专利名称：一种根据实际钻井轨迹校正vsp下行波的处理方法
技术领域：
本发明属于地震勘探和开发领域，尤其涉及一种根据实际钻井轨迹校正VSP下行波的处理方法。
背景技术：
现有技术中，通常处理VSP资料时，一般都假设把石油钻井当作垂直地面90度，基 本不考虑钻井因施工因素与中心垂直线的偏离程度。随着石油勘探程度越来越高，对VSP 资料的采集、处理精度要求也越来越高，例如在岩性勘探和小幅度构造勘探中对速度要求 的敏感程度比较高，因为速度精度要求高，当速度出现误差，很容易影响勘探的效果。通常 用VSP求得的速度与测井速度一般都是作为基准速度来校正地震速度的，这样由于钻井轨 迹偏离中心垂直线时而处理时不做任何校正会引起VSP走时路程误差，而走时路程误差进 而引起由路程求取得的速度误差，进一步影响勘探的精度。此外由于钻井轨迹偏离中心垂直线太多不进行校正而弓I起VSP资料无法解释，或 者影响地震资料解释的实例经常发生。现有的VSP下行波处理技术是在假设石油钻井垂直的条件下进行处理。其走时路 径计算公式为式(1)5 = Vx2+//2( 1 )当钻井轨迹与中心垂直线偏离较大时，则产生比较大的误差。误差为式(2)Δ s =S1-S = ^lx2 +d2-2xdcos0 + h2 -yjx2+h2 (2)图1是某区域1井钻井轨迹图，从图中可知，利用现有技术在4200米以下钻井轨 迹偏离中垂线比较大。图2某盆地101井钻井轨迹图，可知在2000以下钻井轨迹偏离中垂 线比较大。而深度比较大是勘探的目的层，因此常规处理VSP资料会在深层有比较大的误差。
发明内容
本发明根据现有技术中存在的钻井轨迹产生较大误差的技术难题，研发了一种根 据实际钻井轨迹校正VSP下行波的处理方法。解决VSP测井中基于垂直钻井的理论假设。 用实际石油钻井轨迹数据偏离中心距离和方位进行校正，消除由钻井轨迹偏离中心垂直线 引起的VSP下行波处理的误差。该处理方法能校正钻井轨迹数据偏离中心垂直线VSP下行波资料的误差，解决部 分由部分偏离中心轨迹太多而造成常规VSP资料处理失败，减少浪费勘探经费，提高地震 勘探精度等方面有着重要的作用。该校正方法是在各向同性介质的条件下进行校正，利用 钻井轨迹的方位与偏离数据校正VSP资料，精确程度比较高。在各向异性非均勻介质的假 设条件下使用则存在一定误差。本发明所采用的技术方案如下
一种根据实际钻井轨迹校正VSP下行波的处理方法，所述方法包括如下步骤，步骤1 探测井眼轨迹数据和地震资料，
探测得到钻井轨迹数据，并输入(1)钻井深度h;(2)井斜角钻井与垂直线的夹角；(3)方位角在钻井深度h时钻井轨迹点与中心垂直线的方位角；探测得到VSP数据，并输入(4)偏移距X 钻井井口到爆炸点的距离；(5) θ 以井口为原点，井口与爆炸点方位角；(6) VSP测量时的深度(即钻井深度)h ；步骤2 根据输入的地震数据，求取VSP检波器在深度h时与中垂线的距离d，走时 钻井轨迹数据S和S1, S1为地面震源激发点到实际钻井中VSP检波器波的走时路径；(1)求取d，d为钻井中VSP检波器在深度h时与中垂线的距离，d = h · tg Y(2)求取 S，5 = ^x2+P(3)求取 S1，& = ylx2+d2-2xdcose + h2步骤3 计算在深度为h时的走时路径误差Δ s =S1-S = ^x2 +d2 -Ixdcosθ + h2 -y/x2+h2 ；步骤4 误差分析及校正步骤根据步骤3得到的误差，进行分析校正对于走时路径误差进行相对误差分析和绝对误差分析，并且进行校正，具体校正 方法是把实际钻井中VSP检波器波的位置平移d (d为钻井中VSP检波器在深度h时与中垂 线的距离)到井口中心垂直线上(深度h不变)。并且求出所有深度的中地面震源激发点 与在钻井井口中心垂直线上VSP检波器的走时。由于VSP检波器在钻井中接收到的是地面激发波的振幅，波的振幅最先到达时间 to称为初至Utl为原始观测数据)。而这一段时间与走时路径的比ν = S1Atl为平均速度。(1)求由地面震源激发点与在钻井中VSP检波器的走时路径与初至时间tQ的比V =S1Atl,该比为平均速度。(2)把实际钻井中VSP检波器波的位置平移d(d为钻井中VSP检波器在深度h时 与中垂线的距离)到井口中心垂直线上(深度h不变)。(3)由求得的钻井中心垂直线上VSP检波器波的位置与地面震源激发点距离s (S 为到理论垂直钻井中VSP检波器波的走时路径)，用V = S1Atl为平均速度求得钻井中心垂 直线上VSP检波器波的位置与地面震源激发点走时、。，t0o = s/v。(4)求由地面震源激发点与在钻井井口中心垂直线上VSP检波器的走时tQ。与初 至时间tQ(tQ为原始观测数据)的差At，At = t0-t0o,(5)对原始观测数据、进行校正，即、。=At，也就是求得在所有深度的中地 面震源激发点与在钻井井口中心垂直线上VSP检波器的精确走时、。。
(6)误差分析计算误差走时路径绝对误差
Δ s =S1-S = ^x2 +d2 -2xdcos0 + h2 --Jx2+h2 ,计算走时路径相对误差Δ S/Sl计算走时绝对误差Δ t = tQ-t0。计算走时相对误差Δ t/t0分析误差分析走时路径绝对误差，找出最大绝对误差所在深度，最大数值，对实 际生产的影响的程度。也可以分析一段所在深度绝对误差比较大的对实际生产的影响的程度。分析走时路径相对误差，找出最大走时路径相对误差所在深度，最大数值，对实际 生产的影响的程度。也可以分析一段所在深度走时路径相对误差比较大的对实际生产的影 响的程度。还可以设立一个走时路径相对误差门槛值，对以前没进行校正的VSP资料进行 质量评价，判断资料能否利用程度。同样分析走时绝对误差，找出最大绝对误差所在深度，最大数值，对实际生产的 影响的程度。也可以分析一段所在深度走时绝对误差比较大的对实际生产的影响的程度。分析走时相对误差，找出最大相对误差所在深度，最大数值，对实际生产的影响的 程度。也可以分析一段所在深度走时相对误差比较大的对实际生产的影响的程度。还可以 设立一个走时相对误差门槛值，对以前没进行校正的VSP资料进行质量评价，判断资料能 否利用程度。步骤5:输出结果输出深度(m)，井斜角(度)，方位角(度)，地面震源激发点到中心垂直线上VSP 检波器波走时路径(m)，地面震源激发点到实际钻井中VSP检波器波的走时路径(用钻井 轨迹)(m)，走时路径误差(m)，走时路径相对误差(％)，地面震源激发点到中心垂直线上 VSP检波器波走时(ms)，地面震源激发点到实际钻井中VSP检波器波的走时(用钻井轨迹) (ms)，走时误差(ms)，相对时间误差(% )。完成对所述VSP下行波路径校正后，还包括对平均速度进行校正的步骤步骤6平均速度校正步骤进行速度校正步骤(1)求得出精确的平均速度V*，V* = S1Zt其中，t为爆炸点到钻井中VSP检波器纵波的时间，是原始数据。(2)求出未经校正的平均速度V1, V1 = S/t(3)校正速度=S1Zt- AV5AV = S/t-S/t本发明还包括对平均速度误差分析步骤步骤7 平均速度误差分析步骤(1)求出平均速度的绝对误差，绝对误差M = Si/t-S/t。(2)求出平均速度的相对误差，相对误差为AV/V*分析误差分析平均速度绝对误差，找出平均速度最大绝对误差所在深度，最大数 值，对实际生产的影响的程度。也可以分析一段所在深度平均速度绝对误差比较大的对实际生产的影响的程度。分析平均速度相对误差，找出最大走时路径相对误差所在深度，最大数值，对实际 生产的影响的程度。也可以分析一段所在深度平均速度相对误差比较大的对实际生产的影 响的程度。还可以设立一个平均速度相对误差门槛值，对以前没进行校正的VSP平均速度 资料进行质量评价，判断平均速度资料能否利用程度。本发明利用钻井轨迹与中心垂直线偏离距离和方位角，校正VSP测井中基于垂直 钻井的理论假设与实际石油钻井轨迹误差。主要提高VSP时间精度和速度精度，减少常规 VSP资料处理失败，提高勘探经费效率，为岩性勘探、小幅度构造勘探以及复杂地区的勘探 提高精确的VSP处理资料。用钻井轨迹数据校正VSP下行波资料的测量误差，提高VSP数据处理精度。考虑 用钻井轨迹数据校正其走时计算公式为式(3)丨=Vx2 +d2 - Ixdcos θ+ h2( 3 )提高的数据处理精度为式(4)Δ s =Si-S = ^Jx2 +d2-2xdcos0 + h2 -y/x2+h2 (4)其中，其中，χ:为井口到地面震源激发点距离；h:为VSP检波器在井中接收的深 度；s 为地面震源激发点到理论垂直钻井中VSP检波器波的走时路径；Sl 为地面震源激发 点到实际钻井中VSP检波器波的走时路径；d 钻井中VSP检波器波偏离钻井井口中垂线的 距离；θ 以井口为圆点，VSP检波器波与震源投影在水平面上的夹角
图1为某地区1井钻井轨迹图；图2某盆地101井钻井轨迹图；图3为井口、VSP检波器波与震源投影在水平面上投影图；图4钻井轨迹图走时示意图；图5为本发明校正方法流程图。下面将结合具体实施方式
加以说明。
具体实施例方式图1中，1井VSP资料是2002年采集的，勘探指挥部对多家处理单位处理的该井 VSP 4200米以下的资料都无法使用，从某盆地中1井钻井轨迹图(图2)可见，由于钻井轨 迹偏离中心垂直线时引起VSP时间误差，由于钻井轨迹偏离中心垂直线太多不进行校正而 引起VSP资料无法解释，并且影响地震资料解释的实例。图3、图4参数说明χ 为井口到地面震源激发点距离X1 钻井中VSP检波器与地面垂直线到地面震源激发点距离h 为VSP检波器在井中接收的深度s 为地面震源激发点到理论垂直钻井中VSP检波器波的走时路径S1 为地面震源激发点到实际钻井中VSP检波器波的走 时路径
d 钻井中VSP检波器波偏离钻井井口中垂线的距离θ 以井口为圆点，VSP检波器波与震源投影在水平面上的夹角图3是地表水平面示意图，EX是地面震源激发点，0点是井口位置，O1 点是在VSP 检波器在钻井某个深度点在地面的投影(也即是钻井轨迹在某个深度点在地面的投影)。图4是0点是井口位置，地面震源激发点EX，VSP检波器波在钻井中实际位置R1, VSP检波器波在理论垂直钻井中VSP检波器波位置R的示意图，R与R1的距离就是生产中 的误差。表1，表2，表3数据中的前3列是某盆地中1井钻井轨迹数据，分别是第1列钻 井深度h数据；第2列井斜角钻井与垂直线的夹角数据；第3列方位角在钻井深度h时钻井轨迹点与中心垂直线的方位角数据； 表1，表2，表3数据中的4-7列是某盆地中1井走时路径和走时路径误差进行分 析第6列是在假设石油钻井垂直的条件下其走时路径数据S ；第7列为地面震源激发点到实际钻井中VSP检波器波的走时路径数据S1 ；第4列走时路径绝对误差分析第5列走时路径相对误差分析数据表1，表2，表3数据中的8-11列是某盆地中1井走时和走时误差进行分析数据第8列是在假设石油钻井垂直的条件下其地面震源激发点到垂直钻井中VSP检 波器波走时数据；第9列为地面震源激发点到实际钻井中VSP检波器波的走时数据第10列走时绝对误差分析数据第11列走时相对误差分析数据表1，表2，表3是某盆地中1井VSP实际数据和钻井轨迹数据以及用这些数据进 行的误差分析，在纵波3000米/秒的平均速度时，在4725米时误差最大，其走时路径误差 为144. 95米，走时路径相对误差为2.812%，走时误差为48. 3ms，走时相对误差为2.812%见表1。 通过误差分析发现生产中无法采用该井数据根本原因是中1井VSP资料是在4200米以下 误差比较大，不能作为基准资料使用。采用本发明可以用第4列数据对走时路径进行校正，将绝对误差校正，可以提高 VSP实际数据处理精度，其提高相对精度为第5列走时路径相对误差分析数据同样对求由地面震源激发点与在钻井井口中心垂直线上VSP检波器的走时tQ。与 初至时间tQ(tQ为原始观测数据)的差At，At = t0-t0o,对原始观测数据、进行校正，即、。=At，也就是求得在所有深度的中地面震 源激发点与在钻井井口中心垂直线上VSP检波器的精确走时tQ。。从表1，表2，表3的误差分析，可以得出在观测深度段都存在大小不同的误差的结 论。用未经钻井轨迹数据校正的数据用于实际生产是存在比较大的问题的。另外从表1，表2的误差分析可以得出在不同θ 以井口为原点，井口与爆炸点方 位角；其误差是不同的，同样2400米偏移距，表2比表1最大误差要小，这样的结果表明，可 以利用钻井轨迹数据对VSP观测前的工程设计进行误差最小化设计。即选择不同的井口与二00- ^ON .01 oh .εζπ 荩00.口二 gcoo.osg003οε ^s.Ol .01 osco_S(N102 ·α Oocrssz so .0 9U600ζ6·ζ9π SCS1.Z9 二Loooc--.sgg 艺cri.sscoso .0 g 二 56 ds 0GO.00§dLOLOZ 8SS.0 S^.SI—(I—ι勻g.cooo荔 与 9·2浮εsc<l.ogo.CT>osdoo00" .0 000 i ·0 Ι90_ε ZoorLOgn 浮Lo.S荔 8Szd εοο oirGOocoscooOOOOOLOZ
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权利要求
一种根据实际钻井轨迹校正VSP下行波的处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤，步骤1探测井眼轨迹数据和地震资料，探测得到钻井轨迹数据，并输入(1)钻井深度h；(2)井斜角钻井与垂直线的夹角；(3)方位角在钻井深度h时钻井轨迹点与中心垂直线的方位角；探测得到VSP数据，并输入(4)偏移距X钻井井口到爆炸点的距离；(5)θ以井口为原点，井口与爆炸点方位角；步骤2根据输入的地震数据，求取VSP检波器在深度h时与中垂线的距离d，s为地面震源激发点到理论垂直钻井中VSP检波器波的走时路径和s1为地面震源激发点到实际钻井中VSP检波器波的走时路径；(1)求取d，d为钻井中VSP检波器在深度h时与中垂线的距离，d＝h·tgγ(2)求取S， <mrow><mi>s</mi><mo>=</mo><msqrt> <msup><mi>x</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup></msqrt> </mrow>(3)求取S1， <mrow><msub> <mi>s</mi> <mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msqrt> <msup><mi>x</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <mi>xd</mi> <mi>cos</mi> <mi>θ</mi> <mo>+</mo> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup></msqrt> </mrow>步骤3计算在深度为h时的VSP下行波的走时路径误差Δs <mrow><mi>ΔS</mi><mo>=</mo><msub> <mi>s</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><mi>s</mi><mo>=</mo><msqrt> <msup><mi>x</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <mi>xd</mi> <mi>cos</mi> <mi>θ</mi> <mo>+</mo> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>-</mo><msqrt> <msup><mi>x</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup></msqrt> </mrow>其中，x为井口到地面震源激发点距离；h为VSP检波器在井中接收的深度；s为地面震源激发点到理论垂直钻井中VSP检波器波的走时路径；s1为地面震源激发点到实际钻井中VSP检波器波的走时路径；d钻井中VSP检波器波偏离钻井井口中垂线的距离；θ以井口为圆点，VSP检波器波与震源投影在水平面上的夹角；步骤4误差分析及校正步骤根据步骤3得到的误差，进行分析校正对于走时路径误差进行相对误差分析和绝对误差分析，并且进行校正；把实际钻井中VSP检波器波的位置平移d到井口中心垂直线上，其中d为钻井中VSP检波器在深度h时与中垂线的距离，深度h不变；并且求出地面震源激发点与在钻井井口中心垂直线上VSP检波器的走时。由于VSP检波器在钻井中接收到的是地面激发波的振幅，波的振幅最先到达时间t0称为初至(t0为原始观测数据)；而这一段时间与走时路径的比V＝s1/t0为平均速度；步骤包括，(1)求由地面震源激发点与在钻井中VSP检波器的走时路径与初至时间t0的比V＝s1/t0，该比为平均速度；(2)把实际钻井中VSP检波器波的位置平移d(d为钻井中VSP检波器在深度h时与中垂线的距离)到井口中心垂直线上(深度h不变)；(3)由求得的钻井中心垂直线上VSP检波器波的位置与地面震源激发点距离s(s为到理论垂直钻井中VSP检波器波的走时路径)，用V＝s1/t0为平均速度求得钻井中心垂直线上VSP检波器波的位置与地面震源激发点走时t0o，t0o＝s/v；(4)求由地面震源激发点与在钻井井口中心垂直线上VSP检波器的走时t0o与初至时间t0(t0为原始观测数据)的差Δt，Δt＝t0 t0o；(5)对原始观测数据t0进行校正，即t0o＝t0 Δt，也就是求得在所有深度的中地面震源激发点与在钻井井口中心垂直线上VSP检波器的精确走时t0o；(6)误差分析过程1)计算误差走时路径绝对误差 <mrow><mi>ΔS</mi><mo>=</mo><msub> <mi>s</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><mi>s</mi><mo>=</mo><msqrt> <msup><mi>x</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <mi>xd</mi> <mi>cos</mi> <mi>θ</mi> <mo>+</mo> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>-</mo><msqrt> <msup><mi>x</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>,</mo> </mrow>计算走时路径相对误差Δs/s1计算走时绝对误差Δt＝t0 t0o计算走时相对误差Δt/t02)分析误差a，分析走时路径绝对误差，找出最大绝对误差所在深度，最大数值，对实际生产的影响的程度。也可以分析一段所在深度绝对误差比较大的对实际生产的影响的程度；b，分析走时路径相对误差，找出最大走时路径相对误差所在深度，最大数值，对实际生产的影响的程度；也可以分析一段所在深度走时路径相对误差比较大的对实际生产的影响的程度；步骤5输出结果输出深度(m)，井斜角(度)，方位角(度)，地面震源激发点到中心垂直线上VSP检波器波走时路径(m)，地面震源激发点到实际钻井中VSP检波器波的走时路径(用钻井轨迹)(m)，走时路径误差(m)，走时路径相对误差(％)，地面震源激发点到中心垂直线上VSP检波器波走时(ms)，地面震源激发点到实际钻井中VSP检波器波的走时(用钻井轨迹)(ms)，走时误差(ms)，相对时间误差(％)。
2.根据权利要求1所述的根据实际钻井轨迹校正VSP下行波的处理方法，其特征在于， 完成对所述VSP下行波路径校正后，还包括对平均速度进行校正的步骤步骤6平均速度校正步骤(1)求得出精确的平均速度V ，V = S1Zt其中，t为爆炸点到钻井中VSP检波器纵波的时间，是原始数据；(2)求出未经校正的平均速度V1,V1 = S/t(3)校正速度=S1A-AV5AV= S1A-SA0
3.根据权利要求1或2所述的根据实际钻井轨迹校正VSP下行波的处理方法，其特征 在于，本发明还包括对平均速度误差分析步骤 步骤7 平均速度误差ΔV分析步骤(1)求出平均速度的绝对误差，绝对误差M= Si/t-S/t ；(2)求出平均速度的相对误差，相对误差为Δν/火(3)分析误差a，分析平均速度绝对误差，找出平均速度最大绝对误差所在深度，最大数值，对实际生产的影响的程度。也可以分析一段所在深度平均速度绝对误差比较大的对实际生产的影响的程度；b，分析平均速度相对误差，找出最大走时路径相对误差所在深度，最大数值，对实际生产的影响的程度；也可以分析一段所在深度平均速度相对误差比较大的对实际生产的影响 的程度。
全文摘要
本发明属于地震勘探和开发领域，尤其涉及一种根据实际钻井轨迹校正VSP下行波的处理方法。所述方法包括步骤1探测井眼轨迹数据和地震资料，步骤2根据输入的地震数据，求取VSP检波器在深度h时与中垂线的距离d，走时钻井轨迹数据s和s1；步骤3计算在深度为h时的走时路径误差步骤4误差分析及校正步骤；步骤5输出步骤。本发明的校正方法，解决了VSP下行波由路程误差进而引起由时间求得的速度误差，提高了VSP勘探的精度。该校正方法是在各向同性介质的条件下进行校正，利用钻井轨迹的方位与偏离数据校正VSP下行波资料，精确程度比较高。在各向异性非均匀介质的假设条件下使用则存在一定误差。
文档编号G01V1/36GK101986172SQ20101050800
公开日2011年3月16日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者何晓冬, 刘路佳, 吴永栓, 周枫, 赵群 申请人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院
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