利用合成地震记录标定火成岩层

2022-09-10

合成地震记录层位标定技术作为连接地震、地质和测井工作的桥梁, 在地质解释和储层精细描述中有着十分重要的作用。火成岩的标定是利用钻井、测井的多种地质、地震信息, 制作高精度合成地震记录, 以钻井地质分层、标准层及火成岩顶底埋深作为约束条件, 与井旁地震道进行波组、能量等反射信息的相关对比, 以达到在地震剖面上准确识别火成岩, 为火成岩追踪解释提供重要的基础。

1 合成地震记录的制作原理

1.1 深时转换

声波和密度测井曲线都以深度为纵坐标, 这样由测井曲线制作合成地震记录时, 模型反射界面的位置、层厚、密度、速度等参数, 都是以深度给定的, 为了与时间表示的地震剖面进行比较和拟合, 首先要将测井曲线的深度坐标转换为时间坐标, 也就是要把与深度的有关信息转换为双程旅行时间的有关信息。

设双程旅行时间为t, 深度坐标以H表示, 声波在地层中的传播速度以V (H) 表示, 则有:

利用上式可将V (H) 和ρ (H) 分别转换为V (t) 和ρ (t) 。

1.2 求取反射系数

地震波遇到不同波阻抗的地层分界面时会发生反射, 界面的波阻抗Z=ρV, 这样通过下式就可计算出反射系数序列R (t) 。

式中δt为时间采样间隔;时间t0是δt的整倍数。

1.3 选取地震子波

合成地震记录的子波一般从井旁地震道提取, 相位以零相位为主, 也可根据需要选择最小相位或自定义。子波选取是制作地震合成记录中一个重要问题, 求取地震子波的主要方法如下。

(1) 在地震记录上识别出单波, 做出单波波形, 再用合成记录的方法或其他方法检查所选用的地震子波的正确性, 反复试验, 找出比较符合实际的子波。

(2) 根据已总结出的地震子波的特点, 用一些具有特殊数学表达式的波形表示, 如雷克子波等。

(3) 有井中观测 (地震测井或VSP) 的初至波记录时, 可考虑用初至波作为地震子波。

(4) 如果有声波测井资料和井旁地震记录, 可以由声波测井资料换算出反射系数R (t) 。如地震子波W (t) , 井旁地震记录为X (t) , 则根据频谱理论有:

x (f) = (ωf) ×r (f) , 所以子波的谱为:

已知ω (f) , 通过反付氏变换就可以得到地震子波W (t)

(5) 地震剖面从浅层到深层的频率变化较大如果只用某一个频率范围内的子波制作合成地震记录, 标定效果可能不太理想, 这时可以采用时变子波, 即在不同的深度段采用适合这个深度范围的子波。

1.4 层位标定与地震记录的极性

要制作高精度地震合成记录, 必须要明确地震剖面的极性, 因为它关系到所用的子波的极性, 进而关系到地震合成记录的准确度。地震剖面可以分为正极性、负极性两类, 对一个大反射系数的地层界面来讲, 当正反射系数界面对应波峰时, 此剖面为正极性;反之, 则为负极性。

不管子波的特征怎么样, 对同相轴代表的一组岩层来讲, 可以看作子波的特征是相似的, 以吻合性较好的合成记录来标定目标岩体, 比采用任意选择的极性进行追踪的精确度要高出很多。

1.5 制作合成地震记录

合成地震记录制作过程即是一维模型正演模拟的过程。反射波法在地震勘探中, 反射波形X (t) 可近似为地震子波W (t) 与反射系数序列R (t) 的褶积, 即:X (t) =W (t) ×R (t) 。

在一定的子波W (t) 波形条件下, 如果给定反射系数序列R (t) , 就可以计算出理论的反射波形X (t) , 这就是合成地震记录的制作过程。

2 合成地震记录的制作

2.1 利用声波和密度资料制作合成地震记录

从前述合成地震记录的制作过程看出, 由声波测井资料和密度测井资料可求得发射系数序列, 如果已知地震子波, 通知褶积运算, 就可以制作合成地震记录。从理论上讲, 这种方法最准确, 但从收集到的测井资料来看, 声波测井齐全, 但是密度测井较少, 因此, 这种方法的应用受到很大的局限。

2.2 基于声波测井资料制作合成地震记录

在缺少密度测井资料的情况下, 考虑到密度的变化远远小于地层速度的变化可以近似假定地层密度不变, 即以速度曲线代替波阻抗曲线来计算反射系数, 所产生的误差一般情况下可以忽略。当然也可以根据加德纳得出的一个由速度推算密度的经验公式:

ρ=0.23V0.25 (速度用ft/s) 或ρ=0.31V0.25 (速度用m/s)

可以利用加德纳经验公式来求取地层速度, 得到速度和密度后, 就可以用第一种方法制作合成地震记录。

2.3 合成地震记录精度不高的原因

分析造成合成地震记录精度不高的原因主要有:深时转换过程中速度不准、反射系数序列精度不高、理论子波与实际地震子波有差异。因此, 采用了从实际地震资料出发, 结合对深时转换、反射系数序列和子波三个基本要素的研究, 对合成记录制作流程中每一个环节进行合理的修改和优化, 最大可能消除系统误差和偶然误差, 从而使声波合成记录与地震剖面最大限度地相关。

3 岩层的标定

岩层的标定, 首先可利用叠加速度谱的速度资料分析、了解全区的速度变化趋势。其次, 用VSP测井资料检验单井精细标定的准确性。

3.1 大层精细标定

大层精细标定是指首先利用Landmark的Syn-tool模块对每口井进行粗标定, 然后通过对研究区内的井进行合成记录的精细制作, 利用STRATA TA和HARI进行精细井震标定, 对目的层进行标定与一致性检查。研究区多口井的时深关系曲线基本在同一条线上, 沉积相变化也相对稳定, 符合研究区的地质规律。大层精细标定主要为了解决大套目的层标定的问题, 通过不同极性的子波标定识别地震剖面的极性。

3.2 小层精细标定

在小层精细标定中需要对子波进行优化处理, 可以采取两种方式相结合的子波优化方法: (1) 利用多道记录自相关统计的方法提取子波振幅谱的信息, 进而求取子波; (2) 利用测井资料和井旁地震数据估计子波的振幅谱和相位谱, 用最小平方法提取子波。

首先, 在时深关系不太准确的情况下, 必须充分利用地震频谱特性, 采用方法 (1) 进行精细标定。而为进一步提高井震信息的融合度, 方法 (2) 更有优势, 可以得到最佳的井震相关度。在子波优化的基础上提高井震的匹配程度。通过制作合成记录与井旁地震波形特征的对比, 求得相对最佳的匹配关系。

4 高精度合成地震记标定火成岩体

火成岩体标定是将钻井数据、测井资料和地震资料三者结合起来, 建立岩性、电性、物性、井旁地震道及其他地震参数之间的对应关系。合成地震记录正是这三者的联系桥梁, 通过优化、改进的高精度合成地震记录更能准确的标定火成岩体, 提高地震解释的准确性和精度。将某井钻遇的火成岩、火成岩井段的测井响应和火成岩的地震反射紧密的联系起来, 在地震剖面上准确的标定和识别了火成岩, 为开展火成岩的剖面追踪解释提供了重要基础。

5 结语

将测井、岩石物理、地球化学、地震等资料有机地联系起来, 可以比较准确地进行构造解释、储层分析、油藏描述。而利用高精度地震合成记录进行综合层位标定则是建立地质、测井、地震三者联系的一种有效方法。这种方法以合成地震记录为基础并将精细速度分析、精确深时转换、VSP层位标定、层位外推和闭合等结合起来, 能够更为精确的标定目标岩层。

摘要：地震、地质、岩石、测井等学科的资料都是油气勘探的基础资料, 它们以不同的方式反映了地下构造与油气藏特点, 然而在解决复杂的实际问题时, 需要把各种资料进行综合的分析, 克服上述不足, 进而提高最终成果的可靠性和精度。要把钻井数据、测井资料和地震资料三者结合起来, 进行构造和储层研究, 通过基于合成地震记录的层位标定将三者结合起来, 建立岩性、电性、物性、井旁地震道和其他地震参数之间的对应关系。合成地震记录层位标定技术作为连接地震、地质和测井工作的桥梁, 在地质解释和储层精细描述中有着十分重要的作用。

关键词：合成记录,子波,层序地层,综合解释