(Facultad de Ciencias y Tecnología de la Tierra, Universidad China Youshi (Este de China), Qingdao, Shandong 266555)
Proyecto de financiación: Nacional Proyecto 863 (2009AA06Z206) y Proyecto clave de ingeniería de innovación para graduados de la Universidad China Youshi (este de China).
Acerca del autor: Qin Ning, mujer, candidata a doctorado, dedicada principalmente al análisis de la velocidad de migración, la inversión tomográfica y la inversión de formas de onda. Correo electrónico: geoqin@163.com .
Resumen: Con la creciente demanda de recursos de petróleo y gas en la economía mundial, la exploración y el desarrollo de yacimientos carbonatados se ha ido incorporando gradualmente a la agenda de investigación. La superficie compleja, las estructuras subterráneas complejas y empinadas, los reflectores objetivo extremadamente profundos y los yacimientos complejos son los principales problemas geológicos sísmicos que enfrenta la exploración sísmica de rocas carbonatadas. Estas características limitan la precisión de los métodos de tratamiento convencionales adecuados para rocas clásticas basados en el supuesto de medios en capas horizontales. La tecnología de imágenes de migración en profundidad previa al apilamiento es una tecnología eficaz para mejorar la calidad de los datos sísmicos en áreas de rocas carbonatadas marinas y mejorar la precisión de las estructuras profundas complejas y las imágenes de litología. Para lograr imágenes precisas de la migración en profundidad previa al apilamiento en áreas de exploración de carbonatos, es necesario estudiar los métodos de análisis de velocidad correspondientes. Este artículo propone un método de análisis de velocidad tomográfica para tomas de imágenes. Los puntos de imagen * * * del dominio angular extraídos mediante la migración de profundidad previa a la pila del operador de raíz cuadrada doble de la ecuación de onda se utilizan como conjuntos de análisis de velocidad, y los residuos de profundidad se recogen y convierten en tiempos de viaje según el método de ajuste automático. Por un lado, los conjuntos angulares pueden reflejar con mayor precisión la relación de acoplamiento entre velocidad y profundidad y reducir la interferencia de los artefactos, por lo que las diferencias de tiempo de viaje obtenidas a partir de ellos son más precisas, por otro lado, el modelado directo de trazado de rayos correspondiente a esto; El método puede simplemente combinar la tomografía. La reflexión compleja en las imágenes se descompone en transmisión ascendente y descendente, lo que simplifica el problema, mejora la eficiencia del cálculo y la precisión de la matriz de sensibilidad y hace que los resultados del análisis de velocidad sean más precisos. Los resultados del cálculo de prueba del modelo geológico sísmico y los datos reales de rocas carbonatadas marinas muestran que el campo de velocidad en el dominio de profundidad obtenido por este método es preciso, el error de profundidad de la interfaz de la capa es pequeño y los resultados de migración previa al apilamiento de buena calidad pueden resolver el problema de carbonato marino Problemas de análisis de velocidad en áreas de exploración de rocas saladas, pero los datos de migración previa a la pila con una baja relación señal-ruido tendrán un mayor impacto en la precisión de la inversión tomográfica.
Palabras clave: roca carbonatada marina; cromatografía de tiempo de viaje; análisis de velocidad; agregación de ángulos; matriz de sensibilidad
Área de exploración de roca carbonatada marina basada en análisis de velocidad por tomografía. >Qin Ning, Li Zhenchun, Yang Xiaodong, Zhang Kai
(Facultad de Ciencias de la Tierra, Universidad del Petróleo de China, Qingdao 266555)
Con la economía mundial a medida que el desarrollo exige petróleo y A medida que aumentan los recursos de gas, la exploración y el desarrollo de yacimientos carbonatados se ha convertido en un foco de investigación. Los principales problemas geológicos sísmicos en las áreas de exploración de carbonatos marinos son estructuras subterráneas escarpadas cercanas a la superficie, complejas y empinadas, reflectores de objetivos profundos, reservorios complejos, etc. Esto hace que la suposición de medios en capas horizontales aplicados en áreas de rocas clásticas. Los métodos de tratamiento convencionales sean ineficaces. La migración en profundidad previa al apilamiento es una tecnología eficaz para mejorar la calidad y la precisión de las imágenes de datos sísmicos de estructuras complejas en áreas marinas carbonatadas. Para lograr una migración en profundidad previa al apilamiento precisa en áreas carbonatadas, primero se deben estudiar los métodos de análisis de velocidad correspondientes. Este artículo propone un método de análisis de velocidad de tomografía basado en recopilaciones de imágenes. Este método utiliza recopilaciones de imágenes conjuntas en el dominio del ángulo de la migración en profundidad previa al apilamiento con el operador de raíz cuadrada doble de la ecuación de onda como recopilaciones para el análisis de velocidad. el tiempo de viaje residual de la profundidad residual. Por un lado, los ADCIG pueden reflejar con precisión la relación de acoplamiento entre velocidad y profundidad, casi sin artefactos y con una alta precisión residual del tiempo de viaje. Por otro lado, en el método de trazado de rayos correspondiente, las reflexiones complejas se pueden descomponer en transmisiones ascendentes y descendentes, simplificando así el problema del modelado directo, mejorando la eficiencia y precisión de los cálculos de la matriz de sensibilidad y haciendo que los resultados del análisis de velocidad sean más precisos. alto. Ejemplos de conjuntos de datos sintéticos geológicos sísmicos y conjuntos de datos reales en áreas de rocas carbonatadas marinas muestran que el campo de velocidad invertido por este método tiene valores de velocidad y profundidades de interfaz precisos, y produce resultados de migración en profundidad previa al apilamiento de alta calidad. Este método puede resolver el problema de la velocidad en áreas de exploración de carbonatos marinos, pero la baja relación señal-ruido de los datos sísmicos previos a la acumulación afectará la precisión del análisis de velocidad de la tomografía.
Palabras clave: carbonato marino; tomografía del tiempo de viaje; análisis de velocidad; recopilación de imágenes conjuntas en el dominio del ángulo;
Introducción
Con el rápido desarrollo de la La economía mundial, la exploración y el desarrollo convencionales ya no pueden satisfacer la creciente demanda de petróleo y gas, y la gente ha centrado su atención en los yacimientos de petróleo y gas no convencionales.
En los últimos años, la exploración de gas y petróleo carbonatados marinos se ha ido incorporando gradualmente a la agenda de investigación. En general, la superficie compleja, las estructuras subterráneas y empinadas complejas, los reflectores objetivo extremadamente profundos y los yacimientos complejos son los principales problemas geológicos sísmicos que enfrenta la exploración sísmica de rocas carbonatadas. Estas características limitan la precisión de los métodos de tratamiento convencionales adecuados para rocas clásticas basados en el supuesto de estratificación horizontal. La tecnología de imágenes sísmicas previas a la pila es una tecnología eficaz para mejorar la calidad de los datos sísmicos en áreas de rocas carbonatadas marinas y mejorar la precisión de las estructuras profundas complejas y las imágenes de litología. El método de migración previa al apilamiento es muy sensible al campo de velocidad y requiere información de velocidad precisa para obtener resultados de imágenes ideales que reflejen la estructura real del subsuelo. Por lo tanto, cómo obtener de manera razonable y efectiva campos de velocidad de migración de alta precisión se ha convertido en una cuestión clave para resolver la exploración sísmica en áreas de rocas carbonatadas marinas.
En la actualidad, la tomografía del tiempo de viaje basada en la teoría de rayos es la herramienta de modelado de velocidad fina más utilizada en la industria. La tomografía de tiempo de viaje convencional actualiza principalmente el campo de velocidad en función del tiempo de viaje obtenido de las tomas de disparo o de las tomas CMP. Cuando la calidad de los datos es deficiente, los eventos de reflexión no se pueden distinguir, lo que genera grandes errores y resultados de inversión inexactos. Sin embargo, la tomografía en tiempo de viaje basada en recopilaciones de CRP o CIP debe considerar problemas de reflexión complejos en la simulación directa del trazado de rayos. Cuando el modelo inicial se desvía significativamente del modelo real, se necesitan más iteraciones. Este artículo propone un método de análisis de velocidad tomográfica de recopilación de puntos de imágenes en el dominio del ángulo (ADCIGS para abreviar). Este método puede descomponer la reflexión compleja en la tomografía en transmisión hacia arriba y hacia abajo, después de la migración en profundidad, las recopilaciones de ángulos pueden reflejar con precisión la relación de acoplamiento entre la velocidad y. profundidad y reducir la interferencia de artefactos. , por lo que la diferencia de tiempo de viaje obtenida es más precisa y confiable, y el resultado de la inversión es más preciso y puede ser mejor.
Principio del método 1
1.1 Tomografía del tiempo de viaje
La ecuación lineal de la tomografía del tiempo de viaje sísmico se puede expresar de la siguiente manera:
Actas de la Conferencia Internacional sobre Exploración y Desarrollo Regulados de Petróleo y Gas (Qingdao)
Donde: L es la matriz de sensibilidad, cuyos elementos corresponden a la longitud de la trayectoria del rayo en la cuadrícula δ; t es el vector de diferencia de tiempo de viaje; δ s es la actualización de lentitud para invertir, utilizada para actualizar el campo de velocidad.
Se puede ver en la fórmula (1) que la clave para actualizar el campo de velocidad mediante tomografía de tiempo de viaje radica en la determinación de la matriz de sensibilidad y el cálculo de la diferencia de tiempo de viaje. La matriz de sensibilidad se determina mediante una simulación directa de trazado de rayos eficiente, y su elemento de matriz aij representa la longitud de la trayectoria del rayo del I-ésimo rayo en la J-ésima cuadrícula. Hay dos métodos para determinar la diferencia de tiempo de viaje: método directo y método indirecto. El método directo consiste en comparar el tiempo de viaje elegido por el conjunto de disparos o el conjunto de puntos centrales comunes con el tiempo de viaje del trazado de rayos correspondiente para obtener la diferencia de tiempo de viaje; el método indirecto consiste en obtener la diferencia de tiempo de viaje mediante la transformación de profundidad residual; Luego, la diferencia de tiempo de viaje se proyecta hacia atrás a lo largo de la trayectoria del rayo para obtener la actualización de la lentitud y, por tanto, la velocidad.
1.2 Cálculo de la diferencia de tiempo de viaje
Este artículo utiliza un método que combina el ajuste automático y el control manual para extraer la profundidad residual del ángulo de fruncido. Debido a limitaciones de espacio, no lo presentaremos en detalle aquí. En el * * * punto de imagen reunido en el dominio del ángulo, la profundidad residual de cada * * * punto de imagen se recoge y luego se convierte en diferencia de tiempo de viaje. Entre ellos, la relación de conversión entre la profundidad residual y la diferencia de tiempo de viaje se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Diagrama esquemático de la relación de conversión entre la diferencia de tiempo de viaje δ T y la profundidad residual δ Z
Como se muestra en la Figura 1, debido a los cambios en la posición de la interfaz, el rayo cambia (es decir, el rayo real se convierte en un rayo nuevo), la longitud de trayectoria adicional δ L = A1+A2 y la diferencia de tiempo de viaje resultante δ T = δ L s, no es difícil. para obtener
Actas no convencionales de la Conferencia Internacional sobre Exploración y Desarrollo de Petróleo y Gas (Qingdao)
Sustituyendo la fórmula (3) en la fórmula (2), podemos obtener
Actas de la Conferencia Internacional sobre Exploración y Desarrollo de Petróleo y Gas No Convencionales (Qingdao)
Entonces, la relación de conversión entre la diferencia de tiempo de viaje y la profundidad residual es:
Actas de la Conferencia Internacional sobre Exploración y Desarrollo de Petróleo y Gas No Convencionales (Qingdao) Conferencia sobre exploración y desarrollo de petróleo y gas no convencionales (Qingdao)
Entre ellos: δt es la diferencia de tiempo de viaje; δ z es la profundidad residual s es el valor de lentitud del punto de imagen; el ángulo de la capa reflectante; β es el ángulo de incidencia del rayo, correspondiente al ángulo del punto de formación de imágenes en el dominio del ángulo.
1.3 Trazado de rayos y cálculo de la matriz de sensibilidad
La tomografía en tiempo de viaje generalmente utiliza un método de trazado de rayos simple y eficiente para calcular la matriz de sensibilidad.
El método de análisis de velocidad tomográfica propuesto en este artículo requiere que la dirección de cada rayo del trazado de rayos corresponda al ángulo del punto de imagen reunido dentro del dominio del ángulo. * * * La reflexión se puede descomponer en dos tipos de transmisión compleja hacia arriba y hacia abajo. No se consideran problemas. Reduce la dificultad del trazado de rayos hasta cierto punto y mejora la precisión del cálculo de la matriz de sensibilidad. Por lo tanto, es un aspecto importante que la tomografía de velocidad basada en conjuntos de puntos de imágenes en el dominio del ángulo sea superior a la tomografía de velocidad basada en otros conjuntos.
Este artículo utiliza un método de trazado de rayos preciso y eficaz: el método de gradiente de velocidad constante (Gan Lan, 1985) para obtener la matriz de sensibilidad. Durante el proceso de parametrización del modelo, se utiliza una cuadrícula rectangular para dividir el campo de velocidad. El ángulo del trazado de rayos se determina entonces basándose en el ángulo local del fruncido angular y la inclinación de la capa reflectante. A partir del punto de imagen correspondiente al ángulo reunido, el trazado de rayos se realiza de acuerdo con el ángulo incidente del rayo y un tamaño de paso fijo. Finalmente, el tamaño de paso del I-ésimo rayo en la j-ésima cuadrícula se acumula para obtener su elemento matricial lij. El tamaño del paso del trazado de rayos se puede seleccionar manualmente de acuerdo con los requisitos de precisión de la matriz de sensibilidad, lo que tiene una gran flexibilidad y puede mejorar la eficiencia computacional.
1.4 Método de implementación de la inversión tomográfica del tiempo de viaje
El proceso de implementación del análisis de velocidad de recolección de imágenes de carbonatos marinos estudiado en este artículo incluye los siguientes pasos:
(1 )Establecimiento del modelo de velocidad inicial. La velocidad de la capa convertida a partir de la velocidad de apilamiento se utiliza para realizar la migración en profundidad previa al apilamiento, y la interfaz de la capa se obtiene en el perfil de migración junto con las limitaciones de las características sísmicas y geológicas reales del área de exploración de carbonatos marinos, la velocidad inicial. Se genera el campo de la tomografía.
(2) Obtener la matriz de sensibilidad y diferencia de tiempo de viaje. Con base en el campo de velocidad inicial de la tomografía, la matriz de sensibilidad correspondiente a los puntos de imagen en el dominio del ángulo se obtiene mediante simulación directa de trazado de rayos. De acuerdo con la situación real de los datos, los puntos de imagen (ADCIG) se extraen de acuerdo con un cierto ángulo; rango y cada capa se recoge. Los residuos de profundidad se convierten en diferencias de tiempo de viaje.
(3) Inversión cromatográfica mediante regularización e información previa. Utilizando la diferencia de tiempo de viaje y la matriz de sensibilidad obtenidas, se establece una ecuación de inversión de acuerdo con la fórmula (1), y la actualización de la lentitud se invierte agregando regularización e información previa para actualizar la velocidad.
(4) Utilice criterios de análisis de velocidad para determinar si se debe iterar. Con base en la planitud del eje del evento en el punto de imagen reunido en el dominio del ángulo * * * (es decir, si la diferencia de tiempo de viaje es cercana a cero) y los requisitos de precisión de la velocidad, se decide si se debe proceder a la próxima iteración. Si es necesario continuar la iteración, regrese al primer paso y repita el proceso. Si se cumplen los requisitos de precisión, salga del ciclo. Una vez completada la actualización iterativa de velocidad, se realizan análisis de errores y análisis de sensibilidad. Los pasos de implementación se muestran en la Figura 2.
Figura 2 Diagrama de flujo del análisis de velocidad de recolección de imágenes de carbonato marino.
2 Cálculo de prueba del modelo y datos reales
2.1 Cálculo de prueba del modelo geológico sísmico
Los siguientes son los resultados del procesamiento de inversión tomográfica de un modelo geológico sísmico típico . El modelo cubre muchos cuerpos geológicos complejos, incluidas fallas de empuje muy pronunciadas, varios cuerpos de alta velocidad (como rocas volcánicas) y conexiones de muchos bloques de fallas pequeños. Este modelo utiliza el campo de velocidad de la capa obtenido mediante el análisis de velocidad convencional como campo de velocidad inicial para la migración. El análisis de velocidad tomográfica utiliza 80 * * * puntos de imagen y el dominio del ángulo utiliza 36 puntos de imagen de adquisición de ángulo * * * (rango de ángulo 0 ~). 35, intervalo de ángulo 1). La Figura 3 muestra el perfil de migración en profundidad inicial previo al apilamiento y el campo de velocidad inicial tomográfico establecido. La Figura 4 muestra una comparación entre el ángulo inicial y el ángulo después de la tomografía. Se puede ver que el ángulo después de la tomografía tiene mejor planitud. La Figura 5 muestra el campo de velocidad después de la actualización de la tomografía y su correspondiente perfil de migración en profundidad previo al apilamiento. La Figura 6 muestra la comparación de la velocidad tomográfica inicial, la velocidad de inversión y la velocidad verdadera en x = 6010 m. Como se puede ver en la Figura 5 (a), a excepción de la capa delgada de la falla de empuje en el límite izquierdo y la capa extremadamente delgada en la capa de roca suprayacente, la estructura en otras ubicaciones puede obviamente estar invertida como se puede ver en la Figura 5 (a), a excepción de la capa delgada de la falla de empuje en el límite izquierdo y la capa extremadamente delgada en la capa de roca suprayacente, la estructura en otras ubicaciones puede obviamente estar invertida como se puede ver en la Figura 5 (a), a excepción de la capa delgada de la falla de cabalgamiento en el límite izquierdo y la capa extremadamente delgada en la capa de roca suprayacente, la estructura en otras ubicaciones puede obviamente estar invertida como se puede ver en la Figura 5 (a), a excepción de la capa delgada de la falla de empuje en el límite izquierdo y la capa extremadamente delgada en la capa de roca suprayacente, la estructura en otras ubicaciones puede obviamente estar invertida como se puede ver en la Figura 5 (a), a excepción de la capa delgada de la falla de empuje en el límite izquierdo y la capa extremadamente delgada en la capa de roca suprayacente, la estructura en otras ubicaciones puede obviamente invertirse; Figura 5 (b), la interfaz reflectante básicamente ha vuelto a la posición correcta y el efecto de imagen es bueno. El campo de velocidad tomográfico obtenido es básicamente consistente con las condiciones geológicas del área y tiene una alta precisión, lo que proporciona buenos requisitos previos para el procesamiento y la interpretación posteriores.
2.2 Procesamiento de prueba de datos reales en un área de exploración de carbonatos marinos
Los siguientes son los resultados del procesamiento de inversión tomográfica de datos reales en un área de exploración de carbonatos marinos determinada. La velocidad de los datos cambia mucho (3000 ~ 6500 metros/segundo), la capa objetivo está profundamente enterrada y la relación señal-ruido de los datos es baja.
En el análisis de velocidad tomográfica, se utilizaron 80 * * * puntos de imagen y se utilizaron 39 ángulos en la colección de * * * puntos de imagen en el dominio del ángulo (rango de ángulo 0 ~ 38, intervalo de ángulo 1). La Figura 7 muestra el perfil de migración en profundidad inicial previo al apilamiento y el campo de velocidad inicial tomográfico establecido. La Figura 8 muestra una comparación entre la agregación angular inicial y la agregación angular después de la tomografía. Se puede ver que el ángulo reunido después de la tomografía tiene mejor continuidad y una posición de interfaz más precisa. La Figura 9 muestra el campo de velocidades después de la tomografía y su perfil de migración en profundidad previo al apilamiento. Se puede ver que los valores de velocidad y las interfaces de velocidad en el campo de velocidad actualizado son más realistas, y las interfaces en el perfil de migración en profundidad previo al apilamiento resultante están bien regredidas. Sin embargo, dado que este método se ve muy afectado por la relación señal-ruido de los datos, la precisión de los resultados de la inversión es menor que la del modelo teórico, que debe mejorarse y perfeccionarse en el futuro.
Figura 3 Perfil de migración en profundidad previo al apilamiento (a) y campo de velocidad inicial de la tomografía establecido por el mismo (b).
Fig. 4 Conjunto de ángulo inicial (a) y conjunto de ángulo actualizado por tomografía (b)
Fig. 5 Campo de velocidad (a) y compensación de profundidad previa a la pila después de la actualización de la tomografía Mover sección (b).
Figura 6 Comparación de velocidad inicial, velocidad de actualización del cromatograma y velocidad verdadera en x = 6010m.
Figura 7 Perfil de migración en profundidad previo al apilamiento (a) y campo tomográfico de velocidad inicial establecido por el mismo (b).
Fig. 8 Conjunto de ángulo inicial (a) y conjunto de ángulo actualizado por tomografía (b)
Fig. 9 Campo de velocidad (a) y migración de profundidad previa a la pila después de la actualización de la tomografía Sección ( b).
3 Conclusión
El análisis de velocidad de las imágenes de rocas carbonatadas marinas puede reflejar con precisión la relación de acoplamiento entre velocidad y profundidad y reducir la interferencia de imágenes falsas. En comparación con otros métodos de inversión de tomografía de recolección, la diferencia de tiempo de viaje obtenida con este método es más precisa, lo que hace que la inversión de velocidad sea más precisa. Otra ventaja es que durante el proceso de trazado de rayos no es necesario considerar problemas complejos de reflexión, por lo que se puede utilizar un método de trazado de rayos rápido y preciso. Los cálculos de prueba del modelo y los resultados de los datos reales muestran que este método tiene una alta precisión de inversión de velocidad, una velocidad de cálculo rápida y buenos resultados de migración previa a la pila. Sin embargo, los datos de migración previa a la pila pueden resolver el problema del análisis de velocidad en áreas de exploración de carbonatos marinos bajos. La relación señal-ruido tendrá un gran impacto en la precisión de la inversión tomográfica.
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