一種利用垂直地震數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析與油氣檢測(cè)的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于非常規(guī)油氣地震勘探中利用垂直地震數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析與油氣檢測(cè)方法，處理獲得相對(duì)保頻的垂直地震正常動(dòng)校正數(shù)據(jù)，計(jì)算VSP層速度，選擇數(shù)據(jù)道，對(duì)獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行WV分布計(jì)算，得到時(shí)間與頻率關(guān)系進(jìn)行時(shí)頻分析，找到對(duì)應(yīng)油層、氣層、水層、干層等的頻率衰減響應(yīng)規(guī)律，并利用規(guī)律對(duì)該區(qū)內(nèi)的單井進(jìn)行油氣檢測(cè)。本發(fā)明VSP數(shù)據(jù)的頻率、信噪比優(yōu)勢(shì)較明顯，在VSP觀測(cè)方式中檢波器更接近目的層，受到外界的噪聲干擾相對(duì)較少，數(shù)據(jù)保持了主頻較高、頻帶較寬特點(diǎn)，因此對(duì)于檢測(cè)目的層油氣頻率響應(yīng)的效果較好，是一種低成本、無破壞、即時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、可同時(shí)進(jìn)行油氣檢測(cè)及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的地球物理方法。
【專利說明】一種利用垂直地震數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析與油氣檢測(cè)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于非常規(guī)油氣地震勘探領(lǐng)域，具體是一種利用垂直地震數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分 析與油氣檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 地面地震中常用短時(shí)傅立葉變換、小波變換、S變換等方法進(jìn)行時(shí)頻分析，2001 年，石萬忠等利用小波變換原理進(jìn)行地震波時(shí)頻分析，并利用小波變換的時(shí)頻分析結(jié)論判 識(shí)砂體的性質(zhì)；2008年，楊林等將S變換方法應(yīng)用于碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)層地震反射波的時(shí)頻 分析中，并通過分析離散頻率能量體的變化特征，檢測(cè)了鉆遇儲(chǔ)層發(fā)育及其含油氣性情況； 2009年，鄭令等通過分析時(shí)間和頻率分辨率，證明了利用小波變換進(jìn)行時(shí)頻分析優(yōu)于短時(shí) 傅立葉變換時(shí)頻分析的結(jié)論；近年來以美國(guó)加利福尼亞州地震工程實(shí)驗(yàn)室（Earthquake EngineeringResearchLaboratory)為代表的一些機(jī)構(gòu)和學(xué)者，持續(xù)對(duì)利用Wigner-Ville 分布(簡(jiǎn)稱為WV分布)進(jìn)行地面地震數(shù)據(jù)的時(shí)頻分析方法研究；2009年底，胡明順等利用模 擬數(shù)據(jù)和實(shí)際地震數(shù)據(jù)對(duì)傅立葉變換、小波變換、S變換和WV分布等方法進(jìn)行了綜合對(duì)比， 證明WV時(shí)頻分布對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)具有最高的時(shí)頻聚性，并提出減少干擾項(xiàng)的方法。隨著基 于地面地震數(shù)據(jù)時(shí)頻分析方法的持續(xù)發(fā)展，已在油氣檢測(cè)方面和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的應(yīng)用方面取得 了一定效果。
[0003] 然而，目前的方法都是基于地面地震的時(shí)頻分析。與垂直地震（VSP)數(shù)據(jù)相對(duì)比， 地面地震數(shù)據(jù)頻率衰減較嚴(yán)重、深度定位不準(zhǔn)確，這是地面地震采集方式下所獲得信號(hào)的 先天不足，基于地面地震時(shí)頻分析的任何時(shí)頻分析方法均未考慮這個(gè)問題，因此目前的油 氣檢測(cè)、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法都不可避免的受到不良影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種低成本、無破壞、即時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、可同時(shí)進(jìn)行油氣 檢測(cè)及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的利用垂直地震數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析與油氣檢測(cè)的方法。
[0005] 本發(fā)明采用以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0006] 1)采集得到零井源距垂直地震（VSP)數(shù)據(jù)；
[0007] 2)通過常規(guī)處理獲得相對(duì)保頻的垂直地震（VSP)正常動(dòng)校正（NMO)數(shù)據(jù)；
[0008] 所述的相對(duì)保頻的NMO數(shù)據(jù)是在處理中不采同深度疊加、帶通濾波、道均衡、FK濾 波或Q補(bǔ)償處理得到的數(shù)據(jù)。
[0009] 3)計(jì)算VSP層速度；
[0010]4)按照以下方式選擇數(shù)據(jù)道：
[0011] (1)在第2)步驟中得到的相對(duì)保頻的NMO數(shù)據(jù)上選?。?br> [0012] (2)確定所在目的層的深度，選擇接近目的層但比目的層稍淺的地震道；
[0013] 所述稍淺的地震道是指在目的層上方，距目的層約200米至500米的地震道。
[0014] (3)將所選擇的稍淺的地震道單道數(shù)據(jù)去掉卷頭、道頭信息，保留只有采樣點(diǎn)值的 數(shù)據(jù)部分；
[0015] 5)對(duì)步驟4)獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行WV分布計(jì)算，得到時(shí)間與頻率關(guān)系；
[0016]所述WV分布為Wigner和Ville提出對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析的函數(shù)，計(jì)算得 到地震道上任意時(shí)刻的時(shí)間與頻率關(guān)系。
[0017] 6)利用步驟5)VSP數(shù)據(jù)的時(shí)頻關(guān)系，進(jìn)行時(shí)頻分析；
[0018] 所述的時(shí)頻分析是：在數(shù)據(jù)目的層位置，依據(jù)頻率隨時(shí)間衰減速度不同而確定不 同儲(chǔ)層的特征。
[0019] 7)重復(fù)步驟1)-6)，分析工區(qū)內(nèi)多口井VSP的WV分布時(shí)頻特征，找到對(duì)應(yīng)油層、氣 層、水層、干層等的頻率衰減響應(yīng)規(guī)律，并利用規(guī)律對(duì)該區(qū)內(nèi)的單井進(jìn)行油氣檢測(cè)；
[0020] 8)利用步驟7)頻率衰減響應(yīng)規(guī)律對(duì)于未鉆遇地層進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。
[0021] 所述儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法是：利用已知深度預(yù)測(cè)結(jié)果計(jì)算目的層距井底的距離；將步驟 4)中稍淺地震道更改為VSP最深地震道，然后重復(fù)步驟4) -6)，得到該目的層的時(shí)頻屬性， 進(jìn)而利用步驟7)所得到的頻率響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。
[0022] 本發(fā)明的有益效果為：相對(duì)地面地震數(shù)據(jù)，VSP數(shù)據(jù)的頻率、信噪比優(yōu)勢(shì)較明顯， 在VSP觀測(cè)方式中檢波器更接近目的層，受到外界的噪聲干擾相對(duì)較少，數(shù)據(jù)保持了主頻 較高、頻帶較寬等特點(diǎn)，因此對(duì)于檢測(cè)目的層油氣頻率響應(yīng)的效果較好，該方法在區(qū)塊30 余口井的油氣檢測(cè)以及區(qū)域內(nèi)幾口井的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)中取得了良好效果，證明是一種低成 本、無破壞、即時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、可同時(shí)進(jìn)行油氣檢測(cè)及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的地球物理方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖IVSP數(shù)據(jù)WV時(shí)頻分析的處理流程；
[0024] 圖2原始的VSP數(shù)據(jù)（左)、處理得到NMO數(shù)據(jù)（中）、地震單道的選擇(右）；圖中橫 軸為VSP測(cè)深；左圖縱軸為VSP單程時(shí)間、中圖和左圖為VSP雙程時(shí)間；
[0025] 圖3VSP數(shù)據(jù)與WV時(shí)頻分析，上圖為地震單道數(shù)據(jù)，下圖為時(shí)頻分析結(jié)果；
[0026] 圖4VSP的WV時(shí)頻分析與油氣屬性的對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)例，自左至右，依次為：氣層、油 層、水層、干層所對(duì)應(yīng)的WV時(shí)頻分析結(jié)果。

【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明依照?qǐng)D1所示流程實(shí)現(xiàn)，具體過程包括以下步驟：
[0028] 1)利用現(xiàn)有裝備采集得到零井源距VSP數(shù)據(jù)，這里的VSP數(shù)據(jù)指整理好的的、SEGY 格式的原始VSP數(shù)據(jù)，如圖2中左圖所示。
[0029] 2)經(jīng)過常規(guī)VSP處理，獲得相對(duì)保頻的VSP正常動(dòng)校正（NMO)數(shù)據(jù)。
[0030] 具體流程如圖1中第1-8環(huán)節(jié)所示，利用VSP常規(guī)處理手段獲得NMO數(shù)據(jù)，該階段 流程比一般的VSP處理流程簡(jiǎn)單，其中回避使用同深度疊加、帶通濾波、FK濾波、Q補(bǔ)償?shù)葘?duì) 頻率信息破壞較嚴(yán)重的環(huán)節(jié)，從而可以獲得相對(duì)保頻的NMO數(shù)據(jù)。
[0031] 該步驟所得到的VSP數(shù)據(jù)，如圖2 (中圖）所示，它的每一道數(shù)據(jù)不僅僅包含了地 震的時(shí)間和頻率信息，還精確的對(duì)應(yīng)著一個(gè)地層深度；其信號(hào)的頻帶和信噪比均優(yōu)于同一 地區(qū)的地面地震，對(duì)VSP數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析，敏感而準(zhǔn)確。
[0032] 3)計(jì)算VSP層速度，圖1中第4環(huán)節(jié)；并利用現(xiàn)有技術(shù)得到鉆前深度預(yù)測(cè)結(jié)果，圖 1中第9環(huán)節(jié)；該步驟中所得到的預(yù)測(cè)深度是為后期儲(chǔ)層預(yù)測(cè)做準(zhǔn)備。
[0033] VSP深度預(yù)測(cè)具體操作是：利用時(shí)距關(guān)系曲線向深層延伸，并與目的層同相軸的 延長(zhǎng)線相交，交點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)深度即為預(yù)測(cè)深度，該方法為公知技術(shù)。
[0034] 4)按照以下方式選擇數(shù)據(jù)道：
[0035] (1)在步驟2)所得到的相對(duì)保頻的NMO數(shù)據(jù)上選取。
[0036] (2)確定所在目的層的深度，選擇接近目的層但比目的層稍淺的地震道。
[0037] 所述的稍淺的地震道是指在目的層上方，距目的層約200米至500米之間的地震 道，如圖2中右圖所示。之所以要選擇稍淺的地震道，這里有三層含義：第一，稍淺的地震道 可以回避由分析時(shí)窗引起的邊界效應(yīng)；第二，選擇稍淺的地震道，可以避開VSP剖面中距初 至最近的區(qū)域，這一部分受到下行波波場(chǎng)影響較嚴(yán)重，波場(chǎng)分離過程對(duì)原始波場(chǎng)的信息改 造較大；第三，選擇的地震道不能過淺，距目的層過大時(shí)，其上行波反射能量、頻率等信息變 弱，并且受到地層傾角、井斜等影響，其深度定位也不準(zhǔn)確。
[0038] (3)將所選擇的地震道單道數(shù)據(jù)去掉卷頭、道頭信息，保留只有采樣點(diǎn)值的數(shù)據(jù)部 分。具體為操作為，利用任何一種可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的軟件將地震數(shù)據(jù)前3600字節(jié)切去，保 留余下數(shù)據(jù)即為純數(shù)值部分。該步驟的意義在于將地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字串，便于下一步計(jì) 算。
[0039] 5)對(duì)步驟4)所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行WV分布計(jì)算，得到時(shí)間與頻率關(guān)系。
[0040] 所述的WV分布為Wigner(1932)和Ville(1948)提出對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分 析的函數(shù)，通過該分布可以計(jì)算得到地震道上任意時(shí)間的地震頻率。其公式如（1)式所示， 對(duì)于一個(gè)信號(hào)S(t)，其解析表達(dá)式為X(t)，則WV分布函數(shù)WVDx (t，f)定義如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種利用垂直地震數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析與油氣檢測(cè)的方法，特點(diǎn)是采用以下步驟實(shí) 現(xiàn)： 1) 采集得到零井源距垂直地震數(shù)據(jù)； 2) 通過常規(guī)處理獲得相對(duì)保頻的垂直地震正常動(dòng)校正數(shù)據(jù)； 3) 計(jì)算垂直地震層速度； 4) 按照以下方式選擇數(shù)據(jù)道： (1) 在第2)步驟中得到的相對(duì)保頻的正常動(dòng)校正數(shù)據(jù)上選??； (2) 確定所在目的層的深度，選擇接近目的層但比目的層稍淺的地震道； (3) 將所選擇的稍淺的地震道單道數(shù)據(jù)去掉卷頭、道頭信息，保留只有采樣點(diǎn)值的數(shù)據(jù) 部分； 5) 對(duì)步驟4)獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行WV分布計(jì)算，得到時(shí)間與頻率關(guān)系； 6) 利用步驟5)垂直地震數(shù)據(jù)的時(shí)頻關(guān)系，進(jìn)行時(shí)頻分析； 7) 重復(fù)步驟1)一6)，分析工區(qū)內(nèi)多口井垂直地震的時(shí)頻分析函數(shù)分布時(shí)頻特征，找到 對(duì)應(yīng)油層、氣層、水層、干層等的頻率衰減響應(yīng)規(guī)律，并利用規(guī)律對(duì)該區(qū)內(nèi)的單井進(jìn)行油氣 檢測(cè)； 8) 利用步驟7)頻率衰減響應(yīng)規(guī)律對(duì)于未鉆遇地層進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟1)所述的相對(duì)保頻的正常動(dòng)校正數(shù)據(jù)是在處理 中不采同深度疊加、帶通濾波、道均衡、FK濾波和Q補(bǔ)償處理得到的數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟4)所述稍淺的地震道是指在目的層上方，距目 的層約200米至500米的地震道。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟4)所述時(shí)頻分析函數(shù)布為Wigner和Ville提 出對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析的函數(shù)，計(jì)算得到地震道上任意時(shí)刻的時(shí)間與頻率關(guān)系。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟6)所述的時(shí)頻分析是：在數(shù)據(jù)目的層位置，依 據(jù)頻率隨時(shí)間衰減速度不同而確定不同儲(chǔ)層的特征。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟8)所述儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法是：利用已知深度預(yù)測(cè)結(jié) 果計(jì)算目的層距井底的距離；將步驟4)中稍淺地震道更改為垂直地震最深地震道，然后重 復(fù)步驟4) -6)，得到該目的層的時(shí)頻屬性，進(jìn)而利用步驟7)所得到的頻率響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行儲(chǔ) 層預(yù)測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01V1/20GK104516013SQ201310449838
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】蔡志東, 鮮強(qiáng), 張固瀾, 王沖 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司