專利名稱：井控提高地震資料分辨率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油地球物理勘探開發(fā)領(lǐng)域，特別是涉及到一種通過井資料的控制作用提高地面三維地震資料的垂向分辨率的方法。
背景技術(shù)：
提高地面地震資料分辨率技術(shù)一直是國內(nèi)外研究的熱點和難點。它在油田的勘探開發(fā)中有著重大的理論和實用價值。提高地震資料分辨率的難點主要包括以下兩個方面首先，提高分辨率只是提高對地層特征認(rèn)識的一種手段，所以首先要保證提高分辨率技術(shù)的合理性和可靠性；其次，地震資料的分辨率和信噪比是一對難以調(diào)和的矛盾，而且地震資料分辨率提高的同時也意味著低頻信息能量的相對減弱，因此如何有效的利用提高分辨率后的地震數(shù)據(jù)識別儲層特征是目前所面臨的難點之一。常規(guī)反褶積提高分辨率技術(shù)一般是對單一地震資料信息的利用，在反褶積算子的求取方面缺乏魯棒性和三維空間的適應(yīng)性，在應(yīng)用中收到很大的限制。本案的發(fā)明人在申請?zhí)枮?00710017029. O的中國專利申請中，提出了一種利用井間地震資料和地面地震資料的聯(lián)合，基于系統(tǒng)辨識方法估算地層對地震波的吸收衰減特性，通過高頻補償作用提高地面地震資料的分辨率的方法，但是井間地震資料在油田勘探開發(fā)區(qū)域較少，在應(yīng)用上有很大的局限性。為此，本案的發(fā)明人提出了一種新的井控提高地震資料分辨率的方法，解決了以上技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可使弱化的層位信息得到加強，斷層等構(gòu)造信息更清楚，層位的迭合關(guān)系更清楚、更準(zhǔn)確，從而提高地震資料的垂向分辨率的的方法。
本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)井控提高地震資料分辨率的方法，該井控提高地震資料分辨率的方法包括計算各個井位置處反射系數(shù)；根據(jù)該各個井位置處反射系數(shù)，計算各個井位置處的反褶積算子；將該各個反褶積算子進行反距離加權(quán)三維空間插值，得到三維空間各個地震道的反褶積算子；以及根據(jù)該各個地震道的反褶積算子，對原始地震道數(shù)據(jù)進行褶積處理，再經(jīng)過相位校正和道均衡，得到三維數(shù)據(jù)體。本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)
聲波測井速度信息；
通過井震綜合標(biāo)定把深度域的該測井速度信息和時間域的地面地震資料進行垂向空間的匹配；
對該測井速度信息進行深時轉(zhuǎn)換，得到時間域測井速度信息；以及對該時間域測井速度信息進行導(dǎo)數(shù)計算，得到井位置處的反射系數(shù)序列針對同一個地層反射系數(shù)序列Hn)，給定地震子波為w (η)，基于褶積理論模型，地震記錄表示為w (n) *r (n) =s (η) (I)
求取反裙積算子，使得ct (n)*w(η) = δ (η)。在求取該反褶積算子α (η)時，在單位采樣間隔下，已知反射系數(shù)信號，地震記錄信號為s (η)，η=1, 2，…，N,則線性非移變系統(tǒng)的時域參數(shù)基本模型描述為
(3)
其中，q為移動算子，a (q)是反褶積算子，ν (η)為不可預(yù)測干擾，e (η)為方差為λ的白噪音，進一步表述為噪音特性β (η)對白噪音濾波后的結(jié)果，通過設(shè)定合理的分子和分母參數(shù)，把α，β描述為以q—1變量的函數(shù)
(4)
其中，A，B分別為延遲算子q—1的多項式，na，nb為多項式階數(shù)，nk為滯后階數(shù)，根據(jù)三個模型結(jié)構(gòu)參數(shù)，式(3)轉(zhuǎn)變?yōu)槿缦滦问?br> A (q) r (n) =B (q) s (n_nk) +e (η) (5)
r (n) +al · r (η-1) +... +ana · r (n_na) =Id1 · s (n_nk) +b2 · s (n_nk_l) +... +bnb · s (n_nk_nb+l)+e (n) (6)
針對式(6)，模型預(yù)測誤差由下式計算
(7)
利用最小均方誤差準(zhǔn)則通過使e (η)最小，估計多項式α，β未知參數(shù)的值，得到井位置處的確定性的該反褶積算子。該》三個模型結(jié)構(gòu)參數(shù)的值根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗參數(shù)進行確定。該三個模型結(jié)構(gòu)參數(shù)的值通過對同一模型不同結(jié)構(gòu)參數(shù)時的誤差參數(shù)的比較，尋求誤差最小的結(jié)構(gòu)參數(shù)來確定。在步驟4中，基于式(2):
對該原始地震道數(shù)據(jù)進行褶積處理。在步驟3中，該反距離加權(quán)是把三維空間有限點的反褶積算子，通過按反距離加權(quán)的準(zhǔn)則，對其進行三維空間的插值。 該加權(quán)的準(zhǔn)則是線性插值。在步驟4中，該相位校正是指地震道經(jīng)過該反褶積算子的作用后，再通過該反褶積算子的逆向作用，實現(xiàn)該反褶積算子對該地震道作用的零相位化。測井和地面地震等不同類別的地球物理技術(shù)可以對地下同一目標(biāo)地質(zhì)體進行不同尺度性質(zhì)的反映。聲波測井資料在井位置處具有最高的分辨率和最大程度的分辨可靠性，在幾乎所有的區(qū)域都大量存在。因此，研究測井和地面地震資料聯(lián)合作用的方式及實現(xiàn)方法，通過測井聲波速度的控制作用，求取井位置處確定性的反褶積算子并進行三維空間的合理外推，提高地面地震資料的垂向分辨率具有重要的理論和實踐意義。本發(fā)明中的井控提高地震資料分辨率的方法，就是基于基本的褶積理論模型，通過對反褶積算子的理論參數(shù)建模，利用聲波測井速度和井位置處的地面地震記錄準(zhǔn)確求取井位置處的反褶積算子，再通過三維空間外推得到三維空間任一地震道處的反褶積算子，通過井的控制作用對三維空間的地震資料進行保真性高頻拓展，以提高地面地震資料的垂向分辨率。與常規(guī)反褶積提高分辨率的區(qū)別體現(xiàn)在以下三個方面首先，常規(guī)反褶積方法中一般都假設(shè)反射系數(shù)信號為白噪聲，本發(fā)明則從測井聲波速度中得到確定性的反射系數(shù)，保證了反褶積算子求取的確定性；其次，常規(guī)反褶積方法是利用地震記錄信號和白噪聲信號的直接匹配通過最小均方誤差準(zhǔn)則求取反褶積算子，本發(fā)明則是首先對反褶積算子進行理論建模，然后利用確定性的反射系數(shù)和對應(yīng)的地面地震記錄通過最小均方誤差準(zhǔn)則求取反褶積算子，因此得到的反褶積算子具有魯棒性；再者，對于一個目標(biāo)區(qū)域，常規(guī)反褶積方法一般只應(yīng)用一個反褶積算子，本發(fā)明則可以利用該區(qū)域的測井資料求取每個井位置處的反褶積算子，然后進行反距離加權(quán)的空間外推，從而得到目標(biāo)區(qū)域任一地震道記錄處的反褶積算子，實現(xiàn)了三維空間的反褶積。本發(fā)明在保持原地層主要特征不變的條件下，一些弱化的層位信息得到加強，斷層等構(gòu)造信息更清楚，層位的迭合關(guān)系更清楚、更準(zhǔn)確，提高了地震資料的垂向分辨率，地震資料主頻提高10-20HZ左右，頻帶拓寬約10Hz。與申請人在200710017029. O的中國專利申請中提出的申請相比，本發(fā)明則是利用測井資料和地面地震資料的聯(lián)合，通過對基本褶積模型的優(yōu)化求解，得到確定性的反褶積算子，實現(xiàn)地面地震資料的反褶積，提高其分辨率。井間地震資料在油田勘探開發(fā)區(qū)域較少，測井資料在油田勘探開發(fā)區(qū)域大量存在，且垂向分辨率更高，與地面地震資料的頻域迭合更大。因此，本發(fā)明在實際效果和應(yīng)用范圍等方面有了較大提高。


圖I為本發(fā)明的井控提高地震資料分辨率的方法的流程圖2為在一目標(biāo)區(qū)域求取反裙積算子的頻率響應(yīng)和時域響應(yīng)的示意圖；圖3為反裙積算子三維空間外推后的振幅能量分布圖4為目標(biāo)區(qū)域內(nèi)兩井連線提高分辨率前后的剖面比較圖和頻譜特征比較圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。如圖I所示，圖I為本發(fā)明的井控提高地震資料分辨率的方法的流程圖。在步驟101，首先對目標(biāo)區(qū)域的多口聲波測井速度信息，流程進入到步驟102。在步驟102，由于測量環(huán)境、測量儀器、處理技術(shù)等方面的不同，聲波測井速度和地面地震資料等成果數(shù)據(jù)呈現(xiàn)各自不同的特點，聲波測井速度信息是深度域數(shù)據(jù)，地面地震資料是時間域數(shù)據(jù)，因此需要通過井震綜合標(biāo)定把深度域的測井速度信息和時間域的地面地震資料進行垂向空間的匹配。流程進入到步驟103。在步驟103，在垂向空間匹配的基礎(chǔ)上，對聲波速度資料進行深時轉(zhuǎn)換，把深度域的測井速度信息轉(zhuǎn)換為采樣率和地面地震資料一致的時間域測井速度信息。流程進入到步驟 104。在步驟104，對時間域測井速度信息進行導(dǎo)數(shù)計算，得到井位置處的反射系數(shù)序列K )。通過步驟101到步驟104，求取了井位置處反射系數(shù)。此外，在一實施例中，井位置處反射系數(shù)可以是對其它速度信息進行轉(zhuǎn)換所得到的反射系數(shù)信息。流程進入到步驟105。在步驟105，針對研究區(qū)域所有井的聲波速度資料，根據(jù)各個井位置處反射系數(shù)，計算各個井位置處的反褶積算子。針對地下同一個地質(zhì)目標(biāo)，即同一個地層反射系數(shù)序列，給定地震子波為w (η)，基于褶積理論模型，地震記錄s (η)可表示為(I)
該式是線性時不變系統(tǒng)的基本形式。為了提高地震資料的垂向分辨率，就要求取反褶積算子，使得a (n)*w(n)=5 (η)，從而可得下式r(n) = a (n)*s(n) (2)
因此，通過反褶積算子和地震記錄的作用，就可得到接近于反射系數(shù)序列的地震信號，達到提高分辨率的目的。問題的關(guān)鍵在于反褶積算子的求取。反褶積算子的求取有很多方法，常規(guī)方法是直接利用地震數(shù)據(jù)和反射系數(shù)的匹配計算得到，在一實施例中，本發(fā)明則是采用參數(shù)理論建模的方法對反褶積算子進行確定性求解。具體實現(xiàn)如下
在單位采樣間隔下，已知反射系數(shù)信號為，地震記錄信號為s (η)，n=l，2，…，N，則線性非移變系統(tǒng)的時域參數(shù)基本模型描述為
(3)
其中，q為移動算子，a (q)是反褶積算子，ν (η)為不可預(yù)測干擾，e (η)為方差為λ的白噪音，可以進一步表述為噪音特性找》)對白噪音濾波后的結(jié)果。通過設(shè)定合理的分子和
分母參數(shù)，把α，β描述為以q—1變量的函數(shù)
(4)
其中，A，B分別為延遲算子Cf1的多項式，na，nb為多項式階數(shù)，nk為滯后階數(shù)。na，nb, nk三個模型結(jié)構(gòu)參數(shù)的值是影響反褶積算子求取結(jié)果的關(guān)鍵參數(shù)。既可以根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗參數(shù)進行確定，也可以通過對同一模型不同結(jié)構(gòu)參數(shù)時的誤差參數(shù)的比較，尋求誤差最小的結(jié)構(gòu)參數(shù)為最佳模型結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)三個模型結(jié)構(gòu)參數(shù)，式(3)轉(zhuǎn)變?yōu)槿缦滦问?br> A (q) r (n) =B (q) s (n_nk) +e (η) (5)
r (n) +al · r (η-1) +... +ana · r (n_na) =Id1 · s (n_nk) +b2 · s (n_nk_l) +... +bnb · s (n_nk_nb+l)+e (n) (6)
針對式(6)，模型預(yù)測誤差可由下式計算
(7)
因此利用最小均方誤差準(zhǔn)則通過使e (η)最小，就可以估計多項式α，β未知參數(shù)的值，得到井位置處的確定性的反褶積算子。用此方法，可計算得到各個井位置處的反褶積算子。在一實施例中，除了利用最小均方誤差準(zhǔn)則法對系統(tǒng)模型的參數(shù)進行估計，其也可以利用最優(yōu)化領(lǐng)域的其它參數(shù)估計方法。流程進入到步驟106。在步驟106，對各個井位置處的反褶積算子進行反距離加權(quán)的三維空間插值，得到整個三維空間任一地震道處的反褶積算子。反距離加權(quán)是指把三維空間有限點的反褶積算子，通過按反距離加權(quán)的準(zhǔn)則，對其進行三維空間的插值。該加權(quán)的準(zhǔn)則可以是線性插值。流程進入到步驟107。在步驟107，對于三維空間的地震資料，利用步驟106所得到的各個地震道處的反褶積算子，基于式(2)對原始地震道數(shù)據(jù)進行褶積處理，再經(jīng)過相位校正和道均衡，得到提高分辨率后的三維數(shù)據(jù)體。其中，相位校正是指地震道經(jīng)過反褶積算子的作用后，再通過反褶積算子的逆向作用，實現(xiàn)反褶積算子對地震道作用的零相位化。流程結(jié)束。在本發(fā)明的一具體實施例中，首先對一個目標(biāo)區(qū)域的21 口聲波測井速度信息，在該地區(qū)測井合成記錄標(biāo)定基礎(chǔ)上，把聲波測井速度信息從深度域轉(zhuǎn)換到時間域，通過對聲波速度信息進行求導(dǎo)，得到井各個井位置處的反射系數(shù)信息。然后，利用井位值處的反射系數(shù)信息和對應(yīng)的地震道，計算得到各個井位置處的反褶積算子，圖2為在該目標(biāo)區(qū)域求取反褶積算子的頻率響應(yīng)和時域響應(yīng)的圖示，其中，左圖為反裙積算子頻率響應(yīng)，右圖為反裙積算子時域響應(yīng)。隨后，將所得到的13個反褶積算子進行反距離加權(quán)三維空間插值，得到三維空間各個地震道的反褶積算子，圖3為反褶積算子三維空間外推后的振幅能量分布圖。最后，針對三維數(shù)據(jù)空間的每個記錄道，首先作用以所得到各個道的反褶積算子，拓展其頻帶，其次進行相位校正和道均衡，從而得到高頻拓展后的三維數(shù)據(jù)體。圖4為目標(biāo)區(qū)域內(nèi)兩井連線提高分辨率前后的剖面比較圖和頻譜特征比較圖，其中，左圖為原始地震資料，右圖為井控提高分辨率后資料。提高分辨率后，在地層產(chǎn)狀和原有層位信息保持基本不變的條件下，剖面的分辨率得到了較大程度提高，地面地震資料主頻提高IOHz左右，優(yōu)勢頻帶拓寬10-20HZ。
權(quán)利要求
1.井控提高地震資料分辨率的方法，其特征在于，該井控提高地震資料分辨率的方法包括以下步驟步驟I :計算各個井位置處反射系數(shù)；步驟2 :根據(jù)該各個井位置處反射系數(shù)，計算各個井位置處的反褶積算子；步驟3 :將該各個反褶積算子進行反距離加權(quán)三維空間插值，得到三維空間各個地震道的反褶積算子；以及步驟4 :根據(jù)該各個地震道的反褶積算子，對原始地震道數(shù)據(jù)進行褶積處理，再經(jīng)過相位校正和道均衡，得到三維數(shù)據(jù)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井控提高地震資料分辨率的方法，其特征在于，該步驟I包括聲波測井速度信息；通過井震綜合標(biāo)定把深度域的該測井速度信息和時間域的地面地震資料進行垂向空間的匹配；對該測井速度信息進行深時轉(zhuǎn)換，得到時間域測井速度信息；以及對該時間域測井速度信息進行導(dǎo)數(shù)計算，得到井位置處的反射系數(shù)序列W )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井控提高地震資料分辨率的方法，其特征在于，該步驟2包括針對同一個地層反射系數(shù)序列心*)，給定地震子波為@，基于褶積理論模型，地震記錄表示為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井控提高地震資料分辨率的方法，其特征在于，在求取該反褶積算子《( )時，在單位采樣間隔下，已知反射系數(shù)信號為=1Λ…JV ,地震記錄信號為抓B=LU，則線性非移變系統(tǒng)的時域參數(shù)基本模型描述為r (H) =+ K") =( 3 )其中，為移動算子， Cf)是反褶積算子，為不可預(yù)測干擾，4 )為方差為Ji的白噪音，<■》進一步表述為噪音特性Λ**)對白噪音濾波后的結(jié)果，通過設(shè)定合理的分子和分母參數(shù)，把民#描述為以f—1變量的函數(shù) 其中，及#分別為延遲算子 Γ1的多項式，WM*為多項式階數(shù)，威為滯后階數(shù)，根據(jù)4三個模型結(jié)構(gòu)參數(shù)，式(3)轉(zhuǎn)變?yōu)槿缦滦问?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井控提高地震資料分辨率的方法，其特征在于，三個模型結(jié)構(gòu)參數(shù)的值根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗參數(shù)進行確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井控提高地震資料分辨率的方法，其特征在于，該三個模型結(jié)構(gòu)參數(shù)的值通過對同一模型不同結(jié)構(gòu)參數(shù)時的誤差參數(shù)的比較，尋求誤差最小的結(jié)構(gòu)參數(shù)來確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井控提高地震資料分辨率的方法，其特征在于，在步驟4中，基于式(2)
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井控提高地震資料分辨率的方法，其特征在于，在步驟3中，該反距離加權(quán)是把三維空間有限點的反褶積算子，通過按反距離加權(quán)的準(zhǔn)則，對其進行三維空間的插值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的井控提高地震資料分辨率的方法，其特征在于，該加權(quán)的準(zhǔn)則是線性插值。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井控提高地震資料分辨率的方法，其特征在于，在步驟4中，該相位校正是指地震道經(jīng)過該反褶積算子的作用后，再通過該反褶積算子的逆向作用，實現(xiàn)該反褶積算子對該地震道作用的零相位化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種井控提高地震資料分辨率的方法，該井控提高地震資料分辨率的方法包括計算各個井位置處反射系數(shù)；根據(jù)該各個井位置處反射系數(shù)，計算各個井位置處的反褶積算子；將該各個反褶積算子進行反距離加權(quán)三維空間插值，得到三維空間各個地震道的反褶積算子；以及根據(jù)該各個地震道的反褶積算子，對原始地震道數(shù)據(jù)進行褶積處理，再經(jīng)過相位校正和道均衡，得到三維數(shù)據(jù)體。該井控提高地震資料分辨率的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中地震資料分辨率較低和應(yīng)用范圍有很強的局限性的問題，具有使一些弱化的層位信息得到加強，斷層等構(gòu)造信息更清楚，層位的迭合關(guān)系更清楚、更準(zhǔn)確的優(yōu)點。
文檔編號G01V1/30GK102937720SQ20121003120
公開日2013年2月20日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者劉浩杰, 王延光, 韓文功 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勝利油田分公司物探研究院