CN102236101A - 多层裂缝预测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种多层裂缝预测方法和装置。该方法包括：获取将要进行多层裂缝预测的地震数据；利用获取的地震数据确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR；根据确定的每一层的两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR确定相应层的裂缝方向。通过利用两对正交测线的层间方位时差响应AMR来实现多层裂缝预测，只需要两对正交测线上的数据(4个方位上的数据)即可进行裂缝预测，需要的数据量少。

Description

多层裂缝预测方法和装置

技术领域

本发明涉及地震勘探技术领域，特别涉及一种多层裂缝预测方法和装置。

背景技术

裂缝是地下油气储集和运移的重要空间，裂缝预测是指预测裂缝的方向，或者根据预测的裂缝方向获得裂缝的相关参数。因此，寻找裂缝是地震勘探的重要目标之一。目前利用纵波的方位变化信息来研究裂缝方位各向异性的技术比较多，但是基本上都是假设上覆层是各向同性的或具有相同裂缝方向的介质，而实际上这是不可能的。为了克服这个限制，有人提出针对垂向均匀各向异性介质的正常时差校正(NMO：Normal MoveOut)方法，但是由于误差传播等问题，NMO方法需要仔细处理，在实际应用中可应用性很低。

例如，采用地震波反射振幅随着炮检距变化(AVO：Amplitude VersusOffse)方法来预测裂缝时：

假设，将一个包含垂直裂缝的介质看成是具有水平对称轴的横向各向同性介质(TIH：Horizontally Transversely Isotropic)。考虑TIH介质，用v_p0和v_s0分别表示纵波的垂直速度和快横波速度，其中，

$v_{p0}=\sqrt{C_{33}/\mathrm{\ρ}};$ $v_{s0}=\sqrt{C_{44}/\mathrm{\ρ}}.$

在此首先介绍TIH中的Thomsen参数：

TIH中的汤姆森(Thomsen)参数为：

ε＝(C₃₃-C₁₁)/2C₁₁；

γ＝(C₄₄-C₆₆)/2C₆₆；

$\mathrm{\δ}=\frac{{(C_{33}+C_{66})}^2-{(C_{11}-C_{66})}^2}{2C_{11}(C_{11}-C_{66})};$

在上述公式中，C_ij为刚性张量，C_ij描述介质的性质，对于不同的介质该值有所不同。ρ为介质的密度。

上述参数是针对具有水平对称轴的TIH介质，此外，Tsvankin(1997)给出了另一种Thomsen参数描述方法，假设在水平层状介质中存在一个含有垂直裂缝的目标层，这个裂缝层可等效为一个方位各向异性介质，并称作为具有水平对称轴的横向各向同性介质，在这种介质中，纵波的属性参数，即纵波的振幅、旅行时或层速度可用以下方程近似表示出来：

F(θ，φ)＝A(θ)+B(θ)cos 2φ+C(θ)cos² 2φ，

其中，F(θ，φ)表示纵波的反射振幅，或NMO速度平方的倒数，或层间旅行时。θ是入射角，φ是相对裂缝方向的方位角，A(θ)、B(θ)和C(θ)是和方位角无关的系数。忽略高阶项，上式可进一步化简为：

F(θ，φ)＝A(θ)+B(θ)cos 2φ

当固定入射角时，在极坐标中，F是一个椭圆，而且φ＝0是椭圆的长轴，在预测之前不知道裂缝方向，当方位角是按坐标轴定义的时，椭圆的长轴方向就是裂缝方向。

因此，裂缝预测方法是：

1)选定一个合适炮检距，相当于固定了入射角θ；

2)利用获得的地震数据计算在这个炮检距上各个方位角上的属性F(θ，φ)，即纵波的振幅、旅行时或层速度；

3)拟合这个椭圆，求出长轴方向，这就是裂缝的方向；其中，可根据多个方位φ上的数据得到关于方程F(θ，φ)＝A(θ)+B(θ)cos 2φ的超定方程组，解这个方程组就是拟合椭圆的过程。

4)此外，进一步计算椭圆长轴与短轴的比，这个数值代表了裂缝的强度。

上述的方法仅适用单层裂缝介质中，在多层介质情况下，如果裂缝走向随深度变化，上述方法并不适合；另外，该方法需要各个方位上的属性，需要的数据较多。

发明内容

本发明实施例提供一种多层裂缝预测方法和装置，通过利用两对正交测线的层间方位时差响应AMR来实现多层裂缝预测，只需要两对正交测线上的数据(4个方位上的数据)即可进行裂缝预测，需要的数据量少。

本发明实施例提供一种多层裂缝预测方法，该方法包括：

获取将要进行多层裂缝预测的地震数据；

利用获取的地震数据确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR；

根据确定的每一层的两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR确定相应层的裂缝方向。

本发明实施例提供一种多层裂缝预测装置，该装置包括：

地震数据获取单元，用于获取将要进行多层裂缝预测的地震数据；

时差确定单元，用于利用所述地震数据获取单元获取的地震数据确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR；

方向确定单元，用于根据所述时差确定单元确定的每一层的两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR确定相应层的裂缝方向。

本发明实施例的有益效果在于，通过利用两对正交测线的层间方位时差响应AMR来实现多层裂缝预测，只需要两对正交测线上的数据(4个方位上的数据)即可进行裂缝预测，需要的数据量少。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是多层裂缝介质的示意图；

图2是本发明实施例1的多层裂缝预测方法流程图；

图3是本发明实施例2的多层裂缝预测方法流程图；

图4是图2中步骤305的过程流程图；

图5是本发明实施例3的多层裂缝预测方法流程图；

图6是本发明实施例4的多层裂缝预测装置构成示意图；

图7是图6中时差确定单元的一个构成示意图；

图8是图6中时差确定单元的另一个构成示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本实施例中，首先结合附图1对本发明实施例的多层裂缝介质需要引入的层间方位时差响应AMR的概念和公式进行说明。

一、相关概念和公式

1.单层TIH介质纵波动校正方程

对于一条和裂缝方向之间的夹角为φ的测线，Sayers和Ebrom(1997)给出了反射波动校正公式：

其中，t(φ，x)是炮检距为x的反射波旅行时，φ是测线方向与裂缝方向之间的夹角，x是炮检距，t₀为零炮检距双程旅行时，v_nmo是动校正速度，v_p0是纵波的垂直速度，A是校正系数。通常，方程(1)是针对弱各向异性的情况下导出的(见Sena，1991；Li and Crampin，1993)，对于一般的各向异性介质，Al-Dajani和Tsvankin(1998)给出了一个经验的、但更精确的公式，此时，v_nmo和A的一阶近似公式分别表示为：

$\frac{1}{v_{\mathrm{nmo}}^2}=\frac{1}{v_{p0}^2}[1-2(\mathrm{\δ}-2\mathrm{\ϵ}){\sin }^2\mathrm{\φ}]---\left(2\right)$

$A=\frac{2(\mathrm{\ϵ}-\mathrm{\δ})}{v_{p0}^2}{\sin }^4\mathrm{\φ}---\left(3\right)$

这里，A满足

其中A₄是四次校正系数，可通过现有技术获得，此处不再赘述；ε和δ是汤姆森参数，在弱各向异性近似中δ-2ε≈δ^(V)，其中δ^(V)是有效Thomsen参数。

将方程(2)和(3)代入到(1)式，对各向异性参数ε和δ进行线性化得：

$t(\mathrm{\φ},x)=\sqrt{t_0^2+\frac{x^2}{v_{p0}^2}}[1-(\mathrm{\δ}-2\mathrm{\ϵ}){\sin }^2\mathrm{\θ}{\sin }^2\mathrm{\φ}-(\mathrm{\ϵ}-\mathrm{\δ}){\sin }^4\mathrm{\θ}{\sin }^4\mathrm{\φ}]---\left(4\right)$

其中，θ是反射点入射线和垂直方向的夹角，平方根项是标准的动校正项。此外，若

和t_⊥分别为平行裂缝方向和垂直裂缝方向测线的旅行时，则：

将(5)和(6)代入(4)式得：

2.方位时差响应(AMR)

设有两条正交测线，和裂缝方向的夹角分别是φ和

方位时差响应(AMR)定义为，底界面反射旅行时在两个方向的差：

Δt(φ，x)＝t(π/2-φ，x)-t(φ，x)    (8)

从(4)式可以看出，方位时差计算方程包含平方根校正项。有时在计算时差之前先做双曲动校正会更方便，也即：

$\mathrm{\Δt}(\mathrm{\φ},x)=[t(\mathrm{\π}/2-\mathrm{\φ},x)-\sqrt{t_0^2+\frac{x^2}{v_{\mathrm{nmo}}^2}}]-[t(\mathrm{\φ},x)-\sqrt{t_0^2+\frac{x^2}{v_{\mathrm{nmo}}^2}}]---\left(9\right)$

3.单层TIH介质的AMR

由方程(7)，Δt可写为：

其中，B₀(x，ε，δ)是各向异性参数的一阶项：

$B_0(x,\mathrm{\ϵ},\mathrm{\δ})=\frac{x}{v_{p0}}\sin \mathrm{\θ}[2\mathrm{\ϵ}-\mathrm{\δ}-(\mathrm{\ϵ}-\mathrm{\δ}){\sin }^2\mathrm{\θ}]---\left(11\right)$

由于B₀(x，ε，δ)与方位角无关，方程(10)表明，在弱各异性条件下，AMR对固定炮检距来说是cos2φ的函数。利用这一特点，不需要已知

和t_⊥，就可以确定裂缝方向。

二、多层裂缝介质

1.整体AMR

图1是多层(1～n层)裂缝介质的观测示意图。如图1所示，在一个裂缝方向任意变化的多层裂缝介质上有多条不同观测方向的测线，如第i条测线、第k条测线等。

考虑裂缝介质最底层的底界面的反射波射线，假设这条射线对应的炮检距是x，对应的测线是第k条测线，第k条测线与正北方向的夹角是α，这条射线可用l_nk(x)来表示。其中，L_nk(x)表示第k条测线、以及与第k条射线垂直的测线的旅行时之差。

对应射线L_nk(x)定义整体AMR：Δt_1n(a，x)＝t(a+π/2，x)-t(a，x)    (12)

其中，Δt_1n(α，x)为从第1层至第n层的AMR；t(a，x)是第k条测线的旅行时，t(a+π/2，x)是与第k条测线相垂直的测线的旅行时。下标1n表示从第1层到第n层。

对第i层，层间方位特性：垂直纵波速度v_p0i，单程零炮检距旅行时t_0i，Thomsen参数ε_i和δ_i，裂缝方向

对应于第k条测线第i层的射线段，用x_ki表示第k条测线在第i层的偏移距，用θ_ki表示第k条测线在第i层的入射角，用t_ki表示射线段的旅行时。

和单层情况类似，引入

和t_⊥i，表示第i层平行和垂直裂缝方向的旅行时，，

表示测线平行于第i层裂缝时的偏移距和入射角；x_⊥i，θ_⊥i特指测线垂直于第i层裂缝时的偏移距和入射角，各向异性的一阶近似有：

其中，α表示第k条测线与正北方向的夹角，

表示各层的炮检距，上述方程式中射线参数分量

和

对某一层来说是相等的。

2.层间AMR

由于方程(17)和单层的情况具有同样的形式，这样第i层的层间AMR为：

比较(18)式和(10)式，层间AMR是第i层、炮检距为的两条正交测线的旅行时差；表示测线与裂缝方向的夹角。

因此，整体AMR是各个层的层间AMR的和。

这里炮检距满足：

$x=2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{ki}}---\left(20\right)$

其中，方程(20)可在弱各向异性和射线在入射平面内成立。

由于层间AMR的Δt_i还是按cos2φ_i变化，这里，φ_i表示测线与裂缝方向的夹角。

以下结合实例对本发明实施例的多层裂缝预测方法进行详细说明。

实施例1

本发明实施例提供一种多层裂缝预测方法，如图2所示，该方法包括：

步骤201，获取将要进行多层裂缝预测的地震数据；

步骤202，利用获取的地震数据确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR；

步骤203，根据确定的每一层的两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR确定相应层的裂缝方向。

在本实施例中，在步骤201中可采用现有的任何方式来获取多层裂缝的地震数据，此处不再赘述。

由上述内容可知，该层间方位时差响应AMR是指每一层裂缝的底界面反射旅行时在两个方向的差，在本实施例中，该两个方向是指相互垂直的两条正交测线的旅行时差。

例如，假设有两条正交测线1和3，与裂缝方向的夹角分别是φ和

分别对应的方位时差响应(AMR)可表示为：Δt(φ，x)＝t(π/2-φ，x)-t(φ，x)；

其中，Δt(φ，x)表示层间方位时差响应AMR；

表示测线3对应的炮检距为x的反射波旅行时；t(φ，x)表示测线1对应的炮检距为x的反射波旅行时。

在本实施例中，在步骤202中，可利用各向同性射线追踪方式、或者利用正常时差校正方式确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR，但不限于上述方式，还可采用其他方式。

在步骤203中，可根据层间方位时差响应AMR变化规律对确定的第i层的每一对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR进行交绘分析，以确定第i层的裂缝方向。其中，该层间方位时差响应AMR变化规律如公式18所示。

在本实施例中，在步骤203之后，还可根据确定的裂缝方向获得相应层的裂缝密度ρ。这样，就获得了相应层的裂缝参数，即裂缝方向和裂缝密度。

由上述实施例可知，可利用两对正交测线的层间方位时差响应AMR来实现多层裂缝预测，其中，该多层裂缝方向可任意，该方法中只需要两对正交测线上的数据(4个方位上的数据)即可进行裂缝预测，需要的数据量少，从而提高了预测效率；

该方法可应用于裂缝型油气藏的储层性质描述，为该类型的油气藏勘探开发提供信息，从而降低风险成本，提高油气开采效率。

实施例2

本发明实施例提供一种多层裂缝预测方法，以下以两对正交测线、且利用各向同性射线追踪方式确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR为例进行说明。

其中，一对正交测线为测线1、3；另一对正交测线为测线2、4。

由方程式(18)和(19)可以看出，若获得层间AMR需要已知射线段参量

和

。要确定这些参量需要各向异性射线追踪。由于在处理的这一阶段各向异性参数是不知道的，各向异性射线追踪是不切实际的。幸运的是，各向同性射线追踪所引起的误差是二阶的，因此，对于多层各向异性T工H介质，可以用各向同性射线追踪获取层间AMR，以完成剥层。

以下结合附图3对多层裂缝预测方法进行说明。

如图3所示，该方法包括：

步骤301，在两对正交测线的交点上找到相应的四个共深度点道集(CDP：Common Depth Point)，是地震数据的一种存放形式；其中，该共深度点道集CDP是常规地震处理的数据结果，在此我们选择所需要的CDP道集，即地震数据；

在每个共深度点道集CDP上分别作速度分析，获得多层裂缝介质的每一层的速度，以建立进行射线追踪的速度模型；其中，速度是指地震波在地下介质中传播的速度。进行速度分析后，可得到地下多层裂缝介质中每一层介质的速度，地下多层裂缝介质中所有层的速度构成了速度模型；速度模型可为速度文件，或速度库，或速度表等，如表1所示，该速度模型可包括CDP号、时间和速度对；其速度分析过程与现有技术类似，此处不再赘述。

表1

步骤302，获取未进行正常时差校正(NMO校正)的共深度点道集CDP上的旅行时，以建立该多层裂缝介质中每一层的旅行时表；

其中，原始的CDP道集是对地下某一点的多次观测(记录)，道集中各道的炮检距不一样，所以各道中存在着因炮检距不同而造成的时差，NMO校正是消除炮检距不同造成的时差，使得道集中各道的记录一致。校正使用的公式为公式(1)；

该旅行时表是由一系列的时间值构成，每一测线都有对应的旅行时表；

其中，每一层的旅行时的计算可参照单层AMR的公式(10)和公式(11)获得。其中，公式(10)和公式(11)中的汤姆森参数ε、δ、以及v_po、θ、φ可预先获得。

步骤303，做各向同性的射线追踪，以建立每一层的炮检距x_ki与射线段分量θ_ki表；

其中，该炮检距是指炮点和检波点之间的距离。距离较小，中等程度的称为近中炮检距。

步骤304，利用选择的两对正交测线分别计算每一对正交测线方向上的第1层的层间方位时差响应AMR，如以下公式表示：

$\mathrm{\Δ}{t}_1^{31}\left(x\right)=\mathrm{line}3\left(\mathrm{layer}1\right)-\mathrm{line}1\left(\mathrm{layer}1\right);$

$\mathrm{\Δ}{t}_1^{42}\left(x\right)=\mathrm{line}4\left(\mathrm{layer}1\right)-\mathrm{line}2\left(\mathrm{layer}1\right);$

其中，

表示在正交测线1、3方向上的第1层的层间AMR；

表示在正交测线4、2方向上的第1层的层间AMR；此外，获得

和

后，还可将其进行储存，储存在层间AMR表中。

line1(layer1)、line2(layer1)、line3(layer1)和line4(layer1)分别表示测线1、2、3和测线4的第1层的旅行时，可由旅行时表获得。

步骤305，利用选择的两对正交测线分别计算每一对正交测线方向上的第2到第n层的层间方位时差响应AMR；并根据获取的层间AMR来获得每一层的裂缝方向

其中，计算过程参照图4进行说明，此处不再赘述。

步骤306，根据获取的裂缝方向

来进行参数反演，以获得相应的裂缝参数；其中，该裂缝参数可包括裂缝密度ρ_i；

其中，裂缝方向

确定后，可利用公式(5)、(6)和(7)式反演各向异性参数。首先根据公式(5)和公式(6)估算

和t_⊥。对于近中炮检距来说，方程(7)可进一步简化为：

这表示，对于近中炮检距来说，任意两条正交测线的旅行时之和是常数，并且与平行裂缝方向和垂直裂缝方向的两条测线的旅行之和相等。

结合(10)式，我们可以从任何正交测线对来确定

$t_{\⊥}\left(x\right)=\frac{1}{2}[\mathrm{\Σt}(\mathrm{\φ},x)+\mathrm{\Δt}(\mathrm{\φ},x)/\cos 2\mathrm{\φ}]---\left(24\right)$

分析正常旅行时随炮检距的变化，利用方程(5)和(6)式可得：

利用AVO求取梯度的方法可以估算正常旅行时曲线的梯度，其中，可由多个θ值带入公式用最小二乘法得到梯度，该梯度等于δ-2ε；并且该梯度δ-2ε与裂缝密度ρ成比例，从而可根据该梯度获得裂缝密度。该方法为现有技术，此处不再赘述；

此外，从原理上讲，sin⁴(θ)的系数ε-δ也可以估算出来，可利用AVO求取梯度的方法获得ε-δ，并结合δ-2ε，可以得到ε和δ，这样就可以计算ε和δ该方法为现有技术，此处不再赘述。

由上述可知，通过获得每一层的裂缝方向，可利用上述公式获得其他相应的裂缝参数，如裂缝密度，还可以获得汤姆森参数等。

在步骤305中，利用选择的两对正交测线分别计算每一对正交测线方向上的第2到第n层的层间AMR；并根据获取的层间AMR来获得每一层的裂缝方向

其中，可先分别计算第2层到第n层的层间AMR，然后再利用层间AMR计算各个层的裂缝方向；此外，还可以先计算一层的层间AMR，然后在利用该层间AMR计算该层的裂缝方向；然后在计算下一层的层间AMR，然后利用该层间AMR计算下一层的裂缝方向，依次类推。

当多层裂缝介质包括1～n层时，计算第i层的层间AMR，然后再利用该层间AMR计算该层的裂缝方向时，可采用如下方式，如图4所示，包括：

步骤401，分别计算每一对正交测线方向上的第1层到第i层的层间AMR之和；其中，i为大于1的自然数；

1)对于正交测线1、3，该第1层到第i层的层间AMR之和为：

$\mathrm{\Δ}{t}_{1i}^{31}\left(x\right)=\mathrm{line}3\left(\mathrm{layeri}\right)-\mathrm{line}1\left(\mathrm{layeri}\right)$

                             (26)

$=\mathrm{\Δ}{t}_1^{31}\left(x_1\right)+\·\·\·+\mathrm{\Δ}{t}_{i-1}^{31}\left(x_{i-1}\right)+\mathrm{\Δ}{t}_i^{31}\left(x_i\right);$

其中，line1(layeri)、line3(layeri)分别表示测线1、3的第i层的旅行时，可由旅行时表获得；

2)对于正交测线2、4，该第1层到第i层的层间AMR之和为：

$\mathrm{\Δ}{t}_{1i}^{42}\left(x\right)=\mathrm{line}4\left(\mathrm{layeri}\right)-\mathrm{line}2\left(\mathrm{layeri}\right)$

                             (27)

$=\mathrm{\Δ}{t}_1^{42}\left(x_1\right)+\·\·\·+\mathrm{\Δ}{t}_{i-1}^{42}\left(x_{i-1}\right)+\mathrm{\Δ}{t}_i^{42}\left(x_i\right);$

其中，line2(layeri)、line4(layeri)分别表示测线2、4的第i层的旅行时，可由旅行时表获得。

步骤402，利用计算获得的第1层到第i层的层间AMR之和、以及第1层到第i-1层的层间AMR分别计算每一对正交测线方向上的第i层的层间AMR；其中，i为大于1的自然数；

其中，将第1层到第i层的层间AMR之和减去第1层到第i-1层的层间AMR，即可获得第i层的层间AMR；

这样，正交测线1、3在第i层的层间AMR表示为：

$\mathrm{\Δ}{t}_i^{31}\left(x_i\right)=\mathrm{\Δ}{t}_{1i}^{31}\left(x\right)-\mathrm{\Δ}{t}_1^{31}\left(x_1\right)-\·\·\·-\mathrm{\Δ}{t}_{i-1}^{31}\left(x_{i-1}\right);---\left(28\right)$

其中，

可通过上述公式逐层获得，然后根据获得的1到i-1层的层间AMR获得第i层的AMR；

正交测线2、4在第i层的层间AMR表示为：

$\mathrm{\Δ}{t}_i^{42}\left(x_i\right)=\mathrm{\Δ}{t}_{1i}^{42}\left(x\right)-\mathrm{\Δ}{t}_1^{42}\left(x_1\right)-\·\·\·-\mathrm{\Δ}{t}_{i-1}^{42}\left(x_{i-1}\right);---\left(29\right)$

其中，

可通过上述公式逐层获得，然后根据获得的1到i-1层的层间AMR获得第i层的AMR；

由上述可知，可获得第i层的层间AMR，即

和

步骤403，将获得的第i层的层间AMR，即和

储存在相应的表中，以备计算第i+1层的层间AMR时使用。

步骤404，利用获得的第i层的层间AMR，即

和

进行交绘分析，以获得该第i层的裂缝方向

其中，交绘分析可采用现有的任意技术；

例如，假设两组测线的夹角是

可根据AMR的cos2φ变化规律求得裂缝方向。用Δt³¹代表测线1、3的层间AMR，用Δt⁴²代表测线2、4的层间AMR，则有：

Δt³¹＝Δt(φ，x)＝Bcos2φ

进一步可得：

$\tan 2\mathrm{\φ}=\sin 2\mathrm{\φ}/\cos 2\mathrm{\φ}=\mathrm{\Δ}{t}_c^{42}/\mathrm{\Δ}{t}^{31}---\left(31\right)$

利用(30)式校正后，交绘At³¹和线性方向和Δt³¹的夹角就是2φ，这样就可以求得裂缝方向。交绘直线的求取可通过最小二乘的方法求得，其为现有技术，此处不再赘述。

步骤405，判断是否计算完多层裂缝介质的所有层的旅行时差；若判断结果为是，则执行步骤407；若判断结果为是，则执行步骤406。

步骤406，将i＝i+1，然后回到步骤401进一步计算每一对正交测线方向上的第i＝i+1层的层间AMR，直至i＝n。

步骤407，预测过程结束。

例如，若由步骤304可首先获得正交测线1、3；2、4方向上的第1层的层间

和

然后，当i＝2时，可根据公式(26)和公式(27)获得第1层到第2层的层间AMR之和；然后根据公式(28)和公式(29)，将第1层到第2层的层间AMR之和减去第1层的层间AMR，即可获得第2层的层间AMR；

当i＝2时，可根据公式(26)和公式(27)获得第1层到第3层的层间AMR之和；然后根据公式(28)和公式(29)，将第1层到第3层的层间AMR之和减去第1层到第2层的层间AMR，即可获得第3层的层间AMR；其中，第二层的层间AMR在i＝2时获得；依次类推，可获得i＝n的层间AMR。

由上述实施例可知，通过利用两对正交测线的层间方位时差响应AMR来实现多层裂缝预测，其中，可通过各向同性射线追踪来获得层间AMR，并利用层间AMR的变化规律进行AMR交绘分析，以获得多层裂缝方向，可适用于任意方向的裂缝；由于该方法中只需要两对正交测线上的数据(4个方位上的数据)即可进行裂缝预测，需要的数据量少，从而提高了预测效率。

实施例3

本发明实施例提供一种多层裂缝预测方法，以下以两对正交测线、且利用正常时差校正方式确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR为例进行说明。

其中，一对正交测线为测线1、3；另一对正交测线为测线2、4。

通常，可将多层TIH介质看成目的层和上覆层，此时，剥层就变成了上覆层校正的问题。如果一个上覆层是弱各向异性的，且上覆层厚度远大于目的层的厚度，目的层的阻抗和上覆层阻抗变化不大的情况下，可以通过常规的动校正过程完成上覆层的方位各向异性校正。这是因为在这种情况下，x₁要比x₂大很多，这样

Δt₁(x₁)≈Δt₁(x)    (32)

其中，Δt₁(x)可以动校正的方法补偿。

当多层裂缝介质包括1～n层时，计算目的层第i层的层间AMR，需要说明的是，将第1到第i-1层作为上覆层，目的层的顶界面是第i-1层和第i层之间的界面，目的层的底界面是第i层最下面的界面；然后再利用该层间AMR计算该层的裂缝方向时，可采用如下方式，如图5所示，包括：

步骤501，在选择的两对正交测线方向上找到相应的四个共深度点道集CDP，该共深度点道集CDP如实施例1、2所述，此处不再赘述。

步骤502，分别对每个共深度点道集CDP针对第i层顶界面进行动校正；

其中，进行动校正是指先进行速度分析后得到速度，然后进行NMO校正；

可利用上述公式(1)和公式(4)进行动校正；这样，进行动校正可使得该四个CDP道集中的上覆界面会排齐，这样，上覆介质的方位各向异性就完全消除。

步骤503，对第i层的底界面用与顶界面同样的速度进行动校正，校正量就是Δt₁(x)。

步骤504，拾取第i层底界面的剩余校正量，以获得每一对正交测线方向上的第i层的层间方位时差响应AMR；其中，i为大于1的自然数；

根据方程(32)可获得如下方程式：

$\mathrm{\Δ}{t}_i^{31}\left(x\right)=\begin{array}{ccc}\mathrm{Residual}& \mathrm{Moveout}\left(\mathrm{line}3\right)-\mathrm{Residual}& \mathrm{Moveout}\left(\mathrm{line}1\right)\end{array}---\left(33\right)$

$\mathrm{\Δ}{t}_i^{42}\left(x\right)=\begin{array}{ccc}\mathrm{Residual}& \mathrm{Moveout}\left(\mathrm{line}4\right)-\mathrm{Residual}& \mathrm{Moveout}\left(\mathrm{line}2\right)\end{array}---\left(34\right)$

这样，可获得目的层的层间AMR；

其中，Residual Moveout表示剩余校正量，可进行动校正获得。

步骤505，利用获得的目的层的层间AMR进行交绘分析，以获得裂缝方向；

其中，该步骤如实施例2所述，此处不再赘述。

步骤506，利用获得的裂缝方向进行反演，以获得裂缝的密度；

其中，该步骤如实施例2所述，此处不再赘述。

由上述实施例可知，针对裂缝方向垂向变化的多层裂缝介质，给出了一种求取裂缝参数的剥层方法。该方法是基于正交测线纵波的旅时差(纵波方位时差响应，AMR)。对固定的炮检距来说，裂缝目标层的层间AMR是

的函数，这里a是测线方位角、是裂缝方位角。因此，若已知两对正交测线上的层间AMR，就可以求得裂缝方向

如果盖层中的各向异性较弱，剥层可以通过把目的层顶界面的反射同相轴拉平的方法来实现，层拉平就相当于动校正。目标层的AMR可以通过计算目的层底界面的剩余动校正量来求得。

由上述实施例可知，通过利用两对正交测线的层间方位时差响应AMR来实现多层裂缝预测，其中，可通过正常时差校正方式来获得层间AMR，并利用层间AMR的变化规律进行AMR交绘分析，以获得多层裂缝方向，可适用于任意方向的裂缝；由于该方法中只需要两对正交测线上的数据(4个方位上的数据)即可进行裂缝预测，需要的数据量少，从而提高了预测效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可以包括上述实施例方法中的全部或部分步骤，所述的存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘、光盘等。

本发明实施例还提供了一种多层裂缝预测装置，如下面的实施例所述。由于装置解决问题的原理与预测方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

实施例4

本发明提供一种多层裂缝预测装置，如图6所示，该装置包括地震数据获取单元601、时差确定单元602和方向确定单元603；其中，

地震数据获取单元601，用于获取将要进行多层裂缝预测的地震数据；时差确定单元602，用于利用该地震数据获取单元601获取的地震数据确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR；方向确定单元603，用于根据时差确定单元602确定的每一层的两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR确定相应层的裂缝方向。

由上述实施例可知，通过利用两对正交测线的层间方位时差响应AMR来实现多层裂缝预测，获得多层裂缝方向，可适用于任意方向的裂缝；由于该方法中只需要两对正交测线上的数据(4个方位上的数据)即可进行裂缝预测，需要的数据量少，从而提高了预测效率。

如图6所示，该装置还包括：参数确定单元604，用于根据方向确定单元603确定的裂缝方向获得相应层的裂缝参数，该裂缝参数包括：裂缝密度。

在本实施例中，时差确定单元602具体用于：利用各向同性射线追踪方式、或者利用正常时差校正方式确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR。其中，具体的确定方法如实施例2、3所述，此处不再赘述。

在本实施例中，方向确定单元603具体用于：根据层间方位时差响应AMR变化规律对确定的第i层的每一对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR进行交绘分析，以确定第i层的裂缝方向。

当利用各向同性射线追踪方式确定多层裂缝介质的第i层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR时，如图7所示，时差确定单元602可包括：

第一计算单元701，用于分别计算每一对正交测线方向上的第1层到第i层的层间方位时差响应AMR之和；

第二计算单元702，用于利用第一计算单元701计算获得的第1层到第i层的层间方位时差响应AMR之和、以及第1层到第i-1层的层间方位时差响应AMR分别计算每一对正交测线方向上的第i层的层间方位时差响应AMR；其中，i为大于1的自然数。

此外，如图7所述，该时差确定单元602还包括：

判断单元703，用于在第二计算单元702计算第i层的层间方位时差响应AMR后，判断是否计算完多层裂缝介质的所有层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR；

预测结束单元704，用于在判断单元703的判断结果为是时，结束预测过程；

处理单元705，用于在判断单元703的判断结果为否时，将i＝i+1，以通过该第一计算单元701、第二计算单元702计算两对正交测线方向上的第i+1层的层间方位时差响应AMR。

此外，该时差确定单元602还包括第一查找单元、速度分析单元、旅行时获取单元、射线追踪单元和第三计算单元(图中未示出)；其中，

第一查找单元，用于在该两对正交测线的交点上找到相应的四个共深度点道集CDP，该共深度点道集CDP包括地震数据；

速度分析单元，用于根据该第一查找单元查找到的共深度点道集CDP对地震波在地下介质中传播的速度进行分析，以建立进行射线追踪的速度模型；

旅行时获取单元，用于获取未进行正常时差校正的共深度点道集CDP上的旅行时，以建立该多层裂缝中每一层的旅行时表；

射线追踪单元，用于做各向同性的射线追踪，以建立每一层的炮检距与射线段分量表；

第三计算单元，用于利用该第一选择单元选择的两对正交测线计算每一对正交测线方向上的第一层的层间方位时差响应AMR。

在本实施例中当利用正常时差校正方式确定多层裂缝介质的第i层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR时，如图8所示，时差确定单元602还包括：

第二查找单元801，用于在选择的两对正交测线方向上找到相应的四个共深度点道集CDP，该共深度点道集CDP包括地震数据；

第一校正单元802，用于分别对第二查找单元801查找到的每个共深度点道集CDP针对第i层顶界面进行动校正；

第二校正单元803，用于对第i层底界面用与该顶界面同样的速度进行动校正；

第四计算单元804，用于拾取第i层底界面的剩余校正量，以获得每一对正交测线方向上的第i层的旅行时差；其中，i为大于1的自然数。

由上述实施例可知，通过利用两对正交测线的层间方位时差响应AMR来实现多层裂缝预测，其中，可通过射线追踪方式或正常时差校正方式来获得层间AMR，并利用层间AMR的变化规律进行AMR交绘分析，以获得多层裂缝方向，可适用于任意方向的裂缝；由于该方法中只需要两对正交测线上的数据(4个方位上的数据)即可进行裂缝预测，需要的数据量少，从而提高了预测效率。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种多层裂缝预测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取将要进行多层裂缝预测的地震数据；

利用获取的地震数据确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR；

根据确定的每一层的两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR确定相应层的裂缝方向。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据确定的裂缝方向获得相应层的裂缝密度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用获取的地震数据确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR，包括：

利用各向同性射线追踪方式、或者利用正常时差校正方式确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用各向同性射线追踪方式确定多层裂缝介质的第i层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR，包括：

步骤1，分别计算每一对正交测线方向上的第1层到第i层的层间方位时差响应AMR之和；

步骤2，利用计算获得的第1层到第i层的层间方位时差响应AMR之和、以及第1层到第i-1层的层间方位时差响应AMR分别计算每一对正交测线方向上的第i层的层间方位时差响应AMR；

其中，i为大于1的自然数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在计算每一对正交测线方向上的第i层的层间方位时差响应AMR之后，所述方法还包括：

判断是否计算完多层裂缝介质的所有层的层间方位时差响应AMR；

若判断结果为是，则预测结束；

若判断结果为否，则将i＝i+1，然后重复步骤1、2，直到获得每一对正交测线方向上的第n层的层间方位时差响应AMR。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在选择两对正交测线之后，所述方法还包括：

在所述两对正交测线的交点上找到相应的四个共深度点道集CDP，所述共深度点道集CDP包括地震数据；

根据找到的共深度点道集CDP对地震波在地下介质中传播的速度进行分析，获得多层裂缝介质的每一层的速度，以建立进行射线追踪的速度模型；

获取未进行正常时差校正的共深度点道集CDP上的旅行时，以建立所述多层裂缝介质中每一层的旅行时表；

做各向同性的射线追踪，以建立每一层的炮检距与射线段分量表；

利用选择的两对正交测线计算每一对正交测线方向上的第1层的层间方位时差响应AMR。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用正常时差校正方式确定多层裂缝介质的第i层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR，包括：

在选择的两对正交测线方向上找到相应的四个共深度点道集CDP，所述共深度点道集CDP包括地震数据；

分别对每个共深度点道集CDP针对第i层顶界面进行动校正；

对第i层底界面用与顶界面同样的速度进行动校正；

拾取第i层底界面的剩余校正量，以获得每一对正交测线方向上的第i层的层间方位时差响应AMR；

其中，i为大于1的自然数。

8.根据权利要求4或7所述的方法，其特征在于，在根据确定的第i层的层间方位时差响应AMR确定第i层的裂缝方向时，所述方法包括：

根据层间方位时差响应AMR变化规律对确定的第i层的每一对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR进行交绘分析，以确定第i层的裂缝方向。

9.一种多层裂缝预测装置，其特征在于，所述装置包括：

地震数据获取单元，用于获取将要进行多层裂缝预测的地震数据；

时差确定单元，用于利用所述地震数据获取单元获取的地震数据确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR；

方向确定单元，用于根据所述时差确定单元确定的每一层的两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR确定相应层的裂缝方向。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

参数确定单元，用于根据所述方向确定单元确定的裂缝方向获得相应层的裂缝密度。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述时差确定单元具体用于：利用各向同性射线追踪方式、或者利用正常时差校正方式确定多层裂缝介质的每一层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，当利用各向同性射线追踪方式确定多层裂缝介质的第i层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR时，所述时差确定单元包括：

第一计算单元，用于分别计算每一对正交测线方向上的第1层到第i层的层间方位时差响应AMR之和；

第二计算单元，用于利用所述第一计算单元计算获得的第1层到第i层的层间方位时差响应AMR之和、以及第1层到第i-1层的层间方位时差响应AMR分别计算每一对正交测线方向上的第i层的层间方位时差响应AMR；其中，i为大于1的自然数。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述时差确定单元还包括：

判断单元，用于在所述第二计算单元计算第i层的层间方位时差响应AMR后，判断是否计算完多层裂缝介质的所有层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR；

预测结束单元，用于在所述判断单元的判断结果为是时，结束预测过程；

处理单元，用于在所述判断单元的判断结果为否时，将i＝i+1，以通过所述第一计算单元、第二计算单元计算两对正交测线方向上的第i+1层的层间方位时差响应AMR。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述时差确定单元还包括：

第一查找单元，用于在所述两对正交测线的交点上找到相应的四个共深度点道集CDP，所述共深度点道集CDP包括地震数据；

速度分析单元，用于根据所述第一查找单元查找到的共深度点道集CDP对地震波在地下介质中传播的速度进行分析，以建立进行射线追踪的速度模型；

旅行时获取单元，用于获取未进行正常时差校正的共深度点道集CDP上的旅行时，以建立所述多层裂缝中每一层的旅行时表；

射线追踪单元，用于做各向同性的射线追踪，以建立每一层的炮检距与射线段分量表；

第三计算单元，用于利用所述第一选择单元选择的两对正交测线计算每一对正交测线方向上的第一层的层间方位时差响应AMR。

15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，当利用正常时差校正方式确定多层裂缝介质的第i层在两对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR时，所述时差确定单元包括：

第二查找单元，用于在选择的两对正交测线方向上找到相应的四个共深度点道集CDP，所述共深度点道集CDP包括地震数据；

第一校正单元，用于分别对所述第二查找单元查找到的每个共深度点道集CDP针对第i层顶界面进行动校正；

第二校正单元，用于对第i层底界面用与所述顶界面同样的速度进行动校正；

第四计算单元，用于拾取第i层底界面的剩余校正量，以获得每一对正交测线方向上的第i层的旅行时差；其中，i为大于1的自然数。

16.根据权利要求12或14所述的装置，其特征在于，所述方向确定单元具体用于：根据层间方位时差响应AMR变化规律对确定的第i层的每一对正交测线方向上的层间方位时差响应AMR进行交绘分析，以确定第i层的裂缝方向。

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