应于所述小方格的中心地震波曲线沿P轴的取样间距，以使得每一单元块含有一个由其在所述地震块中的坐标(X,Y,P)确定的地震波曲线样本(k)，所述坐标构成包含所述样本的单元块的坐标，
其特征在于：
-对于地震块的每一单元块(Cijk)，由其所包含的地震波曲线样本的振幅计算该单元块的能量，该能量与所述振幅的平方成正比，
-确定一个能量阈值，超过该阈值，就认为可能存在异常区域，
-从地震块中选出其能量等于或超过所述阈值的单元块，
-给所述选出的单元块赋一个码值，使得所有属于同一相邻选出单元块的组的单元块具有相同的编码，而属于不同的相邻选出单元块的组的单元块具有不同的编码，所述每一相邻选出单元块组即构成一个异常区域，
-对于每一保留的单元块，将其位置(X,Y,P)及其编码存储起来，
-对赋予编码的单元块组进行XY投影，每一异常区域在该投影上具有不同的编码，这样就给出了一个叠加在一起的异常区域图。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，对赋予编码的单元块组进行XP投影或YP投影，以便表示出异常区域沿X轴或沿Y轴方向的累积厚度，以确定异常区域所在的深度。
3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述赋予单元块的编码由赋予每一异常区域的不同的颜色组成。
4．如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，根据绘制地图时所定的风险度来改变所述能量阈值。
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