专利名称：用天然地震数据勘探石油及对已知油田扩大开采评价方法
技术领域：
本发明属于勘探石油资源和石油资源储量评价的技术领域，涉及利用天然地震数据勘探石油资源和石油资源评价的方法。
背景技术：
印度板块与欧亚板块强烈的陆-陆碰撞和持续的积压效应，以及亚洲大陆新生代发生的广泛构造运动-喜玛拉雅运动(贾承造等，2006)，导致了渤海湾盆地的发育和定型。 第三纪早期，渤海湾盆地是分割性断陷，晚第三纪为统一坳陷。每一坳陷自成独立的沉积单元，产生的沉积物在还原环境下形成暗色有机岩，构成丰富的烃源岩，渤海湾盆地已发现的油气藏主要分布在具有良好生烃条件的坳陷之中。郯庐断裂的新构造运动，使得渤海海域， 尤其是渤中凹陷周围地区和济阳坳陷东部地区构造圈闭定型时间偏晚，因而使得油气成藏时间较晚，主要成藏层为上第三系的馆陶组、明化镇组(梁生正等，2006)。上世纪80年代， 渤海盆地还发现了具有工业价值的煤层气(田在艺和张庆春，2001)。渤海盆地第四系沉积厚度通常为300-600m，局部厚度达800_1000m(徐杰等， 2004)，上第三系由老到新可分为馆陶组和明化镇组两套地层，馆陶组厚100-1600m，明化镇组厚200-2000m(向奎，骆光华，199；3)，目前馆陶组和明化镇组地层中已经发现了 13个亿吨级大油田(梁生正等，2006)。上第三系油气藏大部分属于次生油气藏(费宝生，2001)，储层非常发育，且埋藏浅(900-1600m)(邓运华，2000)。储层地球物理特征的研究在油气藏开发、描述中起着重要的作用，储层的特征参数包括波速、地层厚度、波速比等，其中，波速比的变化不仅能反映地层岩性的变化，而且能反映地层含油气情况。目前，波速比参数的研究立足于地层纵、横波速度的简单转化计算， 但是现有的勘探技术无法精确计算地层中纵波和横波速度，因此，地层波速比的提取也是相当困难的(文鹏飞和张宝金，2005)。
发明内容
(一)要解决的技术问题为了克服传统勘探地球物理技术中波速比提取困难的问题，本发明的目的是利用转换震相的提取，精确、唯一的计算沉积层的厚度和波速比，加之接收函数波形模拟技术， 对区域性的石油和天然气资源进行勘探，并可以对石油和天然资源储量进行评价，以及对已知油田的扩大开采提供技术支持。( 二 )技术方案为实现上述目的，本发明的第一方面，是提供的利用天然地震数据勘探石油的方法，所述勘探石油的步骤如下步骤Sl 根据石油勘探区域范围，布设多个流动地震台站；步骤S2 利用流动地震台站的无线传输系统，实时采集原始地震数据；步骤S3 采用全球速度模型和走时计算，从原始地震数据中提取每一地震台站震中距在30°至95°范围内、地震震级Ms大于5. 8的远震数据，并对远震数据进行校正和滤波，得到校正和滤波后的远震数据，对校正和滤波后的远震数据做相关分析，提取相关有效的远震数据；步骤S4 通过频率域迭代算法计算所有相关有效的远震数据，获得这些远震数据的接收函数，再对每一台站的接收函数做相关分析，提取每一台站相关有效的接收函数；步骤S5 对同一台站相关有效的接收函数进行平均叠加，得到去掉随机干扰的接收函数，通过接收函数波形模拟每一台站去掉随机干扰的接收函数，确定石油勘探区域内η 层沉积层，η为自然数表示沉积层的数量；步骤S6 设定石油勘探区域内第η层沉积层的波速比和第η层沉积层厚度的搜索范围，采用模拟迭加算法对每台站去掉随机干扰的接收函数进行搜索，获得每一台站下方第η层沉积层的厚度；将获得第η层沉积层厚度固定，再给定石油勘探区域内第η层沉积层波速比的搜索范围，采用模拟迭加算法对每台站去掉随机干扰的接收函数进行搜索，得到所有台站下方第η层沉积层的波速比；步骤S7 利用所有台站下方第η层沉积层的波速比构成石油勘探区域的波速比背景值；将所有台站第η层沉积层的波速比与石油勘探区域的波速比背景值进行对比，如果一台站下方的第η层沉积层的波速比高于石油勘探区域波速比的背景值，则认为一台站下方含有石油；如果一台站下方的第η层沉积层的波速比小于等于石油勘探区域波速比的背景值，则认为一台站下方不含石油。为实现上述目的，本发明的第二方面，是提供一种利用天然地震数据勘探石油的方法对已知油田扩大开采的评价方法，所述评价的步骤如下步骤Al 在已知油田区域和已知油田周边区域分别布设多个流动地震台站；步骤Α2 利用各区域流动地震台站的无线传输系统，实时采集各台站的原始地震数据；步骤A3 采用全球速度模型和走时计算，从原始地震数据中提取每一地震台站震中距在30°至95°范围内、地震震级Ms大于5. 8的远震数据，并对远震数据进行校正和滤波，得到校正和滤波后的远震数据，对经过校正和滤波后的远震数据做相关分析，分别提取各区域相关有效的远震数据；步骤Α4 通过频率域迭代算法分别计算各区域所有相关有效的远震数据，获得这些相关有效远震数据的接收函数，再对每一台站的接收函数做相关分析，分别提取各区域每一台站相关有效的接收函数；步骤Α5 分别对同一台站相关有效的接收函数进行平均叠加，得到去掉随机干扰的接收函数，通过接收函数波形模拟，模拟每一台站去掉随机干扰的接收函数，确定各区域内η层沉积层，η为自然数表示沉积层的数量；步骤Α6 设定各区域内第η层沉积层的波速比和第η层沉积层厚度的搜索范围， 采用模拟迭加算法对每台站的去掉随机干扰的接收函数进行搜索，获得各区域每一台站下方的第η层沉积层的厚度；将获得第η层沉积层的厚度固定，再给定各区域内第η层沉积层波速比的搜索范围，采用模拟迭加算法对每台站去掉随机干扰的接收函数进行搜索，得到各区域所有台站下方第η层沉积层的波速比；步骤Α7 分别利用所有台站下方第η层沉积层的波速比构成各区域的波速比背景值；步骤Α8 对各区域的第η层沉积层厚度和波速比进行判断，如果已知油田周边区域的第η层沉积层厚度和波速比与已知油田区域不一致或不相似，则认为已知油田周边区域无石油开采前景；如果已知油田周边区域的第η层沉积层厚度和波速比与已知油田区域一致或相似，则认为已知油田周边区域具有石油开采前景，则为已知油田扩大开采范围提供了评价数据。本发明的有益效果现有技术的地震勘探技术，需要良好的通视条件，庞大的后勤保障和资金投入，数据处理过程繁重复杂，且难以实施大面积的覆盖作业。其它位场(重， 磁勘探)勘探则存在多解性和精度低下的致命弱点(Anandakrishnan and ffinberry, 2003)。为了解决现有技术的问题，本该发明是采用天然地震数据作为震源，相对传统的地震勘探技术，是一种全新的环保勘探技术，不需要大量的资金和人员投入，可以大大地节约勘探成本。本发明利用远震接收函数技术，通过转换震相和多次波震相的提取，获得沉积层的厚度和波速比的精确数据，解决了传统波速比提取困难，精度不高的问题。本发明数据处理简单，计算结果唯一，解决了传统地球物理勘探计算多解性的问题。本发明为区域性沉积层的研究提供了新的方法。本发明波速比数值分析的技术，可用于石油和天然气资源的勘探。本发明通过波速比、沉积层厚度，可用对石油和天然气资源进行评价，本发明可以为石油和天然气田的扩大开采提供技术支持。
图1为本发明利用天然地震信号数据勘探石油和天然气资源的方法的流程图；图2为本发明实施例中渤海盆地地震台站分布；图3是从原始数据中提取的相关有效的远震数据；图4为本发明实施例中对同一台站相关有效的接收函数进行平均叠加；图5为本发明实施例中不同横波速度的正演模拟接收函数曲线；图6a_图6b为本发明实施例中不同横波速度对应的沉积层厚度和波速比的搜索值；图7a_图7b为本发明实施例中Al和A2为波形对比测线(见图2中的测线标号)；图8为本发明实施例中模拟和实测接收函数对比；图9a-图9b为本发明实施例中ANK台沉积层厚度和波速比搜索图像；图IOa-图IOb为本发明实施例中第一层沉积厚度和波速比分布图像；图Ila-图lib为本发明实施例中一层沉积的最佳I3S波到时和波速比搜索值；图12a-图12b为本发明实施例中两层沉积层的厚度与波速比分布图；图13a-图13b为本发明实施例中两层沉积的最佳I3S波到时和波速比搜索值；图14为本发明实验证明0. 2km的含油夹层可以导致接收函数波形的极大改观。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明利用远震接收函数技术，通过转换震相和多次震相的提取，获得沉积层的厚度和波速比的精确数据；进而对渤海盆地沉积层地震学特征，以及沉积环境分析和研究。本发明能精确计算一层和两层沉积层的厚度和波速比，或计算多层沉积层的厚度和波速比；确认利用短周期和宽频带地震仪记录的远震数据的接收函数计算，可以获得数层沉积层厚度和波速比的精确数值，本发明获得了渤海盆地的明化镇组和馆陶组地层的沉积环境的粗略特征，接收函数模拟证明远震接收函数至少可以分辨两层沉积层。本发明利用Langston (1977)和Owans et al (1984)详尽论述的接收函数表示台站下方入射纵波的结构响应，本发明中利用改进的频率域反褶积技术，远震纵波波形的频谱R( )除以源频谱S(co)
权利要求
1.一种利用天然地震数据勘探石油的方法，其特征在于，所述勘探步骤如下步骤Si 根据石油勘探区域范围，布设多个流动地震台站；步骤S2 利用流动地震台站的无线传输系统，实时采集原始地震数据；步骤S3 采用全球速度模型和走时计算，从原始地震数据中提取每一地震台站震中距在30°至95°范围内、地震震级Ms大于5. 8的远震数据，并对远震数据进行校正和滤波， 得到校正和滤波后的远震数据，对校正和滤波后的远震数据做相关分析，提取相关有效远震数据；步骤S4 通过频率域迭代算法计算所有相关有效的远震数据，获得这些远震数据的接收函数，再对每一台站的接收函数做相关分析，提取每一台站相关有效的接收函数；步骤S5 对同一台站的相关有效的接收函数进行平均叠加，得到去掉随机干扰的接收函数，通过接收函数波形模拟，模拟每一台站的去掉随机干扰的接收函数，确定石油勘探区域内η层沉积层，η为自然数表示沉积层的数量；步骤S6 设定石油勘探区域内第η层沉积层的波速比和第η层沉积层厚度的搜索范围，采用模拟迭加算法对每台站去掉随机干扰的接收函数进行搜索，获得每一台站下方第η 层沉积层的厚度；将获得第η层沉积层厚度固定，再给定石油勘探区域内第η层沉积层波速比的搜索范围，采用模拟迭加算法对每台站去掉随机干扰的接收函数进行搜索，得到所有台站下方第η 层沉积层的波速比；步骤S7 利用所有台站下方第η层沉积层的波速比构成石油勘探区域的波速比背景值；将所有台站第η层沉积层的波速比与石油勘探区域的波速比背景值进行对比，如果一台站下方的第η层沉积层的波速比高于石油勘探区域波速比的背景值，则认为一台站下方含有石油；如果一台站下方的第η层沉积层的波速比小于等于石油勘探区域波速比的背景值，则认为一台站下方不含石油。
2.如权利要求1所述的勘探石油的方法，其特征在于，还包括在石油勘探区域设有D 个地震台站，而D个地震台站中的M个地震台站下方的第η层沉积层判断有石油时，D ^ Μ, 将所述M个地震台站设定为M个点，并将有石油的M个台站点组成含有石油区域的面积Ms， 再将含有石油的第η层沉积层的厚度Hn与含有石油区域的面积Ms做相乘计算，得到石油储量的体积L，L = MsXHn。
3.如权利要求1所述的勘探石油的方法，其特征在于，所述地震台站包括短周期和宽频带地震仪。
4.如权利要求1所述的勘探石油的方法，其特征在于，所述震中距是地震台站与地震震中之间的距离，用度表示，1度近似等于110公里。
5.一种利用权利要求1所述利用天然地震数据勘探石油的方法对已知油田扩大开采的评价方法，包括步骤如下步骤Al 在已知油田区域和已知油田周边区域分别布设多个流动地震台站；步骤A2 利用各区域流动地震台站的无线传输系统，实时采集各台站的原始地震数据；步骤A3 采用全球速度模型和走时计算，从原始地震数据中提取每一地震台站震中距在30°至95°范围内、地震震级Ms大于5. 8的远震数据，并对远震数据进行校正和滤波，得到校正和滤波后的远震数据，对经过校正和滤波的远震数据做相关分析，分别提取各区域相关有效的远震数据；步骤A4 通过频率域迭代算法分别计算各区域所有相关有效的远震数据，获得这些相关有效远震数据的接收函数，再对每一台站的接收函数做相关分析，分别提取各区域每一台站的相关有效接收函数；步骤A5 分别对同一台站的相关有效接收函数进行平均叠加，得到去掉随机干扰的接收函数，通过接收函数波形模拟，模拟每一台站去掉随机干扰的接收函数，确定各区域内η 层沉积层，η为自然数表示沉积层的数量；步骤Α6 设定各区域内第η层沉积层的波速比和第η层沉积层厚度的搜索范围，采用模拟迭加算法对每台站的去掉随机干扰的接收函数进行搜索，获得各区域每一台站下方的第η层沉积层的厚度；将获得第η层沉积层厚度固定，再给定各区域内第η层沉积层波速比的搜索范围，采用模拟迭加算法对每台站去掉随机干扰的接收函数进行搜索，得到各区域所有台站下方第η 层沉积层的波速比；步骤Α7 分别利用所有台站下方第η层沉积层的波速比构成各区域的波速比背景值； 步骤Α8:对各区域的第η层沉积层厚度和波速比进行判断，如果已知油田周边区域的第η层沉积层厚度和波速比与已知油田区域不一致或不相似，则认为已知油田周边区域无石油开采前景；如果已知油田周边区域的第η层沉积层厚度和波速比与已知油田区域一致或相似，则认为已知油田周边区域具有石油开采前景，则为已知油田扩大开采范围提供了评价数据。
6.如权利要求4所述的评价方法，其特征在于，还包括在已知油田周边区域设有D个地震台站，而D个地震台站中M个地震台站下方的第η层沉积层判断有石油时，D > Μ，将所述M个地震台站设定为M个点，并将有石油的M个地震台站点组成含有已知油田周边区域的面积Ms，再将含有石油的第η层沉积层的厚度H与含有石油区域的面积Ms做相乘计算， 得到已知油田扩大开采石油储量的体积L，L = MsXHn。
7.如权利要求4所述的评价方法，其特征在于，所述地震台站包括短周期和宽频带地 J^f乂。
8.如权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述震中距是地震台站与地震震中之间的距离，通常用度表示，1度近似等于110公里。
全文摘要
本发明是用天然地震数据勘探石油的方法，所述方法实时采集石油勘探区域多个流动地震台站的原始数据；提取适当震中距和震级的远震数据并进行校正和滤波，选取有效数据；计算和选取接收函数；通过接收函数波形模拟，确定石油勘探区n层沉积层；利用模拟迭加搜索方法计算沉积层的厚度和波速比；将石油勘探区域n层沉积层的波速比构成背景值，与所有台站的波速比对比，如果一台站下方的第n层沉积层的波速比高于石油勘探区域波速比的背景值，则认为一台站下方含有石油；如果一台站下方的第n层沉积层的波速比小于等于石油勘探区域波速比的背景值，则认为一台站下方不含石油。本发明亦提供对已知油田扩大开采的评价方法。
文档编号G01V1/28GK102426388SQ201110346740
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者贺传松 申请人:贺传松