專利名稱:三維地震資料處理質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及石油地球物理勘探技術(shù),具體是一種三維地震資料處理質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)。
背景技術(shù):
石油地震勘探是利用人工方法產(chǎn)生地震波,通過研究地震波在地下巖層中的傳播情況,勘察地下地質(zhì)構(gòu)造和巖層變化,尋找油氣田的一種地球物理勘探方法。地震勘探可以分為地震資料采集、地震資料處理、地震資料解釋三個大的環(huán)節(jié)。
地震資料采集是通過人工的方法產(chǎn)生地震波,在陸地上通常使用炸藥震源,在選定的炮點打一口淺井,井深一般為6-30米。炸藥的藥量一般為1-25公斤,裝入電雷管放到井底,引爆炸藥產(chǎn)生地震波。然后用地面地震接收儀器記錄由地下反射回來的地震波所引起的地面振動信號,并記錄在磁帶上,提供給室內(nèi)計算中心進(jìn)行后續(xù)處理。
地震資料處理的主要是根據(jù)地震波的傳播理論,利用電子計算機(jī)等設(shè)備和相應(yīng)的地震資料處理軟件,對野外采集的原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行各種加工處理,以獲得能反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的“地震剖面圖”和反映地下巖石變化的地震波振幅、頻率、傳播速度等信息。用于研究地下地質(zhì)構(gòu)造,尋找有利含油氣圈閉,確定鉆井井位。
地震資料處理過程主要包括(1)預(yù)處理首先是將野外采集的原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行解編或數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換,把不同格式記錄的原始地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合資料處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式;其次是加載觀測系統(tǒng)信息,就是將野外采集的有關(guān)觀測信息記入地震記錄道頭或特定的數(shù)據(jù)庫,如炮點位置、接收點位置、地表海拔高程、接收檢波器的排列圖形等。另外,還根據(jù)實際情況做預(yù)濾波、野外靜校正等處理。(2)反褶積由于大地濾波作用,激發(fā)所產(chǎn)生的地震子波在傳播過程中頻率會逐漸降低,延續(xù)時間逐漸變長,反褶積的目的就是壓縮地震子波,提高地震資料的分辨能力。(3)水平疊加包括兩個主要步驟速度分析和動校正,由于同一反射點每次觀測的炮檢距不同,地震波傳播的路徑和距離也不相同,每次觀測所記錄的反射波達(dá)到時間存在差異,這個時差與地層速度和反射界面的深度有關(guān),稱為正常時差。速度分析和動校正的目的就是消除不同炮檢距造成的正常時差影響,對地下同一反射點的記錄道進(jìn)行同相疊加,來提高地震資料的信噪比。(4)偏移歸位在水平疊加剖面中,傾斜反射界面和斷層面的反射波會偏離它的空間真實位置,另外水平疊加剖面中繞射波也很強。偏移的目的就是實現(xiàn)反射波的空間歸位,把反射波偏移到其真實空間的位置上,并使繞射波收斂。
通過數(shù)據(jù)處理,可把野外采集的地震數(shù)據(jù)變?yōu)榭晒┙忉屓藛T解釋的,能反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地震剖面和相關(guān)的地震信息(如速度、振幅、頻率等)。
地震資料處理的目的是對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行去偽存真的加工過程,最終獲得能真實反映地下地質(zhì)情況的有效信息。因此,高質(zhì)量的地震資料是油氣勘探成功的關(guān)鍵。首先高質(zhì)量的野外采集是地震勘探成功的基礎(chǔ),如果原始數(shù)據(jù)存在嚴(yán)重缺陷,則沒有任何辦法可以彌補。其次,地震資料處理包含各種處理方法和處理步驟,每一步驟的偏差,以及處理參數(shù)的不合理都會影響最終的處理效果。因此,對資料處理過程的每一步驟進(jìn)行嚴(yán)格、科學(xué)的質(zhì)量監(jiān)控是勘探成功的重要環(huán)節(jié)。
早期地震勘探一般采用二維勘探,一條測線通常只有幾百炮,每炮采集道數(shù)只有幾十道,在地震資料處理中一般通過繪制全部數(shù)據(jù)的純波炮集來進(jìn)行監(jiān)控,這樣做能夠較全面的監(jiān)控地震數(shù)據(jù)質(zhì)量,但隨著三維地震勘探廣泛應(yīng)用,使得一塊三維地震一般都有幾千炮甚至幾萬炮,每一炮的接收道數(shù)也達(dá)到幾千道或上萬道,如果繪制全部數(shù)據(jù)的純波炮集來進(jìn)行監(jiān)控每炮激發(fā)能量的大小和差異,對于具有幾千炮乃至幾萬炮的三維數(shù)據(jù)而言,這意味著需要大量的繪圖和人工分析,其工作量巨大,難以實現(xiàn)。如,一塊100平方公里的三維勘探區(qū)塊,按標(biāo)準(zhǔn)比例繪制一次炮集數(shù)據(jù),圖件的長度將超過10公里,在實際中幾乎是不可能做到的。
因此,在目前在實際處理中只繪制部分控制點炮集數(shù)據(jù),隔幾十甚至幾百炮繪制一炮來監(jiān)控數(shù)據(jù)的質(zhì)量變化。這種監(jiān)控方法不能真正反映數(shù)據(jù)中所存在的問題,難以達(dá)到全面認(rèn)識數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)的目的。
此外,在檢測時對地震資料的品質(zhì)和處理效果主要依靠個人的經(jīng)驗進(jìn)行評價分析,人為因素影響較大,使得最終處理結(jié)果因人而異,費時費力,難以達(dá)到最佳監(jiān)控效果。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明提供一種能在不繪圖或少繪圖的條件下對三維數(shù)據(jù)逐炮質(zhì)量監(jiān)控,達(dá)到快速有效、且方便準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控方法。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
三維地震資料處理質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)采用如下步驟1)根據(jù)監(jiān)控的需要選定分析時窗(目的層部位或干擾波部位)和分析頻率(反射主頻或干擾波頻率);2)對地震數(shù)據(jù)某一炮的各地震道在選定的分析時窗內(nèi)做快速富立葉變換,得到每一道數(shù)據(jù)在頻率域的變換結(jié)果;3)對同一炮的所有地震道做頻率域中值濾波,得到該炮的統(tǒng)計激發(fā)能量或噪聲干擾量結(jié)果;4)將所有炮的激發(fā)能量或噪聲干擾計算結(jié)果繪制到各炮點的平面位置圖上,通過儲層部位的空間變化平面分析圖完成三維激發(fā)能量或噪聲干擾的平面監(jiān)控。
5)對地震數(shù)據(jù)某一炮的各地震道在選定的分析時窗內(nèi)做歸一化自相關(guān),得到每一道數(shù)據(jù)的自相關(guān)結(jié)果;6)對同一炮的所有地震道的自相關(guān)統(tǒng)計求和,得到該炮的統(tǒng)計自相關(guān)結(jié)果;7)尋找該炮統(tǒng)計自相關(guān)的零交叉時,將所有炮的零交叉時結(jié)果繪制到各炮點的平面位置上,完成三維激發(fā)子波的平面監(jiān)控。
本發(fā)明還采用以下技術(shù)方案激發(fā)能量、干擾能量采用如下公式計算AiTF(f)=MedianFilterj=j1Λj2[|FFT(xij(t)|)]---(1)]]>其中xij(t)—采集的地震道數(shù)據(jù)(i=1,2,ΛN炮集號;j=j(luò)1,Λj2炮集內(nèi)分析道號;t=t1Λt2分析時窗內(nèi)樣點)AiTF(f)——時頻分析的炮集統(tǒng)計能量(f——為分析頻率)
本發(fā)明激發(fā)子波檢測方法通過如下公式計算Ti(l)=Findτ=0ΛN{Σj=j1j2[Σt=t1t2xij(t)xij(t+τ))/Σt=t1t2xij(t)xij(t)]}---(2)]]>其中xij(t)——地震道數(shù)據(jù)(i=1,2,ΛN炮集號;j=j(luò)1,Λj2炮集內(nèi)分析道號;t=t1Λt2分析時窗內(nèi)樣點)Ti(l)——零交叉時(1為零交叉時樣點數(shù));τ——互相關(guān)時間;Find{·}——尋找零交叉時;分析頻率選取,有效波時為20-35Hz,低頻面波時為8-15Hz,工業(yè)干擾波為50Hz,高頻干擾波為100Hz以上。
通過初至前信息進(jìn)行高頻干擾的能量分析。
本發(fā)明由于采用分析時窗進(jìn)行分析計算,計算數(shù)據(jù)量小,計算速度快,而采用頻率域中值濾波算法提高了該方法的抗干擾能力,使計算結(jié)果更加穩(wěn)定可靠。
本發(fā)明通過選擇分析時窗(目的層部位)和分析頻率(反射主頻)在盡量不繪圖和少繪圖的條件下完成對整個三維數(shù)據(jù)的逐炮激發(fā)能量分析。
本發(fā)明在采集、處理中進(jìn)行了應(yīng)用,地震資料的處理結(jié)果明顯提高,由本發(fā)明監(jiān)控處理的結(jié)果提供的井位鉆井成功率較高。
在進(jìn)行逐炮能量分析的基礎(chǔ)上,可以根據(jù)分析結(jié)果從中選擇出具有代表性的(最好和最差)炮集(或檢波點集)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計定量分析,同時可以采用這些控制點炮(或檢波點)集進(jìn)行處理過程的質(zhì)量監(jiān)控,從而達(dá)到對整個三維數(shù)據(jù)的有效和經(jīng)濟(jì)的質(zhì)量監(jiān)控。
圖1為三維激發(fā)能量平面分析;
圖2為控制炮點激發(fā)能量分析;圖3為高頻干擾三維統(tǒng)計分析;圖4為高頻干擾控制點炮集顯示;圖5為激發(fā)子波三維平面分析;圖6為控制線統(tǒng)計自相關(guān)分析。
具體實施例方式
影響地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要因素有激發(fā)能量、激發(fā)子波和噪聲干擾等。
激發(fā)能量直接反映激發(fā)時的狀態(tài),它能反映激發(fā)的近地表巖性、激發(fā)深度和爆炸效果等因素的差異。激發(fā)能量的改變將影響地震振幅、子波頻率、子波相位等;從而直接影響地震成像的效果和反演儲層信息的精度。在處理中有效地分析數(shù)據(jù)的激發(fā)能量變化是保真處理監(jiān)控的重要依據(jù)之一。
激發(fā)子波是在地震反演中識別油氣儲層空間變化的重要信息,在高分辨率地震勘探巖性油氣藏勘探時,激發(fā)地震子波的優(yōu)劣將直接影響勘探的成功率。在采集中影響激發(fā)子波的因素很多,例如激發(fā)井深、激發(fā)巖性和激發(fā)藥量等。這些因素會造成激發(fā)子波的空間變化,嚴(yán)重影響地震識別巖層變化的能力。因此,快速準(zhǔn)確地分析幾千炮激發(fā)子波的變化是處理中十分重要的步驟。
地震成像的質(zhì)量還受到干擾波的影響,特別是高頻干擾能量的影響。這些高頻干擾不隨記錄時間的增加而衰減,因此,在大地吸收衰減的作用下,隨傳播距離和頻率的增加必然導(dǎo)致反射波信噪比的降低。這也是造成高頻地震數(shù)據(jù)難以成像的主要原因之一。
由于以上的問題,在高分辨率采集和處理中需要監(jiān)控和分析干擾能量和高頻信噪比,才能預(yù)測最終可能獲得的地震成像分辨率。
本發(fā)明的主要內(nèi)容是采用了時頻域分析方法,實現(xiàn)了三維快速質(zhì)量監(jiān)控的新方法。
本發(fā)明的具體實施辦法是首先對野外采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行三維快速質(zhì)量監(jiān)控。其中包括三維激發(fā)能量檢測、三維干擾能量檢測和三維激發(fā)子波檢測。
本發(fā)明三維快速激發(fā)能量檢測方法和三維快速干擾能量檢測方法采用如下公式計算(公式(1)所示)。
AiTF(f)=MedianFilterj=j1Λj2[|FFT(xij(t)|)]---(1)]]>其中xij(t)—采集的地震道數(shù)據(jù)(i=1,2,ΛN炮集號;j=j(luò)1,Λj2炮集內(nèi)分析道號;t=t1Λt2分析時窗內(nèi)樣點)AiTF(f)——時頻分析的炮集統(tǒng)計能量(f——為分析頻率)公式(1)的物理含義是對地震數(shù)據(jù)某一炮的各地震道在選定的分析時窗內(nèi)做快速富立葉變換,得到每一道數(shù)據(jù)在頻率域的變換結(jié)果。然后對同一炮的所有道做頻率域中值濾波,即得到該炮各個頻率的統(tǒng)計能量結(jié)果。最后根據(jù)分析需要選擇所需的分析頻率的統(tǒng)計能量,將所有炮的計算結(jié)果繪制到各炮點的平面位置上,即完成了三維激發(fā)能量的平面監(jiān)控。該方法由于采用分析時窗進(jìn)行分析計算,計算數(shù)據(jù)量小,計算速度快,而采用頻率域中值濾波算法提高了該方法的抗干擾能力,使計算結(jié)果更加穩(wěn)定可靠本發(fā)明三維快速激發(fā)子波檢測方法通過公式(2)統(tǒng)計自相關(guān)的零交叉時進(jìn)行了激發(fā)子波的監(jiān)控分析。
Ti(l)=Findτ=0ΛN{Σj=j1j2[Σt=t1t2xij(t)xij(t+τ))/Σt=t1t2xij(t)xij(t)]}---(2)]]>其中xij(t)——地震道數(shù)據(jù)(i=1,2,ΛN炮集號;j=j(luò)1,Λj2炮集內(nèi)分析道號;t=t1Λt2分析時窗內(nèi)樣點)Ti(l)——零交叉時(1為零交叉時樣點數(shù));τ——互相關(guān)時間;Find{·}——尋找零交叉時;公式(2)的物理含義是對地震數(shù)據(jù)某一炮的各地震道在選定的分析時窗內(nèi)做歸一化自相關(guān),得到每一道數(shù)據(jù)的自相關(guān)結(jié)果。然后對同一炮的所有道的自相關(guān)統(tǒng)計求和,得到該炮的統(tǒng)計自相關(guān)結(jié)果。最后尋找該炮統(tǒng)計自相關(guān)的零交叉時,將所有炮的零交叉時結(jié)果繪制到各炮點的平面位置上,即完成了三維激發(fā)子波的平面監(jiān)控。
以上三維監(jiān)控分析方法除對原始采集數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控分析,以獲得原始數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量信息外,在以后的處理過程中,對每一步的處理結(jié)果都要進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控分析,以確保每一步的處理質(zhì)量。
本發(fā)明實施例圖1是根據(jù)公式(1)快速求得三維數(shù)據(jù)在儲層部位的激發(fā)能量的空間變化平面分析圖。從激發(fā)能量平面圖可以看出該區(qū)采集數(shù)據(jù)的激發(fā)能量明顯存在一定差異。
通過平面激發(fā)能量變化圖,我們選擇炮點A、B、C和D為分析控制點炮集,根據(jù)分析控制點的炮集數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析和處理監(jiān)控來達(dá)到監(jiān)控整個三維數(shù)據(jù)的質(zhì)量目的。
以上控制炮點A、B、C和D的單炮純波顯示如圖2所示。從顯示的控制點炮集數(shù)據(jù)可以明顯看出,在沙丘部位激發(fā)的A和D炮激發(fā)的能量明顯大于在農(nóng)田區(qū)激發(fā)的B和C炮,通過野外采集信息可知在沙丘區(qū)激發(fā)的藥量為4公斤,而在農(nóng)田區(qū)激發(fā)的藥量為3公斤,顯然激發(fā)能量差異主要是由于激發(fā)藥量差異造成的。從三維激發(fā)能量分析圖(圖1)中也可以看出弱振幅激發(fā)在農(nóng)田區(qū)部分,而強振幅激發(fā)在沙丘區(qū)。
根據(jù)以上激發(fā)能量的分析,我們獲得了激發(fā)能量在空間的變化規(guī)律,同時根據(jù)控制點炮集數(shù)據(jù)的統(tǒng)計定量分析確定該三維數(shù)據(jù)中激發(fā)能量的最大相對差異的定量值。從而可以利用最少的監(jiān)控炮集數(shù)據(jù)達(dá)到監(jiān)控整體三維(幾千—幾萬炮)數(shù)據(jù),實現(xiàn)對整個三維數(shù)據(jù)的處理過程質(zhì)量監(jiān)控和處理效果監(jiān)控的目的。
本發(fā)明采用通過初至前信息應(yīng)用公式(1)進(jìn)行高頻干擾的能量分析。
圖3給出某三維數(shù)據(jù)100Hz干擾能量的三維分析結(jié)果。可看出在不同位置采集的地震數(shù)據(jù)存在不同程度的高頻干擾能量。其中,在農(nóng)田區(qū)高頻干擾能量強,沙丘區(qū)高頻干擾能量相對較弱。這表明高頻干擾主要來自人文干擾(人文干擾是指地面環(huán)境中各種行進(jìn)物體例如汽車、火車等、50Hz工業(yè)電,以及刮風(fēng)下雨等干擾)。
根據(jù)三維高頻干擾能量分析圖,選擇A、B、C、D四炮進(jìn)行純波顯示如圖4所示??煽闯鋈宋母哳l干擾差異是明顯的。顯然,人文高頻干擾是影響農(nóng)田區(qū)高分辨率成像的主要因素。針對這一問題在提高分辨率處理中應(yīng)該對以上控制炮進(jìn)行必要的監(jiān)控分析,以保證在提高分辨率處理中沒有增強高頻干擾的影響。
此外,本發(fā)明還可以通過選擇不同的分析時窗和分析頻率,對低頻面波干擾、50Hz工業(yè)電干擾及其它類型的信息進(jìn)行三維監(jiān)控分析。
圖5根據(jù)公式(2)計算的某三維數(shù)據(jù)激發(fā)子波的空間變化,可明顯看出,沙丘區(qū)和農(nóng)田區(qū)激發(fā)子波存在明顯差異。為能更好的反映空間激發(fā)子波的差異性,選擇以下控制線進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。圖6是選擇控制炮線的統(tǒng)計自相關(guān)析結(jié)果。顯然,從圖6控制炮線的統(tǒng)計自相關(guān)可以看出空間激發(fā)子波的變化情況,位于沙丘區(qū)激發(fā)的子波,頻率相對較低。位于農(nóng)田區(qū)激發(fā)的子波,頻率相對較高。影響激發(fā)子波變化的主要因素是激發(fā)井深的不同所造成的,即存在虛反射差異的影響,同時還可能存在激發(fā)巖性的差異。
通過以上對激發(fā)子波的分析可以看出,沙丘區(qū)和農(nóng)田區(qū)的激發(fā)子波是不同。如不能很好的消除激發(fā)子波的空間變化,將會導(dǎo)致反演和波形聚類的解釋失去意義,以及造成巖性變化的假象。因此,在提高分辨率的處理過程中,要嚴(yán)格監(jiān)控以上控制炮線的激發(fā)子波變化,以達(dá)到相對保持波形的目的。
權(quán)利要求
1.一種三維地震資料處理質(zhì)量監(jiān)控技術(shù),其特征采用如下步驟1)根據(jù)監(jiān)控的需要選定分析時窗和分析頻率;2)對地震數(shù)據(jù)某一炮的各地震道在選定的分析時窗內(nèi)做快速富立葉變換,得到每一道數(shù)據(jù)在頻率域的變換結(jié)果;3)對同一炮的所有地震道做頻率域中值濾波,得到該炮的統(tǒng)計激發(fā)能量或噪聲干擾量結(jié)果;4)將所有炮的激發(fā)能量或噪聲干擾計算結(jié)果繪制到各炮點的平面位置圖上,通過儲層部位的空間變化平面圖監(jiān)控三維激發(fā)能量或噪聲干擾;5)對地震數(shù)據(jù)某一炮的各地震道在選定的分析時窗內(nèi)做歸一化自相關(guān),得到每一道數(shù)據(jù)的自相關(guān)結(jié)果;6)對同一炮的所有地震道的自相關(guān)統(tǒng)計求和,得到該炮的統(tǒng)計自相關(guān)結(jié)果;7)尋找該炮統(tǒng)計自相關(guān)的零交叉時,將所有炮的零交叉時結(jié)果繪制到各炮點的平面位置上,完成三維激發(fā)子波的平面監(jiān)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維地震資料處理質(zhì)量監(jiān)控技術(shù),其特征在于激發(fā)能量、干擾能量采用如下公式計算AiTF(f)=MedianFilterj=j1Λj2[|FFT(xij(t)|)]---(1)]]>其中xij(t)——采集的地震道數(shù)據(jù)(i=1,2,ΛN炮集號;j=j(luò)1,Λj2炮集內(nèi)分析道號;t=t1Λt2分析時窗內(nèi)樣點)AiTF(f)——時頻分析的炮集統(tǒng)計能量(f——為分析頻率)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維地震資料處理質(zhì)量監(jiān)控技術(shù),其特征在于激發(fā)子波檢測方法通過如下公式計算Ti(l)=Findτ=0ΛN{Σj=j1j2[Σt=t1t2xij(t)xij(t+τ))/Σt=t1t2xij(t)xij(t)]}---(2)]]>其中xij(t)——地震道數(shù)據(jù)(i=1,2,ΛN炮集號;j=j(luò)1,Λj2炮集內(nèi)分析道號;t=t1Λt2分析時窗內(nèi)樣點)Ti(l)——零交叉時(l為零交叉時樣點數(shù));τ——互相關(guān)時間;Find{·}——尋找零交叉時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維地震資料處理質(zhì)量監(jiān)控技術(shù),其特征在于分析頻率選取,有效波時為20-35Hz,低頻面波時為8-15Hz,工業(yè)干擾波為50Hz,高頻干擾波為100Hz以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維地震資料處理質(zhì)量監(jiān)控技術(shù),其特征在于通過初至前信息進(jìn)行高頻干擾的能量分析。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維地震資料處理質(zhì)量監(jiān)控技術(shù),步驟是選定時窗和分析頻率;對某炮各地震道在時窗內(nèi)做快速富立葉變換,得到道數(shù)據(jù)在頻率域變換結(jié)果;對同炮的所有地震道做頻率域中值濾波,得到該炮的統(tǒng)計激發(fā)能量或噪聲干擾量結(jié)果;將所有炮的計算結(jié)果繪到各炮點平面圖上,監(jiān)控三維激發(fā)能量或噪聲干擾;對地震數(shù)據(jù)某炮的各地震道做歸一化自相關(guān);對同炮的所有地震道的自相關(guān)統(tǒng)計求和,得到該炮的統(tǒng)計自相關(guān)結(jié)果;尋找該炮統(tǒng)計自相關(guān)的零交叉時,將所有炮的零交叉時繪到各炮點平面位置上,完成激發(fā)子波監(jiān)控。本發(fā)明計算數(shù)據(jù)量小,計算速度快,抗干擾能力強,結(jié)果穩(wěn)定可靠。
文檔編號G01V1/28GK1837859SQ20051005676
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者凌云, 高軍 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司