高精度合成记录制作方法研究
2002年12月石油地球物理勘探第37卷 第6期?经验交流?
高精度合成地震记录制作技术研究
孙振涛Ξ
(胜利油田有限公司物探研究院)
孟宪军
(浙江大学地科系)
慎国强 钮学民 季玉新 王玉梅
(胜利油田有限公司物探研究院)
摘 要
孙振涛,孟宪军,慎国强,钮学民,季玉新,王玉梅1高精度合成地震记录制作技术研究1石油地球物理勘探, 2002,37(6):640～643
制作高精度的合成地震记录是精细储层描述的基础。本文在分析合成地震记录原理的基础上,从地震剖面的极性判断、平均速度的选取、反射系数的准确提取、子波的精确估算等方面对制作合成记录的要点进行了分析。通过提高以上四方面的精度,提高了制作合成地震记录的精度,并提出了一套可行的合成地震记录的检查方法。
关键词 合成地震记录 子波 反射系数 极性 平均速度
ABSTRACT
Sun Zhen tao,M eng X i an jun,Shen Guoq i ang,N iu Xue m i n,J i Y ux i n,W ang Y u m e i.The technol-ogy of mak i ng h igh-prec ision syn thetic se is m ogram.OGP,2002,37(6):640～643
M ak ing the h igh2p recisi on syn thetic seis m ogram is the foundati on of reservo ir fine de2 scri p ti on.B ased on analyzing its p rinci p le,w e studied the key po in ts of m ak ing syn thetic seis2 m ogram such as po larity determ inati on of seis m ic secti on,accu rate m ean velocity selecti on,ex2 act co llecti on of reflecti on coefficien t and accu rate esti m ati on of w avelet.T h rough i m p rove their p recisi on,the p recisi on of syn thetic seis m ogram can be increased co rrespondingly.A lso, w e p ropo sed a set of new feasib le m ethods to check syn thetic seis m ogram.
Key words:syn thetic seis m ogram,w avelet,reflecti on coefficien t,po larity,m ean velocity
引 言
合成地震记录是联系地震资料和测井资料的桥梁,是构造解释和岩性储层地震解释的基础,它是地震与地质相结合的一个纽带。合成地震记录的精度直接影响地震地质层位的准确标定及岩性储层解释的精度,通过制作高精度的合成地震记录,可以将研究的目的层准确地标定在地震剖面上,在井资料与地震资料之间建立准确的对应关系,为精细储层描述打下坚实的基础。
合成地震记录原理
制作合成地震记录的过程即是一维正演模型的制作过程。地震记录f(t)是地震子波s(t)与反射系数r(t)褶积的结果,即
f(t)=s(t)3r(t)
从上式可知,要得到精确的合成地震记录,就要从提高反射系数准确性与子波精度两方面入手。
ΞS un Z hentao,GR I Shengli O il F ield,Dongying C ity,Shandong P rovince,257062,Ch ina 本文于2002年3月8日收到。
制作合成地震记录的关键技术
总结多个工区的反演及储层描述工作的经验,认为在制作合成地震记录时应着重分析以下几个方面:地震剖面极性的判断、工区内平均速度的选取、反射系数的提取、子波的精确估算。地震剖面极性的判断
要制作精确的合成地震记录,必须明确地震剖面的极性,因为它关系到所用子波的极性以及合成地震记录的准确性和精度。地震剖面可分为正极性和负极性两类
(不一定是零相位的)。对一个大反射系数的地层界面,当正反射系数界面对应波峰时,此剖面为正极性剖面;反之,为负极性剖面。剖面极性的实用鉴别方法有:
(1)单轨、双轨剖面判断法
在正极性剖面上,正反射系数界面(如基岩顶
面、海底、火成岩顶面等)表现为单轨强峰;负反射系数界面(如大套油页岩、煤层顶面)表现为双轨强峰。在负极性剖面上,特征相反。
(2)多井合成地震记录法
对工区内的多口井分别用正极性和负极性的子波制作合成地震记录,确定合成地震记录与地震剖面的匹配关系。正极性相关好的井占多数时,剖面为正极性;反之,为负极性(图1)。平均速度的选取
制作合成地震记录时,必须知道该区时间—深度对应关系的尺度,即该区的平均速度或V SP 速度。如有V SP 速度,最好采用V SP 测井的速度作为参考速度,因为V SP 速度能较准确地反映地震波在地层中传播速度的变化规律,更能反映所研究地区的速度变化规律,提高时—深转换的精度。
图1 正、负极性子波制作的合成记录与剖面的对应关系图
反射系数的精确提取
反射系数反映了上、下两层介质的波组抗差,其表达式为 R =
Z 2-Z 1Z 2+Z 1=
Θ2v 2-Θ1v 1
Θ2v 2+Θ1v 1
式中:v 为速度;Θ为密度;Z 为波组抗。
从上式可知,要得到精确的反射系数,必须有准确的速度和密度参数。速度由声波曲线值取倒数得
到,密度由密度曲线得到,由速度曲线与密度曲线求得波组抗曲线,进而求得反射系数。
但在实际的生产中,经常不用密度曲线,而是采
用由声波曲线经Gardner 公式Θ=Αv Β
(Θ为密度;v 为速度;Α、Β为地区经验常数)来求取密度曲线。在岩性变化不大的地层中,此方法对标定厚层是可行的,但在解决高精度的岩性问题时,密度参数的准确与否就不容忽视了。通过分析,由Gardner 公式计算
1
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的密度对反射系数的贡献很小,大约只占总反射系数的20%,而实测密度对反射系数的贡献却变化不定,因此,是否用实测密度曲线求取反射系数序列是有差异的。
用密度曲线与声波曲线计算出波阻抗曲线,然后由波阻抗曲线求取反射系数序列,其结果比不用密度曲线求得的反射系数序列准确得多。
子波的精确估算
子波是合成地震记录制作中的重要因素。因地震剖面从浅层到深层的频率变化较大,如果只用某一个频率的子波制作合成记录,标定效果不理想,因而运用时变子波非常必要。时变子波合成记录的频率与剖面的频率比较协调,吻合较好,对于提高合成记录整体面貌很有帮助。但在实际生产中,对每口井分别提取随深度变化的子波,并不实用。
(1)子波提取的步骤
1)提取与地震资料主频相当的雷克子波(极性与地震剖面相一致),
也可用由地震资料中提取的统计子波初步制作合成地震记录,主要用来检查工区内的标志层段(如T2、T4、T6等)、特殊岩层段(火成岩、煤层等)的地震反射与合成记录的波组对应关系,对准标志层的反射。
2)针对研究的目的层段,对合成记录进行局部微调,主要从波组特征、波形特征等方面进行对比,对测井曲线进行微小的拉伸和压缩,使合成地震记录与地震记录的相关性进一步提高。
3)由井旁地震道与井(有初步时深关系)资料联合提取子波。这样,可提取更适合该井情况的子波。使用新的子波制作新的合成地震记录。重复2)、3)步的操作,即可得到精确的子波和高精度的合成地震记录。
(2)注意事项
1)在研究的目的层段内选取地震资料品质好、信噪比较高的时间段作为提取子波的时窗,其长度一般为子波长度的3倍,若时窗太小,则得不到稳定的子波。
2)子波长度的选取要适宜(一般约为100m s),在浅层,地震频带较宽,子波可短些;深层,地震频带窄,子波可略长些。
3)对提取的子波,要从子波的波形、振幅谱、相位谱等方面进行子波质量的判断,要求子波的波形稳定、单峰值、有效频带内相位稳定(图2)。
图2 好子波(a)与坏子波(b)的对比
上图为子波波形,中图为子波振幅谱,下图为子波相位谱
4)在断层的附近、深层、二维工区偏离测线太远的井位处,均不宜提取好的子波。
在确定提取了准确的反射系数序列和准确的子波后,即可对目的层段的合成地震记录进行精细的局部微调,使合成记录与地震剖面在波组特征、波形特征、振幅特征、频率特征、相位特征等方面有很好的对应关系,即可得到高精度的合成地震记录。
高精度合成地震记录的检查
(1)相关系数法。通过求取合成记录与地震记录的相关系数定量判断。一般在目的层段的时窗范围内,相关系数都大于0.6,井过断层时除外。
(2)与工区内平均速度对比法。对做完合成地震记录的井按一定间隔提取其时间—深度对,与工区的平均速度曲线相对比,应比较一致(图3)。
(3)与原始声波曲线对比法。为防止在制作合成记录时,对曲线的拉伸和压缩过大,从而造成曲线畸变,因此我们将做完时—深调整的曲线与原始声波曲线进行对比,保证两者的形态不能有大的差别。
(4)井旁地震道与合成记录求取剩余记录法。剩余记录是井旁地震道与合成记录之差,合成记录与井旁地震道在相位、振幅、频率等方面的对应匹配关系越好,剩余记录就越少,合成记录也就越精确。
(5)多元标定技术。综合利用电性曲线、岩性剖面及钻井地质分层的多种信息,精确标定出地下某地质体的顶、底界面,分析储层的横向变化,提高标定的准确和形象性。将其与该区的整体构造与地质认识相对照,分析是否符合该区地质沉积规律,在某种程度上也能对合成地震记录起到检查的作用(图4)。
246石油地球物理勘探2002年
图3
某工区内井的时深关系与平均速度对比图
(①为平均速度)
图4 多元标定技术在合成记录中的应用
(6)横向对比法。通过抽出任意井的连线,将测井曲线(波阻抗、伽马、自然电位)投影在地震剖面上,根据地震标准反射层与测井响应一致的原则,使井与井之间的地震、地质标定的关系保持一致,从而检验空间地震、地质标定的合理性和一致性。
应用实例
在桩241地区的反演及储层描述工作中,做了12口井的合成地震记录,严格按照上述步骤工作,取得了良好的效果,合成地震记录的精度得到了很大的提高。在做完了波阻抗反演后,又用井的波阻抗曲线结合反演的波阻抗数据体进行精细的微调,因两者都是波阻抗数据,所以增加了对比的直观性(图5),使合成地震记录的精度进一步提高。在此基础上,又用新的合成地震记录做波阻抗反演,也提高
图5 桩241井的合成地震记录(用波阻抗进行精细调整)了反演的精度,满足了精细储层描述的需要。
有高精度的合成地震记录做基础,波阻抗反演取得了良好的效果,成功预测了该区浊积砂体的空间分布,提供井位一口且已钻探成功,获得了商业油流。经钻井验证,储层的深度和厚度与预测的深度和厚度非常一致,证实了高精度的合成地震记录制作方法是可行的。
结 束 语
合成地震记录的制作是一个非常复杂的过程,要制作精确的合成地震记录,必须注意以下几方面:①分析地震资料的信噪比和分辨率情况;②测井曲线的准确性分析和校正(进行环境校正和奇异值编辑);③准确判断地震资料的极性;④选用正确的平均速度(时—深对应关系);⑤用密度曲线和声波曲线联合提取反射系数;⑥提取精确的子波;⑦对局部的时—深关系进行微调。
在本文的完成过程中,得到了王艳红同志的帮助,在此表示感谢。
参考文献
[1] 陆基孟主编.地震勘探原理.东营:石油大学出版社,
1993
[2] 韩文功.地震剖面极性问题.石油地球物理勘探,1994.
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[3] 孙学继,杨晓.合成地震记录制作方法研究.石油地球
物理勘探,1997(增2)
(本文编辑:刁文川)
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第37卷 第6期 孙振涛等:高精度合成地震记录制作技术研究
2002年12月石油地球物理勘探第37卷 第6期
作者介绍
刘 洋 副教授,1972年生,1993年毕业于江汉石油学院物探专业,1998年获石油大学(北京)应用地球物理专业博士学位。现在石油大学(北京)资源与信息学院从事三分量地震勘探方法、各向异性理论和应用的研究及教学工作。曾获SEG1996～1997,1997～1998年度奖学金,
1999年度中国地球物理学会“青年科技奖(傅承义奖)”。魏建新 高级工程师,1958年3月生,1982年毕业于吉林大学物理专业。一直从事地球物理模型实验工作,在模型材料、模型制作、超声换能器、声波测试技术等方面有丰富的经验,发表相关论文10篇。现在石油大学(北京)资源与信息学院从事地球物理模型实验的研究工作。
狄帮让 副教授,1961年12月生,1990年毕业于哈尔滨工业大学。一直从事地球物理方法研究工作,曾承担了多项集团公司的科研项目,获教育部一等奖一项,集团公司二等奖一项,获3项专利,发表论文10篇。现在石油大学(北京)从事地球物理模型实验和地震采集技术研究工作。王子明 高级工程师,1965年生,1984年毕业于华东石油学院物探专业。现在青海石油管理局物探公司从事地震资料采集和处理的方法研究工作。
张广鹃 研究生,1978年5月生,2000年获北京大学地球物理学学士学位。从2000年起,在北京大学地球物理系攻读地球物理专业硕士学位,主要从事多波多分量地震波传播性质的研究,包括多波多分量AVO分析、多分量地震波波场分解等。
张叔伦 教授,1941年生,1964年毕业于大连理工学院应用数学专业,1987年参与地震数据方法研究,并获国家进步二等奖,1991年参与波动方程地震偏移成像理论和应用研究,获上海市科技进步一等奖,1993年获中科院应用研究进步二等奖。现在大连理工大学应用数学系从事教学和科研工作。
石玉梅 在站博士后,1966年12月生,1992年毕业于成都地质学院应用地球物理专业,获硕士学位,2001年毕业于中国矿业大学地球探测与信息技术专业,获博士学位。现在石油勘探开发研究院地球物理所从事四维地震及多波多分量地震勘探方面的研究工作。
王振国 1965年生,1988年自华东石油学院物探专业毕业后,一直在石油物探局从事地震野外采集、室内解释和处理工作;近几年从事物探方法的研究,发表论文数篇,
现在成都理工大学攻读地球探测与信息技术博士学位。王永刚 教授,1951年生,1975年毕业于华东石油学院物探专业,1986年毕业于成都地质学院研究生班。先后完成省(部)级课题和各油田委托的科研项目10余项,发表论文10余篇。现在石油大学(华东)地球资源与信息学
院从事开发地震学、综合勘探和地球物理资料综合解释等方面的教学和科研工作。
云美厚 副教授,1965年生,2001年毕业于中国地质大学(北京)地球探测与信息技术专业,现在大庆石油学院从事教学与开发地震研究工作。
张 翔 讲师,1969年7月生,1991年、1994年在江汉石油学院分别获学士学位、硕士学位。现为华中科技大学在读博士生。已在《石油地球物理勘探》等刊物上发表文章10余篇。现研究方向为地球物理勘探、模式识别、小波变换、神经网络及三维可视化等。
王 棣 高级工程师,1969年3月生,1990年毕业于石油大学物探专业,获学士学位,1995年毕业于石油大学应用地球物理专业,获硕士学位。一直从事地球物理方法研究和地震软件开发工作。现在同济大学海洋地质学院攻读博士学位。
李来运 高级工程师,1962年生,1984年毕业于华东石油学院勘探系物探专业。在长庆物探研究所任副所长,曾获部级科技进步一等奖及局级科技进步奖多项,发表过数篇论文。现为中国科学院地球物理所博士生,目前主要从事储层横向预测方法研究。
丁 伟 高级工程师,1963年生,1984年毕业于华东石油学院物探专业,1996年获青岛海洋大学硕士学位。一直从事V SP、井间地震、多波多分量、高精度三维地震勘探等技术研究。现任胜利油田物探公司副经理,同时在中国科学院研究生院攻读博士学位。
田春志 高级工程师,1963年生,1985年获长春地质学院石油物探专业学士学位,1993年获哈尔滨工业大学应用数学硕士学位,2002年获大庆石油学院石油工程专业博士学位。主要从事地质与勘探地球物理研究;发表论文多篇。现在大庆油田责任有限公司从事研究工作。孙振涛 助理工程师,1974年11月生,1997年毕业于江汉石油学院物探专业,获工学学士学位。从事测井约束反演及综合储层描述工作,目前在胜利油田物探研究院工作。
汪宏年 教授,1962年生,1989年和1994年在长春地质学院地球物理系分别获硕士和博士学位。现在吉林大学物理系从事教学和科研工作,主要研究方向包括各种复杂地层条件下电测井的数值模拟与反演技术、薄交互层中测井资料的高分辨率处理与解释等;已在国内外较有影响的刊物上发表论文30余篇。
季佑仙 工程师,1953年11月生,1976年毕业于江汉石油地质学校物探专业。一直从事地震资料解释工作,现在中海石油研究中心从事勘探开发技术工作。