确定地下油气藏构造的三维方法

摘要

一种确定地下油气藏构造的三维方法，具体：处理得到与地下地质结构相符的纵横波层速度场和密度场，依据观测系统参数和离散场重新对离散场进行线性加密插值以适应波场重建的需要，在离散场的基础上重建每一时刻各个网格点上的波场值，并将每一时刻检波点所在位置处的纯P波波场和纯S波波场输出作为该时刻的波场重建记录，将波场重建得到的叠加和偏移剖面与野外采集数据处理得到的叠加和偏移剖面进行对比，确定地下的油气藏构造的形态和位置。本发明在波场重建得到的记录纵横波是完全分离的，在后续的波场研究中不需要再进行纵横波场分离。

权利要求

1.一种确定地下油气藏构造的三维方法，其特征在于具体实施步骤包括：

1)野外实际观测系统采集数据，确定波场重建过程中的重建参数；

步骤1)所述的重建参数包括炮间距、线间距、道间距、炮数、道数、采样间隔、道长、炮检点的X、Y坐标和对应的高程；

2)采用通常的方法对地震数据进行前期处理得到与地下地质结构相符的纵横波层速度场和密度场；

步骤2)所述的通常方法包括对采集到的单炮记录进行静校正、动校正、速度分析、叠加和偏移处理；

3)依据观测系统参数和离散场重新对离散场进行线性加密插值以适应波场重建的需要；

步骤3)所述的离散场是纵横波速度场和密度场；

4)依据以下公式在离散场的基础上重建每一时刻各个网格点上的波场值，并将每一时刻检波点所在位置处的纯P波波场和纯S波波场输出作为该时刻的波场重建记录；

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式中：m＝4λμ+4μ n＝λ+2μ k＝m-(2λμ)，λ和μ为拉梅常数，通过纵横波速度和密度换算就可以得到，vxp、vxs、vyp、vys、vzp、vzs为速度分量，通过解方程得到，τxx、τyy、τzz、τxy、τxz、τyz为应力分量，通过解方程得到；

步骤4)所述的网格点上的波场值包括纯P波波场和纯S波波场；

5)将上一步得到的记录做与实际资料相同的处理，得到叠加和偏移波场重建剖面；

6)将波场重建得到的叠加和偏移剖面与野外采集数据处理得到的叠加和偏移剖面进行对比，确定地下的油气藏构造的形态和位置。

说明书

确定地下油气藏构造的三维方法

技术领域

[0001] 本发明涉及石油勘探和开发技术，具体是一种在交错网格下实现的具有波场重建精度高、重建效率高和频散低的，并可以大规模推广使用的p波s波分解的确定地下油气藏构造的三维方法。

背景技术

[0002] 在反射波地震勘探中，通过在地面采用震源(炸药震源、可控震源或者重锤震源)激发得到的是来自于地下地质体的反射信息(如地震记录)，对于已经得到的反射信息需要通过一系列的地震资料处理(包括静校正、动校正、叠加和偏移等等)得到可以用于地质解释的成像剖面(包括叠加剖面和偏移剖面)以及速度场(包括叠加速度场和层速度场)，依据已经得到的层速度场模仿野外地震数据采集过程重建地质体的反射信息(这种重建地下地质体反射信息的过程也称之为波场重建过程)，然后将波场重建到的反射信息与野外实际采集的反射信息进行对比分析确定地下的油气藏构造。

[0003] 值得注意的是，地下地质体反射信息波场重建以及确定地下油气藏构造的过程对于地质解释、油气藏构造描述以及油气藏开发有很重要的作用。波场重建的过程能真实再现地震波在地下传播的全过程，对地质构造的认识有非常重要的意义。波场重建的输入是前期地震资料数据处理得到的层速度场，该层速度场符合该地区地质特征。经过波场重建得到类似于野外地震数据采集的地震记录。通常状况下野外地震数据采集采用单分量接受地震记录即垂直分量接受(也称为Z分量接受即接受与水平面垂直方向的震动)。目前多分量接受也越来越多，除了接受来自于垂直方向的分量还接受水平方向的两个分量(X方向和Y方向的分量)，在三维情况下水平方向有一个X和Y两个分量。在每一个分量中既包含纵波(也称P波)信息又包含横波(也称S波)信息(称之为混合波场)。在室内的波场重建过程中也能得出各个分量的记录。

[0004] 在地震波的传播过程中纵横波是可以相互转化的，即纵波可以转换为横波，同样横波也可以转换为纵波，纵横波是耦合在一起的。

[0005] 目前，在均匀各向同性介质中的三维完全弹性波方程数值波场重建只能得到各个分量的混合波场(X分量、Y分量和Z分量中既包含P波又包含S波)，在后续的多波资料(记录中即包含纵波和转换纵波又包含横波和转换横波)处理时首先要做的就是波场分离，分离出纯P波和纯S波，但一般很难将其完全分开。如果用纵波方程单独重建P波，横波方程单独重建S波，则波场中不会出现转换P波和转换S波，因而与完全波场重建的结果不等价，也得不到转换波的任何重建结果，这对于确定地下油气藏构造的结果会产生误导作用。

[0006] 因此，目前要保证在全波场信息重建的前提下，实现纯纵波和纯横波的完全分解波场重建，即波场重建结果中X分量、Y分量和Z分量中所包含的P波和S波是完全分离的，所以在后续的多波资料处理中不需要进行波场分离。这对于研究地震波的传播机理以及对研究地下地质体的构造和油藏描述都有重要的现实意义。

[0007] 马德堂在2003年提出了应用二阶偏导数弹性波方程实现纵横波分离的弹性波场重建，但该方法重建效率低、数值频散严重不适合于大规模推广使用。目前最流行速度-应力的一阶偏导数弹性波方程数值波场重建，在该方法重建过程中通过采用交错网格法(在波场数值重建的过程中采用半网格计算)求解，它的主要优点是无须对介质(已知的速度和密度场)的弹性常数进行空间求导，因而数值波场重建的效率和精度都比二阶偏导数弹性波方程好。

[0008] 专利申请CN101173988公开了实现了二维一阶交错网格下纵横波分离的弹性波场重建方法，但不能实现三维一阶交错网格情况下对完全波场进行分解重建。

发明内容

[0009] 本发明的目的是提供一种具有波场重建精度高、重建效率高和频散低的，并可以大规模推广使用的p波s波分解的确定地下油气藏构造的三维方法。

[0010] 本发明的具体实施步骤包括：

[0011] 1)野外实际观测系统采集数据，确定波场重建过程中的重建参数；

[0012] 步骤1)所述的重建参数的重建参数包括炮间距、线间距、道间距、炮数、道数、采样间隔、道长、炮检点的X、Y坐标和对应的高程。

[0013] 2)采用通常的方法对地震数据进行前期处理得到与地下地质结构相符的纵横波层速度场和密度场；

[0014] 步骤2)所述的通常方法包括对采集到的单炮记录进行静校正、动校正、速度分析、叠加和偏移处理。

[0015] 3)依据观测系统参数和离散场重新对离散场进行线性加密插值以适应波场重建的需要；

[0016] 步骤3)所述的离散场是纵横波速度场和密度场。

[0017] 4)依据以下公式在离散场的基础上重建每一时刻各个网格点上的波场值，并将每一时刻检波点所在位置处的纯P波波场和纯S波波场输出作为该时刻的波场重建记录；

[0018]

[0019] 式中：m＝4λμ+4μ2 n＝λ+2μ k＝m2-(2λμ)2，λ和μ为拉梅常数，通过纵横波速度和密度换算就可以得到，

[0020] vxp、vxs、vyp、vys、vzp、vzs为速度分量，通过解方程得到，

[0021] τxx、τyyτzz、τxy、τxz、τyz为应力分量，通过解方程得到；

[0022] 步骤4)所述的网格点上的波场值包括纯P波波场和纯S波波场。

[0023] 5)将上一步得到的记录做与实际资料相同的处理，得到叠加和偏移波场重建剖面；

[0024] 6)将波场重建得到的叠加和偏移剖面与野外采集数据处理得到的叠加和偏移剖面进行对比，确定地下的油气藏构造的形态和位置。

[0025] 本发明适用于任何复杂构造的波场重建，处理精度高、效率高和频散低，是三维情况下非常有效的波场重建以及确定地下油气藏构造的方法。

[0026] 本发明在波场重建得到的记录纵横波是完全分离的，在后续的波场研究中不需要再进行纵横波场分离。

附图说明

[0027] 图1是本发明得到的P波过震源点的沿X方向Z分量的波场重建图；

[0028] 图2是本发明得到的S波过震源点的沿X方向Z分量的波场重建图；

[0029] 图3是实际资料叠加剖面；

[0030] 图4是实际资料的速度场；

[0031] 图5是本发明处理得到的叠加剖面。

具体实施方式

[0032] 本发明提出了在一阶交错网格下的三维纵横波分解波场重建公式(如(1)式所示)，通过对(1)式的求解，可以得到纯纵波的记录vp＝vxp+vyp+vzp和纯横波的记录vs＝vxs+vys+vzs。在波场重建的过程中采用交错网格法求解，即先求解六个位移速度(vxp、vxs、vyp、vys、vzp、vzs)对时间的偏导数方程，求解中用到应力场；接着求解六个应力(τxx、τyy、τzz、τxy、τxz、τyz)对时间的偏导数方程，求解中用到位移速度场。两步的得求解过程是相互依存的。

[0033] 得到的纯波记录中含有转换波，它不同于纯纵波方程和纯横波方程波场重建的纯波记录(不含有转换波成分)。因此，在后续的波场处理中不需要在对波场进行分离，直接应用纯纵波和纯横波记录进行处理就可以了。

[0034] 本发明实施例：

[0035] (1)依据野外实际的观测系统采集参数确定(与野外采集实际的采集参数基本保持一致)波场重建过程中的重建参数，(包括炮间距、线间距、道间距、炮数、道数、采样间隔、道长、炮检点的X、Y坐标和对应的高程)。

[0036] (2)读取经过前期地震资料数据处理(包括对采集到的单炮记录进行静校正、动校正、速度分析、叠加和偏移等一系列处理，如图3所示为新疆某地区的前期资料处理得到的叠加结果)得到与该地区地下地质结构相符的纵横波层速度场和密度场。

[0037] (3)依据观测系统参数和离散场(纵横波速度场和密度场，如图4所示为新疆某第地区的纵波速度场)重新对离散场进行插值以适应波场重建的需要。

[0038] (4)依据公式(1)和离散场重建每一时刻各个网格点上的波场值(如图1-图2所示，为500ms时X方向各个Z分量的波场)，位移速度场：vxp、vxs、vyp、vys、vzp和vzs。并对X分量(vx＝vxp+vxs)、Y分量(vy＝vyp+vys)和Z分量(vz＝vzp+vzs)的波场合并。再重建每一点上的正应力τxx、τyy、τzz和切应力τxy、τxz、τyz。将每一时刻检波点所在位置处的速度分量(vp＝vxp+vyp+vzp、vs＝vxs+vys+vzs)和应力分量(τxx、τyy、τzz、τxy、τxz、τyz)作为该时刻的各个分量的波场重建记录。

[0039] (5)将上一步得到的波场重建记录做与实际资料相同的处理(包括静校正、动校正、速度分析、叠加和偏移等一系列处理)，得到相应的剖面(包括叠加和偏移剖面，如图5所示为波场重建记录处理后得到的叠加结果)。

[0040] (6)将波场重建得到的剖面(叠加和偏移剖面)与野外采集数据处理得到的剖面(叠加和偏移剖面)进行对比(如图3和图5)，两者的一致性越高越好，由此可以很好的确定地下的油气藏构造。

[0041] 图1是本发明得到的P波过震源点的沿X方向Z分量的波场重建图，时间为500ms。

[0042] 图2是本发明得到的S波过震源点的沿X方向Z分量的波场重建图，时间为500ms。

[0043] 将图1和图2中的P波和S波波场相加即可得到全波场重建图，这正好体现了本发明的独特之处。

[0044] 图3是某地区的实际资料叠加剖面，为了确定剖面中某几个未知的构造形态设计了如图4所示的速度场，通过波场重建和重建后的一系列处理得到了图5所示的叠加剖面。通过图3和图5的比较发现，两者吻合的非常好，确定了该地区的地下油气藏构造形态。