地震资料采集优选胶泥激发的三维可视化方法及系统

摘要

本发明公开了一种地震资料采集优选胶泥激发的三维可视化方法，包括以下步骤：根据导入的各个微测井钻孔岩芯数据对岩芯进行标准化地层属性分类，并依据地质水平层建模技术构建初始表层岩性模型；在初始表层岩性模型中加载航测倾斜摄影数据，校正初始表层岩性模型的高程得到高精度表层高程岩性模型，将高精度表层高程岩性模型和地表影像融合得到表层岩性融合模型；在表层岩性融合模型中，设置其中一层胶泥层为激发层；确定激发点地表位置后，通过融合模型的三维视图观测设计激发点的深度位置，若激发点深度位置不在选定胶泥层中，则调整激发点的深度位置直到满足要求。本发明的方法提高了优选胶泥激发的设计效率和设计精度。

说明书

技术领域

本发明涉及石油地震勘探领域，尤其涉及一种地震资料采集优化激发岩性的井深设计三维可视化方法及系统。

背景技术

地震资料采集的激发井深设计建立在以微测井调查为主的表层结构调查基础上，通过微测井搞清楚地表浅表层的由浅至深的速度分层和岩芯变化情况，然后选择表层高速层激发或潜水面下激发。大多地区如山地、丘陵、沙漠等的表层沉积层序比较稳定，高速层的岩性基本比较单一、不发生变化，而平原水网或盐碱地区的表层沉积层序(岩相变化)复杂，具有纵向反复出现，横向多变的特征，这主要是由第四系的洪积沉积引起，其表层结构的速度通常由潜水面控制，潜水面即为高速层的顶界面，而潜水面下的复杂多变的岩性层确表现为同一个高速层速度，无法由速度区分(如图1所示)，要想了解高速层的岩性变化只能依托钻井的取芯数据。

图1显示，常规井深设计是采用常规潜水面下7m，能保证整个工区的采集激发效果，但是当该工区表层存在广泛的胶泥沉积时，如果采用胶泥激发，其激发效果通常要比固定的潜水面下7m的激发效果好，从最佳激发效果角度而言，应当选择胶泥激发。由于胶泥是表层第四系洪积的结果，如图2所示胶泥在纵向和横向的变化较大，图3所示选择胶泥激发需要满足的条件较多，实现选择胶泥激发是个复杂的过程。

图4、图5显示了以往针对胶泥设计井深的方法，该方法采取的不同等深面，通过水平面切片来判断胶泥分布，判断等深面处，微测井之间是否有胶泥(红色)存在，采用该方法忽略了地表高程影响，sufr软件插值微测井之间的胶泥分布，难免会出现胶泥边界不清不楚的问题。从图4可见判断微测井之间是否有胶泥，需要许多切片，井深设计繁琐，图5判断胶泥的边界存在困难。

可见，以往地震采集资料已不能满足油气开发需要，大多探区都在安排进行第二次甚至第三次地震资料重新采集。当前地震资料采集方法逐渐向高密度方向发展，希望单炮资料的信噪比和分辨率较以往资料有所提高。以往仅考虑激发层速度，已不能满足激发井深设计的需求，需要更加细致在考虑激发速度层的基础上，在最佳的激发岩性中激发。

此外，现有二维垂直平面的胶泥插值方法，不能克服地表高差的影响，致使胶泥的位置存在误差；其水平二维深度切片的胶泥插值边界不清，致使胶泥的平面分布不准。而且以往不能进行三维可视化场景交互设计，致使设计周期长、效率低。

发明内容

本发明针对现有技术中在胶泥层进行井深设计繁琐，且井深设计容易存在偏差的缺陷，提供一种设计简单，能够精确定位的地震资料采集优选胶泥激发的三维可视化方法及系统。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种地震资料采集优选胶泥激发的三维可视化方法，包括以下步骤：

根据导入的各个微测井钻孔岩芯数据对岩芯进行标准化地层属性分类，并依据地质水平层建模技术构建初始表层岩性模型；

本发明提供一种地震资料采集优选胶泥激发的三维可视化方法，包括以下步骤：

根据导入的各个微测井钻孔岩芯数据对岩芯进行标准化地层属性分类，并依据地质水平层建模技术构建初始表层岩性模型；

在初始表层岩性模型中加载航测倾斜摄影数据，校正初始表层岩性模型的高程得到高精度表层高程岩性模型，将高精度表层高程岩性模型和地表影像融合得到表层岩性融合模型；

在表层岩性融合模型中，选定其中一层胶泥层为激发层，并确定激发点地表位置，通过表层岩性融合模型的三维视图观测激发点的深度位置，若激发点深度位置不在选定胶泥层中，则调整激发点的深度位置直到满足要求。

接上述技术方案，具体通过表层岩性融合模型的正向俯视图和反向仰视图观测激发井的井底投影点，若两个视图中均看不到激发井底的投影点在选定胶泥层，则说明激发点深度都在选定胶泥层中，无需调整激发井深。

接上述技术方案，若在正向俯视图中的选定胶泥层上看到激发井的投影点，则需要加深该激发井的深度。

接上述技术方案，若在反向仰视图中的选定胶泥层上看到激发井的投影点，则需要减小该激发井的深度。

接上述技术方案，若表层岩性融合模型中有多个胶泥层，则选择符合激发井深要求的一层胶泥层。

接上述技术方案，还包括步骤：从调整后的激发点位置中选择最佳激发点位置，其同时满足激发井深和岩性要求。

本发明还提供一种地震资料采集优选胶泥激发的三维可视化系统，包括：

初始表层岩性模型构建模块，用于根据导入的各个微测井钻孔岩芯数据对岩芯进行标准化地层属性分类，并依据地质水平层建模技术构建初始表层岩性模型；

表层岩性融合模型构建模块，用于在初始表层岩性模型中加载航测倾斜摄影数据，校正初始表层岩性模型的高程得到高精度表层高程岩性模型，将初始表层岩性模型和地表影像高程进行无差别对接，得到表层岩性融合模型；

三维可视化激发点设置模块，用于在表层岩性融合模型中，选定其中一层胶泥层为激发层，并确定激发点地表位置，通过表层岩性融合模型的三维视图观测激发点的深度位置，若激发点深度位置不在选定胶泥层中，则调整激发点的深度位置直到满足要求。

接上述技术方案，三维可视化激发点设置模块具体通过表层岩性融合模型的正向俯视图和反向仰视图观测激发井的井底投影点，若两个视图中均看不到激发井的投影点在选定胶泥层，则说明激发点深度都在选定胶泥层中，无需调整激发井深。

接上述技术方案，若表层岩性融合模型中有多个胶泥层，则选择符合激发井深要求的一层胶泥层。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其内存储有可被处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行接上述技术方案的地震资料采集优选胶泥激发的三维可视化方法。

本发明产生的有益效果是：本发明依据表层结构调查的钻井取芯数据，进行属性统一标定，再运用水平地层建模技术建立浅表层岩性模型；基于地表影像数据，建立“影像+岩性”融合模型，该模型具有地表数据，克服了地表高差影像，能够快速实现井深设计；采用钻孔在目标胶泥层上下表面的投影技术，能迅速查看设计的井深激发点是否在胶泥层中，从而提高设计效率和设计精度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是常规潜水面下7m激发井深设计和优选胶泥激发井深设计对比示意图；

图2是工区微测井点的钻井岩芯录井示意图；

图3是微测井点的优化黄胶泥、灰胶泥激发井深设计示意图；

图4是以往水平等深胶泥切片位置图；

图5是以往水平面等深胶泥插值模型示意图；

图6是微测井岩芯录井的岩性属性标识示意图；

图7是基于地质建模的第四系浅表层模型；

图8是图2的表层岩性建模模型示意图；

图9是地表影像与地质体无缝拼接融合模型；

图10是同一高程面的井深设计方法；

图11是实际微测井与设计生产井的位置及深度关系图；

图12是复杂表层结构的岩性变化三维模型和爆炸显示胶泥层显的示意图；

图13是二维折线岩性剖切图；

图14是复杂三维岩性模型的井深设计与爆炸分析图；

图15是激发井深试验深度对应的岩性；

图16是不同井深、不同激发岩性的激发效果对比图；

图17是潜水面下5m井深设计的井底在胶泥层正反面的投影图；

图18是针对胶泥层设计井深的井底在胶泥层正反面的投影图；

图19是目标胶泥分布与地表岩性的对应图；

图20是钻井深度点在胶泥正面的俯视影像分布图；

图21是钻井深度点在胶泥底面的仰视影像分布图；

图22是地表影像、速度模型与岩性模型的融合井深设计模型；

图23是以往胶泥激发设计与发明胶泥优化激发设计对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例地震资料采集优选胶泥激发的三维可视化方法，包括以下步骤：

S1、根据导入的各个微测井钻孔岩芯数据对岩芯进行标准化地层属性分类，并依据地质水平层建模技术构建初始表层岩性模型；

S2、在初始表层岩性模型中加载航测倾斜摄影数据，校正初始表层岩性模型的高程得到高精度表层高程岩性模型，将高精度表层高程岩性模型和地表影像融合得到表层岩性融合模型；

S3、在高精度表层岩性表层岩性融合模型中，选定其中一层胶泥层，作为激发岩性；

S4、在表层岩性融合模型中，选定其中一层胶泥层为激发层，并确定激发点地表位置，通过表层岩性融合模型的三维视图观测激发点的深度位置，若激发点深度位置不在选定胶泥层中，则调整激发点的深度位置直到满足要求。

步骤S4中，具体通过表层岩性融合模型的正向俯视图和反向仰视图观测激发井的井底投影点，若两个视图中均看不到激发井的井底投影点在选定胶泥层，则说明激发点深度都在选定胶泥层中，无需调整激发井深。

若在正向俯视图中的选定胶泥层上看到激发井的投影点，则需要加深该激发井的深度。

若在反向仰视图中的选定胶泥层上看到激发井的投影点，则需要减小该激发井的深度。

进一步地，若表层岩性融合模型中有多个胶泥层，则选择符合激发井深要求的一层胶泥层。

进一步地，本发明的方法还包括步骤：

S5、从调整后的激发点位置中选择最佳激发点位置，其同时满足激发井深和岩性要求。

本发明的另一实施例中，可以通过如下步骤实现融合建模：

(1)表层岩芯调查的三维岩性建模

如图6导入各个微测井钻孔岩芯调查的数据，然后对岩芯进行标准化的地层属性分类{x

(2)实现地表影像模型与岩性模型的融合

对表层岩性建模模型中的钻孔数据以及DEM数据(航测倾斜摄影数据)进行匹配，并可利用DEM数据进行插值，从而得到高精度的地表高程模型。在此基础，从上往下构建地质体，如图9所示。

(3)实现激发井深岩性优化设计的三维可视化

平原水网地区的地表高差在2-5m之间，以往采用如图10的同一高程基准面设计井深时，由于胶泥往往厚薄不一，因此略微的地表高差就会对井深设计精度带来影响，无法保证达到胶泥激发的目的。所以在图4对不同水平红线处胶泥分布进行平面插值前，要考虑地表高程变化对微测井胶泥层的高程影响，做繁琐的高程校正，如图11的高程校正的效果。加上以往方法如图5所示的插值所得的平面图还存在岩性边界不清的问题，说明以往的插值方法不具备优选胶泥激发设计的能力，何况忽略了地表高差。通常微测井井深30m左右，生产井在15m左右，图11显示了微测井与设计生产井的位置及深度关系，微测井和设计井的深度不同。

由于地质模型具有一次性快捷建模，不存在地表高程变化影响(这是地质建模的方式决定)，胶泥边界描述合理、清楚的特点，在此模型基础上，就可以实现对激发岩性的优选。

在上述基础之上，本发明较佳实施例地震资料采集优选胶泥激发的三维可视化方法的步骤如下：

首先，依据项目(工区)的坐标范围，导入表层结构调查点的微测井岩性柱状图{x

其次，采用模型爆炸分析的方法(x、y、z方向的拉开间隔距离显示)，建立地表岩性—激发岩性(胶泥)，如图12右所示，图中显示了4层沉积胶泥，其中第一层的黄色胶泥层是目标优选层，其他3层胶泥(黄色胶泥层下方的三层胶泥)，由于深度超过井深设计要求，可不予考虑。

图12右中红色的柱子代表了一口微测井钻井30m深所遇到的岩性变化情况。

图13是三维表层岩性融合模型(即高精度地表岩性模型+地表影像模型)的二维折线岩性剖切面图，此图可以灵活剖切显示关注位置的岩性横向变化情况，用于分析折线路径上不同激发点位置的资料品质变化差异。

图14左是三维表层岩性融合模型的井深设计与爆炸分析图，图左红色柱子是所有设计激发点所钻遇的岩性分布情况，图14右爆炸分析显示，有的井激发岩性为沙土、有的为胶泥、有的为细沙。

图15是在图14右的基础上，隐去不显示非胶泥岩性，单独显示胶泥层的位置分布情况图，红色柱子显示了所处位置的激发试验井深所对应的岩性，地表下的潜水面位置显示试验点的激发点均在潜水面下。

图16是不同井深、不同激发岩性的激发效果对比图。图中显示胶泥的激发的反射同相轴连续性和信噪比最佳。

图17是潜水面下5m井深设计的井底在胶泥层正反面的投影图。从图上可以看到钻井进入胶泥，没有打穿胶泥层的设计井底在胶泥层的上下表面均没有投影点(红色圆点)出现；没有钻到胶泥的井底俯视会在胶泥的上表面出现投影点(此处需要加大井深设计)；钻穿胶泥的井底仰视会在胶泥的下表面出现投影点(红色圆点)，此处需要减小井深设计。

图18是针对胶泥层设计井深的井底在胶泥层正反面的投影图。设计井深通过调整后，钻井深度点均在胶泥层中的，胶泥层的上表面和下表面均没有投影点出现。

图19仅显示了第一层黄色胶泥(深度正在设计井深的左右，其他下面的第二、三层的胶泥层深度过深，不考虑)，便于井深设计的调整和可视化目标更清晰。

图20的胶泥位置显示工区西部和南部的部分区域，不存在胶泥。从俯视图看，胶泥层上表面没有红色圆点显示，说明钻井钻入了胶泥层。

图21是钻井深度点在胶泥底面的仰视影像分布图，从井位红色投影点的显示看，大部分钻井都钻穿了胶泥，仅在4个红色圆圈圈定的位置没有红色投影点出现，也就是说设计的井深只有这4个红色圈定点在黄胶泥中。因此在设计时，要调整这四个圈外的区域点，减小设计井深，反复用图20、图21的方法进行三维可视化查看。

图22是地表影像、速度模型与岩性模型的融合井深设计模型，从图上可见高速层顶界面(潜水面)下的激发点深度与黄胶泥对应的位置关系。红色圈定的位置(4个圆圈之一)是最佳井深位置，即满足双优(深度优、岩性优)激发点的位置，满足寻找潜水面下胶泥层，在潜水面下激发的井深设计要求，可以得到比常规潜水下激发的井深设计得到更佳的采集资料。

如图23所示，将以往胶泥激发设计方法与发明胶泥优化激发设计方法进行了对比。本发明实现了可视化胶泥层优化激发设计，给地震资料采集井深设计带来空间临场感，提高了目标岩性激发的设计效率和设计精度，丰富了地震采集单炮品质的评价分析手段。尤其在构造盆地地形平缓地，存在第四系洪积沉积的地区，均可采用此发明优选胶泥或其他有利岩性进行激发，从而进一步提高资料品质。

本发明实施例地震资料采集优选胶泥激发的三维可视化系统，主要用于实现上述方法实施例，该系统主要包括：

初始表层岩性模型构建模块，用于根据导入的各个微测井钻孔岩芯数据对岩芯进行标准化地层属性分类，并依据地质水平层建模技术构建初始表层岩性模型；

表层岩性融合模型构建模块，用于在初始表层岩性模型中加载航测倾斜摄影数据，校正初始表层岩性模型的高程得到高精度表层高程岩性模型，将初始表层岩性模型和地表影像高程进行无差别对接，得到表层岩性融合模型；

三维可视化激发点设置模块，用于在表层岩性融合模型或者高精度表层高程模型中选定一层胶泥层设计激发井深，并确定激发点位置，通过表层岩性融合模型或高精度表层高程岩性模型的三维视图观测激发点的位置，若激发点位置不在选定胶泥层，则调整激发点位置直到满足要求。

三维可视化激发点设置模块具体通过表层岩性融合模型或高精度表层高程岩性模型的正向俯视图和反向仰视图观测激发井的投影点，若两个视图中均看不到激发井的井底投影点在选定胶泥层，则说明激发点都在选定胶泥层中，无需调整激发井深。

若在正向俯视图中的选定胶泥层上看到激发井的井底投影点，则需要加深该激发井的深度。

接上述技术方案，若在反向仰视图中的选定胶泥层上看到激发井的井底投影点，则需要减小该激发井的深度。

若初始表层岩性模型中有多个胶泥层，则选择符合激发井深要求的一层胶泥层。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现相应功能。本实施例的计算机可读存储介质用于被处理器执行时实现方法实施例的地震资料采集优选胶泥激发的三维可视化方法。

综上，本发明依据表层结构调查的钻井取芯数据，进行属性统一标定；运用水平地层建模技术，建立浅表层地质模型；基于地表影像数据，建立“影像+地表岩性”融合模型，该模型具有地表数据，克服了地表高差影响，能够快速实现井深设计；采用钻孔在目标胶泥层上下表面的投影技术，能迅速查看设计的井深激发点是否在胶泥层中，从而提高设计效率和设计精度。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。