专利名称：匹配第一和第二地震反射数据集的反射时移的方法
技术领域：
本发明涉及一种匹配第一和第二地震反射数据集的反射时移的方法。
本发明总体涉及在石油油田的寿命期间，在不同时间获取的地震数据集之间的时 移校正。在一个实施例中，本发明提供一种用于在新的地震事件出现在数据中的进一步约 束条件下，校正两个地震数据集之间的时移差的方法，新的地震事件可能在先前测出的地 震数据集中不具有配对物。
背景技术：
为了发现地质层中的石油液体，地震法是主要的方法。地震信号在表面产生并向 下传播并由每个地震阻抗差(impedance contrast)部分地反射。地震阻抗为地震声速与 密度的乘积。在被反射后，地震信号由一系列地震传感器获取，且对于每个来自于地震源 的地震传输，地震传感器处采集的时间序列被称为地震道。为了在石油油田生产期间监测 和控制地质层的流体含量的发展情况，在石油油田的寿命期间，处理所谓的时间推移(time lapse)地震数据。地质层内的物质(material)变化可引起局部地震阻抗的变化，且可看作 石油生产期间在不同时间获取的地震数据之间的时移。关于地质层的物质变化的已知参数 可为如何控制石油液体生产提供关键信息，诸如调整气体或石油的生产率、调整产生石油 液体的深度、或者确定气体或液体的喷射(injection)率，以支持石油液体生产。
US-B-6574563描述了一种处理从相同地下区域获取的第一和第二地震数据集的 非刚性(non-rigid)方法。该方法被称为“NRM方法”。NRM方法包括将第一和第二地震 数据集设置成样本集，为单独来自于一个数据集的每个样本，生成表示方向和数量的位移 矢量，该一个数据集可被移动以便改善与来自于另一个样本集的对应样本的匹配。该处理 通过处理样本集之一的所建议的移动来完成。该方法的优点在于，可削弱可由噪声解释的 第一和第二地震时间集之间的差异，诸如由于不同源特性所引起的噪声、在所使用的拖缆 中的声传感器之间的差异、源和地震拖缆的定位和深度的差异、数据获取差异、以及不同的 处理。在一个基本的实施例中，该方法可被限制成仅仅表明和处理样本的垂直移动，因为这 样在试图沿着地震反射体关联样本时，几乎总是可以获得良好的匹配。
所谓的NRM方法的有效工作的条件是通常对于要被比较的两个地震数据时间集 的所有样本实际上存在配对物。没有显著的(significant)配对物的地震事件可使得该方 法试图移动由一组样本组成的地震事件，比如说，地震数据时间集之一中的新的地震层位， 以更好拟合实际上在另一地震数据时间集中未发生的地震事件，并由此使得地震数据时间 集中的其它地震事件以不适当的方式移位。
先前形成的用于匹配时移地震数据的方法可被显著地改善，以便于提供地震道的 甚至更好的匹配。此外，背景技术的方法几乎不允许新的地震事件，这是因为，匹配过程可 将不相关的匹配强加于地震数据上，同时局部地迫使时移地震数据的其它匹配部分的移 位。发明内容
根据本发明，提供了一种用于计算时移0 以便在石油生产活动期间检测石油 承载层中的物质变化的方法，所述方法包括
-在第一时间(tQ)处，获取第一反射道(1)的第一地震反射数据集(10)，所述第 一反射道包括第一反射序列(11)，
-执行石油生产活动，
-在较晚时间(t)处，获取第二反射道(3)的第二地震反射数据集(30)，所述第二 反射道包括总体对应于所述第一反射序列(11)的第二反射序列(31)，
-计算所述反射时移02)以使所述第二道(3)的所述第二反射序列(31)与对应 的所述第一反射道(1)的所述第一反射(11)匹配，
-在允许所述第一和第二反射序列(11，31)中的时不变噪声的同时，计算所述时 移02)的基函数估计。
根据本发明的优选实施例的匹配过程的主要优点如下。首先，优点在于计算时移 本身的过程的改进，以更好地将在第一时间、处获取的第一地震反射数据集与总体时移了 的在第二时间t处获取的第二地震数据集、第二地震反射数据集相匹配，其中通过计算基 函数估计的系数来计算所述时移。所计算出的时移随后可被应用于其中一个地震数据集或 用作用于显示变化的参数本身。与根据背景技术的执行计算时移以便于沿着每个地震道单 独移动时间样本所需要的较高量的运算相比，计算时移的基函数估计可显著减少计算的投 入。
其次，优点在于执行时移的过程的改进，以在时移了的第二地震数据集包括一个 或多个新地震事件时，更好地将在第一时间、处获取的第一地震数据集与总体时移了的第 二地震数据集匹配。根据本发明的方法可包括识别新的地震事件，并将所述新事件解释为 随时(或空间)变的方差和所述新地震事件以外的时不变噪声。根据本发明的此优选实施 例的方法，提供了在不同时间处获取的时移了的地震反射数据集之间的改善的匹配，并允 许在至少其中一个地震数据集中发生新的地震反射事件。
在本发明的有利实施例中，时移0 的计算包括计算样条函数的系数。优点在 于，样条函数中的局部变化将不会不利地全面影响震反射道。
时移的计算可有利地包括计算样条函数、勒让德多项式、泰勒级数或傅立叶级数 的系数。
在本发明的优选实施例中，将应用样条函数，这是因为样条函数可允许局部新事 件而不会沿着整个双程反射时间全面影响。最优选地，将应用所谓的b样条函数。
将参照附图通过示例的方式描述本发明的实施例，其中
图1示例了示出瞬时幅度的三个竖直设置的合成地震道。由“1”标示的左道为随 机基道。由“2”标示的中间道为相同基道，但是假设有合成时移。命名为“3”的右道为具 有如用于由“2”标示的道的合成时移且同时提供有新事件的基道；
图2示出了如根据背景技术所计算的用于将时移了的道(3)与图1中所示的合成 基道(1)匹配的4毫秒间隔的样本的独立时移序列。横坐标为以毫秒表示的双程时间；
图3示出了正弦波形合成时移以及拟合至合成时移的对应5次勒让德多项式。横 坐标为以秒表示的双程时间；
图4示例了根据本发明的方法的一个实施例，在假设有时移但没有加入新事件的 合成基道上的结果，以及随后校正的结果，以及在校正前的原始差值及校正后的差值的结 果；
图5示出了施加到合成地震道上的真实正弦形时移与基于勒让德多项式的合成 道的估计时移的比较的笛卡尔图6显示了根据本发明的方法的一个实施例的结果。从左到右示出的为具有时 移及给定的新地震事件的合成基道、合成基道、仅仅校正时移而不考虑新事件的道、原始基 道和时移及新事件道之间的差值道、具有不成功地计算的基道和时移校正道之间的差值的 道、以及具有理想时移和基道和时移及新事件道之间的新事件校正的差值道。后者为新事 件的负像；
图7为类似于图5的笛卡尔图，其示出了，没有新地震事件的、很好匹配的、真实正 弦形时移与仅仅基于勒让德多项式的估计时移的比较，并示出了对如图6中的具有新地震 事件的地震道计算的附加估计时移；
图8示出了，显示时变噪声以及附加特定时间经验选择的噪声的笛卡尔图，该时 变噪声包括地震道的整个双程反射时间的普通背景噪声，该附加特定时间经验选择的噪声 基于双程反射时间IOOms附近的新事件；
图9在左列显示了 根据本发明的方法的实施例在具有新事件的时移的合成基道 上的结果；然后示出了合成基道的结果；然后是根据本发明的实施例的关于新事件校正了 时移的道的结果；还示出了原始基道和时移及新事件道之间的差值道的结果；然后较成功 地计算出的基道和校正了时移的道之间的差值的道的结果；而且，在右侧，示出了具有理想 时移和基道与时移及新事件道之间的新事件校正差值的道的结果，即差值为就图6而言的 新事件的负像；
图10示出了具有类似于图7的时移估计的笛卡尔图，同时在允许包括高幅度新事 件作为噪声的时变变化形式的同时，还显示了用于长波正弦形时移的时移校正的曲线，并 显示了根据本发明的方法所计算的附加的曲线；
图11示出了在North Sea的Grane石油油田，在第一时间处获取的第一地震数据 集和在较晚的时间处获取的总体上时移的第二地震数据集之间的原始差值。第二地震道包 括反射层，即所谓的“平点”，其为地质学解释的主要指标之一并且为本发明的主要问题；
图12和图11相同，具有由在180m到440m的偏移之间延伸的虚线标示的上述“平点；
图13示出了被解释成如图8中所示例的时变方差的图11和12的地震剖面差值 的平点序列；
图14示例了，根据本发明的利用多项式近似法-不包括使用将时移校正与归因于 新事件的时变方差相匹配的方法，所计算的地震道集的估计时移；以及，
图15示例与图14相同的内容，除了根据本发明的实施例所计算出的时移与归因 于总体横向延伸的新事件序列的时变方差相匹配。
具体实施方式
通过制作假设的或真实的地质柱状图的随机声阻抗日志(log)形成基反射道1。 每层的声阻抗为声速乘以密度。此处所用的随机阻抗日志已经与雷克脉冲进行了卷积运算 并在图1的左边第三个中由1示例。假设如此产生的随机反射道1已在第一时间、获取。 由参考数字2标示的中间道为同样随机产生的基道，但是假设有合成时移，此处为正弦函 数时间位移。假设时移的反射道2已在第二、较晚的时间t处获取。(第二时间t也可为在 前的时间。)从道1、2将会看到，在由时间指示线5所标记的大约0. 10秒处，对应纹波在时 移的道2中发生的时间比基道1晚，并且在由另一个时间指示线6所标记的大约0. 30s处， 时移的道2的脉冲出现的比基道1地震图中的要早。根据US专利6574563的NRM方法能 将差不多仅仅时移的道2的地震反射数据集20与基道1的第一地震反射数据集10单独地 逐位相匹配。
右侧反射道3为诸如由2标示的具有合成时移的基道1，并附加地提供新事件4， 新事件4在此为强的负反射，其不具有基道1中的对应特征也不具有纯粹合成时移反射曲 线2中的对应特征。在“时移及新事件”道3中的这样的新地震事件4不易适用于背景技 术的自动方法，这是因为，现有的自动道匹配方法会试图将这样的不匹配新地震事件4与 经受匹配处理的第一道1的其它不相关的地震反射相匹配。该新事件4与基道1的不相关 反射的强制匹配可将不适当的时移强加到新事件以下(或以上)的区域，可能错误地突出 了道1、3的两个集之间的非物质的不真实的差异。
根据本发明的优选实施例的匹配处理的主要目的如下。首先，该方法用于实施时 移以便更好的将在第一时间、处获取的第一地震数据集10与总体时移了的第二地震数据 集20、30相匹配，第二地震反射数据集20、30在第二时间t处获取。在将计算出的时移实 际应用于地震数据集之一之前，即使如此计算和显示时移，也会提供关于地震阻抗中的变 化的有价值的信息。其次，该方法用于实施时移以便在时移了的第二地震数据集30包括一 个或多个新地震事件4时，更好地将在第一时间、处获取的第一地震反射数据集10与总 体时移了的第二地震数据反射集30相匹配。该第二地震数据集30在第二时间t处获取。
该方法主要意在匹配时移了的地震数据以便检测引起新地震事件4的地质层中 的物质变化。假设物质变化发生在第一时间、和第二时间t之间的间隔中。这样的新地 震事件4，即，声阻抗的显著局部变化可归因于，油贮层中的气体喷射或气/液界面的形成 (或消失)、含气层压力的显著变化、在地质形成中新的油/水界面的引入、地质层中化学沉 淀物的沉积、或者已稳定在地质层中的含液沉积粒子的人工喷射、或任何其它引起经受地 震研究的地质柱的部分的声阻抗显著变化的物理变化。
将两个地震数据集10、30相匹配的其它目的可为比较在两个不同地震数据集10、 30的现场获取期间所使用的地震数据采集设备和方法。
出现在时移数据集20和时移新事件数据集30中的差不多线性的时移可归因于多 个地震数据采集参数，诸如
-不同源特性，
-所使用的拖缆中的声传感器之间的差异，
-采样率中的差异，
-放大、声学测量的前置滤波、所采集的道的后置滤波中的差异，
权利要求
1.一种用于计算时移0 以便在石油生产活动期间检测石油承载层中的物质变化的 方法，所述方法包括-在第一时间Utl)处，获取第一反射道(1)的第一地震反射数据集(10)，所述第一反 射道包括第一反射序列(11)， -执行石油生产活动，-在较晚时间(t)处，获取第二反射道(3)的第二地震反射数据集(30)，所述第二反射 道包括总体对应于所述第一反射序列(11)的第二反射序列(31)，-计算所述反射时移0 以使所述第二道(3)的所述第二反射序列(31)与对应的所 述第一反射道(1)的所述第一反射(11)匹配， 其特征在于，-在允许所述第一和第二反射序列(11，31)中的时不变噪声的同时，计算所述时移 (22)的基函数估计。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时移0 的计算包括计算样条函数的系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时移0 的计算包括计算勒让德多项式的系数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时移0 的计算包括计算泰勒级数的系数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时移0 的计算包括计算傅立叶级数的系数。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括，对所述第二反射道(3)执行所述计算的反射时 移(22)，以与所述第一反射道(1)相匹配。
7.根据权利要求1所述的方法，在所述第二反射数据集(30)的所述第二反射序列 (31)包括在所述第一地震数据集(10)中不存在的新地震事件的至少一个横向延伸的 序列GO)的进一步约束下，-将所述新事件(4)解释为时变方差和所述新地震事件(4)以外的所述时不变噪声，并 计算所述基函数估计，同时容许所述新地震事件附近的所述时变方差和远离所述新地 震事件的所述时不变噪声。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述新地震事件(4)的识别包括，计算从所述第 二地震数据集(3)减去所述第一地震数据集(1)的差的幅度，用取决于所述时不变噪声及 所述时变方差的权重函数乘以所述幅度，并与地震脉冲函数进行卷积运算。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述地震脉冲函数为雷克脉冲。
10.根据权利要求1所述的方法，以超过两个月或两个以上月的所述第一时间Utl)和 所述较晚时间(t)之间的间隔获取所述第一和第二地震数据集(10，30)。
11.根据权利要求1所述的方法，包括沿地震剖面线显示作为反射时间函数的所述第 二反射道(3)的所述第二反射系列(31)的所述计算的反射时移02)。
全文摘要
本发明为一种用于使第一和第二地震反射数据集(10，30)匹配的方法，所述第一和第二地震反射数据集包括具有总体对应的地震反射序列(11，31)的第一和第二地震反射道(1，3)。间隔持续数月或数年的时间获取第一和第二地震数据集(10，30)。第二地震数据集(30)包括在第一地震数据集(10)中没出现过的新地震事件(4)的至少一个横向延伸序列(40)。按需要计算反射时移(22)，以用于将第二反射道(3)的地震反射(31)与第一反射道(1)的第二地震反射日期(11)相匹配。对所述第二反射道(3)执行计算出的时移。通过计算基函数的系数来进行时移(22)的计算。
文档编号G01V1/28GK102037379SQ200980118791
公开日2011年4月27日 申请日期2009年3月31日 优先权日2008年3月31日
发明者E·O·李 申请人:斯塔特伊公司