多波合成記錄標定方法
【專利摘要】本發明提供一種多波合成記錄標定方法，該多波合成記錄標定方法包括：步驟1，進行多分量射線追蹤地震波場模擬，分析多波波場響應特征及縱橫波差異性；步驟2，沒有全波列測井資料的井進行橫波速度估算，為轉換波合成記錄制作提供橫波曲線資料；步驟3，進行轉換波反射系數計算，多波地震子波的提取與褶積；步驟4，進行多波合成記錄綜合標定。該多波合成記錄標定方法明確了不同類型多波合成記錄對油氣的指示意義，對多波多分量地震資料綜合解釋具有重要作用，對多波地震采集區塊的針對性和油氣檢測也有一定的指導作用。
【專利說明】
多波合成記錄標定方法
技術領域
[0001] 本發明設及油田開發技術領域，特別是設及到一種多波合成記錄標定方法。
【背景技術】
[0002] 多波地震勘探是二十世紀八十年代發展起來的一種新的地震勘探方法，它是隨著 =分量檢波器的出現而出現的。早期要側重于理論研究和建立基本的處理框架。隨著海底 電纜研制成功，轉換波地震勘探方法研究的深入，轉換波地震技術有了新的進展，推動了國 外海上多分量勘探的熱潮，特別是在北海和墨西哥灣。而在陸上，靜校正和面波干擾問題比 海上嚴重得多，盡管如此，人們仍然致力于多分量地震勘探的研究。多波多分量地震波場滿 足空間維）彈性波傳播規律，其全波場彈性波激發和接收的地震勘探最能全面反映地 下介質彈性和地層巖性信息，用多波多分量地震資料研究運些隱蔽性的勘探目標，是一種 良好的方法。其中，多分量轉換波地震技術既具有縱波勘探深度大、資料采集相對容易和投 資少的特點，又能反映地下介質的橫波速度變化。多分量轉換波地震的運一特點，使巖性勘 探和油氣的直接識別成為可能。同時由于多分量的數據采集，在記錄兩個水平分量地震數 據的前提下，可W利用橫波分裂產生的快慢橫波時差反映裂縫發育的主方向和發育密度， 使得裂縫裂隙型油氣藏的勘探開發成為可能。如今多分量轉換波地震技術W及與運一技術 緊密相連的各向異性理論方法研究已成為國內外地震勘探領域的研究熱點之一。
[0003] 近年來，在油氣勘探業界需求刺激下，多波地震綜合解釋技術近年來發展較快，運 種地震技術采用縱波震源激發，在地面=分量檢波器接收，同時獲得縱波和轉換波資料。利 用多分量地震資料信息量豐富的特點可W提高成像精度、開展各向異性與裂縫識別、提取 更多的物性特征參數（如縱橫波振幅差異、縱橫波速度比、各類彈性參數等），從而精細預 測儲集層巖性，甚至直接識別油氣藏。與縱波地震資料相比，由于多分量資料的矢量特征、 各向異性和轉換波傳播路徑非對稱性，反映同一地下地質界面的反射同相軸時間不一致， 因此成熟的常規縱波處理及解釋技術無法直接應用到多波多分量地震資料中來，像轉換波 靜校正、偏移、多波層位對比標定等諸多難題仍成為多波多分量地震技術發展的瓶頸。
[0004] 層位對比標定是地震資料解釋中多波資料與地質結合的一個重要環節，是多波地 震資料解釋和應用中最關鍵、最基礎的工作。制作轉換波人工合成記錄是層位對比標定的 關鍵，縱波反射系數與波阻抗之間存在遞推關系，因此，依靠權積模型，其正、反演問題都比 較容易解決。而對于轉換波來說，由于反射點不在（位于同一水平面的）震源和接收點之 間的中點上，并且通常是在大炮檢距范圍內接收，因而轉換波反射系數不像縱波那樣滿足 遞推關系，運就導致難度加大，而且目前沒有很完整的轉換波地震合成記錄標定方法。目 前，隨著勘探難度的不斷加大，新技術的研究和應用成為必然，因此研究并形成一套完整的 轉換波地震合成記錄標定技術對多波地震資料的解釋應用來說非常必要。為此我們發明了 一種新的多波合成記錄標定方法，解決了 W上技術問題。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的是提供一種通過對多波地震波場模擬、橫波曲線估算、轉換波反射 系數計算、轉換波地震合成記錄制作等關鍵技術環節的研究分析，形成了整套的多波合成 記錄制作及對比分析方法。
[0006] 本發明的目的可通過如下技術措施來實現：多波合成記錄標定方法，轉換波反射 系數序列與子波的權積，該多波合成記錄標定方法包括：步驟1，進行多分量射線追蹤地震 波場模擬，分析多波波場響應特征及縱橫波差異性；步驟2,沒有全波列測井資料的井進行 橫波速度估算，為轉換波合成記錄制作提供橫波曲線資料；步驟3,進行轉換波反射系數計 算，多波地震子波的提取與權積；步驟4,進行多波合成記錄綜合標定。
[0007] 本發明的目的還可通過如下技術措施來實現：
[0008] 在步驟1中，通過射線追蹤法對計算射線或波場到達某一檢波點的旅行路徑與旅 行時，從而對單界面、雙界面、多界面、模形巖性體、帶斷層的雙界面、含氣砂水砂運多個模 型進行縱波、轉換波波場特征模擬，從而研究分析多波波場響應特征及縱橫波差異性。
[0009] 在步驟1中，首先對傳播空間進行網格剖分，建立一個二維或=維的網格結構，使 得每個小方格具有各不相同的速度值；然后從已知震源出發，用射線方程計算出射線或波 場到達某一檢波點的旅行路徑與旅行時。
[0010] 在步驟1中，在計算射線或波場到達某一檢波點的旅行路徑與旅行時的過程中， 從模型網格邊界上的某一震源點起，選定一個初始發射角，令射線沿此方向前進，當遇到網 格間的邊界時，根據Snell定律計算透過射線的出射角，然后令射線沿新的方向前進，直至 射線到達檢波點所在的邊界為止，將運個終點與約束條件一一檢波點位置作一比較，若試 射存在誤差，根據誤差情況調整發射角之后，重復上述步驟，直至射線的終點與檢波點的位 置之間的誤差符合規定的要求為止，一旦滿足上述要求，即可根據射線路徑計算旅行時和 射線長度。
[0011] 在步驟2中，對于研究區有實測橫波的井，利用多種經驗公式進行估算對比，優選 出最相近的經驗公式，應用于研究區其他沒有橫波資料的井；對于研究區沒有實測橫波但 是有轉換波地震資料，通過計算不同預測方法的轉換波合成記錄與實際轉換波剖面進行對 比，通過目標層段相關時窗對比分析，優選出最適合的橫波預測方法進行其余井的橫波預 測。
[0012] 在步驟3中，建立Ostrander氣砂模型，通過分析模型中AB、BC界面不同反射系數 近似公式的計算精度，明確各方程近似轉換波反射系數優缺點，優選Aki-richards公式， 進行公式簡化，完成轉換波反射系數的計算。
[0013] 在步驟4中，采用等效層的思路求取縱波入射角，通過轉換波反射系數計算公式， 計算出不同炮檢距X的轉換波反射系數序列道集，然后對運些轉換波反射系數序列道集相 加求和，得到與實際疊加道相同的轉換波反射系數序列，再與選定的地震子波權積，即可得 到轉換波人工合成地震記錄。
[0014] 在步驟4中，采用等效層的思路求取P波入射角0，即采用平均速度Va和炮檢距 X表示的任意第j個反射界面的入射角0可W寫為
[0015]
[0016] 其中，化是縱波速度，t。是縱波傳播單程旅行時。運里的0角，對應第j個反射界 面，即轉換波反射系數近似公式中的0角，利用轉換波反射系數近似式，計算出在炮檢距X 固定的條件下的轉換波反射系數序列。
[0017] 本發明中的多波合成記錄標定方法，開發了利用射線追蹤模擬法對多波多分量地 震波場進行分析研究，明確不同正演模型下的縱波、轉換波波場響應特征；創新性的提出了 兩種情況下橫波估算的策略和方法，通過計算不同預測方法的轉換波合成記錄與實際轉換 波剖面對比，優選出最適合的橫波預測方法；在高精度的橫波曲線估算方法研究的基礎上， 通過建立Ostrander氣砂模型，采用Ostrander氣砂模型對眾多反射系數計算方法開展了 模型試算，對比分析模型中各個近似公式的精度和穩定性，研究分析各近似方程轉換波反 射系數優缺點后，優選近似公式，并編寫相應計算程序，完成轉換波反射系數的計算；采取 等效層的思路求取入射角，計算出不同炮檢距的轉換波反射系數序列道集，并對運些道集 相加求和，得到與實際疊加道相同的轉換波反射系數序列，再與選定的地震子波權積，完成 轉換波合成地震記錄的制作。該方法轉換波波場響應特征與常規縱波不同；反射系數不像 常規縱波的反射系數那樣與波阻抗之間存在遞推關系。不僅能夠進行轉換波合成記錄精細 標定，而且通過進一步研究縱波和轉換波在合成記錄上反射特征的差異，結合多波波場響 應特征，明確了不同類型多波合成記錄對油氣的指示意義。該方法的研究對多波多分量地 震資料綜合解釋具有重要作用，對多波地震采集區塊的針對性和油氣檢測也有一定的指導 作用。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明的多波合成記錄標定方法的一具體實施例的流程圖；
[0019] 圖2為本發明的一具體實施例中多界面厚模形巖性體速度模型圖；
[0020] 圖3為本發明的一具體實施例中多界面厚模形巖性體縱波反射圖；
[0021] 圖4為本發明的一具體實施例中多界面厚模形巖性體轉換波反射圖；
[0022] 圖5為本發明的一具體實施例中Ostrander含氣砂巖模型圖；
[0023] 圖6為本發明的一具體實施例中Ostrander含氣砂巖AB界面轉換波反射系數圖；
[0024] 圖7為本發明的一具體實施例中Ostrander含氣砂巖BC界面轉換波反射系數圖； [00巧]圖8為本發明的一具體實施例中星71-檢41井縱波合成記錄標定圖；
[0026] 圖9為本發明的一具體實施例中星71-檢41井轉換波合成記錄標定圖。
【具體實施方式】
[0027] 為使本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施 例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
[0028] 如圖1所示，圖1為本發明的多波合成記錄標定方法的一具體實施例的流程圖。
[0029] 在步驟101，進行多分量射線追蹤地震波場模擬。通過射線追蹤法對計算射線或波 場到達某一檢波點的旅行路徑與旅行時，從而對單界面、雙界面、多界面、模形巖性體（如 圖2所示）、帶斷層的雙界面、含氣砂水砂等多個模型進行縱波、轉換波波場特征模擬，從而 研究分析多波波場響應特征及縱橫波差異性。
[0030] 開展多波多分量處理解釋技術研究，首先需要對其反射波場特征，反射機理開展 深入研究。為了研究地震波在地下的傳播規律，首先對傳播空間進行網格剖分，建立一個二 維或=維的網格結構，使得每個小方格具有各不相同的速度值。然后從已知震源出發，用射 線方程計算出射線或波場到達某一檢波點的旅行路徑與旅行時。其計算方法的核屯、是反復 迭代，逐次逼近。具體地說就是，從模型網格邊界上的某一震源點起，選定一個初始發射角， 令射線沿此方向前進，當遇到網格間的邊界時，就根據Snell定律計算透過射線的出射角， 然后令射線沿新的方向前進。運樣繼續下去，直至射線到達檢波點所在的邊界為止。運時 我們需要將運個終點與約束條件一一檢波點位置作一比較，一般來說，第一次試射總是有 誤差的。根據誤差情況調整發射角之后，重復上述步驟，直至射線的終點與檢波點的位置之 間的誤差符合我們規定的要求為止。一旦滿足上述要求，即可根據射線路徑計算旅行時和 射線長度。
[0031] 通過運種模擬技術，所得地震波的傳播時間比較準確，顯示直觀，適合計算波的旅 行時，可W分別模擬PP波和PS波，尤其有利于判斷大型地質構造。便于我們明確縱橫波波 場反射特征。例如圖2所示多界面模形巖性體速度模型，通過W上波場模擬方法可W分別 得到縱波反射圖（如圖3所示）和轉換波反射圖（如圖4所示），通過運兩張圖可W明顯 看出縱波和轉換波在反射特征上有明顯差異，轉換波比縱波反射能量強，而且反射特征被 縱向放大，因而模形巖性體更容易被識別，地層更容易追蹤。在明確了縱橫波波場反射特征 后，流程進入到步驟102。
[0032] 在步驟102,進行橫波速度估算。橫波測井資料的準確獲取對多波合成記錄標定非 常關鍵。針對不同情況采取不同策略和方法，完成高精度的橫波速度的估算，為轉換波合成 記錄制作提供準確的橫波曲線資料。
[0033] 地震波的傳播速度大小是由巖石的骨架、孔隙、流體W及溫度、壓力等相關環境因 素共同綜合制約的。縱橫波速度在儲層巖性、物性W及流體識別等方面有重要應用，橫波測 井資料的準確獲取對多波合成記錄標定非常關鍵，目前由測井獲得的橫波速度主要是從全 波列測井中提取。但是一般做全波列測井的井比較少，即使是做全波列測井，也只測量某一 深度段，而我們做多波地震合成記錄標定時一般是針對全井段，因此在橫波速度缺失的測 井層段須進行橫波速度曲線的估算。
[0034] 目前國內外橫波預測方法綜合起來有兩大類，一是經驗公式，二是基于巖石物理 學的方法。在研究過程中創新性的提出了兩種情況下橫波估算的策略和方法：一是對于研 究區有實測橫波的井，利用多種經驗公式進行估算對比，優選出最相近的經驗公式，應用于 研究區其他沒有橫波資料的井；二是對于研究區沒有實測橫波但是有轉換波地震資料，通 過計算不同預測方法的轉換波合成記錄與實際轉換波剖面進行對比，通過目標層段相關時 窗對比分析，優選出最適合的橫波預測方法進行其余井的橫波預測。流程進入到步驟103。 [00巧]在步驟103,進行轉換波反射系數計算。建立Ostrander氣砂模型，如圖5所示，設 計了上下為頁巖中間夾含氣砂巖的模型，相對于A和C層的頁巖，B層含氣砂巖的縱波速度 減少了 20 %，密度約減少了 10 %。通過分析模型中AB、BC界面不同反射系數近似公式的計 算精度，明確各方程近似轉換波反射系數優缺點，最終優選Aki-richards公式，進行了公 式簡化并編寫了相應計算程序，完成了轉換波反射系數的計算。
[0036] 由于轉換波反射點不在震源和接收點之間的中點上，所W轉換波的反射系數 不像縱波的反射系數那樣與波阻抗之間存在遞推關系。對轉換波反射系數估算基礎是 Zoeppritz方程，其反映了平面波入射到固體介質分界面上所產生的反射縱波（PP波）、反 射橫波（PS波）、透射縱波、透射橫波，并給出了位移位方程組。然而，該方程組的解析解形 式十分復雜，需要用一個矩陣去描述它們之間的關系，很難直接分析介質參數對振幅的影 響，所表達的物理意義也不直觀。眾多學者基于它推導出一系列近似方程，從各個角度描述 PS波的反射系數。本發明建立了 Ostrander氣砂模型對多種反射系數計算方法進行模型 試算，分析不同近似方程式分別在AB界面和BC界面反射系數的精度。圖6是含氣砂巖AB 界面轉換波反射系數圖，從圖中可W看到=個種近似公式在入射角小于70°計算結果具有 較好的一致性，在40°反射能量最強，過了 70° Zoeppritz與Aki公式計算反射系數近零， 而BP方法反射系數極性變負，BP方法適合高角度入射的反射波近似計算。圖7是含氣砂巖 BC界面轉換波反射系數圖，從圖中可W看到在小于35°的入射角范圍內，各方程計算結果 具有較好的一致性，超過45。左右，Aki與BP公式與Zo巧pritz公式有較大誤差，超過60。 反射系數極性發生反轉。綜合認為在小于40°的入射角范圍內，各方程計算的AB和BC界 面P-SV波反射系數，都具有較高的精度。
[0037] 通過對=種近似公式精度的分析，研究中進行了近似式優選、簡化，并編寫相應計 算程序，完成獨立的轉換波反射系數計算方法。流程進入到步驟104。
[0038] 在步驟104,進行多波合成記錄綜合標定。采用等效層的思路求取縱波入射角，通 過上步研究得到的轉換波反射系數計算公式，計算出不同炮檢距X的轉換波反射系數序列 道集，然后對運些轉換波反射系數序列道集相加求和，得到與實際疊加道相同的轉換波反 射系數序列。再與選定的地震子波權積，即可得到轉換波人工合成地震記錄。如圖8、圖9 分別為星71-檢41井縱波和轉換波合成記錄標定圖，從兩圖對比可W看出轉換波合成記錄 極性發生反轉，子波主頻降低，時間上有明顯拉伸。
[0039] 制作轉換波人工合成記錄是轉換波與縱波聯合解釋的關鍵，對于轉換波來說，由 于反射點不在（位于同一水平面的）震源和接收點之間的中點上，并且通常是在大炮檢距 范圍內接收，因而轉換波反射系數不像縱波那樣滿足遞推關系，運就導致轉換波正、反演的 難度加大。因此在計算轉換波人工合成記錄時要解決縱波入射角的求取問題。對于共CCP 道集中的每一道來說，接收到的轉換波是在炮檢距固定的條件下，來自各界面反射波的疊 加，運與沿射線方向的轉換波反射系數有一定差別。
[0040] 采用等效層的思路求取P波入射角0，即采用均方根速度Vfms和炮檢距X表示的 任意第j個反射界面的入射角0可W寫為
[0041]
(1》
[0042] 但是由于井口至測井數據起始點之間沒有聲波時差數據，在進行合成地震記錄計 算中，運部分數據均采用一個平均速度來代替，運樣在用式（1)計算0時，井口到測井數據 段起點之間的速度只能使用平均速度，而其余部分使用均方根速度，但效果不一定理想。因 此，實際中可W采用平均速度Va替換式（2)中的均方根速度來計算縱波入射角
[004引
似
[0044] 運里的0角，對應第j個反射界面，即轉換波反射系數近似公式中的0角。運樣， 利用之前研究所得的轉換波反射系數近似式，就可W計算出在炮檢距X固定的條件下的轉 換波反射系數序列。對于一個共CCP點道集，可W計算不同炮檢距X的轉換波反射系數序 列道集，然后對運些轉換波反射系數序列道集相加求和，得到與實際疊加道相同的轉換波 反射系數序列。再與選定的地震子波權積，即可得到轉換波人工合成地震記錄。流程結束。
[0045] 本發明中的多波合成記錄標定方法，通過對多波地震波場模擬、橫波曲線估算、轉 換波反射系數計算、轉換波地震合成記錄制作等關鍵技術環節的研究分析，最終形成了整 套的多波合成記錄制作及對比分析方法，為多波多分量地震勘探綜合解釋應用奠定良好基 礎，為多波多分量地震技術發展提供助力。
【主權項】
1. 多波合成記錄標定方法，其特征在于，轉換波反射系數序列與子波的權積，該多波合 成記錄標定方法包括： 步驟1，進行多分量射線追蹤地震波場模擬，分析多波波場響應特征及縱橫波差異性； 步驟2,沒有全波列測井資料的井進行橫波速度估算，為轉換波合成記錄制作提供橫波 曲線資料； 步驟3,進行轉換波反射系數計算，多波地震子波的提取與權積； 步驟4,進行多波合成記錄綜合標定。2. 根據權利要求1所述的多波合成記錄標定方法，其特征在于，在步驟1中，通過射線 追蹤法對計算射線或波場到達某一檢波點的旅行路徑與旅行時，從而對單界面、雙界面、多 界面、模形巖性體、帶斷層的雙界面、含氣砂水砂運多個模型進行縱波、轉換波波場特征模 擬，從而研究分析多波波場響應特征及縱橫波差異性。3. 根據權利要求1所述的多波合成記錄標定方法，其特征在于，在步驟1中，首先對傳 播空間進行網格剖分，建立一個二維或=維的網格結構，使得每個小方格具有各不相同的 速度值；然后從已知震源出發，用射線方程計算出射線或波場到達某一檢波點的旅行路徑 與旅行時。4. 根據權利要求3所述的多波合成記錄標定方法，其特征在于，在步驟1中，在計算射 線或波場到達某一檢波點的旅行路徑與旅行時的過程中，從模型網格邊界上的某一震源點 起，選定一個初始發射角，令射線沿此方向前進，當遇到網格間的邊界時，根據Snell定律 計算透過射線的出射角，然后令射線沿新的方向前進，直至射線到達檢波點所在的邊界為 止，將運個終點與約束條件一一檢波點位置作一比較，若試射存在誤差，根據誤差情況調整 發射角之后，重復上述步驟，直至射線的終點與檢波點的位置之間的誤差符合規定的要求 為止，一旦滿足上述要求，即可根據射線路徑計算旅行時和射線長度。5. 根據權利要求1所述的多波合成記錄標定方法，其特征在于，在步驟2中，對于研究 區有實測橫波的井，利用多種經驗公式進行估算對比，優選出最相近的經驗公式，應用于研 究區其他沒有橫波資料的井；對于研究區沒有實測橫波但是有轉換波地震資料，通過計算 不同預測方法的轉換波合成記錄與實際轉換波剖面進行對比，通過目標層段相關時窗對比 分析，優選出最適合的橫波預測方法進行其余井的橫波預測。6. 根據權利要求1所述的多波合成記錄標定方法，其特征在于，在步驟3中，建立 Ostrander氣砂模型，通過分析模型中AB、BC界面不同反射系數近似公式的計算精度，明確 各方程近似轉換波反射系數優缺點，優選Aki-richards公式，進行公式簡化，完成轉換波 反射系數的計算。7. 根據權利要求1所述的多波合成記錄標定方法，其特征在于，在步驟4中，采用等效 層的思路求取縱波入射角，通過轉換波反射系數計算公式，計算出不同炮檢距X的轉換波 反射系數序列道集，然后對運些轉換波反射系數序列道集相加求和，得到與實際疊加道相 同的轉換波反射系數序列，再與選定的地震子波權積，即可得到轉換波人工合成地震記錄。8. 根據權利要求7所述的多波合成記錄標定方法，其特征在于，在步驟4中，采用等效 層的思路求取P波入射角0，即采用平均速度Va和炮檢距X表示的任意第j個反射界面的 入射角0可W寫為其中，化是縱波速度，t。是縱波傳播單程旅行時，運里的0角，對應第j個反射界面， 即轉換波反射系數近似公式中的0角，利用轉換波反射系數近似式，計算出在炮檢距X固 定的條件下的轉換波反射系數序列。
【文檔編號】G01V1/28GK105988134SQ201510071248
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月11日
【發明人】張娟, 劉書會, 王長江, 管曉燕, 董立生, 張志敬, 周偉, 邵卓娜, 張景濤, 賈玉茹, 鄭文召, 初春光, 劉華夏
【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地質科學研究院