微测井在地震勘探中的应用.doc

微测井在地震勘探中的应用以潭庄凹陷为例摘 要微测井不同于常规测井，其具有井浅，孔径小的特点，是比常规小折射方法更先进的技术，该方法能更准确地为野外地震资料采集选择最佳激发岩性和井深,确保野外地震资料采集质量。利用微测井资料可以得到地震工区内表层速度和厚度在横向上和纵向上的变化规律,为地震资料的室内处理提供静校正量。基于此，目前微测井技术被广泛的应用到地震勘探中，帮助生产技术人员进行井深设计，计算野外静校正等，将微测井技术应用于地震勘探中,利用数据处理解释和波动力学分析等方法对微测井资料进行研究,建立表层速度厚度模型，并据此确定测线上各炮点的最佳激发深度和岩性,然后再结合野外静校正计算方法，计算出本测线的各炮点，道点的静校正量，实现对几个单炮炮点的静校正处理。根据测线的微测井数据，通过地震专业解释软件-KLseis处理软件，成功的获得了该测线上表层速度厚度参数，在此基础上，一方面根据工区实验资料，计算出各炮点的井深参数，另一方面，对该测线各炮点，道点计算静校正量，通过地震处理系统Seismic Unix,成功的对几个单炮做了野外静校正，结果表明静校正效果很好。本文内容主要分为三大部分：第一部分是对微测井的介绍，包括微测井技术的基本原理 ，分类及特点。第二部分是微测井的各项应用及应用效果分析，包括表层调查，井深设计和静校正处理。第三部分是结束语，对本文进行总结与进一步改进意见。关键词：微测井； 地表调查；井深设计； 静校正量 目 录第一章 引言31.1 本论文编写的背景31.2 研究思路与方案31.3 本文内容安排与成果31.3.1 内容安排31.3.2 取得的成果3第二章 微测井概述32.1 微测井的基本原理32.2 微测井的分类32.2.1 单井微测井32.2.2 双井微测井53第三章 微测井在井深设计上的应用33.1 微测井施工参数33.2 表层调查33.3 井深设计3第四章 微测井技术在静校正方面的应用34.1 静校正概述34.2 静校正的原理与方法34.2.1 井深校正34.2.2 地形校正34.2.3 低速带校正34.3 静校正的实现34.3.1 计算静校正量34.3.2 实现静校正34.3.3 静校正效果分析3结束语3致 谢3 5 第一章 引言1.1 本论文编写的背景2000年前我所知道的石油勘探系统有时还在用小折射的方法为石油地震勘探的井深设计提供参考，但小折射因其对地形的要求条件较高、对低降速层调查并不是十分的精确，对地震勘探的井深设计不能十分精确地提供低降速层厚度，不能完全满足在高速层下激发的要求，从而会影响野外地震资料的采集质量。随着石油勘探技术的日益成熟和对地震勘探质量要求的不断提高，作为石油勘探的基础工作的微测井因其对低降速层调查的精确度高、施工简单、效果明显的特性现在已被广泛的应用在石油勘探的行业。，基于此，使我对地震勘探微测井工作十分感兴趣，并查阅了关于微测井方面的技术与应用资料，使我对微测井有了进一步的认识。微测井主要应用于地震勘探中，属于地震勘探的前期工作，主要是通过微测井数据，计算出近地表各层的速度和厚度模型，进而设计各炮井深，并为地震资料的后期静校正处理提供一个比较精确的静校正量计算模型，其具有施工简单，效果明显的优点，目前在地震勘探中的应用已十分广泛，本文将从微测井的应用角度， 做一研究分析。1.2 研究思路与方案本文着重讲微测井的应用，所以在研究思路上以微测井技术的应用为主线，辅以丰富的微测井及相关理论知识，以平行结构的方式组织内容，实践与理论相结合，理论在前，实践在后，通过实践来诠释理论，从而可以加强对理论知识的消化吸收。具体来讲，就是在文章前面着重对微测井的基本理论进行分析，是为下面其应用做铺垫，后面就开始研究微测井的应用，这样从理论到实践，过渡自然，便于理解与接受，最后对本文的研究内容进行总结。1.3 本文内容安排本文主要介绍了微测井的基本原理及在地震勘探中的应用，下面对此进行简要介绍：（1）微测井理论知识介绍：在第二章，主要对微测井的施工与技术原理，微测井的分类以及两大分类进行了详尽的说明，这对大家了解微测井，认识微测井有一定的帮助。（2）第三章开始讲微测井的应用，在地震勘探中，微测井最直接的应用就是井深设计，首先要进行表层调查，以得到表层的速度厚度参数，建立近地表模型，本章一方面从理论层次上对表层调查的原理进行了分析，同时也根据现场微测井数据利用克浪解释系统计算出了496.5测线上各层速度，厚度参数，之后再以此计算设计地震放炮的各炮点的井深，通过计算，得到了本测线12处微测井点的井深数据，之间的炮点通过内插法进行填充，便可得到各炮点的井深参数。（4）第四章：微测井在静校正处理上的应用，在第四章建立的地表速度厚度模型的基础上，并根据野外静校正的原理和方法实现静校正，最后以2个单炮记录作静校正前后效果的对比分析，静校正效果虽然不是十分理想（与工区地质环境有关），但也能看出静校正后的效果。（5）结束语，对论文内容的部分补充与说明。1.3.2 取得的成果在谭庄凹陷工区496.5测线微测井资料的基础上，通过理论计算与分析，得出了该条测线上的表层速度厚度模型，并且进一步计算出了各炮点的地震井深数据，最后应用表层调查成果，计算出了该测线各炮点道点的静校正量，并且实现了对单炮的的静校正处理，效果明显。第二章 微测井概述2.1 微测井的基本原理微测井是利用地震生产激发井开展表层结构调查研究工作, 具体来讲是在一口或多口穿过低、降速带的井中,采用井中激发、地面接收,地面激发、井中接收或井中激发、井中接收等方式得到透射波记录,根据透射波初至来研究近地表结构的方法，它为逐点设计激发井深、提高激发子波的稳定性、精确求取静校正量提供准确的近地表速度、厚度模型. 微测井方法原理与常规井中激发微测井原理一样,都是利用直达波在地层中的传播规律,通过改变检波器观测深度,获取不同的初至时间,根据深度换算成垂直(t0)时间,拟合时深曲线得到分层的速度和厚度.2.2 微测井的分类微测井目前常用的有两种：单井微测井和双井微测井，两者原理基本相同，只是观测方式不同而已，下面具体介绍一下：2.2.1 单井微测井单井微测井是在地面上打一口穿过低、降速带的井，井内布设激发点，井口周围布设检波器，检波器的布设方式多呈扇形或直角状布设，见图 2-1，然后井中由深至浅逐点激发, 地面接收。 图 2-1 地面检波器各种摆放方式单井微测井在实际应用中又有两种观测方式，一是上面提到的井中激发，地面接收的方式，另一种就是地面激发井中接收的方式，前者叫井中微测井，见图 2-2，后者叫地面微测井。 图 2-2 单井微测井工作原理图2.2.2 双井微测井5双井微测井就是在一定的距离内钻两口打穿低、降速带的井,两井间的距离一般为4 m ,如果表层低、降速带内含有流砂层,则应适当地加大两井之间的距离,以保证两井间的原始地层不会被破坏。一口井内布设激发点,另一口井布设检波器，见图 2-3。图 2-3 双井微测井工作原理示意图图 2-4 双井微测井解释图另外,在激发井井口附近布设地面检波器。地面和地下接收用的检波器型号相同,用10 Hz 或40 Hz 的单只检波器均可以。地面接收一般采用623 道,每道一个检波器,检波器呈扇形或直角形,井检距一般采用14 m。激发系统由电缆、雷管及引线构成,把雷管固定在专用微测井电缆上的指定位置,一次性下入井中,由深至浅逐点激发。井中激发点的间距要考虑到介质的速度、厚度、检波器的灵敏度、仪器的采样间隔和动态范围等,激发点的间距过大会造成控制点数减少甚至丢层,反之,冗余的采样会造成浪费。接收井井下检波器深度和最深的激发点相同。地面检波器采集的信号主要是地震波的初至,挑选初至无干扰且波形起跳干脆的道,用于资料的处理,按下式将实际接收的初至时间转换为垂直时间：由于： , 可以得到： 2.2.1图 2-5 微测井解释原理图式中,为 点的垂直时间, 为 点的初至时间,为激发点的深度, 为井检距。将转换后的垂直初至时间和对应的深度绘在时间深度坐标系内，见图 2-5 ,当不同深度点位于同一速度层内时,点的分布为一直线,不同速度层对应的直线斜率不同,因为：斜率为 每层速度V为一定值，根据其分布规律,划分出各层的位置,直线的斜率为介质的层速度,两直线的交点为介质的分界面。井下检波器接收的信号,除直达波以外,还有来自于界面的反射波，选择单一反射界面模型为对象 ，见图 2-6，图中是两口井间的水平距离, 是反射界面在激发井中的深度,是该反射界面的倾角, 和分别是界面上下地层的速度, 是震源位置的深度, 是检波器深度。直达波旅行时方程为: 2.2.2反射波旅行时曲线方程为: .图 2-6 井中接受反射波示意图当激发点位于反射界面上时,即 时, 2.2.3 式就可以简化为2.2.2 式,直达波和界面反射波重合,因此,该重合点对应的激发点的深度为反射界面的深度点。当激发点在反射界面h上面时,井下检波器接收的信号主要为透射波。由上式可以看出：当已知，反射波旅行时间就由地层倾角决定，此处，根据实测资料取, 用matlab实现与的关系变化曲线，见图 2-7：图 2-7 地层倾角与反射波旅行时间关系 第三章 微测井在井深设计上的应用井深设计就是根据微测井测得的表层速度厚度参数设计激发点深度，所以在进行井深设计工作之前，我们应该首先进行表层调查，即根据微测井数据对地表各层的速度厚度参数进行计算。3.1 微测井施工参数工区微测井间距为2km，覆盖所有炮点区域，共完成微测井243口（含两口双井微测井）。在每条测线生产之前完成精细的表层结构调查，全面了解地降速带表层结构变化情况和表层岩性变化情况，有效指导井深设计。试验点表层调查以双井微测井为主，攻关线表层调查以单井微测井为主，辅以岩性录井、潜水面调查等方式进行，建立全区精细的三维表层结构模型，为采集因素的选择和静校正处理提供精确的数据，强化地质成果。观测方法：井中微测井观测仪器：24位低测仪采样间隔：0.25 ms录制频率：0-400Hz记录长度：500 ms记录格式：SEG2接收道数：8道增 益：采用自控增益AGC回 放：采用合适的比例尺，以确保读数准确为原则激发因素：激发井深30m（确保高速层有4个控制点），井中激发点距为: 05m雷管间隔0.5m，1支雷管激发；516m雷管间隔1m，1支雷管激发；16m以下雷管间隔2m，2支雷管激发。接收因素：井口8个检波器，以井口为圆心围成2m、4m半径不同的同心圆环形埋置。3.2 表层调查进行表层调查的方法有很多，见图3-1，但目前在实际工作中应用最多的还是微测井法和浅层折射法，其中微测井法更为常用，就其效果来讲，微测井法也是相当出色的。 优点：可以得到表层纵波的速度和厚度、相比小折射精度较高、适用范围广，施工效率较高。表 4-1表层调查现状缺点：1、采集成本高。 2、使用雷管或者炸药震源，对施工人员和设备的安全要求较高。 3、施工后的钻井不能再次利用。 其它的表层调查方法，比如面波法、反射波法、以及一些非地震方法等受地形起伏的影响较大，要求的施工条件比较苛刻，在东部平原地区效果相对较好，但对地形条件复杂的地区效果不理想，并且有些非地震方法要与其它方法配合进行，不能单独使用。为了了解微测井在表层调查上的作用，先了解几个名词：低速带：存在于地表面的低速介质称为低速带。低速带一般为近代沉积物或风化层。降速带：低速带之下速度高于低速带的介质称为降速带。降速带是低速带与高速层之间的过渡带，它的岩性一般与低速带差异不大，主要由于压实作用或含水程度的不同造成的速度差异；但也有与低速带岩性不同的情况。降速带有些地方有而有些地方可能没有。 本项目中，试验点表层调查以双井微测井为主，攻关线表层调查以单井微测井为主，工区微测井间距为2km，覆盖所有炮点区域，共完成微测井243口（含两口双井微测井）,本文以主要的单井微测井为例，来对攻关线-测线496.5进行说明。测线496.5全长39.2Km，炮线长19.275Km,微测井炮点共12口，起始炮点为304187.5，终止炮点为326287.5，合格率100%。通过KLseis软件解释，我们就可以得到该测线表层速度参数。 图 3-2 通过KLseis软件对微测井数据进行解释对本测线12处微测井数据进行整理，可以得到该测线表层速度参数及各层厚度信息，统计结果见图 4-3，图 4-4：图 3-3 第496.5号测线表层速度图图 3-4 第496.5号测线表层厚度图由上可以看出，本测线所在区域低降速带厚度变化在512米之间，低速层速度变化在200-400m/s之间，降速层速度变化范围在800-1100m/s之间。高速层速度变化范围在1600-1800m/s之间。根据实地踏勘及取样发现，本地低降速带岩性主要是粘土和胶泥约占70%，含沙泥夹层地段约占30%，高速层岩性主要是灰岩，总的来说本区域地形地质条件单一，对后续施工带来很多便利。3.3 井深设计 井深设计就是根据微测井测得的表层速度厚度参数设计激发点深度，激发是产生地震波的震源条件，在地震勘探中把震源条件叫做激发条件，激发条件是影响地震记录好坏的第一个因素，它是获得好的有效波的基础条件，如果激发条件很差，再如何改进接收条件也无济于事，地震勘探中对激发条件一般有以下几个要求6：（1），激发的地震波要有一定的能量，要保证获得勘探目的层的反射。（2），要使激发的地震波频带较宽，使激发的波尽可能接近于脉冲，以提高分辨率。（3），要使激发的地震有效波能量较强，干扰波较弱，有较高的信噪比。（4）,在重复激发时，要有良好的重复性。在实际工作中，除了确定激发条件外，还要设计激发所需的炸药类型和药量，炸药是一种化学物质或化学混合物，例如常用的有TNT和硝铵，由于它所激发的地震波具有良好的脉冲特性，以及具有高的能量等优点，而被认为是一种理想的地震能源，因此，在地震勘探中一直采用以炸药爆炸为主的震源。药量的选择主要决定于勘探目的层的深度，深度大，药量应该大些，但并非随意增加药量就能按比例增加反射波的能量，实际上，当药量增加到一定值时，弹性波的能量不再随药量的增加而增大。 根据以上激发条件的要求以及大量的实践，选择在高速层或潜水面以下35米的粘土层或泥岩中爆炸，激发的地震波频谱适中，能量较强，这是由于潜水面是一个强的反射界面，激发的地震脉冲由于潜水面的强烈反射作用使大部分能量向下传播，如果在低速层中爆炸，由于低速层的强烈吸收作用，使有效波能量很弱，而出现很强的面波干扰。 在周口谭庄凹陷调查中，通过多次微测井实验，井深设计参数选在高速层顶界面以下11米处，每个炮点炸药药量设计为为12Kg，每桶炸药长0.75米，重2Kg,直径约8cm，故每个炮点井深为：H=,其中，分别为低速层，降速层厚度。根据微测井测得的低降速层厚度速度参数，我们可以计算出12口微测井处各点的井深参数:表 3-5 12口微测井处井深设计结果在微测井处的炮点井深可以直接采用计算出的数据，而微测井之间的炮点井深则根据相邻两微测井处井深数据进行等差填充，这样我们便计算出了本条测线上所有炮点的井深，而在实际工作中，靠这样的计算还是不够的，在遇到村庄和公路时，我们采用大井深小药量的激发方式，本测线一律加深至30米。 第四章 微测井技术在静校正方面的应用4.1 静校正概述静校正工作在地震资料处理中是一项非常重要的基础工作，常规的静校正方法均存在一定的误差，不能满足高分辨率地震勘探的要求，而微测井技术能够提供一个较精确的静校正量计算方法，因此在微测井正演理论模型的基础上，给出了野外微测井资料采集方法，在取得微测井低速带，降速带厚度及速度数据后，计算出精确的静校正量并用于叠加处理中，从而保证了地震波的同相叠加，用该方法做出的叠加剖面连续性好，分辨率和信噪比也比较高，有利于微幅度构造和小断层的识别，实际资料处理实践证明，该方法是可行的。那么什么是静校正呢？我们知道，反射波共中心点理论时距曲线为双曲线，但实际记录上反射波的时距曲线不是双曲线，造成这种不一致的原因是理论时距曲线的推导是在假设地表水平，近地表层介质均匀且横向无变化等条件下进行的，实际情况可能不满足这些条件，为此我们必须按假设条件来消除表层影响因素，这样才可以使接收到的实际记录上时距曲线接近理论时距曲线，动校正才能将之校正平，叠加式才能达到同相叠加。这种消除由于表层因素造成的时差影响的处理就是静校正。4.2 静校正的原理与方法静校正一般分为野外静校正和剩余静校正，下面只就前者做一介绍6：野外静校正：利用野外实测的表层资料直接进行的静校正称为野外静校正，又称为基准面静校正。其方法是人为选定一个海拔高程做为基准线（面），利用野外时测得到的各点高程，低速带厚度，速度或井口时间等资料，将所有炮点和检波点都校正到此线（面）上，用基岩速度代替低速带速度，从而去掉表层因素的影响。它包括井深校正，地形校正，以及低速带校正等内容，见图 4-1（设计算第i炮第j道的静校正量）。图 4-1 野外静校正量计算示意图4.2.1 井深校正井深校正是将实际震源点校正到地面处，井深校正总是使反射时间加长，设时间加长为负，缩短为正，则井深校正量计算公式为： 4.2.1式中：为低速带的波速；为基岩波速；为炮井中低速带厚度；是基岩中炸药埋置深度。4.2.2 地形校正地形校正是将测线上位于不同地形处的炮点和检波点都校正到基准面上。炮点和检波点的地形校正量分别为：则总的地形校正量为： 4.2.2地形校正量有正有负，通过，的正负体现出来，炮，检点低于基准面时，h取负，反之取正。4.2.3 低速带校正低速带校正就是将基准面以下的低速层速度用基岩速度代替。求取炮点和检波点处低速带校正量的公式分别为：则此道的总的低速带校正量为： 4.2.3因为基岩速度总是大于低速带速度，故低速带校正量总是为正。图5中的第i炮第j道的总野外静校正量为： 4.2.4 其中，第i炮炮点静校正量为：第j道静校正量为： 4.3 静校正的实现4.3.1 计算静校正量上面我们得到的公式是在低降速带只有一层的地层模型基础上得到的，而在实际施工中，遇到的低降速层可能不止一层，在谭庄凹陷区域就是两层，所以这里我们要计算静校正量必须首先对以上公式进行变通，我们取基准面高程为,在这里为15.5m,，其中为低速层厚度，为降速层厚度，为基准面与地面的距离，为地面高程，为基准面高程，结合以上公式可得： 5.2.54.2.6以此，根据微测井测得的数据可以计算出本测线各炮点和各道点的静校正量，见下表（部分）:4.3.2 实现静校正这里以496.5测线中间五个炮点的单炮数据静校正为例，采用地震数据处理软件Seismic Unix进行静校正处理：1， 数据提取：地震工作中，我们得到的地震记录往往是一条测线的全部数据，无法进行单炮计算，所以首先应该把目标单炮数据从原始数据中提取出来，这里利用工作站LandMark地震处理处理系统进行提取，得到150154五个单炮数据记录。2， 格式转换：得到的单炮数据格式为.sgy,无法在SU上直接利用，所以要将sgy格式转换成SU专用su格式：图 4-2 sgy转为su格式3， 编辑静校正量：根据上面的计算结果整理出该五点各点静校正量，按照各道的顺序制作成txt文档:图 4-3 将静校正量制成txt文档4， 将TXT转换成二进制文件,得到文件binary_file:图 4-4 将txt文档转换为二进制文件5,生成编辑好的文件，得到文件150.edited：图 4-5 将格式为su的原始单炮记录转为可编辑文件6，对150.edited文件进行静校正，得到静校正后的文件150static.su。图 4-6 静校正处理7，单炮数据图形显示，这里利用Fimage工具进行显示：图4-7 单炮记录显示整体来看，单炮记录面貌总体较好，浅、中、深反射波组齐全，主要目的层波组清晰，连续性较好，频率较高，但深层反射能量较弱，需进行增益。8，数据增益由于地震波在浅层反射较强而在深部反射较弱，所以在对单炮数据进行分析之前需要先进行增益处理，减弱强反射，增强弱反射，从而提高图形的整体均衡性，提高显示的分辨率，处理后得到文件150_t.su：图 4-8 对原始单炮数据增益处理图 4-9 增益前后效果对比由上图可以看出，浅层较强的反射经过增益处理后明显减弱，深层较弱的反射增益处理后明显得到了加强，使整个单炮记录看上去更均衡，分辨率更高，便于解释人员解释。4.3.3 静校正效果分析通过以上步骤的处理，就得到了各炮点的静校正后的记录图，这里以496.5测线上第150，152两个个单炮记录为例进行对比：图 4-10 第150号单炮记录静校正对比图 4-11 第152号单炮记录静校正对比对比150和152号单炮静校正前后记录发现：静校正后的单炮记录与原始单炮记录相比，质量得到了明显改善，静校正前，图中红框部分层位杂乱，分辨率低，静校正后，该处的层位信息明显得到了加强，层位连续性好，分辨率高，当然，进一步做剩余静校正后单炮记录质量会进一步得到提高的。由于本文主要介绍的对象是微测井的应用，而剩余静校正利用的不是微测井资料，这里不做研究说明，另外，这里也没进一步做整条测线的剖面静校正试验，但我相信在整条剖面上做静校正分析会取得更好的效果，这也是本文的一点遗憾。结束语微测井提供的各种资料,分别从不同侧面反映了地下的实际情况。将微测井地面接收的资料、井下检波器接收的资料及波动力学分析资料综合在一起,能够更准确地分析地下最佳激发深度情况,更有效地指导野外钻井生产,不仅能够保证野外采集的质量,还大大地提高了野外施工速度,减少废炮。微测井技术更能满足高分辨率地震勘探的需要,对隐蔽性油藏和高陡构造的勘探具有重要的意义。对于地震资料的静校正处理,在使用初至波层析静校正方法