一種利用鑽井軌跡校正vsp上行轉換波的處理方法
2023-05-20 09:53:36 1
專利名稱：一種利用鑽井軌跡校正vsp上行轉換波的處理方法
技術領域：
本發明屬於地球物理勘探領域，具體涉及一種利用鑽井軌跡校正VSP上行轉換波的方法。
背景技術：
通常處理VSP (垂直地震剖面)資料時，一般都假設把石油鑽井當作垂直地面90 度，基本不考慮鑽井因施工因素與中心垂直線的偏離程度。隨著石油勘探程度越來越高，對 VSP資料的採集、處理精度要求也越來越高，例如在巖性勘探和小幅度構造勘探中對速度要求的敏感程度比較高，因為速度精度要求高，當速度出現誤差，很容易影響勘探的效果。通常用VSP求得的速度與測井速度一般都是作為基準速度來校正地震速度的，這樣由於鑽井軌跡偏離中心垂直線而處理時不做任何校正會引起VSP走時路程誤差，而走時路程誤差進而引起由路程求取得的速度誤差，進一步影響勘探的精度。現有的VSP上行轉換波處理技術是在假設石油鑽井垂直的條件下進行處理。其走時路徑計算公式為式(1)sp = ^x2p+H2s = Jx2p+H2 +,J(X-Xp)2+(H-Hr)2(1)當鑽井軌跡與中心垂直線偏離較大時，則產生比較大的誤差。誤差為式(2)
As = s「s =Xpif + (H-Hr)2 -ψ2ρ + H2 + 扣-Xp)2 + (H-Hr)2) (2)圖1和圖2是實際鑽井軌跡偏離中心垂直線的例子，其中，圖1是某井的鑽井軌跡圖，在4200米以下鑽井軌跡偏離中垂線比較大，該井處理後的VSP 4200米以下的資料都無法使用。圖2是另一個井的鑽井軌跡圖，在2000以下鑽井軌跡偏離中垂線比較大。深度比較大是勘探的目的層，由於鑽井軌跡偏離中心垂直線時引起VSP時間誤差，因此常規處理 VSP資料在深層會有比較大的誤差，如果不進行校正就會引起VSP資料無法解釋，並且影響地震資料解釋。此外由於鑽井軌跡偏離中心垂直線太多，不進行校正而引起的VSP資料無法解釋、或者影響地震資料解釋的實例也經常發生。
發明內容
本發明的目的在於解決上述現有技術中存在的難題，提供一種利用鑽井軌跡校正 VSP上行轉換波的處理方法，提高VSP時間精度和速度精度，減少常規VSP資料處理的失敗， 提高勘探經費效率，為巖性勘探、小幅度構造勘探以及複雜地區的勘探提供精確的VSP處理資料。本發明是通過以下技術方案實現的一種利用鑽井軌跡校正VSP上行轉換波的方法，所述方法利用實際石油鑽井軌跡
4與中心垂直線的偏離距離和方位角，對VSP上行轉換波的走時路徑和走時速度進行校正， 消除由鑽井軌跡偏離中心垂直線所引起的VSP上行轉換波處理的誤差；所述方法首先獲得所有的實際走時路徑和理論走時路徑，然後對每個深度進行計算獲得其走時路徑誤差，再用實際走時路徑加或減走時路徑誤差得到精確走時路徑，這樣就把所有誤差校正到基準線上，即鑽井井口的中垂線上了。所述方法包括以下步驟(1)數據輸入，包括(11)鑽井軌跡數據輸入鑽井深度仏、井斜角Y和方位角α，其中井斜角γ是鑽井與垂直線的夾角，方位角α是在鑽井深度點Hk時與中心垂直線的方位角；(12)VSP數據輸入偏移距χ、井口與地面震源VSP炮點的方位角β，其中偏移距 X是鑽井井口到地面震源VSP炮點的距離；井口與地面震源VSP炮點的方位角β是以井口為原點，鑽井井口與地面震源VSP炮點的方位角；(2)計算 X1、d、s、S1 Jp 禾口 xpl d = He · tg γ ；s = ^Jx2p+H2+^(X-xpf+(H-Hr)2= ^J X2pl +H2 + ^(Xl-Xplf+(H-Hr)2X12 =d2 + χ2 -2xd cos6其中，d為鑽井中VSP檢波器在深度仏時與中垂線的距離；χ為井口到地面震源VSP炮點距離；He為VSP檢波器在井中接收點的深度，也就是鑽井深度仏；s 為地面震源VSP炮點到理論垂直鑽井中VSP檢波器波的走時路徑；S1為地面震源VSP炮點到實際鑽井中VSP檢波器波的走時路徑；θ為以井口為原點，VSP檢波器波與地面震源VSP炮點投影在水平面上的夾角；當 α -β I 彡 180° 時，θ = I α -β |，當 | α-β | > 180° 時，θ = | α -β -180° ；χρ表示理論反射點垂直投影到地面的水平位置與地面震源VSP炮點的距離；χρ1表示實際反射點垂直投影到地面的水平位置與地面震源VSP炮點的距離；(3)計算VSP檢波器在深度仏時當反射界面深度為H的走時路徑誤差
= - 5 = +H2+^(X1-Xia)2+(H-Hr)2- Qx2p +H2+ p-Xpf + (H - Hr)2)(4)誤差分析利用步驟(3)得到VSP上行轉換波的走時路徑誤差對VSP上行轉換波路徑校正後，可以進行上行橫波部分的速度校正，還可以進行上行橫波部分的速度誤差分析。所述步驟(4)中對VSP上行轉換波路徑校正的方法為以理論垂直鑽井中垂線為基準，在校正的深度點當實際走時路徑大於理論走時路徑時，用實際走時路徑減去所述走時路徑誤差得到精確走時路徑；實際走時路徑小於理論走時路徑時，用實際走時路徑加上所述走時路徑誤差得到精確走時路徑。所述步驟中速度校正的方法為校正後的速度為精確走時路徑/走時時間。
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所述步驟中所述速度誤差分析的方法為原來的速度為理論走時路徑/走時時間，校正後的速度為精確走時路徑/走時時間，將兩者進行比較得出速度誤差。與現有技術相比，本發明的有益效果是(1)利用本發明方法解決了 VSP勘探中的難題，提高了 VSP資料處理的時間精度和速度精度；(2)利用本發明方法減少了常規VSP資料處理的失敗，減少了勘探經費的浪費；(3)本發明方法為巖性勘探、小幅度構造勘探以及複雜地區的勘探提供了精確的 VSP處理資料；(4)本發明方法將鑽井資料與VSP資料的聯合應用也擴大了勘探數據的應用範圍。
圖1是現有技術中的某井鑽井軌跡圖。圖2是現有技術中的另一口井鑽井軌跡圖。圖3是VSP上行轉換波走時示意圖。圖4是井口、VSP檢波器與震源投影在水平面上的投影圖。圖5是鑽井軌跡走時示意6是本發明方法的步驟框圖。圖7是本發明實施例中某井偏移距120米，方位角340度，反射層深度6000米上行轉換波通常方法走時路徑(理論走時路徑)與用鑽井軌跡走時路徑(精確走時路徑)對比圖。數據來源於表1的第6列和第7列。圖8是本發明實施例中某井偏移距120米，方位角340度，反射層深度6000米上行轉換波通常方法走時(理論走時)與用鑽井軌跡走時(精確走時)對比圖。數據來源於表1的第8列和第9列。圖9是本發明實施例中某井偏移距120米，方位角340度，反射層深度6000米上行轉換波走時誤差圖。數據來源於表1的第10列。圖10是本發明實施例中某井偏移距MOO米，方位角140度，反射層深度6000米上行轉換波通常方法走時路徑(理論走時路徑)與用鑽井軌跡走時路徑(精確走時路徑) 對比圖。數據來源於表2的第6列和第7列。圖11是本發明實施例中某井偏移距MOO米，方位角140度，反射層深度6000米上行轉換波通常方法走時(理論走時)與用鑽井軌跡走時(精確走時)對比圖。數據來源表2第8列和第9列。圖12是本發明實施例中某井偏移距MOO米，方位角140度，反射層深度6000米上行轉換波走時誤差圖。數據來源於表2的第10列。圖13是本發明實施例中某井偏移距MOO米，方位角220度，反射層深度6000米上行轉換波通常方法走時路徑(理論走時路徑)與用鑽井軌跡走時路徑(精確走時路徑) 對比圖。數據來源於表5的第6列和第7列。圖14是本發明實施例中某井偏移距MOO米，方位角220度，反射層深度6000米上行轉換波通常方法走時(理論走時)與用鑽井軌跡走時(精確走時)對比圖。數據來源
6於表5的第8列和第9列。圖15是本發明實施例中某井偏移距MOO米，方位角220度，反射層深度6000米上行轉換波走時誤差圖。數據來源於表2的第10列。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述一種利用鑽井軌跡校正VSP上行轉換波的處理方法，所述方法利用實際石油鑽井軌跡與中心垂直線的偏離距離和方位角，(H，γ, α)這一組數據是鑽井鑽頭在井中的位置 (表1-表5中的1-3列為該組數據)，可以轉換三維空間鑽井鑽頭在井中的(x，y，z)坐標； 對VSP上行轉換波的走時路徑或走時速度進行校正，消除由鑽井軌跡偏離中心垂直線所引起的VSP上行轉換波處理的誤差。如圖6所示，所述方法包括以下步驟(1)數據輸入，包括(11)鑽井軌跡數據輸入鑽井深度仏、井斜角Y和方位角α，其中井斜角γ是鑽井與垂直線的夾角，方位角α是在鑽井深度點Hk時與中心垂直線的方位角；(12)VSP數據輸入偏移距χ、井口與地面震源VSP炮點的方位角β，其中偏移距 X是鑽井井口到地面震源VSP炮點的距離；井口與地面震源VSP炮點的方位角β是以井口為原點，鑽井井口與地面震源VSP炮點的方位角；(2)計算 d、XpSd1Jp 和 χρ1，其中，d = He · tg γ ；X12 =d2 + χ2 - 2xd cos θs = ^Jx2p+H2+^J(X-Xp)2+(H-Hr)2= H +H2+批-Xpl f+(H-Hr f(3)其中d為鑽井中VSP檢波器在深度仏時與中垂線的距離；χ為井口到地面震源VSP炮點距離；He為VSP檢波器在井中接收點的深度，也就是鑽井深度仏；s 為地面震源VSP炮點到理論垂直鑽井中VSP檢波器波的走時路徑；S1為地面震源VSP炮點到實際鑽井中VSP檢波器波的走時路徑；θ為以井口為原點，VSP檢波器波與地面震源VSP炮點投影在水平面上的夾角，當 α -βI 彡 180° 時，θ = I α -β |，當 | α-β | > 180° 時，θ = | α -β -180° ；χρ表示理論反射點垂直投影到地面的水平位置與地面震源VSP炮點的距離；χρ1表示實際反射點垂直投影到地面的水平位置與地面震源VSP炮點的距離；(3)計算VSP檢波器在深度仏時當反射界面深度為H的走時路徑誤差
Δ5 =-5 = +H2+^j(Xl-Xpl)2+(H-Hr)2-ψ] +H2+ ^(X-Xpf+(H-HR)2) (4)上行轉換波校正方法中處理的點永遠在HR以下，即H要一直大於HR處理的深度， 並且是反射波。
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(4)誤差分析通過步驟( 得到VSP上行轉換波誤差，利用這個對VSP上行轉換波路徑校正後，可以進行上行橫波部分(因為入射是縱波，反射是橫波所以稱為轉換波，又因為所提的是橫波部分速度校正，所以上行轉換波又被稱為上行橫波部分)速度校正，還可以進行上行橫波部分的速度誤差分析。VSP上行轉換波走時路徑誤差校正類似地面縱波地震勘探的靜校正，以理論垂直鑽井中垂線為基準，在校正的深度點當實際走時路徑大於理論走時路徑(表1-表5第4列走時路徑誤差數值為正值)時減去該值即s- □ s ；在校正的深度點當實際走時路徑小於理論走時路徑(表1-表5第4列走時路徑誤差數值為負值)時加上該值即s+ □ S。速度誤差分析即未校正前原來的速度為理論走時路徑/走時時間；走時路徑校正分析後的速度為精確走時路徑/走時時間，比較這二速度可以進行誤差分析與校正； VSP速度分析方法是成熟技術。在步驟O)中，\和&的求解方法如下因地震和VSP資料處理都是依據均勻介質(即一個水平反射界面)模型的，所以 VSP實用公式也得根據這種模型。分別用α及β表示P波反射角及SV波反射角，\表示反射點垂直投影到地面的水平位置與地面震源VSP炮點的距離，H表示反射點的深度，Hk表示檢波器的深度，h = H-He表示檢波器到反射面的距離(如圖5所示)，從Snell定律r = —=⑶
vp sin a得出Y，這裡Vp Vp為縱波速度，Vs為橫波速度。觀測的VSP資料經處理後可以確定Ηκ、X、Vp等值，圖5中的H可以用地面上地震資料中的速度Vp及雙程旅行時、表示H = ^vp-10 (6)則\可以用數值的方法求出。根據圖5，假設已知Ηκ、χ、xp、H等值，則
Λ sin/ Jh2+xp2(π\^r = —^= ,--—(7)
sina ^h2+(X-Xp)2 xp其中h = H-He,則可由下列(8)式求解\。將(7)式兩邊平方，得Y2x2[h2 + {χ - χ ρ)2] = {χ - χ p)2 {H 2 + χ p2) (8)經化簡整理得{\-γ2)χ4ρ-2{\-γ2)χ·χΙ+{χ2 +H2 -γ2 χ1 -γ2 h2)xp2 -IxH2 χρ+X2H2 = 0 (9)用牛頓-雷扶生方法實現代數方程求解，即將(9)式表示為F(Xp) = 0則F(Xp)
8的一階導數，如下式
權利要求
1.一種利用鑽井軌跡校正VSP上行轉換波的方法，其特徵在於所述方法利用實際石油鑽井軌跡與中心垂直線的偏離距離和方位角，對VSP上行轉換波的走時路徑和走時速度進行校正，消除由鑽井軌跡偏離中心垂直線所引起的VSP上行轉換波處理的誤差；所述方法首先獲得所有的實際走時路徑和理論走時路徑，然後對每個深度進行計算獲得其走時路徑誤差，再用實際走時路徑加或減走時路徑誤差得到精確走時路徑，這樣就把所有誤差校正到基準線上，即鑽井井口的中垂線上了。
2.根據權利要求1所述的利用鑽井軌跡校正VSP上行轉換波的處理方法，其特徵在於 所述方法包括以下步驟(1)數據輸入，包括(11)鑽井軌跡數據輸入鑽井深度仏、井斜角Y和方位角α，其中井斜角Y是鑽井與垂直線的夾角，方位角α是在鑽井深度點Hk時與中心垂直線的方位角；(12)VSP數據輸入偏移距χ、井口與地面震源VSP炮點的方位角β，其中偏移距χ是鑽井井口到地面震源VSP炮點的距離；井口與地面震源VSP炮點的方位角β是以井口為原點，鑽井井口與地面震源VSP炮點的方位角；(2)計算X1^ d、s、S1^ xp 禾口 Xpl
3.根據權利要求2所述的利用鑽井軌跡校正VSP上行轉換波的處理方法，其特徵在於 所述步驟(4)中對VSP上行轉換波路徑校正的方法為以理論垂直鑽井中垂線為基準，在校正的深度點當實際走時路徑大於理論走時路徑時，用實際走時路徑減去所述走時路徑誤差得到精確走時路徑；實際走時路徑小於理論走時路徑時，用實際走時路徑加上所述走時路徑誤差得到精確走時路徑。
4.根據權利要求3所述的利用鑽井軌跡校正VSP上行轉換波的處理方法，其特徵在於 所述步驟中速度校正的方法為校正後的速度為精確走時路徑/走時時間。
5.根據權利要求4所述的利用鑽井軌跡校正VSP上行轉換波的處理方法，其特徵在於 所述步驟(4)中所述速度誤差分析的方法為原來的速度為理論走時路徑/走時時間，校正後的速度為精確走時路徑/走時時間，將兩者進行比較得出速度誤差。
全文摘要
本發明提供了一種利用鑽井軌跡校正VSP上行轉換波的處理方法，屬於地球物理勘探領域。所述方法利用實際石油鑽井軌跡與中心垂直線的偏離距離和方位角，對VSP上行轉換波的走時路徑和走時速度進行校正，消除由鑽井軌跡偏離中心垂直線所引起的VSP上行轉換波處理的誤差。本發明方法校正了鑽井軌跡數據偏離中心垂直線VSP上行轉換波資料的誤差，解決了由部分偏離中心軌跡太多而造成的常規VSP資料處理失敗的問題，減少了勘探經費的浪費，提高了地震勘探精度。
文檔編號G01V1/48GK102393533SQ201110216959
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者何曉冬, 劉路佳, 吳永栓, 周楓, 王躍, 趙群 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院