CN102736104A - 近地表表层模型构建方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种近地表模型构建方法，所述方法包括：(a)在地面表层上采集多个待求点的地表高程和坐标数据；(b)在所述待求点所在的区域内确定预定数量的表层调查点，并获取每个表层调查点处的参考层界面的高程和目标层界面的高程；(c)计算与每个表层调查点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数；(d)计算与每个待求点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数；(e)基于计算的与每个待求点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数以及每个待求点处的参考层界面的高程，计算每个待求点处的目标层界面的高程，从而构建待求点的近地表表层模型。

Description

近地表表层模型构建方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术，更具体地讲，涉及一种近地表表层模型构建方法。

背景技术

目前，我国地震勘探的主战场主要集中在山地、沙漠、黄土塬等复杂地表区，所面临的地表条件异常复杂，不同区域有不同的表层特点，存在高速层顶界不平坦和表层速度横向变化大的情况，因此表层问题是地震勘探的首要问题。

另外，随着各油田勘探程度的提高，勘探目标向低幅度、小断块和岩性圈闭的勘探方向转移，勘探难度不断加大，精度要求不断提高。为了准确地分辨出地下复杂圈闭，静校正的问题目显突出。然而，由静校正引起的闭合问题是复杂的，它是由基准面、高速层顶界面、地面调查点、交点、表层模型、时深曲线、替换速度和计算方法等多种因素综合形成的，在静校正计算中，如果上述因素不可靠或使用不当，就会造成剖面闭合问题或构造形态失真问题。这是勘探中长期存在的问题，特别是对低幅度构造的勘探尤为突出。要解决上述问题，如何建立准确的表层模型是关键所在。

利用建立近地表表层模型来计算静校正量的方法，从原理上来讲是非常可靠和真实的，能够反映近地表地质层的变化规律。只是如何求取到符合表层地质规律的模型是非常困难的工作，调查点数量的多少、对该地区沉积规律的了解，均影响表层点(例如，地面表层上的炮点和检波点)的解释成果。另外表层点处的模型即便可以真实的确定，但表层点间低降速界面形态，往往得不到准确的确认，这样就会使模型造成偏差，进而影响校正量精度和处理精度。

现有的针对各个炮点和检波点构建近地表表层模型的方法多采用厚度线性内插法，然后逐段进行调整厚度。这种工作不但繁琐，效率低，而且受人为因素影响，所解释的结果带有不确定性。由于地震采集与处理技术的迅速发展，人们对如何准确求取表层模型的重视程度越来越高，需要一种能够更精确地求取表层点的近地表表层模型的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近地表模型构建方法，所述方法包括：(a)在地面表层上采集多个待求点的地表高程和坐标数据；(b)在所述待求点所在的区域内确定预定数量的表层调查点，并获取每个表层调查点处的参考层界面的高程和目标层界面的高程；(c)基于每个表层调查点处的参考层界面的高程和目标层界面的高程，计算与每个表层调查点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数；(d)基于计算的与每个表层调查点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数，计算与每个待求点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数；(e)基于计算的与每个待求点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数以及每个待求点处的参考层界面的高程，计算每个待求点处的目标层界面的高程，从而构建待求点的近地表表层模型。

所述待求点可以是炮点或检波点。

所述表层调查点可以是炮点或检波点。

所述参考层可以是地面表层，并且待求点处的参考层界面的高程是所述待求点的地表高程。

所述参考层可以是地面表层以下的地质层，当所述参考层先前作为目标层进行步骤(a)至(e)的计算时，可获得在每个待求点处所述参考层界面的高程。

在步骤(c)中，可根据以下等式(1)计算与表层调查点x对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数K_ij(x)：

$K_{\mathrm{ij}}\left(x\right)=\frac{\underset{x_k\∈\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}(h_i\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_i\left(x\right))(h_j\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_j\left(x\right))}{\sqrt{\underset{x_k\∈\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}{(h_i\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_i\left(x\right))}^2}\×\sqrt{\underset{x_k\∈\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}{(h_j\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_j\left(x\right))}^2}}---\left(1\right)$

其中，ω表示以表层调查点x为中心的预定区域内的所有表层调查点的集合，x_k是包括在集合ω中的表层调查点，h_i(x_k)是表层调查点x_k处的参考层界面i的高程，h_j(x_k)是表层调查点x_k处的目标层界面j的高程，

是ω内的所有表层调查点处的参考层界面i的高程的均值，

是ω内的所有表层调查点处的目标层界面j的高程的均值。

在步骤(d)中，可通过以下等式(2)来计算与待求点y对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数K_ij(y)：

K_ij(y)＝K_ij(x₁)+(K_ij(x₂)-K_ij(x₁))×(Ly-L₁)/(L₂-L₁)(2)

其中，x₁和x₂是与待求点y邻近的表层调查点且待求点y处于表层调查点x₁和x₂之间，K_ij(x₁)是与表层调查点x₁对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数，K_ij(x₂)是与表层调查点x₂对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数，Ly表示待求点y的水平坐标，L₁和L₂分别表示表层调查点x₁和x₂的水平坐标。

在步骤(e)中，可通过以下等式(3)来计算待求点y处的目标层界面j的高程h(y_j)：

h_j(y)＝h_i(y)-(α+(h_i(y)-β)×(1-K_ij(y)))    (3)

其中，h_i(y)是待求点y处的参考层界面i的高程，α是通过等式(4)使用线性内插获得的垂直距离：

α＝Z_ij(A)+(Z_ij(B)-Z_ij(A))×(Ly-L_A)/(L_B-L_A)    (4)

其中，A、B是与待求点y邻近的表层调查点并且待求点y处于表层调查点A、B之间，Z_ij(A)表示在表层调查点A处参考层界面i与目标层界面j之间的垂直距离，Z_ij(B)表示在表层调查点B处参考层界面i与目标层界面j之间的垂直距离，L_A和L_B分别表示表层调查点A和B的水平坐标，β是通过等式(5)使用直线内插获得的高程：

β＝h_i(A)+(h_i(B)-h_i(A))×(Ly-L_A)/(L_B-L_A)    (5)

其中，h_i(A)表示表层调查点A处的参考层界面i的高程，h_i(B)表示表层调查点B处的参考层界面i的高程。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施例的近地表表层模型构建方法的流程图；

图2是示出构建本发明的地面调查点的示意图；

图3是示出根据本发明的示例性实施例的计算待求点的目标层界面的高程的方法示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图更充分地描述本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出。然而，可以以许多不同的形式实施示例性实施例，并且本发明不应被解释为局限于在此阐述的示例性实施例。相反，提供这些实施例从而本公开将会彻底和完整，并将完全地将示例性实施例的范围传达给本领域的技术人员。在附图中，相同的标号表示相同的部分。

通常，可通过测井的方法获取表层点的详细数据地质数据，从而构建表层点的近地表表层模型(包括地表高程、表层点处各个地质层的厚度以及表层速度等)。然而，通过这种方式构建近地表表层模型的成本较高、手段繁琐且数据测取效率低，因此，在针对例如各个炮点和检波点的表层点构建近地表表层模型时，通常仅对有限的调查点(所述调查点可以是炮点和检波点，也可以是另外选取的表层点)采用测井的方法获取其详细地质数据，并利用这些调查点的数据来构建炮点和检波点的近地表表层模型。

图1是示出根据本发明的示例性实施例的近地表表层模型构建方法的流程图。

参照图1，在步骤101，在地面表层上采集多个待求点的地表高程和坐标数据。

在步骤103，可在所述待求点所在的区域内确定预定数量的表层调查点，并获取每个表层调查点处的参考层界面的高程和目标层界面的高程。在本发明，所述待求点通常是炮点或检波点。此外，所述表层调查点也可以是炮点或检波点，或者可选择地，可在所述待求点所在的区域内任意选取地面表层点作为表层调查点。此外，在本发明中，所述的界面是指地质层的上界面。

应该理解，在地表上采集诸如炮点和检波点的表层点的高程和坐标数据方法对于本领域的技术人员而言是公知的，因此在此不进行详细描述。

在本发明中，可以以预定间隔选择预定数量的表层调查点。具体地讲，可按照预定距离来选择表层调查点(例如，每几百米确定一个表层调查点)，或者可选择地，在选择炮点和检波点作为表层调查点的情况下，可每隔若干个点(所述点既可以是炮点也可以是检波点)选择一个炮点或检波点作为表层调查点。

在本发明中，所述参考层是指在每个表层调查点和待求点处该层界面的高程已知的地质层(例如，地面表层)，所述目标层是需要计算在每个待求点处该层界面的高程的地质层(例如，低速层、降速层)。应该理解，当针对某一目标层执行了本发明的方法，从而计算出在每个待求点处的该目标层界面的高程时，在下一次针对另一地质层执行本发明的方法时，所述目标层可作为参考层使用。

以下结合图2详细描述获取表层调查点处的各个地质层的高程的方法。

如图2所示，点H是地面表层上的一个表层调查点，可通过测井方法获得在点H处每个地质层(例如，图2中的地质层C1和C2等)的厚度和表层速度等数据。由于表层调查点H的高程已知，因此可获得在表层调查点H处地质层C1与地面表层之间的界面的高程以及地质层C2与地质层C1之间的界面的高程。以这种方式，可容易地获得各个表层调查点处的参考层界面的高程以及目标层界面的高程。

在步骤105，基于每个表层调查点处的参考层界面的高程和目标层界面的高程，计算与每个表层调查点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数。

作为示例，可根据以下等式(1)计算与表层调查点x对应的参考层表层i与目标层表层j之间的层间相关系数K_ij(x)：

$K_{\mathrm{ij}}\left(x\right)=\frac{\underset{x_k\∈\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}(h_i\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_i\left(x\right))(h_j\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_j\left(x\right))}{\sqrt{\underset{x_k\∈\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}{(h_i\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_i\left(x\right))}^2}\×\sqrt{\underset{x_k\∈\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}{(h_j\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_j\left(x\right))}^2}}---\left(1\right)$

其中，ω表示以表层调查点x为中心的预定区域内的所有表层调查点的集合，x_k是包括在集合ω中的表层调查点，h_i(x_k)是表层调查点x_k处的参考层界面i的高程，h_j(x_k)是表层调查点x_k处的目标层界面j的高程，是ω内的所有表层调查点处的参考层界面i的高程的均值，

是ω内的所有表层调查点处的目标层界面j的高程的均值。

在步骤107，基于计算的与每个表层调查点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数，计算与每个待求点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数。

具体地讲，可通过以下等式(2)来计算与待求点y对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数K_ij(y)：

K_ij(y)＝K_ij(x₁)+(K_ij(x₂)-K_ij(x₁))×(Ly-L₁)/(L₂-L₁)    (2)

其中，x₁和x₂是与待求点y邻近的表层调查点且待求点y处于表层调查点x₁和x₂之间，K_ij(x₁)是与表层调查点x₁对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数，K_ij(x₂)是与表层调查点x₂对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数，Ly表示待求点y的水平坐标，L₁和L₂分别表示表层调查点x₁和x₂的水平坐标。应该理解，所述水平坐标可指调查点的实际地理坐标，或者可指这些点在预设的同一坐标系下的相对位置坐标。

此外，还应该理解，上述计算的层间相关系数值大小与层间相关度成正比，当层间相关系数为0时，表示参考层与目标层的形态不相关，当层间相关系数为1时，表示参考层与目标层的形态强相关。通常来说，层间相关系数值在范围0到1之间。

在步骤109，基于计算的与每个待求点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数以及每个待求点处的参考层界面的高程，计算每个待求点处的目标层界面的高程，从而构建待求点的近地表表层模型。

以下，将参照图3详细说明计算待求点的目标层界面的高程的方法。

如图3所示，A、B是与待求点G邻近的表层调查点并且待求点G处于表层调查点A、B之间。如上所述，表层调查点A处的参考层界面i的高程h_i(A)以及表层调查点B处的参考层界面i的高程h_i(B)均为已知。Z_ij(A)可表示在表层调查点A处参考层界面i与目标层界面j之间的垂直距离(即，厚度)，Z_ij(B)可表示在表层调查点B处参考层界面i与目标层界面j之间的垂直距离(即，厚度)。可通过以下等式(3)计算待求点G处的目标层界面j的高程h_j(G)：

h_j(G)＝h_i(G)-(α+(h_i(G)-β)×(1-K_ij(G)))    (3)

其中，如上所述，h_i(G)是G点处的参考层界面i的高程。应该理解，在本发明中，可选择地面表层作为参考层，此时待求点处的参考层界面的高程是该待求点的地表高程。此外，参考层也可以是地面表层以下的地质层，并且该参考层先前已作为目标层执行了步骤101至109的方法。在这种情况下，当所述参考层先前作为目标层进行步骤101-109的计算时，可获得在每个待求点处的该参考层界面的高程，因此待求点处的参考层界面的高程是已知的。因此，G点处的参考层界面i的高程h_i(G)已知。此外，还应该理解，在首次使用上述方法(即，步骤101至109的方法)构建近地表表层模型时，只能选择地面表层作为参考层。

K_ij(G)是通过等式(2)计算的与待求点G对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数，α是通过等式(4)使用直线内插获得垂直距离：

α＝Z_ij(A)+(Z_ij(B)-Z_ij(A))×(L_G-L_A)/(L_B-L_A)    (4)

其中，L_G是待求点G的水平坐标，L_A和L_B分别是表层调查点A和B的水平坐标，β是通过等式(5)使用直线内插获得的C点的高程：

β＝h_i(A)+(h_i(B)-h_i(A))×(L_G-L_A)/(L_B-L_A)    (5)

通过上述方法，能够通过已知的表层调查点的数据(例如，在每个调查点处各个地质层界面的高程等)来估算与所述表层调查点处于同一区域内的炮点和检波点的数据(例如，在每个炮点/检波点处各个地质层的高程)，从而可针对每个炮点和检波点构建更加准确的近地表表层模型，简化了模型构建方法并提高了模型构建效率。

此外，由于引入了统计概念，使用层间相关系数来描述各层界面之间的相对关系，提高了表层模型建立精度，解决了不同地区近地表沉积规律不同，常规建模方法无法准确建立表层模型的问题，减少了表层模型建立过程中需要人为干涉的内容，提高了建模效率。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (8)

1.一种近地表表层模型构建方法，所述方法包括：

(a)在地面表层上采集多个待求点的地表高程和坐标数据；

(b)在所述待求点所在的区域内确定预定数量的表层调查点，并获取每个表层调查点处的参考层界面的高程和目标层界面的高程；

(c)基于每个表层调查点处的参考层界面的高程和目标层界面的高程，计算与每个表层调查点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数；

(d)基于计算的与每个表层调查点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数，计算与每个待求点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数；

(e)基于计算的与每个待求点对应的参考层界面与目标层界面之间的层间相关系数以及每个待求点处的参考层界面的高程，计算每个待求点处的目标层界面的高程，从而构建待求点的近地表表层模型。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述待求点是炮点或检波点。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述表层调查点是炮点或检波点。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述参考层是地面表层，并且待求点处的参考层界面的高程是所述待求点的地表高程。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述参考层是地面表层以下的地质层，当所述参考层先前作为目标层进行步骤(a)至(e)的计算时，获得在每个待求点处所述参考层界面的高程。

6.如权利要求1中的所述的方法，其中，在步骤(c)中，根据以下等式(1)计算与表层调查点x对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数K_ij(x)：

$K_{\mathrm{ij}}\left(x\right)=\frac{\underset{x_k\∈\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}(h_i\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_i\left(x\right))(h_j\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_j\left(x\right))}{\sqrt{\underset{x_k\∈\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}{(h_i\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_i\left(x\right))}^2}\×\sqrt{\underset{x_k\∈\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}{(h_j\left(x_k\right)-{\stackrel{\‾}{h}}_j\left(x\right))}^2}}---\left(1\right)$

其中，ω表示以表层调查点x为中心的预定区域内的所有表层调查点的集合，x_k是包括在集合ω中的表层调查点，h_i(x_k)是表层调查点x_k处的参考层界面i的高程，h_j(x_k)是表层调查点x_k处的目标层界面j的高程，

是ω内的所有表层调查点处的参考层界面i的高程的均值，

是ω内的所有表层调查点处的目标层界面j的高程的均值。

7.如权利要求6所述的方法，其中，在步骤(d)中，通过以下等式(2)来计算与待求点y对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数K_ij(y)：

K_ij(y)＝K_ij(x₁)+(K_ij(x₂)-K_ij(x₁))×(Ly-L₁)/(L₂-L₁)    (2)

其中，x₁和x₂是与待求点y邻近的表层调查点且待求点y处于表层调查点x₁和x₂之间，K_ij(x₁)是与表层调查点x₁对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数，K_ij(x₂)是与表层调查点x₂对应的参考层界面i与目标层界面j之间的层间相关系数，Ly表示待求点y的水平坐标，L₁和L₂分别表示表层调查点x₁和x₂的水平坐标。

8.如权利要求7所述的方法，其中，在步骤(e)中，通过以下等式(3)来计算待求点y处的目标层界面j的高程h(y_j)：

h_j(y)＝h_i(y)-(α+(h_i(y)-β)×(1-K_ij(y)))    (3)

其中，h_i(y)是待求点y处的参考层界面i的高程，α是通过等式(4)使用线性内插获得的垂直距离：

α＝Z_ij(A)+(Z_ij(B)-Z_ij(A))×(Ly-L_A)/(L_B-L_A)    (4)

其中，A、B是与待求点y邻近的表层调查点并且待求点y处于表层调查点A、B之间，Z_ij(A)表示在表层调查点A处参考层界面i与目标层界面j之间的垂直距离，Z_ij(B)表示在表层调查点B处参考层界面i与目标层界面j之间的垂直距离，L_A和L_B分别表示表层调查点A和B的水平坐标，β是通过等式(5)使用直线内插获得的高程：

β＝h_i(A)+(h_i(B)-h_i(A))×(Ly-L_A)/(L_B-L_A)    (5)

其中，h_i(A)表示表层调查点A处的参考层界面i的高程，h_i(B)表示表层调查点B处的参考层界面i的高程。

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