一种利用垂直地震剖面与测井联合的地震层位标定方法

摘要

本发明是利用垂直地震剖面与测井联合的地震层位标定方法，测量并根据零井源距资料获得纵波时-深关系和走廊叠加剖面，测井并获得声波测井和密度测井资料，计算声波时深关系与VSP时深关系求取时差，校正声波曲线，校正后的测井曲线与地震子波褶积得到合成记录，确定VSP走廊的时移量和正确的极性后制作层位标定图，根据已知钻井地质分层对地面地震剖面进行层位标定。本发明消除了声波测井误差和频散效应，提高了合成记录制作精度，减少了标定中的人为因素，提高了标定准确度。

说明书

技术领域

本发明属于地震勘探数据解释领域，尤其涉及一种利用垂直地震剖面 VSP（Vertical Seismic Profiling,）与测井联合的震层位标定方法。

背景技术

地震勘探是一种人工的方法引发地壳震动，描述地下地质情况的勘探 方法。常规地震勘探在地表附近布设激发点，激发产生地震波向下传播， 遇到反射层后向上反射，地面上放置检波器接收来自地下界面的反射波。 这种地震的勘探方法获得反射界面的地质信息，最终以地震剖面上同相轴 的形式展现出来，它只有时间域的概念，缺少深度域的概念。

层位标定是将地震剖面上同相轴与地下地质界面建立对应关系的过 程，将同相轴记录的地质信息最终赋予给相应的界面上。建立准确的地震 —地质对应关系是确保构造解释可靠与否的关键，是储层精细解释的基 础，通常进行层位标定需要测井资料。目前，常用的层位标定方法主要有 两种，一种是用声波合成地震记录与井旁地震道做相关对比进行的层位标 定方法；另一种是利用VSP记录直接进行层位标定。参与层位标定的测井 方法主要有声波测井和密度测井。声波测井测量声波通过地层传播的时差 Δt（也即声速V的倒数）。密度测井是一种通过仪器发射伽马射线，通过 记录接收到的伽马光子计数率测定地层密度的方法。这里将声波测井记录 的地层层速度记为V，将密度测井记录的地层密度为ρ，则地层的阻抗可 以表示为I=ρV。

地层的反射系数表示为：

$R_i=\frac{I_i-I_{i-1}}{I_i+I_{i-1}}=\frac{{\rho }_i{v}_i-{\rho }_{i-1}{v}_{i-1}}{{\rho }_i{v}_i+{\rho }_{i-1}{v}_{i-1}}$

由于地震的速度和测井的速度之间存在差异，地震的信号含有噪音、 多次波等多因素影响，常常出现合成记录和地震道不匹配的现象，此时依 靠人工进行一定的校正，使得地震道与合成记录相匹配。可见这种方法的 人为干预较强，进行精细的储层标定时精度不够。

VSP（垂直地震剖面）是一种井眼附近地表的一些点上激发地震信号， 在井眼中的不同深度放置检波器接收地震信号，通过地震信号的处理解释 来解决地质问题的独特技术。井下接收信号这种独特的观测方式，相比地 面地震减弱了低降速带对地震波的干扰和吸收，少了半程的能量、频率的 衰减，资料的频率和信噪比较高，有助于准确刻画储层。同时VSP独特的 观测方式使得在接收信号的同时具有时间域和深度域双重信息，可以将地 震的时间与地质的深度结合起来。但VSP层位标定也存在以下问题：（1） VSP速度是地层的平均速度，地震资料的叠加速度是等效速度，两者对应 的时间波形不一致；（2）VSP测井检波器置于井中，没有半波损失，而地 面地震检波器埋在地面，处在弹性介质的半空间分界面上，存在半波损失， 造成两者极性不一致（VSP走廊叠加剖面是负极性剖面）；（3）短程多次 波使VSP观测的下行脉冲能量增强，会使脉冲主要能量的到达时间发生延 迟。

VSP桥式标定可以将地震时间和地质的深度联系起来，但目前桥式标 定的方法主要是手工制作，这种手工制作的标定存在一定精度，并且费时， 同时VSP的观测点距较大，一般为5m或是10m，获得时深对的间距也就 是5m或是10m，这样的精度满足不了精细的储层标定。

发明内容

本发明目的在于提供一种减少人为操作，得到更为精准的时深关系， 达到对储层进行精细标定的利用垂直地震剖面与测井联合的地震层位标 定方法。

本发明具体步骤包括：

1）测量并根据零井源距资料获得纵波时-深关系（H_i,T_vsp,i）；

所述的零井源距资料是用垂直地震勘探取得的零井源距VSP数据。

所述的纵波时-深关系（H_i,T_vsp,i）是通过定义观测系统，根据垂直分量 获得纵波初至，得到纵波时-深关系。H_i是VSP观测深度，T_vsp,i是VSP双 程时。

2）根据零井源距资料获得走廊叠加剖面；

所述的获得走廊叠加剖面是通过真振幅恢复、零相位反褶积、波场分 离和走廊切除和叠加处理得到。

3）测井并获得声波测井和密度测井资料；如果没有密度测井曲线， 利用Gardner经验公式得到密度资料；

所述的测井资料包括声波或密度或伽马测井资料。

所述的Gardner经验公式为：ρ=0.31·ν^0.25。

4）计算声波时深关系（H_i,T_AC,i），与VSP时深关系求取时差，然后 校正声波曲线（图1）；

所述的计算声波时深关系（H_i,T_AC,i）的公式为：

$T_{\mathrm{AC},i}=\frac{2(H_i-H_1)\underset{i=1}{\overset{i}{\Sigma }}{\mathrm{AC}}_i}{{10}^6(i-1)}$

式中：AC_i为第i个深度点的声波测井值，单位：米/微秒；

T_AC,i为从第一个深度点到第i点处的声波双程时，单位：秒；

i是声波曲线样点序号。

H_i为声波曲线第i个样点的深度，单位m；

H₁为声波曲线第1个样点的深度，单位m。

所述的校正声波曲线是：求取声波曲线校正量，首先利用现有插值公 式把VSP时深关系插值成声波深度采样间隔，然后计算VSP与声波时深关 系的时差，并采用均值滤波对时差进行平滑处理；

声波曲线校正量公式：

${\mathrm{dT}}_i=\frac{1}{m}\underset{i-m/2}{\overset{i+m/2}{\Sigma }}(T_{\mathrm{VSP},j}-T_{\mathrm{AC},j})$

校正后的声波曲线为：

AC′_i=AC_i+0.5×10⁶×dT_i

式中：i是声波曲线样点序号；

m是均值滤波道数；

T_AC,j为从第一个深度点到第j点处的声波双程时，单位：秒；

T_VSP,j为从第一个深度点到第j点处的VSP双程时，单位：秒；

dT_i为第i个深度点声波曲线校正量，单位：秒；

AC_i为第i个深度点的原始声波测井值，单位：微秒/米；

AC’_i为第i个深度点的校正后声波测井值，单位：微秒/米。

5）校正后的测井曲线与地震子波褶积得到合成记录（图2）；

所述的合成记录是测井求取地层反射系数与地震子波褶积得到的记 录，声波测井记录经过VSP校正后的地层层速度为：

${\upsilon }_i=\frac{{10}^6}{{\mathrm{AC}}_i^{\prime }}$

其中：AC’_i为经过VSP校正后第i个深度点的声波测井值，单位：微 秒/米。υ_i为第i个深度点声波速度，单位：米/秒。

密度测井记录的地层密度为ρ_i，单位：克/厘米³；

地层的波阻抗为：

I_i=ρ_i×υ_i

地层的反射系数R_i为：

$R_i=\frac{I_i-I_{i-1}}{I_i+I_{i-1}}=\frac{{\rho }_i{\upsilon }_i-{\rho }_{i-1}{\upsilon }_{i-1}}{{\rho }_i{\upsilon }_i+{\rho }_{i-1}{\upsilon }_{i-1}}$

合成地震记录S(t)为：

S(t)=R(t)*W(t)

离散形式：

$S_i=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}(R_{j+i}\times W_{n-j})$

其中：R(t)和R_j+i为反射系数，W(t)和W_n-j为地震子波，地震子波可以 采用零相位Ricker子波或从VSP记录中获取，n为地震子波长度。S(t)为 合成记录。

6）确定VSP走廊的时移量和正确的极性；

所述的确定VSP走廊的时移量和正确的极性是：

（1）根据井坐标和地震剖面道头坐标计算井在过井地震剖面的cdp 位置，把VSP走廊和校正后合成记录镶嵌入该位置；

（2）用绝对振幅形式显示标定图，将VSP走廊和校正后合成记录的 能量与地面地震能量关系对应，确定VSP走廊的时移量，即标定位置；

（3）用波形显示标定图，变换VSP走廊和合成记录极性，与地面地 震波组对应关系好的极性是正确的极性。

7）制作层位标定图，由VSP时深关系把深度域测井资料、深度域合 成记录、深度域走廊叠加剖面与时间域走廊叠加剖面、步骤5得到的合成 记录、时间域地震剖面连接起来，根据已知钻井地质分层对地面地震剖面 进行层位标定（图4）。

本发明充分利用VSP和测井的优势，将两者有机的结合在一起，利用 VSP地震频带的速度资料校正高频的声波速度，消除了声波测井误差和频 散效应，提高了合成记录制作精度，利用绝对振幅显示确定标定位置和地 震极性，减少了标定中的人为因素，提高了标定准确度，VSP和测井联合 的地震层位标定方法实现了对地质层位精细标定，提高了储层标定的精 度，为后期地震资料的地质解释奠定了坚实的基础。

附图说明

图1利用VSP时深关系校正声波曲线图；其中a：VSP与声波时深关 系对比图；b：VSP与声波时深关系的时差；c：校正前后声波曲线。

图2校正前后声波合成记录与VSP走廊和地面地震剖面标定对比图； （a）校正前（b）校正后。

图3VSP和测井联合的地震极性分析图；

图4VSP与测井联合的地震层位标定图。

具体实施方式

本发明具体实施步骤如下：

1）VSP测量并根据零井源距资料获得纵波时-深关系（H_i,T_vsp,i）；

2）根据零井源距资料通过真振幅恢复、零相位反褶积、波场分离和 走廊切除和叠加处理获得走廊叠加剖面；

3）测井并获得声波测井和密度测井资料；如果没有密度测井曲线， 利用Gardner经验公式得到密度资料，Gardner经验公式为：ρ=0.31·ν^0.25。

4）计算声波时深关系（H_i,T_AC,i），与VSP时深关系求取时差，然后 校正声波曲线（图1）；计算声波时深关系（H_i,T_AC,i）的公式为：

$T_{\mathrm{AC},i}=\frac{2(H_i-H_1)\underset{i=1}{\overset{i}{\Sigma }}{\mathrm{AC}}_i}{{10}^6(i-1)}$

上式中：AC_i为第i个深度点的声波测井值，单位：米/微秒；

T_AC,i为从第一个深度点到第i点处的声波双程时，单位：秒；

i是声波曲线样点序号。

H_i为声波曲线第i个样点的深度，单位m；

H₁为声波曲线第1个样点的深度，单位m。

校正声波曲线方法：求取声波曲线校正量，首先利用现有插值公式把 VSP时深关系插值成声波深度采样间隔，然后计算VSP与声波时深关系的 时差，并采用均值滤波对时差进行平滑处理；声波曲线校正量公式：

${\mathrm{dT}}_i=\frac{1}{m}\underset{i-m/2}{\overset{i+m/2}{\Sigma }}(T_{\mathrm{VSP},j}-T_{\mathrm{AC},j})$

校正后的声波曲线为：

AC′_i=AC_i+0.5×10⁶×dT_i

上式中：i是声波曲线样点序号；

m是均值滤波道数；

T_AC,j为从第一个深度点到第j点处的声波双程时，单位：秒；

T_VSP,j为从第一个深度点到第j点处的VSP双程时，单位：秒；

dT_i为第i个深度点声波曲线校正量，单位：秒；

AC_i为第i个深度点的原始声波测井值，单位：微秒/米；

AC’_i为第i个深度点的校正后声波测井值，单位：微秒/米。

图1是利用VSP时深关系校正声波曲线图，图1a是VSP时深关 系与声波时深关系对比，图1b是两者时差图，图1c是利用VSP校正声波 前后曲线图，校正后的声波曲线时深关系与VSP时深关系一致。

5）校正后的测井曲线与地震子波褶积得到合成记录（图2）；

合成记录是测井求取地层反射系数与地震子波褶积得到的记录，声波 测井记录经过VSP校正后的地层层速度为：

${\upsilon }_i=\frac{{10}^6}{{\mathrm{AC}}_i^{\prime }}$

其中：AC’_i为经过VSP校正后第i个深度点的声波测井值，单位：微 秒/米。υ_i为第i个深度点声波速度，单位：米/秒。

密度测井记录的地层密度为ρ_i，单位：克/厘米³；

地层的波阻抗为：

I_i=ρ_i×υ_i

地层的反射系数R_i为：

$R_i=\frac{I_i-I_{i-1}}{I_i+I_{i-1}}=\frac{{\rho }_i{\upsilon }_i-{\rho }_{i-1}{\upsilon }_{i-1}}{{\rho }_i{\upsilon }_i+{\rho }_{i-1}{\upsilon }_{i-1}}$

合成地震记录S(t)为：

S(t)=R(t)*W(t)

离散形式：

$S_i=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}(R_{j+i}\times W_{n-j})$

其中：R(t)和R_j+i为反射系数，W(t)和W_n-j为地震子波，地震子波可以 采用零相位Ricker子波或从VSP记录中获取，n为地震子波长度。S(t)为 合成记录。

图2是校正前后声波合成记录与VSP走廊和地面地震剖面标定对比 图，图2a是校正前合成记录标定结果，在浅部合成记录与地震闭合，在深 部合成记录与地震不闭合，图2b是校正后合成记录标定结果，浅中深部 合成记录都与地震闭合。

6）确定VSP走廊的时移量和正确的极性，具体分以下三步：

（1）根据井坐标和地震剖面道头坐标计算井在过井地震剖面的cdp 位置，把VSP走廊和校正后合成记录镶嵌入该位置；

（2）用绝对振幅形式显示标定图，将VSP走廊和校正后合成记录的 能量与地面地震能量关系对应，确定VSP走廊的时移量，即标定位置；

（3）用波形显示标定图，变换VSP走廊和合成记录极性，与地面地 震波组对应关系好的极性是正确的极性。

图3是VSP和合成记录联合的地震极性分析图，图3a是用绝对振幅 显示确定标定时移量，VSP和合成记录与地面地震绝对振幅的相关系数 最大对应的时间为标定时移量，图3b是用阻抗增加对应波谷的极性标定 图，图3c是用阻抗增加对应波峰的极性标定图，对比可见，图3c标定更 好，从而确定地震极性为阻抗增加对应波峰。

7）制作层位标定图，根据步骤6确定标定的时移量和极性，由VSP 时深关系把深度域测井资料（声波速度、密度、伽马）、深度域合成记录、 深度域走廊叠加剖面与时间域走廊叠加剖面、步骤5得到的合成记录、时 间域地震剖面连接起来，根据已知钻井地质分层对地面地震剖面进行层位 标定和储层标定。

图4是VSP与测井联合的地震层位标定图，从左到右依次显示深度域 的声波层速度和VSP层速度、地质层位名称、深度域的密度曲线、深度域 的伽马曲线、深度域的合成记录和VSP走廊叠加剖面、地质层位深度、地 质层位在地面地震剖面上标定的时间、时间域的VSP走廊叠加剖面、时间 域的VSP走廊和合成记录镶嵌到地面地震剖面，图4实现了VSP和测井 资料联合的对地面地震进行层位标定。