CN113109870B - 一种高精度浅地层速度获取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高精度浅地层速度获取方法，应用于地球物理勘探中井中地震数据采集和处理领域，针对现有技术中存在的难以获得20‑300m浅部地层准确速度的问题，本发明通过选择井况良好的钻井作为所依托的采集作业井，通过对比不同观测方位的试验数据，选取相同记录深度的平均初至时间最小数据对应的试验方位，即光纤和激发点的最近距离得实验方位，然后进行井中数据采集及处理，最终得到浅地层速度。

Description

一种高精度浅地层速度获取方法
技术领域
本发明属于地球物理勘探中井中地震数据采集和处理领域，特别涉及一种针对20-300m浅部地层的高精度地震速度获取技术。
背景技术
随着高精度地震勘探开发技术的不断发展，地震速度的精度要求日益提升，VSP速度已成为高精度地震处理中不可或缺的速度“标尺”，然而对于近井口的浅地层速度却难以准确获得，迫切需要一种有效提高浅地层的VSP速度精度的方法，为高精度地震处理提供可靠的速度支持。
目前在大多数VSP数据采集中使用28t-34t的可控震源或1-3kg的***震源，可记录得到良好的井中地震信息。然而受到震源体积、重量、激发能量以及井口安全因素的影响，常规的震源无法近井口激发，通常观测偏移距大于50m，导致了浅层地震波折射发生，极大的影响了浅层地震速度计算的准确性；同时现有的井中地震检波器多数级间电缆为5-20m，只能通过缓步上提的方式增加采集密度，对于浅地层速度的计算精度十分不利，目前国内外尚无专用的采集设备和配套技术和方法，面向日趋发展的高精度地震勘探的需要，急迫需要开展浅地层VSP高精度速度获取方法研究，形成一种有效提高浅地层的VSP速度精度的方法和配制设备，为高精度地震处理提供可靠的速度支持。
发明内容
针对常规地球物理方法难以获得20-300m浅部地层准确速度的问题，本发明提出一种高精度浅地层速度获取方法，为高精度的油气藏勘探开发提供一种可靠的速度参数。
本发明采用的技术方案为：一种高精度浅地层速度获取方法，包括：
S1、选择采集作业井；
S2、确定步骤S1所选择的采集作业井的最佳观测方位；
S3、基于步骤S1选择的采集作业井与步骤S1确定的最佳观测方位，利用轻型重锤震源和高密度分布式光纤设备采集得到井中地震数据；
S4、对步骤S3采集的井中地震数据进行处理；
S5、根据步骤S4处理后的井中地震数据拾取得到初至时间，测量计算井源距离、垂向距离，利用初至时间、井源距离和垂向距离计算得到浅地层速度。
步骤S2具体为：在步骤S1中所选择的作业井中下放高密度分布式光纤，并在井中周边设置多方位的近井口激发试验点，通过轻型震源激发试验，选取相同记录深度的平均初至时间最小数据对应的试验方位作为最佳的观测方位。
步骤S3还包括井中地震数据的时间采样间隔小于或等于0.5ms。
步骤S4所述处理具体为：噪声压制、子波一致性处理。
噪声压制具体用于对随机噪声、井筒波噪声、套管波噪声、光缆噪声进行压制处理。
子波一致性处理具体采用互相关处理的方法对多次激发数据子波振幅、形态等进行校正。
步骤S5所述的垂向距离采用直射线计算传播距离的方式，或采用计算弯曲射线的方式。
本发明的有益效果：本发明依托现有钻井，利用高频率近井口震源和高密度的井中接收设备，采集高精度的浅地层井中地震数据，进而计算得到其它地球物理方法难以获得的20-300m浅部地层速度，为浅地层速度获取提供一种可靠的技术方法。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图。
图2为本实施例中的采集观测***。
图3为本实施例中的计算示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。
本发明依托现有钻井，利用高频率近井口震源和高密度井中接收设备，采集得到浅地层井中地震数据，进而计算得到其它地球物理方法难以获得的20-300m浅部地层速度，如图1所示，本发明包括如下步骤：
1)采集作业井选择：在需要精确计算浅地层速度的探区，选择井况良好的钻井作为所依托的采集作业井。
所述的井况良好是指钻井的固井质量合格、采集段无桥塞封堵，且无油气采集作业等。
可选择的，依托井可以是一口井或多口井，具体视探区的地质需求和作业现场的情况确定。如：当探区有多口钻井时，应选用多个钻井作为依托井，采集密度不高于1口井/每平方公里。
2)观测方位的确定：在步骤1)中所选择的作业井中下放高密度分布式光纤，并在井中周边设置多方位的近井口激发试验点，通过轻型震源激发试验，确定最佳的观测方位。
所述的轻型震源，指重量较轻、可移动至近井口激发，并且激发频率可以高于200Hz的震源。由于本发明基于油气钻井进行，因此不可选择可能对井口造成破坏的***、***震源等，而小型的可控震源采集频率输出较低，也不适用本项发明的实施，因此优选轻型重锤震源。
所述的高密度分布式光纤是指满足本发明要求的垂向记录分辨率小于1m的分布式光纤设备。而常用的接收设备包括检波器、水听器等均采用5-20m间距的节点记录的方式，不利于本发明高精度数据采集的实施。
如图2所示，所述近井口激发试验，指在井中光纤在推靠或吸附稳定后，利用轻型震源在井口周围不同方向的多个试验位置激发并记录得到用于对比的地震波场作为试验数据，其中试验位置的方位不少于4个、每个方位上试验点记录深度不少于3个。
所述最佳的观测方位的确定，指在通过对比试验数据，选取相同记录深度的平均初至时间最小数据对应的试验方位，由于井中光纤贴近井壁但方位不确定，因此通过本试验可以确定光纤和激发点的最近距离，对于获得高精度浅层速度计算结果非常重要。
所述的近井口轻型震源和分布式光纤组合的观测方式、多点近井口试验确定最佳观测方位的方法均为本发明的关键创新点。
3)井中地震数据采集：基于步骤1)中所选择的采集作业井和步骤2)中确定的观测方位，利用轻型重锤震源和高密度分布式光纤设备采集得到井中地震数据。
所述的井中地震数据，是指接收设备记录的地震波信息，包括初至时间信息和波场信息等，由于多分量信息非本发明必需，所以光纤仪器记录的单分量数据全完可以满足本发明的实施。
所述的井中地震数据采集，指选定方位后，一次性的采集该方位所对应的全部探测深度的地震数据，其中探测深度为20-300m，或者大于这一范围。
特别的，井中地震数据的时间采样间隔不大于0.5ms，以保证后期高精度速度的记录需要。
4)井中地震数据处理：基于步骤3)中采集得到的井中地震数据进行噪声压制、子波一致性处理，得到处理后的井中地震数据。
所述的噪声压制处理，是指利用现有处理手段对随机噪声、井筒波噪声、套管波噪声、光缆噪声进行压制处理。特别的，当固井质量极差时，导致套管噪声较强且无法有效压制时，将不利于本项发明的实施，实施需要尽量避免采用这类井筒。
所述的子波一致性处理，是指采用互相关处理的方法对多次激发数据子波振幅、形态等进行校正，有利于高精度的初至拾取。
5)浅地层速度的计算：利用步骤4)中处理后的井中地震数据拾取得到初至时间，测量计算井源距离，并利用初至时间、井源距离和垂向距离计算得到浅地层速度，如图3所示。
所述数据初至时间，是指在初至波起跳位置拾取得到每个记录深度N对应的时间tN。
所述测量计算井源距离，是指首先测量最小方位的井中心至激发试验点的距离L，并减去井口内径R，记作L′。
L′＝L-R
所述垂向距离，是指利用三角函数将第N个记录深度的地震波斜向传播距离D1N校正至垂向传播距离D2N，以减少偏移距L′带来的计算精度的影响。，由于本发明创新提出近井口的观测方式，因此采用直射线计算传播距离的方式也可以精确获得浅地层速度，也可以利用现有商用软件有限元模拟等弯曲射线的追踪方法实现。
Figure BDA0003011287860000041
所述速度计算，指利用垂向传播距离D2N除以传播时间tN，记作速度VN。
Figure BDA0003011287860000042
图3中的O表示井的中心点，Omin、Smin用于表示偏移距最小的点。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种高精度浅地层速度获取方法，其特征在于，包括：
S1、选择采集作业井；
S2、确定步骤S1所选择的采集作业井的最佳观测方位；在步骤S1中所选择的作业井中下放高密度分布式光纤，并在井中周边设置多方位的近井口激发试验点，通过轻型震源激发试验，选取相同记录深度的平均初至时间最小数据对应的试验方位作为最佳的观测方位；其中试验位置方位不少于4个、每个方位上试验点记录深度不少于3个；
S3、基于步骤S1选择的采集作业井与步骤S1确定的最佳观测方位，利用轻型重锤震源和高密度分布式光纤设备采集得到井中地震数据；
S4、对步骤S3采集的井中地震数据进行处理；
S5、根据步骤S4处理后的井中地震数据拾取得到初至时间，测量计算井源距离、垂向距离，利用初至时间、井源距离和垂向距离计算得到浅地层速度；浅地层速度记作VN，其计算式为：
Figure FDA0004116418700000011
其中，D2N表示垂向传播距离，tN表示传播时间，D1N表示第N个记录深度的地震波斜向传播距离，L表示最小方位的井中心至激发试验点的距离，R表示井口内径。
2.根据权利要求1所述的一种高精度浅地层速度获取方法，其特征在于，步骤S3还包括井中地震数据的时间采样间隔小于或等于0.5ms。
3.根据权利要求1所述的一种高精度浅地层速度获取方法，其特征在于，步骤S4所述处理具体为：噪声压制、子波一致性处理。
4.根据权利要求3所述的一种高精度浅地层速度获取方法，其特征在于，噪声压制具体用于对随机噪声、井筒波噪声、套管波噪声、光缆噪声进行压制处理。
5.根据权利要求3所述的一种高精度浅地层速度获取方法，其特征在于，子波一致性处理具体采用互相关处理的方法对多次激发数据子波振幅、形态进行校正。
6.根据权利要求1所述的一种高精度浅地层速度获取方法，其特征在于，步骤S5所述的垂向距离采用直射线计算传播距离的方式，或采用计算弯曲射线的方式。
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