避開異常區域的油田可鉆區域的地圖繪制方法

專利名稱：避開異常區域的油田可鉆區域的地圖繪制方法
技術領域：
本發明涉及一種陸上或海上油田的可鉆區域的地圖繪制方法，所述可鉆區域要避開異常區域，比如地表油氣區。
人們知道，地表油氣位于地表和一定的深度之間。而在這樣的深度，鉆井還沒有裝上可以阻斷可能有的進氣的設備。在石油鉆井過程中，所述地表油氣構成非常嚴重的潛在危險。因此，在建設一口鉆井之前，最好對所述地表油氣的位置和數量予以評估。
迄今為止，地表油氣的探測仍是通過一種所謂的二維(2D)反射地震勘探法進行的。該方法是這樣的借助于一個數據采集系統，收集來自地下聲波反射的地震波。所述數據采集系統包括至少一個聲波發射源和一列聲波接收器，后者在陸地表面(陸上地震)或者在海洋表面(海洋地震)上移動。
特別地，在進行海上二維地震勘探時，數據采集系統包括一條裝有聲波脈沖發射源的船，該船還拖帶一條繩或拖纜，其上裝有許多等距離的傳感器，用來接收由不同地層反射的聲波，并各自發送代表所接收到的聲波隨時間變化的振幅的信號，該信號被記錄下來，形成稱為地震波曲線的記錄曲線。拖纜的長度可以在約500米到約6000米之間變化，裝在該拖纜上的傳感器相互間距為幾米到數十米，例如在12.5米到約50米之間。在這種二維地震勘探法中，作為研究對象的海洋區域可以有數百公里見方，例如可以是一個200公里×200公里的區域。所述船沿著相互平行的、相距數公里例如5到6公里的直線路徑經過所述區域。在船的移動過程中，所述震源按規則的時間間隔、例如每隔5秒鐘發射脈沖。對于船的每一條直線路徑，在對地震波記錄曲線進行處理之后，可以得到由許多垂直方向的地震波曲線構成的二維地震剖面。該剖面表示在X(船的移動方向)T(用時間表示的深度)坐標系下地層的垂直剖面。
在深度淺而充滿油氣的砂巖的情況下，反射的地震波能量的值可能較大，這在記錄的所述地震剖面上表現為大振幅的峰值(亮點)。
為了重建被研究區域的地層圖象，應將所記錄的各地震剖面拼接起來，并需推測所述剖面的亮點之間的模擬插值。但是，所述插值的運算費時，包含主觀性因素。事實上，不同解釋者以不同的方式進行模擬插值從而導致繪出的地圖的風險度亦不同的情況并不少見。
人們還知道一種三維(3D)地震數據采集法。該方法使用一種數據采集系統，這種系統包括至少一個聲波發射源和許多列聲波傳感器，這些傳感器在陸地表面(陸上三維地震數據采集)或者海洋表面(海上三維地震數據采集)移動。在進行海上三維地震數據采集時，裝有至少一個聲波發射源的船拖帶數條相互平行設置的、可多達八條的繩或拖纜，每一繩或拖纜上裝有許多聲波傳感器。所述繩或拖纜比二維地震數據采集法中的要短得多，相互間隔一定的距離，例如約50米，并帶有等距離例如各相隔25米的傳感器。船掃描過的區域的寬度隨傳感器列的數目增加而增加，例如，在前述數據的情況下，該寬度約為400米。
對于每一條記錄曲線，都有一個空間位置與之相關，該空間位置由形成該曲線而發射聲波時發射源及傳感器的坐標所確定。
由在三維地震數據采集過程中記錄到的地震波曲線，可以得到某一坐標系(X,Y,T)下的所謂“三維地震塊”(三維地震剖面)形式的三維地下圖像。為此，對于在一代表地震波曲線采集平面的(X,Y)平面內形成規則空間格子的格網組中的每一個小方格(bin)，賦予一個從位于所考慮的小方格內部的記錄曲線處理而來的中心地震波曲線。所述處理用眾所周知的多次覆蓋技術進行。該中心曲線沿時間軸T置于所述小方格的中心。按假想的平行六面體單元塊對地震塊取樣，所述單元塊各自以一小方格為對正基準，其沿X和Y軸的尺度與小方格的X和Y軸尺度對應，其在T軸方向上的厚度與取樣時間的長短相應。所述取樣時間被選擇來對中心地震波曲線進行取樣。所述每一單元塊含有一個地震波曲線樣本。
這樣就得到了地下的連續樣本。樣本地震塊中的任一單元塊Cijk也因此由其中心坐標，也就是說該單元塊所包含的中心地震波曲線樣本的坐標(Xi,Yj,Tk)，以及該樣本的振幅Ajik完全確定下來，其中，Xi和Yj是與所述單元塊相關的小方格Bij的坐標，Tk則是小方格Bij的中心地震波曲線TRij的第k樣本的時間坐標。將所述三維地震塊的平面(X,Y)劃分為格子狀的小方格最好是矩形的，與地面上例如長為50米(拖纜之間的距離)、寬為25米(拖纜上相鄰二傳感器之間的距離)的矩形相一致。
在一次發射中采集到的有用信息集中于一個以記錄曲線的空間位置為中心的一個錐形空間內部。對應于在船前進時相繼的兩次發射的錐形空間相互不重疊，或者只是對地表地層有部分重疊。因此，利用用于石油勘探的、目的在于勘測深度的參數進行的所述三維地震數據采集法，不利于強調地表勘探、尤其是地表油氣勘探的目的。
本發明的發明人發現，仍可以利用三維地震數據采集法繪制地層表層區域地圖，并具有高的空間分辨率。
作為本發明之基礎的基本思想是，地表油氣區形成很容易區別其特征的強振幅現象。
因此，本發明的目的是提供一種避開異常區域的油田可鉆區域的地圖繪制方法，該方法在于-在油田的待勘探區域用地震反射采集設備進行地震波曲線或記錄采集，-從所述記錄的地震波曲線構造一個作為待勘探區域在(X,Y,P)坐標系下的三維圖像的三維地震塊，即，對于在一個由(X,Y)軸確定的、被選來代表地震波曲線采集平面的平面內形成規則空間格子的格網組中的每一個小方格，賦予一個從若干位于所考慮的小方格的內部的記錄曲線處理而來的中心地震波曲線，該曲線沿P軸置于所述小方格的中心，-按單元塊對三維地震塊取樣，每一單元塊各自以一(X,Y)平面上的小方格為對正基準，其沿X和Y軸的尺度與其作為對正基準的小方格的X和Y軸尺度對應，其在P軸方向上的厚度對應于所述小方格的中心地震波曲線沿P軸的取樣間距，以使得每一單元塊含有一個由其在所述地震塊中的坐標確定的地震波曲線樣本，所述坐標構成包括所述樣本的單元塊的坐標，該方法的特征在于-對于地震塊的每一單元塊，由其所包含的地震波曲線樣本的振幅計算該單元塊的能量，該能量與所述振幅的平方成正比，-確定一個能量閾值，超過該閾值，就認為可能存在異常區域，-從地震塊中選出其能量等于或超過所述閾值的單元塊，-給所述選出的單元塊賦予一個碼值，使得所有屬于同一相鄰選出的單元塊組的單元塊具有相同的編碼，而屬于不同的相鄰選出的單元塊組的單元塊具有不同的編碼，所述每一個相鄰選出的單元塊組即構成一個異常區域，-對于每一保留的單元塊，將其位置(X,Y,P)及相關編碼存儲起來，-對賦予編碼的單元塊組進行XY投影，或作其俯視圖，每一異常區域或亮點在該投影上具有不同的編碼，這樣就給出了疊加在一起的異常區域圖，-可還對賦予編碼的單元塊組進行XP投影或YP投影，以便表示出異常區域沿X軸或沿Y軸方向的累積厚度，以確定異常區域所在的深度。
在極端情況，一個異常區域可能由一個單元塊組成。
所述方法中，涉及對地震塊的處理以獲得異常區域圖的所有運算，除了所述閾值的選擇要留給操作人員判斷之外，都由一計算機程序自動進行。
本發明方法的一個優點是，對于異常區域的探測，可以使用三維數據采集法，這種方法與二維數據采集法相比，由于采集時間變短，其成本明顯降低。
本發明方法的另一個優點是，可以確定若干個閾值，引入誤差范圍的概念。可以分別以樂觀假設、悲觀假設和中性假設為前提，繪制風險度不同的地圖。
本發明的方法還有一個優點在于，與傳統的三維地震數據處理法(作圖法)相比，不必那么精確地知曉每一地震波曲線的空間位置。例如，進行海上數據采集時，如果每一列傳感器只裝一個尾部羅盤浮標用來提供所述列相對于船的移動方向的偏角，即足以達到足夠的精確度。
根據本發明，置于地震塊(X,Y)面上的每一小方格之中心的中心地震波曲線，尤其可以是一個對一組曲線例如在公共中心點求和而得的疊加曲線，該曲線系從用多次覆蓋法記錄的地震波曲線得到。所述中心地震波曲線還可以是對所述疊加地震波曲線和/或地震波曲線組應用傳統的時間偏移或深度偏移技術而得到的時間偏移曲線或深度偏移曲線。
當置于三維地震塊每一小方格之中心的中心地震波曲線是一疊加曲線或一時間偏移曲線時，用來構建所述地震塊的(X,Y,P)坐標系的P軸就是時間軸T。當所述中心地震波曲線是一深度偏移曲線時，所述P軸就是深度軸Z。
下面參照附圖描述本發明，附圖中

圖1簡意示出了一個帶有成套設備的三維地震波采集系統；圖2示出了一個三維地震塊，它在一(X,Y,T)坐標系下劃分為小方格，并按單元塊取樣；圖3示出了選出并編碼的單元塊組的XY投影；圖4示出了選出并編碼的單元塊組的XT投影；圖5示出了選出并編碼的單元塊組的YT投影；圖6是一個頻數曲線，示出了異常單元塊在每一能量閾值的數目；圖7是一個曲線圖，給出了隨閾值變化的異常面積。
參見圖1，三維數據采集系統包括一條船10，該船拖帶有一個發射聲波脈沖的地震波源12，以及兩條各裝有48個傳感器的繩14、16。
所述繩各自長600米，每條繩上的第一個傳感器和最后一個傳感器都設有標志，以便能夠例如用激光標定它們的位置。處于中間的傳感器中的某些傳感器裝有羅盤，以提供所述繩相對于船的移動方向的偏移信息。
針對下述不同的模擬數據采集的幾何參數，實施了根據本發明的方法1、繩的長度試驗了長度為標準繩的一半(300米)、四分之一(150米)和八分之一(75米)的繩，以及只裝有一個傳感器的繩。從第一傳感器到發射點的距離，或者說是偏移，相對于通常的偏移縮短了，變成約30米。地震波源的功率因此亦降低；2、發射點的間距各發射點相距6.25米或12.5米；3、繩的間距在使用多條繩的情況下，繩的間距為25米或50米；4、小方格的大小試驗了下列尺寸6.25×12.5米；6.25×25米；12.5×25米和12.5×50米。
在上述所有數據情形下，對于提出的問題都獲得了令人滿意的異常區域圖。
對于構建一個三維地震塊，僅用一條長度不大、只裝有少量傳感器的繩進行數據采集仍可以令人滿意。所述單一繩的長度可以是150米、75米，在極端情況下甚至可以只有一個傳感器。
參見圖2，從數據采集設備記錄到的地震波曲線，可以構建一個三維地震塊20，它是勘探區域在以O為原點的空間時間(X,Y,T)正交坐標系下的三維圖像。其中，X和Y是空間軸，T是時間軸。首先，由X和Y軸確定的、選為地震波曲線采集的代表性平面的平面由一組小方格劃分為規則網格狀，覆蓋了對應于勘探區域的平面表面。對于所述方格組中的每一小方格，賦予一個從若干位于所考慮的小方格內部的記錄曲線處理而來的中心地震波曲線。該中心曲線沿時間軸T置于所述小方格的中心。這樣，對于小方格Bij，就為其分配了一個中心地震波曲線TRij，該曲線沿時間軸T位于小方格Bij的坐標為Xi和Yj的中心αij。
然后對包括分別與每一小方格相聯系的一個中心地震波曲線的地震塊20按平行六面體單元塊進行取樣，每一單元塊以(X,Y)平面上的一個小方格為對正基準，其沿X和Y軸的尺度分別與其作為對正基準的小方格的X和Y軸尺度對應，其在T軸方向上的厚度ΔT與所述與小方格相聯系的中心地震波曲線在T軸上的取樣間距相應。這樣，每一個單元塊都含有一個中心地震波曲線樣本，該樣本在所述地震塊內是由其(X,Y,T)坐標所確定的，所述坐標亦構成包含該樣本的單元塊的坐標。這樣，以小方格Bij為對正基準的單元塊Cijk沿X和Y軸的尺度就分別對應于小方格Bij在同一軸上的尺度，其厚度ΔT就對應于地震波曲線TRij的取樣時間間距。該單元塊包含所述中心地震波曲線TRij的第k樣本，該樣本的坐標是(Xi,Yj,Tk)，該坐標亦構成單元塊Cijk的坐標。這樣，地震塊20的每一單元塊就可以由其所包含的中心地震波曲線樣本的坐標(X,Y,T)和所述樣本的振幅很好地確定。
對于地震塊20的每一單元塊，由其所包含的中心地震波曲線樣本的振幅計算該單元塊的能量，該能量與所述振幅的平方成正比。這樣，就將地震塊20轉化成了由若干同樣的單元塊組成的地震塊，而每一單元塊是由其在地震塊20內的坐標(X,Y,T)及其能量所確定的。
確定一個能量閾值，超過該閾值，就認為可能存在異常區域。然后，從地震塊中選出其能量等于或超過所述閾值的單元塊。
相鄰的、選出的單元塊組成單元塊組，給所述選出的單元塊分別賦予一個碼值，使得所有屬于同一個單元塊組的單元塊具有相同的編碼，而屬于不同的單元塊組的單元塊具有不同的編碼，所述每一個單元塊組即構成一個異常區域。如此賦予選中的單元塊的編碼可以由顏色組成，各異常區的顏色各不相同。為了將選中的單元塊組成相鄰單元塊組，如果兩個單元塊有至少一條公共棱，就認為它們是相鄰的。
在極端情況，一個異常區域可能由一個孤立的單元塊組成。
對于每一保留的單元塊，將其由其坐標(X,Y,P)確定的位置及其編碼存儲起來。
對賦予編碼的單元塊組進行XY投影，或作其俯視圖，每一異常區域或亮點在該投影上具有不同的編碼，例如具有不同的顏色，這樣就給出了如圖3所示疊加在一起的異常區域圖。在該圖中，用標號28標出了一口鉆井的位置。在該位置，該鉆井沒有在異常區域上。
也可以對賦予編碼的單元塊組進行XT投影或YT投影，以便表示出異常區域如圖4所示沿X軸或如圖5所示沿Y軸方向的累積厚度，以確定異常區域所在的深度。
綜合三個投影，就可以在地震塊內部限定異常區域并確定其位置。
所述閾值是按下述方式選擇的a)借助于統計手段，估計可能作為閾值的可能值范圍。
b)在所述范圍內，對于不同閾值在地震數據記錄上觀察異常的延伸范圍，然后選擇一個閾值。
圖6示出了一個頻數曲線的例子，示出的是在三維地震塊的整個內部，以dB表示的不同能量值與具有所述能量值的單元塊的數目的函數關系。通常，要保留閾值的值位于曲線斜率的轉折處。在如圖所示的例子中，該閾值約為123dB。
圖7是一個曲線圖，給出了隨閾值變化的異常面積。
在前述附圖所闡釋的例子中，可以看出，對于低于118dB的閾值，異常區域覆蓋了三維地震塊100％的表面面積。圖中所選擇的閾值為123dB，該閾值對應于85％的面積覆蓋率。可以認為這是一種悲觀的假設。
根據本發明，可以根據測繪時所定的風險度來改變用以選定單元塊的能量閾值。
權利要求
1．一種避開異常區域的油田可鉆區域的地圖繪制方法，它在于-在油田的待勘探區域用地震反射采集設備進行地震波曲線或記錄采集，-從所述記錄的地震波曲線構造一個作為待勘探區域在一(X,Y,P)坐標系下的三維圖像的三維地震塊，即，對于在一個由(X,Y)軸確定的、被選來代表地震波曲線采集平面的平面內形成規則空間格子的格網組中的每一個小方格(Bij)，賦予一個從位于所考慮的小方格的內部的記錄曲線處理而來的中心地震波曲線(TRij)，該曲線沿P軸置于所述小方格的中心(αij)，-按單元塊對所述三維地震塊取樣，每一單元塊(Cijk)各自以一(X,Y)平面上的小方格(Bij)為對正基準，其沿X和Y軸的尺度與其作為對正基準的小方格的X和Y軸尺度對應，其在P軸方向上的厚度對應于所述小方格的中心地震波曲線沿P軸的取樣間距，以使得每一單元塊含有一個由其在所述地震塊中的坐標(X,Y,P)確定的地震波曲線樣本(k)，所述坐標構成包含所述樣本的單元塊的坐標，其特征在于-對于地震塊的每一單元塊(Cijk)，由其所包含的地震波曲線樣本的振幅計算該單元塊的能量，該能量與所述振幅的平方成正比，-確定一個能量閾值，超過該閾值，就認為可能存在異常區域，-從地震塊中選出其能量等于或超過所述閾值的單元塊，-給所述選出的單元塊賦一個碼值，使得所有屬于同一相鄰選出單元塊的組的單元塊具有相同的編碼，而屬于不同的相鄰選出單元塊的組的單元塊具有不同的編碼，所述每一相鄰選出單元塊組即構成一個異常區域，-對于每一保留的單元塊，將其位置(X,Y,P)及其編碼存儲起來，-對賦予編碼的單元塊組進行XY投影，每一異常區域在該投影上具有不同的編碼，這樣就給出了一個疊加在一起的異常區域圖。
2．如權利要求1所述的方法，其特征在于，對賦予編碼的單元塊組進行XP投影或YP投影，以便表示出異常區域沿X軸或沿Y軸方向的累積厚度，以確定異常區域所在的深度。
3．如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述賦予單元塊的編碼由賦予每一異常區域的不同的顏色組成。
4．如權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，根據繪制地圖時所定的風險度來改變所述能量閾值。
全文摘要
一種地圖繪制方法在于:進行數據記錄采集;從記錄的地震波曲線構造一個三維(X,Y,P)地震塊,按單元塊(C
文檔編號G01V1/28GK1220733SQ9719513
公開日1999年6月23日 申請日期1997年4月30日 優先權日1996年4月30日
發明者蒂埃里·德瓦利埃, 赫爾姆特·庫恩, 迪迪耶·帕龍, 伊夫·拉費特 申請人:道達爾集團, 埃爾夫·阿奎坦生產公司