合成地震记录基础

合成地震记录基础2012.02.19内部基础培训删节版2013.12.02为阿果石油论坛修改ＩＤ：麦克龙基本概念■合成记录＝测井（声波）合成地震记录：由测井资料得到“人工合成”的过井地震道，是个正演过程。■作用：时间域（地震）和深度域（地质）的纽带，层位标定、时深转换。速度测井（声波时差）密度测井（可选）反射系数序列*子波=合成地震记录道波阻抗过井地震记录道比较V=1/ACρRC1,2=*W(t)=S(t)ρ∙Vρ2∙V2‐ρ1∙V1ρ2∙V2+ρ1∙V1一般情况下，密度（DEN/RHOB）曲线测得少，用Gardner公式：或者，RC1,2≈(V2‐V1)/(V2+V1)0.250.23*Vρ=声波密度反射系数零相位雷克子波层速度(方波化)合成记录道过井地震道深度轴时间轴简易合成记录，Discovery。提取子波声波密度合成记录道复合地震道沿井轨迹剖面斜井合成记录，微机strata。纵波勘探■人工震源（炸药）潜水面以下激发。■面波（地滚波），纵波（P），横波（S）。■人工地震纵波，是在地层中以物质“疏‐密”的形式，半球形阵面传导的弹性波，是一种声波。空气中、频率在20‐20000Hz间的声波叫“音波”。■三维地震勘探经“共中心点道集叠加”处理，简化为垂直入射（自激自收），物质“疏密”用“波形”表示。■震源简化为单峰脉冲。纵波传导■震源激发，是个“不稳定”事件，任何不稳定的事件，都有逐渐“趋于稳定”的趋势；■纵波总想把能量“尽快”传导出去，高速、高密度地层相当于纵波的“快车道”；■在由“快车道”进入“慢车道”的界面上，会有能量被“反射”回去。反之不会。■纵波在传导过程中，能量会衰减（球面扩散，地层吸收）。2000m/s3000m/s1500m/s2500m/s1500m/s■人工地震波能谱丰富，从高频到低频都有，是一个频带，能量昀强的称为主频。■地层相当于一个“低通”滤波器，高频能量被吸收的快。■不同深度主频不同。越深主频越低，相应地波长越长，分辨率越低。■理论分辨率是λ/4。500‐1000ms主频37HZ2500‐3000ms主频20HZ纵波传导■实际地层，速度是连续变化的。反射波是一系列“微”界面、不同能量的叠加。因此大套地层，无论平均是低速还是高速，顶、底界面都可能产生较强反射。■韵律段（可稳定地横向叠加）、特殊岩性（速度差异大）等，易产生能量较强的“标准轴”。■地质上的标准层、标志层（横向稳定），往往能对应地震上的“标准轴”。■时间域上的标准轴，是从地震剖面上易识别、易追踪的同相轴或同相轴组合，习惯命名为：T1、T2、T3……，约定俗成，因地区而异。■合成记录标定时，优先标定特殊岩性、标准层、剥蚀面、大段泥岩、大段砂岩。馆二段箱状砂岩岩石的速度此图引自教科书，不同岩石的大致速度范围速度的概念■旅行时（one‐way‐time）：纵波自地面到达某深度所用的时间。■双程旅行时（two‐way‐time，T0）：纵波自地面到达某深度后，又反射回地面所用的时间，“垂直入射、水平叠加”时是单程旅行时的2倍。时间的概念■平均速度：地面到地下某深度的平均速度。如：某层深3000m，双程时2.4s，平均速度=3000/1.2=2500■层速度：某层泥岩、某层砂岩的速度。■替换速度：依靠声波求取地层速度，浅部未测井的地层（0~1000m），需要给一个评价速度。如1900。■初始速度：层速度随深度线性增加的模型，外推到地面处的层速度，V0。如济阳坳陷平均，1880。■测井零：钻机转盘方补心上平面，测井的零深度，地面之上。■海拔零：华北平原地区，地面之下10~20米。■地质零：测井零作补心高、海拔高校正。因海拔一般不测，地面起伏不大时，地面可以作为地质零深度。■地震零：地震剖面双程时的0，是地震处理时一个虚拟的面，深度未知。基准面（零）的概念海拔零地面测井零：补心上平面补心高（5米）地面海拔（15米）TVDSS:‐2000MD:2020TVD:2015速度模型DepthVelocity■由于压实（固结，等）作用，越深的地层速度越高、密度越高。■层速度变化复杂。采用昀简单的数学模型：层速度随深度线性增加：V层=V0∙(1+β∙h)V层：深度h处的层速度；V0：初始速度；β：层速度随深度增加的线性系数；h：深度。■左图用直线拟合速度谱，截距是V0，斜率是β。■取双程旅行时，在时间域积分，得时‐深公式：h=exp((t∙V0∙β)/2‐1)/β■取对数，得深‐时公式：t=2∙ln(h∙β+1)/(V0∙β)用反双曲余弦表示的形式：t=2∙arcch((β2∙h2/(2+2∙β∙h)+1)/(V0∙β)数学好的可以推导一下，两个公式是等价的。某地区的地层速度谱速度模型某井VSP层速度，相对连续某井VSP层速度，速度阶跃■线性模型跟实际情况是有差距的，误差不可避免。因此，用多井拟合得到的时深量版标定：准确而不精确。分段拟合，或采用更复杂的模型，可操作性差。■针对于单井的精确标定，需要求准层速度。■层速度可通过两种途径求取：VSP测井；精度高，造价高。声波时差计算；误差大。■声波时差测的是超声波沿井壁滑行速度的倒数，受井眼、流体、泥浆浸泡等因素影响，易失真。1000米以上井段替换速度较难给准。区域大断层合成记录标定原理：速度代偿■因替换速度较难给准：合成记录整体漂移是允许的，也是必须的。■因用AC求取层速度存在误差：合成记录局部微调也是允许的，但必须在标准轴控制下，不能过度。CALI实测AC微调后代偿AC真实AC微调前合成记录过井道微调后合成记录关于极性■极性是能量传导过程中物质的“疏密”用“波形”表示时带来的一个概念。■极性是一个约定：理论模型中，如果一个反射波到达检波器时向右起跳，是正极性，反之是负极性。理论模型中，正反射系数（自低速向高速）对应波峰，是负极性，反之是正极性。■在速度连续的实际地层中，反射系数的正负，跟速度方波化的尺度有关。■在经叠加、偏移处理后的三维成果地震剖面上，已没有极性的概念，只有相位的概念。■实际地震反射是一个频带，不同频率的反射其相位不同，“相位”特指主频的相位。■若强波峰对应一套高速地层的顶界面，称为“正常相位”剖面，反之为“反相位”剖面。如需向纠缠“地震剖面极性”的人解释，简单起见，也不妨这样约定：正常相位=正相位=负极性反相位=负相位=正极性■实际上，多数成果剖面都存在不同程度的“相位旋转”，即：“反射波极值”不一定正对“速度界面”，都稍偏一些。■地震处理人员，普遍倾向于把成果地震资料处理成“正常相位”剖面。■简单处理：用于“标定”的合成地震记录，可以用“零相位雷克子波”，误差可容忍。■高精度合成记录，可以用提取子波（固定零相位，或带相位旋转的子波）制作。关于子波■地震子波由地震资料本身决定，与钻井无关。■子波跟所处区域有关，“空变”。■子波跟深度有关，“时变”。■时变子波可操作性差，一般用平均子波，特殊情况可分段提取平均子波。■平均子波：通用子波：理论子波，如雷克子波，可在一定程度上与真实子波契合。统计子波：地震资料，选个区域、选个时窗。（沿井）提取子波：在井轨迹上，结合本井计算的反射系数提取。其它子波。关于子波■理论子波：零相位雷克子波较常用。主频26HZ的零相位雷克子波关于子波■统计子波：某某三维，每隔10道提取的零相位子波，时窗1000~3000ms，主频26HZ左右。不同三维、不同时窗，子波主频不同。以目的层段合成记录波形的“胖瘦”程度与过井地震道相似为准。三维主频一般20‐35之间，例如某某三维主频26HZ左右。关于子波■沿井提取子波：某某三维，某某井沿井子波，带相位旋转，主频25HZ左右。合成记录制作1、明确目的：简单标定、精细标定、拟合速度。2、选好区域：标准轴、特征轴清晰的地方。3、选好井：新井、直井比老井、斜井好。4、先准确，后精确：以VSP或以往得到的时深量版初标。5、合成记录必须跟着三维走。6、“准”与“不准”：是否符合以往的认识。7、能否做好，一靠经验，二靠运气。先标标准轴、特征反射，后局部微调。不可能一一对应。有的井声波测到表套，浅层失真严重，截去为好。济阳坳陷替换速度1700‐2000之间。济阳坳陷平均速度量版：Vo：1880        β：0.00026需要记住：实例：不同子波的单井合成记录-0相位统计子波实例：不同子波的单井合成记录-带相位旋转的统计子波实例：不同子波的单井合成记录-沿井提取子波时深拟合1、单井合成记录：个性，精确但外推远时误差急剧增大；2、多井速度拟合：共性，针对一个区块，准确但不精确；3、用多口井制作合成记录，剔除误差大的井，选择标定可靠的井；4、直接用制作软件速度拟合，或导出“时‐深”数据对，用外部软件拟合；5、得到一个误差平均的时深量版。拟合方法：1、用电子表格拟合四次以上多项式（32位系统注意避免计算误差）；2、用Grapher自定义公式功能拟合V0、β，然后用理论公式计算时‐深量版。时深拟合-电子表格（0截距四次多项式）h=-25.195t4+157.46t3-81.213t2+991.93tR2=0.99910001500200025003000350040004500500011.522.533.5深度（米）时间（秒）某某三维某某井区时－深拟合关系(7口井)时深拟合-Grapher（理论公式）某某三维某某井区速度拟合关系7口井Vo、β给个合理的初始值，以防不收敛合成记录常用专业英语英语含义英语含义英语含义Seismic地震Gain增益Impedance阻抗AverageVelocity平均速度Phase相位RC反射系数IntervalVelocity层速度Amplitude振幅Polarity极性Synthetic合成记录Frequency频率Peak/Trough波峰/波谷TVDSS海拔垂深Sonic/Density声波/密度Ricker雷克(子波)DeviateSurvey井斜测量P-wave/S-wave纵波/横波Correlate相关，关联Reference参考Staticshift静漂移Extract提取Elevation高程Stretch伸缩StatisticalWavelet统计子波Two-waytime双程旅行时Fine/Coarse精细/粗化Fit拟合Wavelet子波Wiggle波形曲线CompositeTrace复合道合成记录常用软件软件用途Discovery简易合成记录，层位标定微机Strata，logM斜井合成记录电子表格，Grapher速度拟合TD.exe根据V0、β计算时深量版