Калибровка сейсмических данных по скважинным данным. анализ нескольких скважин с целью выделе

Arbeit macht frei

1

Калибровка сейсмических данных по скважинным данным: анализ нескольких скважин с целью выделения отдельного импульса Nathalie Lucet и Pierre-Yves Dequirez, Institut Francais du Petrole, и Frederic Cailly, BeicipFranlab

Аннотация Темой данной статьи является калибровка сейсмических данных по скважинным данным с целью выделения импульса. Мы рассматриваем методологию, при которой результаты по нескольким скважинам анализируются одновременно для выделения отдельного импульса. Представлены два полевых примера; в одном из них в процессе обработки не было встречено каких-либо особенных проблем, а в другом примере шаг калибровки высветил существенные проблемы с обработкой. Введение Применение в возрастающем объеме трехмерных сейсмических данных для количественной характеристики коллектора обуславливает решающую роль надежной калибровки сейсмических данных по скважинным данным. Единственным связующим звеном между скважинными и сейсмическими данными является импульс; следовательно, необходима его тщательная оценка. С общей точки зрения, для оценки импульса используются два основных подхода. Первый подход заключается в оценивании импульса на каждой скважине и в выводе поля импульсов, которое охватывает поле сейсмических данных. Второй подход состоит в попытке глобального согласования сейсмических и скважинных данных с целью получения одного импульса, действительного на всем поле. Такой подход с использованием данных по нескольким скважинам гарантирует повсеместную согласованность данных; он может быть использован даже для контроля качества данных, и уменьшает неопределенности, связанные с импульсом. Сначала мы рассматриваем методологию «многоскважинной» калибровки; затем мы применим ее к двум наборам данных: в одном случае результаты были удовлетворительными, а в другом случае калибровка выявила некоторые существенные проблемы, которые исключают применение сейсмических данных для количественной интерпретации.

Методология Процесс калибровки сейсмических данных по скважинным данным включает две основные стадии. На первой стадии используются только сейсмические данные, и ее целью является расчет предварительного нуль-фазового импульса, амплитудный спектр которого характерен для сейсмических данных. MCанализ (анализ множественной когерентности – MultiCoherence) допускает выделение спектра сигнала и амплитудного спектра из сейсмических данных. В его основе лежит теория корреляции (Dash и Obaidullah, 1970), основное допу-

Arbeit macht frei

2

щение которой состоит в следующем: сигнал коррелируется от трассы к трассе, а компоненты помех на одной трассе не коррелируются с какими-либо компонентами на другой трассе. На второй основной стадии используются скважинные и сейсмические данные с целью анализа корреляции между синтетической трассой, рассчитанной по кривой импеданса и участкам сейсмических трасс в мини-кубе, который окружает скважину (Dequirez и др., 1995). Процесс подразделяется на 4 шага. Первый шаг не зависит от спектра сигнала; нуль-фазовый сигнал, рассчитанный по результатам MC-анализа, используется для создания синтетической трассы и ее ФАК. Временные сдвиги между синтетической трассой и сейсмическими трассами рассчитываются на каждой трассе мини-куба, по максимуму огибающей ФВК между синтетической трассой и окружающими сейсмическими трассами. По результатам шага 1 можно выполнить следующее: (1) выявить глобальный временной сдвиг, который может быть применен ко всем кривым; (2) приблизительно оценить качество данных и выявить аномалии или особенности набора данных мини-куба (данные, осложненные помехами, сильный наклон…). Результатом второго шага является оптимальная величина фазы импульса, действительная для всех скважин. Процедура заключается в расчете набора синтетических трасс, где фаза изменяется от 0 до 360. Рассчитываются функции взаимной корреляции между каждой сейсмической трассой и набором синтетических трасс, и сохраняется лучшая из них (в единицах коэффициента корреляции), которая соответствует лучшему фазовому углу. Процедура выполняется для всех сейсмических трасс вокруг каждой скважины, и полученные значения фазы отображаются в виде гистограммы, где должна выявиться «оптимальная» величина фазы (т.е. одновершинный максимум с достаточно хорошим коэффициентом корреляции). Эта величина является компромиссной, которая в той или иной степени удовлетворяет всем соседним скважинам. Отметим, что величина фазы является фиксированной; энергия выделенного импульса на каждой сейсмической трассе учитывается с целью выбора «оптимального положения» кривой импеданса в мини-кубе вокруг ее первоначального положения (шаг 3). Временной сдвиг, который должен быть применен к кривой, отношение амплитуды действительной трассы к амплитуде синтетической трассы (связано энергией выделенного импульса) и соответствующий временной сдвиг рассчитываются для каждой сейсмической трассы. Отношения амплитуд в форме гистограммы должны представить одновершинный максимум, соответствующий удовлетворительной величине отношения для всех скважин. Оптимальное положение кривой определяется по мини-топокарте вокруг скважины, где величина отношения амплитуд (или другая соответствующая информация, такая как коэффициент корреляции) кодирована цветом. В шаге 4, в каждом оптимальном положении выделяются оптимальные импульсы; они сопоставляются, но выглядят весьма сходными, поскольку имеют одну и ту же фазу и почти одинаковые амплитуды. Окончательный импульс может представлять собой среднее этих оптимальных импульсов, или может быть несколько модифицирован в другом шаге, где фаза подбирается повторно.

Arbeit macht frei

3

Примеры Мы применили эту методологию на небольшом поле (2 км × 5 км, 77 профилей и 200 ОГТ), где данные ГИС имелись по 4 скважинам. Мы полагаем, что важной частью калибровки является тщательная проверка качества данных и, в особенности, преобразования глубина-время (использование контрольного отстрела, фильтрация Найквиста перед изменением шага дискретизации…). Мы полагаем также, что в нашем случае мы можем доверять качеству кривых импеданса, которые были дискретизированы с таким же шагом, как и сейсмические данные (1 мс). Мы выполнили первую стадию исследования, т.е. MC-анализ. Результирующий нуль-фазовый импульс представлен красным цветом на рис.1. Внизу показаны результирующие спектры сигнала и помехи. Отношение сигнал/помеха достаточно высокое; ширина полосы пропускания сейсмических данных составляет приблизительно от 20 до 70 Гц. Сейчас данные ГИС используются для выполнения четырех шагов калибровки по нескольким скважинам. Результаты шага 1 показывают, что глобальный сдвиг, равный –8 мс, может быть применен ко всем кривым импеданса перед выполнением следующего шага. Результаты шага 2 представлены на рис.2. Вверху справа показан график взаимной зависимости коэффициентов корреляции и оптимальных фаз. Каждый квадрат соответствует сейсмической трассе, и его цвет соответствует скважине, к которой он относится. На гистограмме коэффициентов корреляции можно выделить два типа. Нижний тип соответствует синей и желтой скважинам, которые не коррелируются так же хорошо, как две другие скважины, даже если многие из выявленных фаз (особенно этот относится к желтой скважине) принадлежат одновершинному максимуму гистограммы фаз. Оптимальная фаза 215 градусов может быть выбрана для четырех скважин с достаточно приемлемым коэффициентом корреляции; в частности, это относится к зеленой и красной скважинам. В левой нижней части рисунка показана мини-топокарта вокруг скв.3 (на графике взаимной зависимости она обозначена зеленым цветом), согласно которой выявленные фазы в этой зоне весьма однородны. Сейчас можно переходить к шагу 3 с фиксированной фазой, равной 215 градусов. Напоминаем, что мы ищем лучшее положение кривой в сейсмическом мини-кубе, учитывая отношение амплитуды реальной трассы к амплитуде синтетической трассы, которое на рис.3 называется коэффициентом нормирования. Соответствующая гистограмма показывает два вида, но можно найти компромиссное значение с достаточно высокими коэффициентами корреляции для отношения, равного 0.67. Для скважины 1 представлена мини-топокарта с величинами отношения, кодированная цветом. На графике взаимной зависимости скважина 1 обозначена красным цветом. Оптимальное положение кривой автоматически определяется как положение, обозначенное звездочкой, но пользователь может выбрать другое положение. Окончательный результат показан на рис.4 для скв.3, где синтетическая трасса, рассчитанная с оптимальным импульсом (он показан на поле рисунка), включена в сейсмический профиль в оптимальном положении. Калибровка на этой скважине весьма удовлетворительна (коэффициент корреляции 0.85), но выделенный импульс дает также хорошую корреляцию на других скважинах.

Arbeit macht frei

4

Результаты шага 2 для другого случая представлены на рисунке 5. Как следует из гистограммы фаз, невозможно зафиксировать величину фазы, которая была бы действительной для всех скважин. Мы тщательно проверили редакцию и обработку данных ГИС; контроль их качества не может быть поставлен под сомнение. Если вернуться к обработке сейсмических данных, становится очевидным, что удаление «остатков» (residuals) в сейсмических данных было сопряжено со значительными трудностями. Этим можно объяснить плохое качество сейсмических данных и, как следствие, калибровки по ним скважинных данных. В таком случае, мы неохотно выполняем количественную интерпретацию данных, поскольку импульс является неконтролируемым. Заключение Мы представили методологию выделения импульса из сейсмических данных. В сравнении с другими работами, наша методология обеспечивает получение отдельного импульса, который представляет лучшее компромиссное решение для всего поля. Такая калибровка с применением нескольких скважин представляет собой необходимый шаг, который гарантирует согласованность и качество данных, особенно в случае, когда амплитуды сейсмических волн должны использоваться в методе получения количественной характеристики коллектора (т.е. в стратиграфическом обращении, выделении сейсмических признаков, определении ограничивающих условий для стохастического моделирования коллектора и т.д.).

Arbeit macht frei

5

Arbeit macht frei

6

Arbeit macht frei

7