一种用时移地震叠前记录估计地层速度和厚度变化的方法技术

本发明专利技术公开了一种用时移地震叠前记录估计地层速度和厚度变化的方法，包括以下步骤：1)选择时移地震中两次采集的叠前数据，将较早采集的叠前数据为基线数据，时间较后采集的叠前数据为监测数据；2)步骤1)中的基线数据和监测数据经匹配处理；用基线数据中的速度对基线数据及监测数据做动校正，利用射线追踪方法，将步骤1)中基线数据和监测数据中的偏移距数据转化为角度数据；3)在两次叠前地震数据中，追踪出所要研究地层的顶底同相轴，确定时移地震时差分析研究的时间范围；4)在两次采集的叠前数据中分别拾取出目的层位置的走时，计算近道时差和远道时差，并计算近、远道所对应的地震射线角度；5)建立地层速度和厚度变化的计算公式。

A METHOD FOR ESTIMATING THE VARIATION OF STRATIGRAPHIC VELOCITY AND THICKNESS USING TIME-SLIP SEISMIC PRESTACK RECORDS

The invention discloses a method for estimating formation velocity and thickness changes by prestack records of time-lapse earthquakes, which includes the following steps: 1) selecting prestack data collected twice in time-lapse earthquakes, taking pre-stack data collected earlier as baseline data, and pre-stack data collected later as monitoring data; 2) matching processing of baseline data and monitoring data in step 1; and using baseline data. In step 1, the baseline data and the offset data in the monitoring data are transformed into angle data by using ray tracing method. 3) In the two pre-stack seismic data, the top and bottom isophase axes of the strata to be studied are traced, and the time range of time-lapse seismic time-difference analysis is determined. 4) In the two pre-stack seismic data, the time-lapse seismic time-difference analysis is picked up separately. The traveling time of the target layer is taken out, and the near and far traveling time difference is calculated, and the seismic ray angle corresponding to the near and far traveling time difference is calculated. 5) Formulas for calculating the variation of formation velocity and thickness are established.

【技术实现步骤摘要】
一种用时移地震叠前记录估计地层速度和厚度变化的方法
本专利技术涉及一种运用时移地震叠前记录估计地层速度和厚度变化的方法，属于石油天然气地震勘探领域。
技术介绍
在油气开发过程中，人们发现一些储集层存在压实现象。经过分析，油气的生产开发工作是造成这一现象的原因，而且其可能与储层的流体和压力变化有关。时移地震可用于监测储层压实过程，而该压实过程会同时造成地层厚度和速度的变化。为了深入分析，人们有必要将这两种变化区分开来。此外，时移地震关注开发过程中储层流体饱和度的变化，监测这种变化是建立在上覆地层没有影响的前提下。如果开发过程中，上覆层发生下沉，解释结果就会受到下沉引起地震响应变化的影响。因此，对覆盖地层变化的分析调查(调查地层速度及厚度变化)，是时移地震解释的一项重要工作。而覆盖层的速度和厚度变化，为覆盖层变化分析提供了重要参考。国际上已有相关文献得出时移地震中走时变化与地层厚度变化和速度变化的关系。但直接使用某些公式是无法通过走时变化分别得到地层厚度变化和速度变化的。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种运用时移地震叠前记录估计开发前后地层速度和厚度变化的方法。该方法能够直接获得开发前后地层的速度和厚度变化，可应用于覆盖层或储层的变化分析中，能够很好地为时移地震解释工作服务。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，一种用时移地震叠前记录估计地层速度和厚度变化的方法，包括以下步骤：1)选择时移地震中两次采集的叠前数据，较早采集的叠前数据为基线数据，时间较后采集的叠前数据为监测数据；2)步骤1)中的基线数据和监测数据经过匹配处理，保证其差异是由于地下地层的变化造成，剔除其他因素的干扰；用基线数据中的速度对基线数据及监测数据做动校正，并利用射线追踪方法，将步骤1)中的基线数据和监测数据中的偏移距数据转化为角度数据；3)在两次叠前地震数据中，追踪出所要研究地层的顶底同相轴，确定时移地震时差分析研究的时间范围；4)在两次采集的叠前数据中分别拾取出目的层位置的走时，利用拾取的走时数据计算两次采集的叠前数据中的的近道时差和远道时差，并计算近、远道所对应的地震射线角度；5)建立地层速度变化和地层厚度变化的计算公式为：式中，Δz为地层厚度变化；Δv为地层速度变化；t为层位走时；z为层位深度；v为地层速度，ΔtN为近道时差；ΔtF为远道时差；θF为远道地震射线角度；θN为近道地震射线角度。上述步骤5)中地层速度和厚度变化的计算公式建立过程如下：①根据现有文献资料可知，对于时移地震中地震走时变化满足以下近似公式：②假设地层为水平层状，则地震走时公式如下：式中，tx为考虑偏移距的走时；x为炮点和检波点之间的距离。③建立含角度信息的时差公式：对公式(4)进行Taylor级数展开取一阶近似，引入地震射线角度θ，得到时差、厚度变化以及速度变化之间的另一关系式，如下：④运用步骤4)中计算的近、远道时差，结合公式(5)，得到地层速度变化和地层厚度变化的计算公式为：上述步骤4)中，地震射线角度的计算公式如下：θ＝arctan[x/(T×v1)](6)；式中，T为垂直入射走时，v1为地层均方根速度。根据公式(1)、(2)，运用微分误差分析方法，得到误差分析公式：式中，δ(Δv)为地层速度变化的标准误差；δ(θF)为远道地震射线角度的标准误差；δ(Δz)为地层厚度变化的标准误差；δ(ΔtN)为近道时差的标准误差，δ(ΔtF)为远道时差的标准误差，δ(ΔtN-ΔtF)为近、远道时差之差的标准误差。本专利技术采用以上技术方案，具有如下优点：本专利技术基于时移地震叠前记录，确定地层开发前后近、远道走时数据的时差，将地震走时公式进行Taylor级数展开取一阶，并引入地震射线角度，最终获得地层速度、厚度变化的计算公式，能够得到油气开发过程中地层厚度和速度变化的估计，能够很好地为时移地震解释工作服务。附图说明图1为开发过程中上覆介质变化(沉降)示意图，途中上方为覆盖层，下方为储层；图2a为地层变化前射线路径示意图，图2b为地层变化后，射线路径变化示意图；图3为速度变化估计误差平面图，误差平面以角度测量误差和近-远偏移距时移(时差)测量误差为输入变量；白色虚线为误差等值线；图4为厚度变化估计误差平面图，误差平面以角度测量误差和近-远偏移距时移(时差)测量误差为输入变量；白色虚线为误差等值线；图5为模型正演地震时差量随入射角度的变化曲线；虚线为加入测量误差后的变化曲线；图6为不同偏移距(角度表示)入射角度的测量；虚线为加入测量误差后的结果；图7为厚度变化估计随最大远偏移距角度变化曲线；黑虚线为准确变化，灰虚线为带测量误差估计结果；图8为速度变化估计随最大远偏移角度变化曲线；黑虚线为准确变化，灰虚线为带测量误差估计结果；图9为实际工区的一对匹配处理后的cdp叠前道集；图9(a)为2003年基线数据，图9(b)为2013年监测数据。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。本专利技术提供了一种用时移地震叠前记录估计地层速度和厚度变化的方法，其包括以下步骤：1)选择时移地震中两次采集的叠前数据，较早采集的叠前数据作为基线数据，较后采集的叠前数据作为监测数据。由图1可看出，在油气田开发过程中，储层上覆地层可能会由于开发原因出现下沉现象。除了储层自身的变化(饱和度变化等)会造成两次叠前地震记录(即基线数据和监测数据)出现差异外，覆盖层的变化也会造成差异。如图2a和2b所示，其展示了地层变化后的射线路径变化。从图中可以清楚地发现地层的变化，可以体现在速度和厚度的变化上。由此，可以通过速度变化和厚度变化来表征地层的变化。根据覆盖层速度和厚度变化，可以分析时移地震两次数据的差异在多大程度上反映的是储层的变化，差异受覆盖层变化的影响如何。2)首先对步骤1)中的基线数据和监测数据进行匹配处理，保证其差异是由于地下地层的变化造成，剔除其他因素的干扰；然后用基线数据中的速度对基线数据及监测数据做动校正，并利用射线追踪等方法，将步骤1)中的基线数据和监测数据中的偏移距数据转化为角度数据。转化为角度数据的原因是，在计算厚度变化和速度变化的公式中，使用的是射线的反射角度信息。3)在两次采集的叠前数据中，追踪出所要研究地层的顶底同相轴，确定时移地震时差分析研究的时间范围。4)在两次采集的叠前数据中分别拾取出目的层位置的走时，计算地层两次叠前数据的近道时差和远道时差，在两次采集的叠前数据中拾取的两近道走时之差即为近道时差ΔtN，在两次采集的叠前数据中拾取的两远道走时之差为远道时差ΔtF，并计算近、远道所对应的地震射线角度θN和θF；由于近道数据和远道数据中含有随机噪声，可将近、远道的部分数据分别进行叠加，压制随机噪声，提高地震走时数据信噪比，提升得到的时差(即拾取的走时之差)的精度。5)建立地层速度变化和地层厚度变化的计算公式为：式中，Δz为地层厚度变化；Δv为地层速度变化；t为层位走时；z为层位深度；v为地层速度，ΔtN为近道时差；ΔtF为远道时差；θF为远道地震射线角度；θN为近道地震射线角度。进一步地，上述步骤5)中地层速度和厚度变化的计算公式建立过程如下：①根据现有文献资料我们知道对于时移地震中地震走时变化(时差)满足以下近似公式：式中，Δt为时差；Δz为地层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用时移地震叠前记录估计地层速度和厚度变化的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选择时移地震中两次采集的叠前数据，较早采集的叠前数据为基线数据，时间较后采集的叠前数据为监测数据；2)步骤1)中的基线数据和监测数据经过匹配处理，保证其差异是由于地下地层的变化造成，剔除其他因素的干扰；用基线数据中的速度对基线数据及监测数据做动校正，并利用射线追踪方法，将步骤1)中的基线数据和监测数据中的偏移距数据转化为角度数据；3)在两次叠前地震数据中，追踪出所要研究地层的顶底同相轴，确定时移地震时差分析研究的时间范围；4)在两次采集的叠前数据中分别拾取出目的层位置的走时，利用拾取的走时数据计算两次采集的叠前数据中的的近道时差和远道时差，并计算近、远道所对应的地震射线角度；5)建立地层速度变化和地层厚度变化的计算公式为：

【技术特征摘要】
1.一种用时移地震叠前记录估计地层速度和厚度变化的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选择时移地震中两次采集的叠前数据，较早采集的叠前数据为基线数据，时间较后采集的叠前数据为监测数据；2)步骤1)中的基线数据和监测数据经过匹配处理，保证其差异是由于地下地层的变化造成，剔除其他因素的干扰；用基线数据中的速度对基线数据及监测数据做动校正，并利用射线追踪方法，将步骤1)中的基线数据和监测数据中的偏移距数据转化为角度数据；3)在两次叠前地震数据中，追踪出所要研究地层的顶底同相轴，确定时移地震时差分析研究的时间范围；4)在两次采集的叠前数据中分别拾取出目的层位置的走时，利用拾取的走时数据计算两次采集的叠前数据中的的近道时差和远道时差，并计算近、远道所对应的地震射线角度；5)建立地层速度变化和地层厚度变化的计算公式为：式中，Δz为地层厚度变化；Δv为地层速度变化；t为层位走时；z为层位深度；v为地层速度，ΔtN为近道时差；ΔtF为远道时差；θF为远道地震射线角度；θN为近道地震射线角度。2.如权利要求1所述的一种用时移地震叠前记录估计地层速度和厚度变化的方法，其特征在于，上述步骤5)中地层速度和厚度变化的计算公式建立过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳炀，杜向东，张金淼，朱振宇，陈剑军，王清振，王小六，孙文博，薛东川，刘志鹏，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油研究总院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11