井间地震速度和Q值联合层析成像及应用

井间地震速度和Q值联合层析成像及应用

严又生Ξ　宜明理　魏　新 万文曼

(石油地球物理勘探局研究院地质研究中心) (石油勘探仪器总厂)

摘 要

严又生,宜明理,魏新,万文曼.井间地震速度和Q值联合层析成像及应用.石油地球物理勘探, 2001,36(1):9～17

井间地震速度层析成像可用来解决油田井间储、盖层横向的连通性、纵向的接触关系等问题;

井间地震的Q值层析成像能反映井间介质对弹性波的吸收情况,可用于估算有关储层参数。通过利用井间地震初至波的旅行时及其频率特性进行地层地震速度和岩石Q值的联合层析成像,就可以综合利用地震波的运动学和动力学特征对井间储层进行更精确的描述。

对于求解井间地震介质分布的定解问题,基于地震射线成像算法中的正问题对地震波慢度沿射线的积分表现为时间场,衰减因子沿射线的积分反映介质的吸收情况,两者均可用结构类似的R adon变换表征。因此,在反问题处理中手段基本相同,便于联合层析成像的实现。而井间采集的地震波初至数据反映了透射波频率随地层岩性及储层变化的情况,由此,通过研究地震波频率和衰减系数的关系可加强对储层参数的认识。

主题词　井间地震　地震速度　品质因数Q　层析成像　衰减

ABSTRACT

Yan Y ousheng,Y iM i ngl i,W e i X i n andW an W enman.Jo i n t to m ograph ic i m ag i ng for cross-hole se is m ic veloc ity and Q va lue.OGP,2001,36(1):9～17

Tom ograp h ic i m aging fo r cro ss2ho le seis m ic velocity can be u sed to so lve the p rob lem s such as lateral connectivity of reservo ir and cap rock in cro ss2ho le and ver2 tical con tacting relati on in o ilfield;tom ograp h ic i m aging fo r cro ss2ho le Q value can reflect the ab so rp ti on of elastic w ave by cro ss2ho le m edium and can be u sed to eval2 uate resp ective reservo ir p aram eters.It can describe p recisely the cro ss2ho le reser2 vo ir by u sing syn thetically the k inem atic and dynam ic featu res th rough u sing travel ti m e and frequency featu re of cro ss2ho le seis m ic first b reak fo r j o in t tom ograp h ic i m aging fo r seis m ic velocity of stratum and fo r Q value.

Fo r the p u rpo se of fixed2so lu ti on p rob lem fo r finding so lu ti on of cro ss2ho le seis m ic m edium distribu ti on,fo rw ard p rob lem based on seis m ic ray i m aging algo2 rithm con sists of tw o p arts:in tegrati on of seis m ic w ave slow ness along ray rep re2 sen ts a ti m e field;in tegrati on of attenuati on facto r along ray reflects ab so rp ti on of m edium.Bo th of them can be characterized by structu ral si m ilar R adon tran sfo rm. T herefo re,p rocessing m easu re is basically sam e in inverse p rob lem and facilitate to fu lfill the j o in t tom ograp h ic i m aging.Seis m ic first b reak acqu ired from cro ss2ho le reflects variati on of tran s m issi on w ave frequency w ith strat2um and reservo ir,so it ΞY an Y ousheng,Geo logical Research Center,GR I,BGP,P.O.Box No.1121,Zhuozhou City,Hebei Province,072751,China

本文于1999年12月24日收到。

can strengthen know ledge of reservo ir p aram eters by studying a relati on of

seis m ic w ave frequency to attenuati on facto r.

Subject ter m s:cro ss2ho le seis m o logy,seis m ic velocity,quality facto r Q,

tom ograp h ic i m aging,attenuati on

引 言

对于我国东部油田大多数储层为高度非均质、厚度薄(米级至更小)和砂泥岩互层的情况,常规的地球物理手段在油田开发领域的应用面临着巨大的挑战。井间地震技术则是针对这种需求正在发展的一种地球物理勘探新技术。我国自1990年以来,已先后在多个油田进行过十余次井间地震测量试验,并取得了一定的成果。从地球物理角度看,这些成果主要包括井间地震波纵、横波速度层析成像和井间地震反射波成像。由于井间地层介质的品质因数Q与地震波传播的衰减吸收特性有关,并且实验已证明衰减特性对储层岩石的孔隙率、渗透率和储层的(饱和度、黏度等)较为灵敏。因此,最近几年美国和日本等地的地球物理学者在井间地震速度层析成像的基础上加强了井间介质的品质因数层析成像方法的研究[1],[2],力图拓宽其应用范围和效果。

利用井间地震波初至的动力学特征估算Q值的主要方法分为两类:一类是利用地震波的振幅信息;另一类是利用地震波的频率信息。在研究及应用效果方面,前者目前面临的最大问题是振幅信息不保真、信噪比较低,主要原因是在数据采集过程中受到许多因素的影响,通常难以通过数据处理手段进行有效校正,使得估算的Q值精度不高。后者则由于地震波的频率信息受畸变较小,据此计算的Q值精度较高。Q uan和H arris(1997)提出了一种计算地震波初至频率变化的算法,即质心频率位移法(Cen tro id F requency Sh ift,简称CFS),通过分析信号的频率变化达到研究岩石的地震波衰减特性的目的。

在本文的讨论中,井间速度层析成像利用地震波初至的旅行时数据,Q值层析成像则利用地震波初至的质心频率数据。国外学者的做法是先进行井间速度层析成像,然后利用速度成像的最终结果及对应的地震射线分布进行Q值层析成像计算。其中的问题在于对于井间介质波阻抗差别大的地方,有可能出现地震射线盲区,据此势必影响Q值的层析效果。而本文的思路是综合利用地震波初至的运动学和动力学特性进行井间介质速度和Q值联合层析,即在进行速度层析的过程中同时进行Q值层析成像,这样就能保证地震射线分布是在迭代过程渐变的,从而保证Q值的层析计算迭代过程更加稳定,使Q值层析成像效果更佳。理论模型和实际数据的计算结果证实了这一点。

基　本　原　理

速度层析成像

地震层析成像可分为基于射线理论和波动理论两种。由于应用条件的限制,目前多使用前者。根据地震的射线理论,地震波在地下二维介质中传播的旅行时间T可用一个二维R adon 变换表示[3]