CN101776768A - 一种各向异性速度分析和动校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度各向异性速度分析和动校正方法；地震数据准备，分选好CMP地震数据道集；采用双曲方程对小炮检距反射波数据进行无拉伸影响的速度分析；通过对速度谱进交互解释，获得反射波双曲速度；根据反射波双程时间和双曲速度，采用非剥层优化方法计算层速度；根据最小二乘优化原理计算出唯一的层速度；计算垂直均方根速度；利用全炮检距数据进行无拉伸影响的各向异性速度分析，得到各向异性参数；计算更高精度垂直均方根速度和各向异性参数；进行各向异性动校正；利用已经计算出的双曲速度和炮检距范围，自动完成垂直均方根速度的计算，进而进行各向异性速度分析、动校正，计算获得的参数不受动校正拉伸影响，具有高精度、高效率特点。

Description

一种各向异性速度分析和动校正方法

技术领域

本发明涉及一种油气物探地震资料处理中为获得高精度的速度结构和成像剖面对各向异性速度分析和动校正方法。

背景技术

在地震资料处理中，速度分析和动校正至关重要，它们的精度直接影响到地震资料的成像精度，因此获得高精度的速度结构和成像剖面一直是研究的热点。常规地震资料处理方法一般采用双曲方程来描述反射波旅行时规律，这种双曲方程随着排列长度的增加，精度降低，随着地层非质性的增强，误差变大。由于实际地层是非均质和各向异性的，所以在共中心点道集上，其时距曲线往往表现为非双曲特征。

目前，用来描述反射波非双曲时距特征所基于的等效介质模型主要有：层状各向同性模型、均匀弱各向异性模型和线性连续速度模型等，这几种模型是从不同角度等效描述地下介质的，来解决反射波时距曲线的非双曲问题，提高速度分析和动校正的精度。

各向异性速度分析和动校正方法存在的主要问题为：常规各向异性速度分析方法首先采用双曲方程对小炮检距反射波数据进行速度分析得到双曲速度，然后再利用全炮检距数据得到各向异性参数。常规方法将获得的双曲速度直接等效为垂直均方根速度，但是，由于双曲速度通常大于垂直均方根速度，而且所利用的炮检距越大，计算得到的双曲速度偏离垂直均方根速度越远，因此，在速度分析中如何获得准确的垂直均方根速度是提高速度分析和动校正方法精度的一个关键问题。

另外，常规速度分析采用动校正的思想，即利用不同参数来进行动校正，能够将反射波同相轴校平的参数即为所求。由于动校正存在拉伸，因此影响了速度分析的精度。

本技术针对上述问题，提出获取准确垂直均方根速度的方法和无拉伸影响的速度分析方法，从而提高了速度分析和动校正的精度。

发明的内容

本发明的目的是采用非剥层优化方法提高计算垂直均方根速度的精度，采用无拉伸影响方法来提高速度分析的精度，进而提高各向异性速度分析和动校正精度。

本技术的主要方法原理为：

(1)地震数据准备，包括原始地震数据读入、地震数据编辑、观测系统加载和预处理等；分选好CMP地震数据道集；

(2)给定小炮检距范围、速度分析窗长、步长，采用双曲方程对小炮检距反射波数据进行无拉伸影响的速度分析；采用无拉伸影响速度分析方法进行双曲速度分析，通过对速度谱进交互解释，获得反射波双曲速度；

(3)根据反射波双程时间和双曲速度，采用非剥层优化方法计算层速度；

根据双程时间、叠加速度和炮检距范围，重构反射波旅行时间随炮检距的变化，进而计算反射波旅行时间及其斜率随炮检距的变化，利用某层顶界面、底界面反射波时间及其斜率随炮检距的变化，采用下述公式计算该层的层速度

$v_n=\sqrt{\frac{\mathrm{\Δx}}{\mathrm{\Δt}}\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{dt}}}$

其中，x为炮检距，t为反射波旅行时间，dx/dt为反射波旅行时间的斜率，Δx为相同斜率dx/dt对应的该层顶、底反射的炮检距差，Δt为相同斜率dx/dt对应的该层顶、底反射时间差。

由于斜率随炮检距的变化而变化，因此不同的斜率值均能计算层速度，我们根据最小二乘优化原理计算出唯一的层速度。

(4)计算垂直均方根速度；

(5)利用全炮检距数据进行无拉伸影响的各向异性速度分析，得到各向异性参数；

在进行双曲速度分析、各向异性速度分析时，沿着双曲速度、各向异性参数所确定的反射波时间随炮检距变化轨迹，直接从原始地震数据中取出数据，形成矩阵数据；取出的数据的宽度为道数，长度为子波主周期的0.5至1倍之间；通过对此矩阵数据进行叠加判别参数是否合适，由于不受动校正拉伸的影响，因此参数估计的精度得到提高。

(6)根据计算出的双曲速度、各向异性参数，采用非剥层优化方法计算更高精度垂直均方根速度和各向异性参数；

(a)根据计算得到的反射波双程旅行时间、双曲速度、各向异性参数，利用各向异性时距方程，计算出全炮检距反射波旅行时间及其斜率随炮检距的变换；(b)采用非剥层优化层速度计算方法计算层速度；(c)计算垂直均方根速度；(d)根据垂直均方根速度、双程旅行时间、反射波旅行时间随炮检距的变化，利用各向异性时距方程，采用最小二乘优化的方法计算各向异性参数。

(7)进行各向异性动校正。

发明效果

本方法在进行各向异性速度分析、动校正时，利用已经计算出的双曲速度和炮检距范围，自动完成垂直均方根速度的计算，进而进行各向异性速度分析、动校正。计算获得的参数不受动校正拉伸影响，具有高精度、高效率特点。

附图说明

图1为方法实施的具体流程图。

图2为CMP道集。

图3为对图2数据进行处理得到的双曲速度谱和动校正道集。

图4为对图2数据进行处理得到的常规各向异性谱和动校正道集。

图5为对图2数据应用本技术处理得到的各向异性谱和动校正道集。

图6为对图2数据应用本技术获得的无拉伸影响各向异性谱和动校正道集。

图7为对图2数据应用本技术和常规技术计算得到的层速度相对误差对比图。

具体实施方式

(1)地震数据准备，包括原始地震数据读入、地震数据编辑、观测系统加载和预处理等；(地震资料处理常识)

(2)分选好CMP地震数据道集；(地震资料处理常识)

(3)给定小炮检距范围(通常为反射界面深度的1倍左右)、速度分析窗长(通常为地震子波主周期的一半至一倍之间)、步长(通常为一个采样间隔至半个窗长之间)，采用无拉伸影响速度分析方法进行双曲速度分析，通过对速度谱进交互解释，获得反射波双曲速度；

(4)根据反射波双程时间、双曲速度和炮检距范围，采用非剥层优化方法计算出层速度；

(5)根据反射波双程时间、层速度，利用Dix公式计算出垂直均方根速度；(Dix公式为地震资料处理的常用公式)

(6)给定更大的炮检距范围(通常最大炮检距为反射界面深度的1.5倍至2倍)、速度分析窗长、步长，利用垂直均方根速度和地震数据，采用无拉伸影响的速度分析方法，进行各向异性速度分析，通过对各向异性参数谱进交互解释，获得各向异性参数，各向异性分析采用下述高精度各向异性时距方程；

$t^2=t_0^2+\frac{x^2}{V_{\mathrm{nmo}}^2}-\frac{2\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}{x}^4}{V_{\mathrm{nmo}}^2[t_0^2{V}_{\mathrm{nmo}}^2+4\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}{x}^2]}$

其中，t表示炮检距为x的地震道上观测的反射波时间，x表示炮检距，t₀表示自激自收时间，V_nmo表示均方根速度，

表示各向异性参数。

(7)根据计算出的反射波双程时间、双曲速度、各向异性参数和炮检距范围，采用非剥层优化方法计算更高精度垂直均方根速度和各向异性参数；

(8)利用下列高精度公式进行各向异性动校正。

$t=\sqrt{t_0^2+\frac{x^2}{V_{\mathrm{nmo}}^2}-\frac{2\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}{x}^4}{V_{\mathrm{nmo}}^2[t_0^2{V}_{\mathrm{nmo}}^2+4\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}{x}^2]}}-t_0$

由图可见：

(1)双曲方程对小炮检距能够取得较好的动校正效果，随着炮检距的增加，误差增大，表现为动校正过量(如图3所示)；

(2)常规各向异性方程对小、大、中等炮检距均能取得较好的动校正效果(如图4所示)；

(3)本技术各向异性动校正效果优于常规各向异性动校正效果(如图5所示)；

(判断动校正效果的好坏主要是看同相轴是否被校平，这是一个地震处理中的常识，图5中右边红色的轴显然比图3、4右边红色的轴更为水平)

(4)应用本技术的无拉伸影响的速度分析，通过准确地校平同相轴来获得准确的各向异性参数(如图6所示，可与图5比较)；采用非剥层优化层速度计算方法，获得的层速度相对误差小，精度高于常规技术(如图7所示，常规方法(黑色的线)误差较大，本方法(红色的线)误差较小)。

上述结果表明，利用本技术进行动校正，效果更好，其主要优点在于：

(1)能够同时对小、中等、大炮检距取得好的动校正效果，有利于充分利用不同炮检距信息，提高叠加次数，改进叠加效果；

(2)其动校正拉伸较小，对提高地震资料分辨率处理有利；

(3)有利于大炮检距反射信息的充分利用，例如不同偏移距叠加分析、AVO分析和弹性阻抗反演等。

Claims (1)

1.一种高精度各向异性速度分析和动校正方法，其特征在于：

(1)地震数据准备，包括原始地震数据读入、地震数据编辑、观测系统加载和预处理等；分选好CMP地震数据道集；

(2)给定小炮检距范围、速度分析窗长、步长，采用双曲方程对小炮检距反射波数据进行无拉伸影响的速度分析；采用无拉伸影响速度分析方法进行双曲速度分析，通过对速度谱进交互解释，获得反射波双曲速度；

(3)根据反射波双程时间和双曲速度，采用非剥层优化方法计算层速度；

根据双程时间、叠加速度和炮检距范围，重构反射波旅行时间随炮检距的变化，进而计算反射波旅行时间及其斜率随炮检距的变化，利用某层顶界面、底界面反射波时间及其斜率随炮检距的变化，采用下述公式计算该层的层速度

$v_n=\sqrt{\frac{\mathrm{\Δx}}{\mathrm{\Δt}}}\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{dt}}$

其中，x为炮检距，t为反射波旅行时间，dx/dt为反射波旅行时间的斜率，Δx为相同斜率dx/dt对应的该层顶、底反射的炮检距差，Δt为相同斜率dx/dt对应的该层顶、底反射时间差；

由于斜率随炮检距的变化而变化，因此不同的斜率值均能计算层速度，根据最小二乘优化原理计算出唯一的层速度。

(4)计算垂直均方根速度；

(5)利用全炮检距数据进行无拉伸影响的各向异性速度分析，得到各向异性参数；

在进行双曲速度分析、各向异性速度分析时，沿着双曲速度、各向异性参数所确定的反射波时间随炮检距变化轨迹，直接从原始地震数据中取出数据，形成矩阵数据；取出的数据的宽度为道数，长度为子波主周期的0.5至1.5倍之间；通过对此矩阵数据进行叠加判别参数是否合适，由于不受动校正拉伸的影响，因此参数估计的精度得到提高；

(6)根据计算出的双曲速度、各向异性参数，采用非剥层优化方法计算更高精度垂直均方根速度和各向异性参数；

(a)根据计算得到的反射波双程旅行时间、双曲速度、各向异性参数，利用各向异性时距方程，计算出全炮检距反射波旅行时间及其斜率随炮检距的变换；(b)采用非剥层优化层速度计算方法计算层速度；(c)计算垂直均方根速度；(d)根据垂直均方根速度、双程旅行时间、反射波旅行时间随炮检距的变化，利用各向异性时距方程，采用最小二乘优化的方法计算各向异性参数。

(7)进行各向异性动校正。

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