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地震解释中声波测井资料的整理方法研究

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第26卷第6期2011年12月(页码:2055~2063)地球物理学进展N o.62011张广智,刘洪,印兴耀,等.地震解释中声波测井资料的整理方法研究.地球物理学进展,2011,26(6):2055~2063,0.3969/j.004—2903.2011.06.021. Z,, Y,et of in 2011,26(6):2055~2063,0.3969/j.004—2903.2011.06.021.地震解释中声波测井资料的整理方法研究张广智1, 刘 洪2,(1.中国石油大学(华东)地球物理系,青岛266555;印兴耀1, 王丹阳12.中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029)摘要在地震解释中,声波测井资料经常被用来标定地震资料,从而将二者所反映的地质信息联系起来.但二者在纵横向分辨率、频率范围、对吸收的影响、波的类型等方面存在差异,因此,需要对声波测井资料进行整理.本文在分析了声波测井资料和地震资料的差异的基础上,提出了一套声波测井资料的整理方法,以实现测井和地震资料的匹配.在环境校正的基础上,首先采用复合中值滤波方法对声波测井资料进行预处理,然后采用沃尔什变换进行分层和层的合并,最小层厚度则根据深度,主频等参数由吸收衰减及速度频散引起的速度差异通过杨氏谐振后利用从度资料的校正和补足则通过修正的际资料的处理结果显示,处理后的测井资料得到的合成地震记录与井旁地震资料对比,既可以准确识别标志层,也可以较好的识别砂体的顶底界面,为地层解释和砂体追踪工作提供了良好的基础.关键词声波测井,地震解释,复合中值滤波,沃尔什变换,分层0.3969/j.004—2903.2011.06.021 中图分类号献标识码of .66555,.00029,n 09 tO in as on be of n we a of tO of on of tO he of is in of we tO is by of SP to do of he of a y at we of 3 29;修回日期2011—06—15.基金项目 国家油气重大专项(201101—010中石油创新基金(201113301)联合资助.作者简介张广智,男,1971年生,山东肥城人,博士,副教授,主要从事地震资料的处理与解释的教学和研究工作(方数据地球物理学进展 26卷of 言随着计算机技术和地震勘探技术的不断发展进步,地震解释工作不仅用于勘探阶段,而且在油田开发中也日益发挥出巨大的作用,这就要求地震解释工作不仅能够解释和确定地质构造,而且能够精确地解释出储集岩体.在解释过程中,必须找出测井资料特别是声波测井资料和地震及地质信息的对应关系,并进行相互标定,这是储集岩体解释的基础.如果标定不准确,则地震解释工作就是徒劳的.相对于地震资料而言,测井资料的纵向分辨率较高,但在横向上的探测范围却很小;而地震资料在横向上虽可以连续追踪地层信息,但其纵向分辨率远远低于测井资料.声波测井资料与地震资料虽然都属于弹性波,但二者在纵横向测量尺度、频率范围、对吸收的影响、波的类型等方面存在差异,此外,地震资料是时间域资料,而测井资料则是深度域资料,也使得二者不能直接用于对比.因此需对声波测井资料进行整理,以使二者能够匹配,从而较好地为地震解释服务.一般来说,声波测井资料的整理主要包括:测井资料的环境校正;测井资料与地震资料的尺度匹配;测井资料与地震资料的频率匹配;测井曲线的分层;测井曲线的深时转换等.本文通过对现有的方法[1~4]的研究分析,提出了使用复合中值滤波进行尺度匹配,氏谐振合后,给出了研究实例.1 方法原理1.1声波测井及影响因素在地震勘探中通常使用由声波测井所得到的时差资料,它所使用的声波的平均频率为20~40I,它常常被用来标定地面地震资料.影响声波测井的主要因素有:1.1.1与地层特点有关的因素(1)骨架,地层中的声速取决于组成岩石的矿物种类,矿物的影响由其密度和弹性参数确定;(2)孔隙度和孔隙问的流体,油、气、水及水的矿化程度;(3)温度和压力;(4)结构,地层的颗粒和孔隙度的排列及分布方式.1.1.2环境和其它因素(1)传播时间拓宽;(2)周波跳跃;(3)较小波时差)的低跳;(4)井眼影响,如井眼尺寸和钻井液;(5)侵人影响;(6)径向裂缝的影响,岩石中的微裂缝与钻井产生的径向裂缝有关,它可导致间隔时间增大.1.2声波测井资料的环境校正影响声波测井资料的环境因素很多,必须进行校正.环境校正主要包括泥浆浸入校正和井径校正两部分工作,目前已有许多研究人员从不同侧面对声波测井的环境校正方法进行了研究[1’5~9],取得了一系列研究成果.1.3声波测井资料与地震资料的尺度匹配测井资料的采样间隔通常为0.125 地震资料的采样间隔通常为4 速度为2000 m/度为0.125 25 见二者在纵向上的尺度差异是很大的,必须对测井资料进行尺度匹配处理.陈文超等13和董恩清用多分辨率逼近方法实现了声测井资料与地震资料的匹配.王延光[13]等则采用降频,以此实现声波测井资料与井间地震资料的匹配,刘斌等[14]采用小波变换对测井资料进行重采样,并把制作的合成地震道与井旁地震道进行多尺度分解,以此实现了合成记录与井旁地震道的对比.本文首先采用复合中值滤波方法对测井资料进行预处理,采用沃尔什变换进行分层,实现纵向上的尺度匹配.1.3.1 复合中值滤波中值滤波器实际上就是把时窗内的值按大小排序,然后将中间值重新置于窗的中心点上,这个过程是通过时窗的滑动来实现的.复合中值滤波是一种非线性滤波,它能够保存信号的边缘不被恶化[1 5I.马劲风[16,171认为在对声波测井曲线进行深时转换前,先进行复合中值滤波处理可以剔除异常的数据和降低井径扩张和泥浆侵蚀的影响.假设^(·)表示用长度为2卵+1的中值滤波万方数据6期 张广智,等:地震解释中声波测井资料的整理方法研究算子,则原来信号勒(t)的复合中值滤波信号)为)一fN((/’(fl()))…))).(1)图1(a)是模型声波数据,图1(b)是对图1(a)中的模型数据加人了随机噪音后的数据,图1(c)是200 250 300 350 400dt(us/m)(a)对图1(b)中的数据进行复合中值滤波后的结果,比较图1(a)可以看出,复合中值滤波能够简化地质模型,滤波后的数据保留了岩层界面上速度的突然变化,同时还与原始资料有更好的拟合,滤波输出的方波长度也容易控制.200 250 300 350 400ls/m)(b)200 250 300 350 400dt(us/m)(c)图1模型数据的复合中值滤波图 .2声波测井资料的分层由于声波测井和地震资料的纵向分辨率之间的差异及二者的频率的差异,使得二者存在着尺度上的差异.对声波测井资料进行分层一方面可以使得二者的尺度得以匹配,另一方面使得对地震资料的地质分析可以通过声波测井资料这个桥梁从而得到更多的井孔信息.陈文超等采用小波变换的方法进行分层[1 0’11],而本文采用的是以沃尔什变换为基础的复合分层方法即先利用沃尔什变换对声波测井曲线进行初步分层,然后再进一步按照声波测井曲线相邻值的关系来调整分层.(1)沃尔什(换沃尔什变换是著名的非正弦正交变换,是以沃尔什函数为基础建立的.沃尔什变换在测井资料处理中有着较广泛的应用,钱勇先等[18’19]利用沃尔什变换进行了测井曲线的高分辨率反演,李庆谋等[20]根据测井资料在取出的有用信号用于矿产预测.林海燕[21]等和史清江等[22]则利用沃尔什变换对测井资料分层.沃尔什函数,£)的定义为[23]旷1k,£)一口7形) (o≤£1.9 m.即对反射有贡献的最小厚度 .4声波测井资料与地震资料的频率匹配由于地震波在地层中传播时存在吸收衰减及速度的频散,使声波测井速度C。大于地震波速度C,因此在地震解释中使用声波测井资料时,需要进行速度校正.杨文采等[2 5【,易维启等[26],卢宝坤等[27]等和董震等[28]的研究表明,作为黏弹性介质的含油气砂岩,它的吸收具有谐振特性,且取决于岩石的结构.谐振频率一般在几千赫兹,正好处于地震频带和声波测井频带之间.本文采用杨文采[2阳给出的任意频率速度公式来进行速度校正.设叫。为声波测井频率,∞。为反射地震主频,振频率,为相对于地震波频段的品质因数,令r。一1/叫。,考虑到恒△Q—o≥0,则有Q(一 褫’(9)C。(叫。)川毗,扛萼李霹蓐孺.(10)万方数据2060 地球物理学进展 26卷这两公式即为黏弹性介质中谐振散现象是声波测井与地震波速差异的主要原因.因此,通过以上公式可以实现声波测井资料和地震资料的频率匹配.1.5深时转换如果有当使用没有根据声波测井曲线求出的平均速度曲线,结合目标工区内的时深关系,来进行深时转换.深时转换的误差将直接影响到层位的标定及地震解释.1.6密度曲线的求取从密度测井可以得到密度曲线,进一步可计算出波阻抗与反射系数.通常情况下,当不能得到密度测井资料时,常常使用经验公式来求取密度.验公式是最常用的公式之一,即(11)式中为速度,以,目标工区的不同而有所变化,当没有有关拟合数据关系时,常常取为以一1.73,5,此时,密度度s.dt(us/m)1800190020002100口2200}2300240025002600200 300 400dt(us/m)0][31]在出了以多项式形式表示的密度与纵波速度的关系式V+c, (12)式中a,b,矿物类型和岩石类型不同时,系数也不同.马中高[32]等在对济阳坳陷第三系237块岩心样品研究分析的基础上,提出了广义立了密度与纵横波速度的关系式p= (13)式中。为横波速度,a,6,3][34]使用出的软质砂岩模型计算断块区的密度曲线.2 实际数据处理图4是对某油田中图4(a)是已做过环境校正的声波测井数据,图4(b)是对其进行复合中值滤波后的结果,图4(c)是经过沃尔什变换滤波后的结果,图4(d)则是经过层位合并后的结果,图4(e)是经过频率匹配处dt(us/m)dt(us/m)1.61 7400030002000m/s)图4实际数据处理(a)某井的声波测井数据;(b)复合中值滤波后的数据;(c)沃尔什变换滤波后的数据(d)层合并后的数据;(e)频率匹配及时深转换后的数据 a)b)of c)of d)of e)of 广智,等:地震解释中声波测井资料的整理方法研究 2061么训i 【晰帅“I,{r¨"I 嬲煳渊图5合成地震记录与井旁道的比较 进行时深转换后的结果.根据测井解释结果,深度2089~2281 m(时间深度为1‘72~1.91 s)是一套东营组的河流相地层,砂岩的平均速度大约为3100 m/s,上覆一套低速泥岩地层.图5是合成地震记录与井旁地震的比较,图中的第51到第60道为合成地震记录,可以看出,经过处理后合成地震记录与井旁地震资料匹配的较好,在1.72秒和1.91秒处的地层分界面与井旁道的标志层可以明显的识别出来,砂体的顶底界面也具有较好的对应关系,为后续的地层解释和砂体追踪工作提供了良好的基础.3结论通过对模型数据和实际资料的处理可以看出,本文提出的声波测井资料的整理方法具有较好的效果.在进行实际资料处理时需要注意以下几个问题.(1)声波测井资料的环境校正应在其它整理流程之前进行,环境校正的好坏直接影响到后续的工作.(2)复合中值滤波和沃尔什变换能较好地去除噪音和突出地层速度的变化,滤波参数的选择应根据目标工区的实际情况来选择.(3)选择分层参数时,还应参考其它测井资料,如便找到合适的参数.(4)时深转换一般在其它校正都做完后进行,当缺少面处理流程的结果将对由声波资料求出的时深关系产生较大的影响.总之,声波测井资料的整理过程环环相扣,处理流程中的任何一步都会对最终的结果产生影响,因此,选择处理参数时一定要多参考其它测井资料以及地质资料和地震资料.致谢中石油勘探院西北分院的赵伟同志参加了本文的部分工作.感谢中国石化胜利油田提供实际资料.参考文献([1]赵先然,谭廷栋油藏描述中的测井与地震资料结合技术口].石油学报1994,15(1):1~7. 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