專利名稱：一種用于石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地球科學領(lǐng)域中的油氣勘探地球物理學領(lǐng)域，尤其涉及一種用于石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明能夠預(yù)測地下速度結(jié)構(gòu)，是確定油氣藏的埋藏位置和深度的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
石油地震勘探是由激發(fā)點(炮點)震動，由接收點(檢波點)記錄地下返回波的技術(shù)。地震波在地下傳播距離與傳播時間之比為地震波的平均傳播速度，拾取地震波速度是石油勘探中最重要的步驟之一，現(xiàn)有的地震波速度拾取方法效率不高、精度低。
由地震資料進行速度分析的常見方法主要有如下幾種A)速度譜法由陸基孟主編、石油工業(yè)出版社出版的《地震勘探原理》的P212-229頁對速度譜法進行了介紹。該方法將地下介質(zhì)假想成水平層狀，然后把多層水平層狀介質(zhì)看成某種假想的均勻介質(zhì)，用雙曲線的時距曲線關(guān)系代替實際的非雙曲線的時距方程而引出均方根速度。這種簡化方法只有在炮檢距較小(炮檢距與深度之比小于0.5)的情況下成立，同時，速度譜的人工解釋中亦包含著許多主觀因素和隨機性，降低了速度分析的精度。若作高密度的速度分析工作，人工解釋速度譜的工作量是巨大的。速度譜法精度不高，效率低，人工拾取工作量大，已不能滿足對速度精度越來越高的要求。
B)層析成像反演法。該方法計算工作量巨大、效率低，不適用大批量的地震資料處理。
該方法首先設(shè)計一個初始模型，通過正演模擬計算，分析正演數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)的殘差，修正初始速度模型，再比較修正后的模型的正演數(shù)據(jù)與原始地震數(shù)據(jù)，二者基本吻合者即為所求的最終速度模型。
C)地震偏移方法用于速度分析。該方法計算工作量巨大、效率低。
利用疊前深度偏移的結(jié)果來修改用于偏移的初始速度模型，是一個反復(fù)迭代的過程。
現(xiàn)有技術(shù)中水平多層介質(zhì)的反射波時距曲線方程為t=2Σi=1nhivi1-p2vi2]]>t為走時，n為反射界面數(shù)，hi、vi分別為第i層厚度和層速度，p為射線參數(shù)。當pvi較小，即射線入射角較小時，略去pvi的高次項得t=t0+Σi=1ntip2vi2,]]>t0為自激自收時間。
引入炮檢距參數(shù)x，通過略去pvi的高次項并消去p，可得t2=t02+x2vr2]]>其中Vr=[Σi=1ntivi2Σi=1nti]1/2]]>稱為均方根速度，均方根速度是在水平多層介質(zhì)的情況下，用雙曲線的時距曲線關(guān)系代替實際的非雙曲線的時距方程而引出的。當?shù)卣鸩ㄔ诜蔷鶆蚪橘|(zhì)中傳播時，沿不同的射線路徑有不同的傳播速度，地震波速度既是地震波旅行時間的函數(shù)又是射線參數(shù)p的函數(shù)。相對于自激自收射線速度，隨著偏移距的加大，射線平均速度增大。理論分析表明當偏移距與目的層深度之比為1時，最大炮檢距射線速度與零偏移距射線速度誤差達到4％，當偏移距繼續(xù)增加時，誤差更大。要得到精確的地震波速度，常規(guī)速度拾取方法已不適應(yīng)。
本發(fā)明的目的是為了提高地震波速度的精度及速度分析效率，減少人為因素的干擾，克服現(xiàn)有速度分析方法只適用炮檢距與深度之比較小的條件限制，達到逐點拾取、快速、人工干預(yù)少、精度高的目的。
為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明應(yīng)用了以下的技術(shù)方案一種用于石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，所述方法是以在各檢波點記錄的由各炮點所激發(fā)產(chǎn)生的地震記錄為基準，進行確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于A掃描步驟輸入地震記錄后，對小范圍偏移距地震資料以不同斜率進行線性掃描即從0秒到地震記錄結(jié)束時間，在炮點道集及檢波點道集中各取3-11道地震數(shù)據(jù)，以地震記錄采樣間隔為步長向下滑動，掃描地震記錄；B數(shù)據(jù)處理步驟在時間t處，炮點及檢波點相鄰道的時間增量Δs、Δg分別取為地震記錄采樣間隔的整數(shù)倍，同相軸斜率從-n到+n變化，增量取為0.01ms/m，并將相對應(yīng)的3-11道地震數(shù)據(jù)求和，并比較求和結(jié)果，求和值的最大值對應(yīng)的斜率即為炮點射線參數(shù)和檢波點射線參數(shù)；C反射波速度參數(shù)的拾取步驟通過所述的掃描步驟和數(shù)據(jù)處理步驟后，利用炮點射線參數(shù)、檢波點射線參數(shù)、旅行時間、炮點位置和檢波點位置參數(shù)獲得每個掃描點的反射波速度參數(shù)；D擬合外推步驟對通過步驟C獲得的每個掃描點的反射波速度參數(shù)進行擬合外推操作進行速度擬合得到零偏地震波速度參數(shù)。
在實際的應(yīng)用中，所述方法中還包括一輸出步驟，即將零偏地震波速度參數(shù)繪圖輸出的過程。
在實際的應(yīng)用中，所述方法中的擬合外推步驟為對于一反射時間t，以每道速度參數(shù)為y坐標值，以每道的位置為x坐標值，進行速度擬合外推得到x＝0時的速度值；根據(jù)擬合方差的大小，選擇使用線性公式或更高階多項式進行速度擬合得到零偏地震波速度參數(shù)。
在實際的應(yīng)用中，所述的數(shù)據(jù)處理步驟中同相軸斜率從-n到+n變化，其中n＝0.8ms/m，增量取為0.01ms/m。
在實際的應(yīng)用中，在所述的掃描步驟中各選取炮點道集及檢波點道集中的5-7道地震數(shù)據(jù)。
在實際的應(yīng)用中，在所述的掃描步驟中的以地震記錄采樣間隔為步長向下滑動掃描地震記錄中，其中滑動步長可取為采樣間隔的1-3倍。
在實際的應(yīng)用中在所述的數(shù)據(jù)處理步驟中的在時間t處炮點及檢波點相鄰道的時間增量取為地震記錄采樣間隔的整數(shù)倍1-2倍。
根據(jù)以上的技術(shù)方案，本發(fā)明所能達到的技術(shù)效果是本發(fā)明確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法地面地震擬零偏地震波速度拾取方法是逐點拾取的過程，經(jīng)濟快速高效率、精度高。常規(guī)射線方法進行兩點射線追蹤，需要追蹤許多射線，才能找到一條在指定兩點之間旅行的射線，本發(fā)明確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法利用炮點射線參數(shù)、檢波點射線參數(shù)、旅行時、炮點位置、檢波點位置等五個參數(shù)，只需追蹤一條射線，即可拾取不同偏移距道上波峰時間處的反射波速度，這種方法比常規(guī)的射線追蹤節(jié)省許多機時。擬零偏地震速度與VSP速度對比見表1，從表中可以看出兩者誤差較小。
表1 擬零偏地震速度與VSP速度對比表層位T0(ms VSP速 擬 零 偏 速 速度誤差(％(m/s) (m/s)T3 1802276027091.8T4 2700332533000.8T5 3220339033710.5


圖1為石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)方法的流程2為理論模型3為速度提取方法拾取的一個道集的速度4為速度提取方法拾取的實際資料速度剖面5為本發(fā)明拾取地面地震擬零偏地震波速度與VSP速度對比圖
具體實施例方式本發(fā)明的具體方法為I.炮點射線參數(shù)、檢波點射線參數(shù)掃描拾取對小范圍偏移距地震資料以不同斜率進行線性掃描，拾取炮點射線參數(shù)、檢波點射線參數(shù)、旅行時間、炮點位置、檢波點位置參數(shù)。
具體步驟為輸入地震記錄，在炮點道集及檢波點道集中各取5-7道地震數(shù)據(jù)，從0秒到地震記錄結(jié)束時間，以地震記錄采樣間隔(如1毫秒或2毫秒)為步長向下滑動，掃描地震記錄，在某一時間t處，炮點及檢波點相鄰道的時間增量Δs、Δg分別取為地震記錄采樣間隔的整數(shù)倍，同相軸斜率從-n到+n變化，n＝0.8ms/m，增量取為0.01ms/m。然后，將對應(yīng)的5-7道地震數(shù)據(jù)求和，當掃描求和值為最大時，輸出炮點射線參數(shù)、檢波點射線參數(shù)、旅行時間、炮點位置、檢波點位置參數(shù)，公式為式(1)、式(2)。
ag(m,t)=Σk=-nnS(i+k)(t+mkΔg)---(1)]]>as(m,t)=Σk=-nnS(i+k)(t+mkΔs)---(2)]]> 其中l(wèi)為偏移距，即炮點到檢波點的距離，t為地震波旅行時間，v為經(jīng)過炮點到反射點再到檢波點射線的速度，S為地震記錄，ag為檢波點道集掃描求和值，as為炮點道集掃描求和值，Δs、Δg分別為給定的炮點及檢波點相鄰道的時間增量。
II.零偏移距地震波速度拾取及處理流程當獲得炮點射線參數(shù)、檢波點射線參數(shù)、旅行時間、炮點位置、檢波點位置參數(shù)之后，利用上述五個參數(shù)得到每個掃描點的反射波速度(公式(3))，因為每個掃描點都落在每道波峰時間處，因此，也就獲得了每道波峰時間處的反射波速度。為了提高地震波速度精度及速度分析效率，減少人為干擾，克服現(xiàn)有速度分析方法只適用于炮檢距與深度之比較小的條件限制，達到逐點拾取、經(jīng)濟快速、人工干預(yù)少、精度高的目的，對道集內(nèi)各道速度采用低階多項式擬合外推的方法得到零偏移距的地震波速度值，在由徐士良主編，清華大學出版社出版的《常用算法程序集》的P280-306頁中對擬合外推方法進行了介紹。
步驟為對于某一反射時間t，以每道速度參數(shù)為y坐標值，以每道的位置為x坐標值，進行速度擬合外推得到x＝0時(也就是偏移距為零)的速度值。根據(jù)擬合方差的大小，選擇使用線性公式或更高階多項式進行速度擬合得到零偏地震波速度值。
下面是針對具體的地震數(shù)據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的方法進行操作和分析過程。
(1)速度獲取方法的理論模型計算數(shù)學模型參數(shù)為網(wǎng)格密度DX＝10米、DY＝10米，節(jié)點數(shù)NX＝2500、NY＝501。觀測系統(tǒng)為道間距50米，炮間距100米，120道/炮，記錄長度4秒，采樣間隔1毫秒，共采集170炮。以正演炮點記錄為輸入數(shù)據(jù)，通過速度拾取，得到的層速度模型與實際模型相吻合。圖2為理論模型，圖3為基于發(fā)明技術(shù)獲得的一個道集的速度圖。
(2)速度獲取方法的實際資料處理用上述方法對實際地震資料進行了處理。采集參數(shù)96道記錄，24次疊加，道間距25米，炮間距50米，最小偏移距離250米，最大偏移距2625米，記錄長度6秒，采樣間隔2毫秒。圖4為本發(fā)明方法拾取的均方根速度和層速度剖面圖。
(3)速度獲取的精度分析考慮到VSP速度質(zhì)量和精度的準確性，開展了發(fā)明技術(shù)速度獲取方法與VSP速度的對比分析工作。圖5是兩種速度對比曲線，圖中兩種速度的曲線特征基本一致，確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法獲取的速度具有較高的精度。擬零偏地震速度與VSP速度對比見表1，從表中可以看出兩者誤差較小。
權(quán)利要求
1，一種用于石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，所述方法是以在各檢波點記錄的由各炮點所激發(fā)產(chǎn)生的地震記錄為基準，進行確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于A掃描步驟輸入地震記錄后，對小范圍偏移距地震資料以不同斜率進行線性掃描即從0秒到地震記錄結(jié)束時間，在炮點道集及檢波點道集中各取3-11道地震數(shù)據(jù)，以地震記錄采樣間隔為步長向下滑動，掃描地震記錄；B數(shù)據(jù)處理步驟在時間t處，炮點及檢波點相鄰道的時間增量Δs、Δg分別取為地震記錄采樣間隔的整數(shù)倍，同相軸斜率從-n到+n變化，并將相對應(yīng)的3-11道地震數(shù)據(jù)求和，并比較求和結(jié)果，求和值的最大值對應(yīng)的斜率即為炮點射線參數(shù)和檢波點射線參數(shù)；C反射波速度參數(shù)的拾取步驟通過所述的掃描步驟和數(shù)據(jù)處理步驟后，利用炮點射線參數(shù)、檢波點射線參數(shù)、旅行時間、炮點位置和檢波點位置參數(shù)獲得每個掃描點的反射波速度參數(shù)；D擬合外推步驟對通過步驟C獲得的每個掃描點的反射波速度參數(shù)進行擬合外推操作，進行速度擬合得到零偏地震波速度參數(shù)。
2，如權(quán)利要求1所述的一種用于石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于所述方法中還包括一輸出步驟，即將零偏地震波速度參數(shù)繪圖輸出的過程。
3，如權(quán)利要求1所述的一種用于石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于所述方法中的擬合外推步驟為對于一反射時間t，以每道速度參數(shù)為y坐標值，以每道的位置為x坐標值，進行速度擬合外推操作，得到x＝0時的速度值；根據(jù)擬合方差的大小，選擇使用線性公式或更高階多項式進行速度擬合得到零偏地震波速度參數(shù)。
4，如權(quán)利要求1所述的一種用于石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于在所述的數(shù)據(jù)處理步驟中同相軸斜率從-n到+n變化，其中n＝0.8毫秒/米，增量取為0.01毫秒/米。
5，如權(quán)利要求1所述的一種用于石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于在所述的掃描步驟中各選取炮點道集及檢波點道集中的5-7道地震數(shù)據(jù)。
6，如權(quán)利要求1所述的一種用于石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于在所述的掃描步驟中的以地震記錄采樣間隔為步長向下滑動掃描地震記錄中，其中滑動步長為采樣間隔的1-3倍。
7，如權(quán)利要求1或5所述的一種用于石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于在所述的數(shù)據(jù)處理步驟中的在時間t處炮點及檢波點相鄰道的時間增量取為地震記錄采樣間隔的整數(shù)倍即1-2倍。
8，如權(quán)利要求1所述的一種用于石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于所述方法中還包括一個將零偏地震波速度參數(shù)繪圖輸出的步驟；所述方法中的擬合外推步驟為對于一反射時間t，以每道速度參數(shù)為y坐標值，以每道的位置為x坐標值，進行速度擬合外推得到x＝0時的速度值；根據(jù)擬合方差的大小，選擇使用線性公式或更高階多項式進行速度擬合得到零偏地震波速度參數(shù)；所述的數(shù)據(jù)處理步驟中同相軸斜率從-n到+n變化，其中n＝0.8毫秒/米，增量取為0.01毫秒/米所述方法中的掃描步驟中各選取炮點道集及檢波點道集中的5-7道地震數(shù)據(jù)；所述方法中的數(shù)據(jù)處理步驟中的在時間t處炮點及檢波點相鄰道的時間增量取為地震記錄采樣間隔的整數(shù)倍即1-2倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油勘探中確定地下速度結(jié)構(gòu)的方法，是能夠預(yù)測地下速度結(jié)構(gòu)，確定油氣藏的埋藏位置和深度的方法是以在各檢波點拾取的由各炮點所激發(fā)產(chǎn)生的地震記錄為基準的前提下，依次進行掃描步驟、數(shù)據(jù)處理步驟、反射波速度參數(shù)的拾取步驟和擬合外推輸出步驟的方法。本發(fā)明可以提高地震波速度精度及速度分析效率，減少人為因素的干擾，克服現(xiàn)有速度分析方法只適用炮檢距與深度之比較小的條件限制，達到逐點拾取、快速、人工干預(yù)少、精度高的目的。
文檔編號G01V1/28GK1611964SQ20031010343
公開日2005年5月4日 申請日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者孫開峰, 管路平, 郭建, 林華根, 葉勇, 高志凌 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院