CN104360388A

CN104360388A - 一种三维地震观测***评价方法

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Publication number: CN104360388A
Application number: CN201410602343.5A
Authority: CN
Inventors: 秦广胜; 蔡其新; 郑玲; 秦余福; 朱彦红; 高爱荣; 杨东兴; 程扬
Original assignee: INSTITUTE OF GEOPHYSICAL PROSPECTING ZHONGYUAN OIL FIELD BRANCH CHINA PETROCHEMICAL Corp; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: INSTITUTE OF GEOPHYSICAL PROSPECTING ZHONGYUAN OIL FIELD BRANCH CHINA PETROCHEMICAL Corp; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2034-10-31
Also published as: CN104360388B

Abstract

本发明涉及一种三维地震观测***评价方法，本发明根据目标区地质模型对三维地震观测***进行正演与叠前时间偏移成像，以分炮检距段叠加记录的方式获得各炮检距段的叠前时间偏移结果；按照炮检距从小到大的方式排列获得叠前时间偏移道集，在该道集中沿地震同相轴获取各炮检距段所对应的振幅，得到目标区三维地震观测***的AVO响应；根据所得三维地震观测***AVO响应的振幅变化幅度和平稳性，对目标区三维地震观测***进行评价和优选。本发明可以有效消除或减弱常规方法设计的三维地震观测***可能存在的AVO响应过大的缺陷，有利于优选适合目标区的具有较高振幅保真度的三维地震观测***，为解释阶段的AVO分析和叠前反演奠定良好基础。

Description

一种三维地震观测***评价方法

技术领域

本发明涉及一种三维地震观测***评价方法，属于地震勘探采集设计领域。

背景技术

随着油气勘探的不断深入，地震勘探从以构造研究为主逐步深入到岩性识别和烃类检测。地球物理工作者希望从地震资料中获取更多的有关地下岩层物性和孔隙流体性质的信息。利用地震振幅随炮检距变化(Amplitude vs offset，AVO)信息求取地下岩层弹性参数，通常需要借助于AVO分析和叠前反演的方法。AVO分析和叠前反演以左普利兹(Zoeppritz)方程为基础，利用AVO信息获得地层弹性参数，从而具有直接估计岩性参数和预测油气的能力。AVO分析或叠前反演是建立在叠前地震道集数据基础上的，其结果的可靠与否取决于叠前地震道集数据的质量。目前，叠前时间偏移道集以其经过归位、信噪比高而在AVO分析或叠前反演中主要被选用。事实上，在陆上三维地震勘探中，由于各炮检距分布的不均匀性会导致叠前时间偏移道集数据中存在固有的振幅随炮检距变化的现象，这称为三维地震观测***AVO响应。这种三维地震观测***AVO响应是由于三维地震观测***中因各炮检距覆盖次数不均匀而导致的叠前时间偏移道集中的振幅随炮检距变化，而不是由于地下地层及孔隙流体性质等地质因素引起的，从而可能造成地震资料解释阶段AVO分析和叠前反演的误差，导致岩性或流体预测的失败。

根据现有采集设计技术标准设计的三维观测***，由于受其排列宽度、空间采样均匀性等因素影响，会直接导致叠前时间偏移道集数据中虚假的AVO现象，严重影响解释阶段的地层岩性识别和流体预测。

随着地震勘探被用来直接找油找气的需求增多，有必要考虑地震采集因素对叠前时间偏移道集中AVO信息的影响，确保AVO信息的真实性和可靠性，这就有必要分析地震观测***自身所存在的AVO响应。在公开发表的关于AVO响应分析的文献中，主要是从地质角度分析由于地层弹性参数的差异而导致的叠前地震数据中的AVO响应特征，而关于对三维地震观测***的AVO响应分析未见报道，也没有把三维地震观测***的AVO响应作为一种观测***评价方法。

发明内容

本发明目的是为了克服上述现有技术依据地震采集技术规范设计的三维观测***，易受其排列宽度、空间采样均匀性等因素影响，导致叠前时间偏移道集数据中存在虚假的AVO现象的缺陷，提供了一种三维地震观测***评价方法。

为实现上述目的，本发明包括以下步骤：

1、数据准备和参数设定：

1.1获取目标区三维地震观测***、地质模型和边界坐标，其中，三维地震观测***包括接收线数、每线道数、道距、接收线距、炮点距、炮线距、线束滚动距离；由三维地震观测***的参数和边界坐标可获得各炮点坐标、各检波点坐标、激发接收关系和各炮点-检波点对的炮检距；地质模型由若干个平面位置相同而埋深不同的散射点及地震波传播速度确定；

1.2设定记录参数，包括记录时间和采样间隔；

1.3设定地震子波，包括子波主频和子波类型；

1.4依据三维地震观测***道距整数倍的原则把炮检距范围划分为若干个炮检距段；

2、对目标区三维地震观测***的炮点-检波点对进行地震正演与叠前时间偏移处理，获得各炮检距段的叠前时间偏移结果：

2.1利用步骤1.2设定的地震子波和步骤1.3设定的记录时间和采样间隔，对待评价三维地震观测***中一个炮点-检波点对和地质模型实施绕射法地震正演得到的该炮点-检波点对所对应的地震记录道；

2.2对上述步骤2.1得到的地震记录道进行叠前时间偏移处理，得到地震记录道对应的叠前时间偏移处理结果，并把叠前时间偏移处理结果按步骤1.4划分的炮检距段进行叠加记录；

2.3依据三维地震观测***中各炮点-检波点坐标，重复上述步骤2.1～2.2，获得三维地震观测***中所有炮点-检波点对的正演和叠前时间偏移结果，并把该结果按步骤1.4划分的炮检距段叠加记录；

3、把由步骤2中得到的各炮检距段叠前时间偏移结果按照炮检距从小到大的方式排列，获得叠前时间偏移道集；

4、在步骤3得到的叠前时间偏移道集中沿地震同相轴量取各炮检距段所对应的振幅，得到目标区三维地震观测***的AVO响应；

5、根据步骤4所得三维地震观测***AVO响应的振幅变化幅度和平稳性，对目标区三维地震观测***进行评价。

本发明的有益效果是：本发明通过分析目标区三维地震观测***AVO响应的振幅变化幅度和平稳性，评价三维地震观测***能否满足解释阶段AVO分析或叠前反演的需要,有利于消除或减小现有技术设计的三维地震观测***可能存在的AVO响应过大的缺陷，优选出适合目标区的具有较高振幅保真度的三维地震观测***，为解释阶段的AVO分析和叠前反演奠定良好基础。

附图说明

图1为本发明流程框图；

图2为具体实施方式中所用观测***1的模板图；

图3为具体实施方式中地质模型1的示意图；

图4为具体实施方式中三维地震观测***边界与散射点位置关系图；

图5为由图2中观测***1和图3中地质模型1正演得到的一个单接收线的炮集记录；

图6为由图2中观测***1和图3中地质模型1在散射点位置成像获得的叠前时间偏移道集；

图7为由图6中叠前时间偏移道集得到的4个散射点所对应的AVO响应曲线；

图8为根据图3中地质模型1获得的图8中各三维地震观测***的AVO响应。

具体实施方式

下面结合附图，以渤海湾盆地东濮凹陷前梨园地区为例，对本发明进行进一步描述：

由图1可知，本发明包括步骤如下：

实施例1：

1、数据准备和参数设定：

1.1数据准备

获取渤海湾盆地东濮凹陷前梨园地区的一个三维地震观测***和地质模型，其中，三维地震观测***主要参数为：8线4炮观测***，8线接收，120道/接收线，道距50米，接收线距200米，束内炮点数4，炮点距50米，炮线距200米，束间滚动距离200米，编号为观测***1，观测***1模板如图2所示，图中水平方向横线为接收线，分布于其上的小圆点表示接收点，在第4、5接收线之间纵向排列的圆点表示炮点；

地质模型：包含4个散射点，平面坐标(x5000，y5000)，深度分别为1500米、2500m、3500m和4500m，地震波传播速度V为2800米/秒，反射系数均为1，编号为地质模型1，如图3所示；

边界坐标：本发明中的地震正演在规则矩形边界区域内进行，矩形边界如图4所示，图中A、B、C、D分别是边界4个角点，其坐标分别是(x0，y0)、(x10000,y0)、(x10000,y10000)、(x0,y10000)，E点为地质模型中散射点和叠前时间偏移成像的位置，其坐标为(x5000，y5000)；

1.2设定记录参数，记录时间为4000ms，采样间隔为4ms，时间采样点数N为1000；

1.3设定地震子波：主频为30Hz的雷克子波，以w(j)表示，j为对子波的时间采样序号，子波时间长度为200ms，j＝1,..,50；

1.4按照观测***1道距的1倍即50m为间隔，把炮检距范围划分为60个炮检距段，把大小在25-75m之间的炮检距作为一段，并把由其得到的叠前时间偏移结果叠加记录到以炮检距段50m为标识的成果数据中，把大小在75-125m之间的炮检距作为另一段，依次类推确定每个炮检距属炮检距段；

2、对目标区待评价三维地震观测***的炮点-检波点对进行地震正演与叠前时间偏移处理，获得各炮检距段的叠前时间偏移结果：

2.1利用上述步骤1.2设定的记录时间和采样间隔、步骤1.3设定的地震子波，对观测***1中的一个炮点-检波点对和地质模型1实施绕射法地震正演，得到该炮点-检波点对所对应的地震记录道x(j)，j＝1,..,N：

2.1.1从观测***1获得一个炮点-检波点对的坐标数据，用(x_s，y_s)表示炮点坐标，用(x_r，y_r)表示检波点坐标；

2.1.2从地质模型1获得每个散射点的坐标数据和深度数据其中i＝1～M，M为地质模型中散射点数，地质模型1中M＝4；

2.1.3确定炮点-检波点对到模型中所有散射点的旅行时间

t^{i} = \frac{\sqrt{{| x_{s} x_{g}^{i} |}^{2} + {| y_{s} y_{g}^{i} |}^{2} + {| z_{g}^{i} |}^{2}}}{V} + \frac{\sqrt{{| x_{r} x_{g}^{i} |}^{2} + {| y_{r} y_{g}^{i} |}^{2} + {| z_{g}^{i} |}^{2}}}{V} - - - (1)

其中i＝1～M，M为地质模型中散射点数，地质模型1中M＝4；

2.1.4把炮点-检波点到模型中所有散射点的旅行时tⁱ(i＝1～M)按步骤1.2设定的采样间隔和记录时间进行采样和记录，得到时间序列t′(j)，j为时间采样点编号；

2.1.5把时间序列t′(j)与步骤1.3设定的地震子波w(j)褶积得到式(2)表示的地震记录道：

x(j)＝t′(j)*w(j) (2)

附图5显示了炮点坐标为(x4975,y4535)、接收线起始点坐标(x2000，y4000)、终止点坐标(x7950，y4000)的正演炮集记录，图中横向标号为接收道序号，垂向标号为记录时间，单位为ms；

2.2确定上述步骤2.1得到的地震记录道x(j)所对应的炮检距段，对地震记录道x(j)进行叠前时间偏移处理获得其在成像位置的叠前时间偏移结果，成像位置与地质模型1中散射点平面位置一致，坐标为(x5000，y5000)，把获得的该地震记录道的叠前时间偏移结果叠加记录到对应炮检距段的叠前时间偏移结果中；

2.3依据观测***1中各炮点-检波点坐标，重复上述步骤2.1～2.2，获得观测***1中所有炮点-检波点对的地震正演和叠前时间偏移结果，并把该叠前时间偏移结果叠加记录到相应炮检距段的叠前时间偏移结果中；

3、把由步骤2中得到的不同炮检距段的叠前时间偏移结果按照炮检距从小到大的方式排列，获得叠前时间偏移道集，图6为由观测***1根据地质模型1得到坐标位置为(x5000，y5000)的叠前时间偏移道集，图中垂向坐标轴为时间轴，单位为ms，横向坐标轴为炮检距轴，单位为m，由图可见，叠前时间偏移道集同相轴清晰且平直，表明步骤2中的正演和叠前时间偏移方法是正确的；

4、在由步骤3得到的叠前时间偏移道集中沿地震同相轴量取各炮检距段所对应的振幅，得到观测***1的AVO响应，图7显示了由上述步骤得到的观测***1对地质模型1中4个散射点的AVO响应，垂向坐标轴为地震反射振幅，横向坐标轴为炮检距，由图可见，振幅的变化大致可分为两个区间，在炮检距范围50-800m，振幅随炮检距以较大的斜率大致呈线性快速增加，而炮检距范围为800-3000m时，振幅变化相对稳定，并随炮检距增加而缓慢减小；

5、对比分析由观测***1对4个散射点的AVO响应曲线，散射点4的AVO响应曲线振幅变化总体较小而且较稳定，随着散射点埋深的减小，振幅随炮检距曲线的变化幅度明显增大，不稳定性增加，这表明，对于同一三维地震观测***—观测***1而言，针对较浅层的AVO分析或叠前反演更易受三维地震观测***自身的影响，易于落入虚假AVO响应的陷阱；由于前梨园地区主要目的层埋藏较深，深度在3500-4500m，观测***1对散射点3、4的AVO响应曲线总体变化幅度不大且较稳定，能够满足在该地区后续的地震资料解释阶段进行AVO分析和叠前反演的需要。

实施例2：

本例为对一组三维地震观测***的对比分析，表1显示了3个三维地震观测***的基本参数，3个三维地震观测***具有相同的接收点距、接收线距、炮点距和炮线距，每线接收道数也同为120道，所不同的是接收线数和线束滚动距离，其中第一个观测***就是实施例1中的观测***1；采用与实施例1中相同的地质模型、地震子波和记录参数按实施例1中的步骤获得了观测***2和观测***3的AVO响应。

表1一组三维地震观测***的参数表

把上述3个三维地震观测***针对地质模型1中散射点3的AVO响应曲线进行对比分析，由图8可见，观测***3由于接收线数多，接收排列变宽，其AVO响应的总体变化幅度明显增加，振幅的变化分区也更为明显，且在两个分区中变化率都明显增加，这种AVO响应特征对后续解释阶段的AVO分析或叠前反演是不利的；对于叠前反演和AVO分析而言，由于采集原因导致的这种非地质因素的“AVO响应”越平坦、越均一，这种三维地震观测***的AVO响应才是越好的，才越有利于分析由地层因素导致的真实AVO现象，由图8中同为8线接收的观测***1和观测***2的AVO响应曲线对比可见，观测***2由于线束滚动距离较大，其AVO响应的稳定性相对较差，而观测***1的AVO响应特征更接近理想的情况，以此作为观测***评价优选的依据，确定了观测***1为前梨园地区的三维地震观测***。

通过实施例1和实施例2可知，本发明把分析三维地震观测***的AVO响应作为一个三维地震观测***的评价方法，对于指导三维地震观测***设计和为解释阶段的叠前反演和AVO分析提供借鉴、避免叠前地震资料利用陷阱具有重要作用和意义。

Claims

1.一种三维地震观测***评价方法，其特征包括以下步骤：

(1)数据准备和参数设定：获取目标区三维地震观测***、地质模型和边界坐标；设定记录参数，包括记录时间和采样间隔；设定地震子波，包括子波主频和子波类型；依据三维地震观测***道距整数倍的原则把炮检距范围划分为若干个炮检距段；

(2)对目标区三维地震观测***的炮点-检波点对进行地震正演与叠前时间偏移处理，获得各炮检距段的叠前时间偏移结果：

(3)把由步骤(2)中得到的各炮检距段叠前时间偏移结果按照炮检距从小到大的方式排列，获得叠前时间偏移道集；

(4)在步骤(3)得到的叠前时间偏移道集中沿地震同相轴量取各炮检距段所对应的振幅，得到目标区三维地震观测***的AVO响应；

(5)根据步骤(4)所得三维地震观测***AVO响应的振幅变化幅度和平稳性，对目标区三维地震观测***进行评价。

2.根据权利要求1所述的一种三维地震观测***评价方法，其特征是：对目标区三维地震观测***的炮点-检波点对进行正演与叠前时间偏移处理步骤为：

(2.1)利用设定地震子波、记录时间和采样间隔，对目标区三维地震观测***中一个炮点-检波点对和地质模型实施绕射法地震正演得到该炮点-检波点对所对应的地震记录道；

(2.2)对上述步骤(2.1)得到的地震记录道进行叠前时间偏移处理，得到地震记录道对应的叠前时间偏移处理结果，并把叠前时间偏移处理结果按划分的炮检距段进行叠加记录；

(2.3)依据三维地震观测***中各炮点-检波点坐标，重复上述步骤(2.1)～(2.2)，获得三维地震观测***中所有炮点-检波点对的正演和叠前时间偏移结果，并把该结果按划分的炮检距段叠加记录。

3.根据权利要求1或2所述的一种三维地震观测***评价方法，其特征是：步骤(2.1)所述的对地震观测***和地质模型实施绕射法地震正演得到地震记录道，包括以下步骤：

(3.1)从设定的地震观测***获得一个炮点-检波点对的坐标数据，用(x_s，y_s)表示炮点坐标，用(x_r，y_r)表示检波点坐标；

(3.2)从设定的地质模型获得每个散射点的坐标数据和深度数据其中i＝1～N，N为地质模型中散射点数；

(3.3)确定炮点-检波点对到模型中所有散射点的旅行时间

t^{i} = \frac{\sqrt{{| x_{s} x_{g}^{i} |}^{2} + {| y_{s} y_{g}^{i} |}^{2} + {| z_{g}^{i} |}^{2}}}{V} + \frac{\sqrt{{| x_{r} x_{g}^{i} |}^{2} + {| y_{r} y_{g}^{i} |}^{2} + {| z_{g}^{i} |}^{2}}}{V}

其中：i＝1～N，N为地质模型中散射点数，V为地震波传播速度；

(3.4)把炮点-检波点到模型中所有散射点的旅行时tⁱ(i＝1～N)按步骤(1)设定的采样间隔和记录时间进行采样和记录，得到时间序列t'(j)，j为时间采样点编号；

(3.5)把时间序列t'(j)与输入地震子波w(j)褶积得到表示的地震记录道：

x(j)＝t'(j)*w(j)

j为时间采样点编号，x(j)就是炮点(x_s，y_s)和检波点(x_r，y_r)的正演地震记录，依照上述步骤可获得三维地震观测***中任一炮点和检波点对的合成记录。