CN102749649A - 一种优选风化层速度的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种优选风化层速度的确定方法，具体包括：预设一个代表风化层速度值，该值在风化层厚度不小于300米情况下，与实际风化层速度差引起的静校正量完全可限制在后续剩余静校正程序允许的范围以内，近地表模型的建立就可以获得稳定解。因此，在折射波静校正过程中，不再需要预先进行诸如微测井等的近地表调查，就可使复杂地区构造成像而必需进行的短、长波长折射波静校正在精度方面得到提高。

Description

一种优选风化层速度的确定方法

技术领域

本发明涉及石油勘探领域，应用于地震数据处理过程中，特别是涉及一种优选风化层速度的确定方法。

背景技术

现有技术的地震勘探解释的理论中，一般都假定激发点与接收点是在一个水平面上，并且地层速度是均匀的。但实际上地面常常不平坦，各个激发点深度也可能不同，低速带中的波速与地层中的波速又相差悬殊，所以必将影响实测的时距曲线形状。为了消除这些影响，对原始地震数据要进行地形校正、激发深度校正、低速带校正等。由于这些校正对同一观测点的不同地震界面都是不变的，因此统称静校正。而在静校正过程中，特别是长波长静校正问题是复杂近地表地区地震资料处理中提高资料处理质量、保证获得地下真实构造形态需要解决的主要问题。目前在地震资料处理领域中有很多关于折射波静校正的方法，如GLI，EGRM,加减法，TOMO等等。现有技术中折射波静校正的方法实现过程中涉及风化层速度填写方法通常为以下两种方式：第一种方式是：当研究工区内能预先提供局部控制点风化层速度信息时，把这些信息分别填入程序各控制点位置对应的风化层速度参数栏。反演程序执行时，其他点的速度参数通过控制点信息插值获得；第二种方式是：当研究工区内不能预先提供任何风化层速度信息时。在程序的风化层速度参数栏填入任意一个常数，用于全区反演运算，从而由于任意常数选择的盲目性，很容易造成选择的速度和实际速度有较大偏差，由此引起较大的模型反演错误和静校正错误，超过了后续剩余静校正程序所能修正的限制，不能获得理想的静校正结果。

综上所述，发明人在实现本发明过程中发现现有技术中存在以下缺陷：预获得可靠的折射波静校正结果，必须预先掌握近地表地层风化层速度的横向变化信息，因此需要预先进行诸如微测井等的近地表勘测，从而获取近地表真实数据，在以上的勘测过程中需要巨大的成本投入，同时由于其勘测点的分布及数据限制，其对不同勘测点的选择与数据处理，将直接影响到后期数据的精确度。同时，盲目的任意常数选择容易造成选择的速度和实际速度有较大偏差，最终无法达到预期效果。

发明内容

本发明实施例要解决的问题是提供一种优选风化层速度的确定方法，解决了因复杂地区近地表信息无法预先精确确定，由此无法准获取风化层速度，从而造成后续静校正精度偏低的问题。

为达到上述目的，本发明实施例提出一种优选风化层速度的确定方法，具体包括：

预设代表风化层速度v₀；

根据所述预设代表风化层速度v₀获取实际风化层速度变化区间；

判断所述实际风化层速度变化区间是否介于临界风化层速度区间中，若是，则将所述预设代表风化层速度v₀为处理中所用的代表风化层速度，若否，则重新预设代表风化层速度v₀。

根据本发明的实施例以上技术方案获得了以下技术效果：在折射波静校正过程中，不再需要预先进行诸如微测井等的近地表调查，就可以使复杂地区为了获得地下勘探目的层精确构造成像而必需进行的短、长波长折射波静校正在精度方面得到提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中优选风化层速度的确定方法的流程示意图；

图2为本发明的近地表模型示意图；

图3为本发明的采用代表风化层速度v₀为800米/秒、不同的折射层速度和替换速度组合得到的误差曲线。

图4为本发明实施例中实际得到的近地表模型。

图5为本发明实施例中的近地表模型和实际炮记录的吻合度检查图。

图6为本发明实施例中原来处理的剖面和新处理过的剖面对比图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种优选风化层速度的确定方法，为满足折射波静校正过程中校正精度，通过对剩余静校正值δt数据及截距时的设定，通过误差曲线公式从而确定其风化层速度v₀值。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：

实施例：

如图1所示，为本发明一种优选风化层速度的确定方法的流程示意图，包括以下步骤：

步骤S101：预设代表风化层速度v₀；所述预设代表风化层速度v₀可选取750米/秒~850米/秒之间的任意一个值，例如：800米/秒。

步骤S102：根据所述预设代表风化层速度v₀获取实际风化层速度变化区间，具体过程如下；

1）、根据剩余静校正值δt及截距时t的边界范围值，确定所述剩余静校正值δt、截距时t，在实际的地质环境下，为使剩余静校正量在后续的剩余静校正处理中可以被消除掉，通常剩余静校正值δt具体边界范围绝对值不超过20毫秒；同时对截距时t的取值范围，根据我国地质地貌的实际情况，可具体选取为截距时t的边界范围值不超过400毫秒，即风化层厚度不超过300米，因此，所述剩余静校正值δt的绝对值为20毫秒，所述截距时t的取值为400毫秒。

2）、将所述剩余静校正值δt及截距时t代入如下误差曲线公式中获取误差指数k； $\mathrm{\δt}=\frac{\mathrm{kt}}{2}$

当所述剩余静校正值δt为±20毫秒，及截距时t为400毫秒时，所述误差指数k等于±0.1。

3）、将所述误差指数k及分别将所述预设代表风化层速度v₀代入如下误差曲线公式中分别获取剩余风化层速度dv₀；如：将2）中获取的k等于±0.1，及在3）中通过预设选取的代表风化层速度预设值v₀为800米/秒，代入如下误差曲线公式中，可获得对应于预设代表风化层速度v₀（800米/秒）的剩余风化层速度dv₀为±300米/秒。在以下公式中所示的v₁为折射层速度、v_r为替换速度，均可通过设定获取；

$k=(\frac{v_0}{v_r}-1)(\frac{1}{\cos i_n}-\frac{1}{\cos i})+\frac{{\mathrm{dv}}_0}{v_r\cos i_n}$

$\begin{array}{cc}i=\arcsin & \frac{v_0}{v_1}\end{array}$ $\begin{array}{cc}{i}_n=\arcsin & \frac{v_0+{\mathrm{dv}}_0}{v_1}\end{array}$

其中，v₁为折射层速度、v_r为替换速度；

4）、根据所述预设代表风化层速度v₀及所述剩余风化层速度dv₀对应获取实际风化层速度变化区间。如通过1）中当所述预设代表风化层速度v₀为800米/秒，所述剩余风化层速度dv₀为±300米/秒时，实际风化层速度变化区间为500米/秒~1100米/秒。

根据以上步骤S102，首先，可通过设定不同的剩余静校正值δt及截距时t的边界范围值，对误差指数k进行设定，之后，在确定了误差指数k的情况下，结合预设的代表风化层速度值v₀，获得与其对应的不同实际风化层速度变化区间，如：预设代表风化层速度值v₀为800米/秒、750米/秒、850米/秒，或750米/秒~850米/秒中间的任意一个值时，将获得不同的实际风化层速度变化区间，而获得的每个实际风化层速度变化区间与其预设的代表风化层速度值v₀一一对应，如：当实际风化层速度变化区间为500米/秒~1100米/秒时，对应的预设代表风化层速度值v₀为800米/秒；当实际风化层速度变化区间为450米/秒~1050米/秒时，对应的预设代表风化层速度值v₀为750米/秒；当实际风化层速度变化区间为550米/秒~1150米/秒时，对应的预设代表风化层速度值v₀为850米/秒。

步骤S103：确定为处理中使用的代表风化层速度。判断所述获得的实际风化层速度变化区间是否介于临界风化层速度区间中，若是，则将所述预设代表风化层速度v₀确定为代表风化层速度，若否，则重新预设代表风化层速度v₀，直到可获得代表风化层速度。如，当步骤S102中，由预设代表风化层速度为800米/秒获得的实际风化层速度变化区间为500米/秒~1100米/秒时，判断是否介于临界风化层速度区间300~1500米/秒（其中300米/秒是声波在空气中的传播速度，1500米/秒是声波在水中的传播速度）区间内，由于上述获得的实际风化层速度变化区间在临界风化层速度区间中，因此，确定预设代表风化层速度值v₀为800米/秒为处理中使用的代表风化层速度。

需要说明的是，通过以上实施例中的方法可在临界风化层速度区间300~1500米/秒中，通过设立多个预设代表风化层速度v₀，对应获得多个与之对应的多个区间，并可根据实际需要通过调整误差指数k的方式，对区间宽度进行调整，同时，可将获得值进行验证，因此在步骤S103步骤还可包括：当所述判断所述实际风化层速度变化区间是否介于临界风化层速度区间中，若是，则将所述预设代表风化层速度v₀确定为处理中所用的代表风化层速度后；根据所述处理中所用的代表风化层速度进行静校正处理，判断所述剩余静校正值δt是否在剩余静校正值边界范围值取值内，若是，则保留所述处理中所用的代表风化层速度，若否，则重新预设代表风化层速度v₀，对获取的处理中所用的代表风化层速度在进一步给予验证，从而获得满足要求的代表风化层速度。

为进一步说明实施例步骤S102中所述误差曲线公式的获得，以下将结合附图给予详细说明：

图2为本发明的一个近地表模型示意图。其中D为基准面高程，S为地表面高程，R为假定风化层正确时对应的高速顶界高程，R’为假定风化层错误时对应的高速顶界高程，h为风化层厚度，dh为风化层厚度误差。

根据折射理论，折射层截距时t与风化层厚度h间的关系由下式表示：

$t=\frac{2h{\cos }_i}{v_0}---\left(1\right)$

其中，

v₀是风化层速度，v₁是折射层速度。

由任意物理点的实际风化层速度得到对应的风化层厚度为：

$h=\frac{v_{0}t}{2{\cos }_i}---\left(2\right)$

假设dv₀是某物理点实际风化层速度与选择的代表风化层速度之差，由速度误差引起的风化层厚度误差为：

$\mathrm{dh}=\frac{t}{2}(\frac{v_0+{\mathrm{dv}}_0}{\cos i_n}-\frac{v_0}{{\cos }_i})---\left(3\right)$

其中 $\begin{array}{cc}i=\arcsin & \frac{v_0}{v_1}\end{array},$ $\begin{array}{cc}{i}_n=\arcsin & \frac{v_0+{\mathrm{dv}}_0}{v_1}\end{array}$

在常规处理的基准面校正处理中，将数据用风化层速度剥离到高速顶界，然后用替换速度充填到统一基准面。

如果风化层速度是正确的，炮点或检波点静校正值将是：

$\mathrm{\Δt}=\frac{D-S}{v_r}+\frac{h}{v_r}-\frac{h}{v_0}---\left(4\right)$

假定风化层速度不正确，得到的错误炮点或检波点静校正值将是：

$\mathrm{\Δ}{t}^{\′}=\frac{D-S}{v_r}+\frac{h+\mathrm{dh}}{v_r}-\frac{h+\mathrm{dh}}{{v_0}^{\′}}---\left(5\right)$

由不正确的风化层厚度引起的静校正差为：

$\mathrm{\δt}=\mathrm{\Δ}{t}^{\′}-\mathrm{\Δt}=\frac{h+\mathrm{dh}}{v_r}-\frac{h+\mathrm{dh}}{{v_0}^{\′}}-\frac{h}{v_r}+\frac{h}{v_0}$

$=\frac{\mathrm{dh}}{v_r}-(\frac{h+\mathrm{dh}}{v_0+{\mathrm{dv}}_0}-\frac{h}{v_0})---\left(6\right)$

把方程式（2）和（3）代入方程（6）得到误差曲线公式为：

$\mathrm{\δt}=\frac{\mathrm{kt}}{2}---\left(7\right)$

其中， $k=(\frac{v_0}{v_r}-1)(\frac{1}{\cos i_n}-\frac{1}{\cos i})+\frac{{\mathrm{dv}}_0}{v_r\cos i_n},$ 为误差指数。

具体的验证过程如下，在代表风化层速度v₀为800米/秒的情况下，采用不同的折射层速度和替换速度组合，得到图3里对应的不同误差指数曲线。图中，横坐标是实际风化层速度与处理中采用的代表速风化层速度之差。尽管静校正误差随风化层速度误差的变化而变化，并且速度误差越大，静校正误差也越大，但误差指数k仍然可以用来指导代表风化层速度的选择。在实际生产中，给定两个边界条件：其一，由风化层速度误差引起的剩余静校正量不大于20毫秒，这种静校正量在后续的剩余静校正处理中可以很容易被消除掉；其二，高速折射层对应的截距时不超过400毫秒，也就是说，风化层厚度不超过300米。根据（7）式知道，这时对应k值约等于±0.1。从图3很容易看出，k＝±0.1对应的实际风化层速度变化范围在-300米/秒到300米/秒。这就是说，对于本研究工区，如果选800米/秒代表风化层速度作为折射波静校正求解时的风化层初始速度，当实际风化层速度在500米/秒到1100米/秒间变化时，其引起的剩余静校正误差的绝对值都在20毫秒以内，完全在后续的剩余静校正程序控制范围以内。

实际上，这一结论不仅适用于本研究工区，仍然适用于中国广大地区乃至世界各地。因为世界上任何一个地区，风化层的速度均大于300米/秒（声波在空气中的速度）且小于1500米/秒（声波在水中的速度）。另外，本研究结果适用的风化层厚度达到300米的巨厚沙漠，如果风化层厚度没有这么厚，k值的选择还可以再大一些，因此风化层速度的允许变化范围还可以再宽一些，这就是说，对于一个缺乏近地表风化层资料的地区，要想利用折射波法解决静校正问题，选800米/秒作为代表风化层速度是一个科学的选择。

根据以上选定风化层速度v₀的获取方法的静校正的方法，具体包括以下步骤：

1）、根据地震炮集记录拾取各物理点初至波时间；

2）、根据如实施例一中所述方法获取选定风化层速度v₀；

3）、根据所述物理点初至波时间获取截距时t、折射层速度v₁，并通过如下公式获得风化层厚度h；

$h=\frac{v_{0}t}{2\cos i};$

其中，

为物理点对应的折射波入射角；

在以上步骤的实际实现过程中可以将拾取的初至波时间先写入数据道头，之后根据折射层速度v₁、获取的风化层速度v₀；再通过以上计算风化层厚度h的公式获取风化层厚度h值。

4）、根据所述风化层厚度h获取所述物理点的炮点和检波点的静校正值；

5）、对上述4）中的输出数据再用处理流里的其他程序通过互相关技术做剩余静校正，消除各物理点由于采用的风化层速度和实际值不吻合而残留的剩余静校正值（静校正的高频成分）。

图4是该工区利用上述研究结果得到的近地表模型。图中指示线41为实际地表高程曲线清楚的反映了该区高程变化，从左边的接近平坦到右边的巨厚沙丘。相对厚度变化达到200米以上。在左边戈壁部分，计算到的地下折射面和地表形态不一致，但地质上是合理的，它展示了一条地下古河道的存在。尽管右边沙漠地段地表高程变化非常崎岖，折射面高程（指示线42所示）变化要圆滑得多。为了证实计算出的近地表模型是否和实际炮记录一致，选择了一些用2500米/秒速度做过线性校正后的近排列代表性单炮记录，然后把其所在的位置和近地表模型联系起来，炮集按位置顺序重新排队，为的是更清楚的看到风化层和降速层是怎样随测线横向变化而变化的，如图5所示。图6为原来处理的剖面和新处理过的剖面对比图。原剖面上由静校正引起的反射层不连续现象在重新处理的新剖面上不再显现，黑圈内的构造成像有了较大改进。

本发明实施例的技术方案具有以下优点，在进行静校正分解之前，将无法预先知道的实际风化层速度变化拆分成两个部分：一部分是全区不变的代表风化层速度；另一部分是各物理点实际风化层速度和代表风化层速度之差。设法找到该代表风化层速度的取值范围，使剩余风化层速度引起的静校正量在后续处理中能被控制。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种优选风化层速度的确定方法，其特征在于，包括：

预设代表风化层速度v₀；

根据所述预设代表风化层速度v₀获取实际风化层速度变化区间；

判断所述实际风化层速度变化区间是否介于临界风化层速度区间中，若是，则将所述预设代表风化层速度v₀确定为处理中所用的代表风化层速度，若否，则重新预设代表风化层速度v₀。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设代表风化层速度v₀获取实际风化层速度变化区间步骤还包括：

根据剩余静校正值δt及截距时t的边界范围值，确定所述剩余静校正值δt、截距时t；

将所述剩余静校正值δt及截距时t代入如下误差曲线公式中获取误差指数k； $\mathrm{\δt}=\frac{\mathrm{kt}}{2}$

将所述误差指数k及所述预设代表风化层速度v₀代入如下误差曲线公式中分别获取剩余风化层速度dv₀；

$k=(\frac{v_0}{v_r}-1)(\frac{1}{\cos i_n}-\frac{1}{\cos i})+\frac{{\mathrm{dv}}_0}{v_r\cos i_n}$

$\begin{array}{cc}i=\arcsin & \frac{v_0}{v_1}\end{array}$ $\begin{array}{cc}{i}_n=\arcsin & \frac{v_0+{\mathrm{dv}}_0}{v_1}\end{array}$

其中，v₁为折射层速度、v_r为替换速度；

根据所述预设代表风化层速度v₀及所述剩余风化层速度dv₀获取实际风化层速度区间。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述临界风化层速度区间为300米/秒~1500米/秒。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述剩余静校正值δt的边界范围绝对值不超过20毫秒，所述截距时t的边界范围值不超过400毫秒。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述剩余静校正值δt及截距时t代入如下误差曲线公式中获取误差指数k步骤还包括：

当所述剩余静校正值δt为±20毫秒，及截距时t为400毫秒时，获取所述误差指数k等于±0.1。

6.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述预设代表风化层速度v₀包括：800米/秒、750米/秒~850米/秒。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述误差指数k及所述预设代表风化层速度v₀代入如下误差曲线公式中分别获取剩余风化层速度dv₀步骤还包括：

当所述误差指数k为±0.1、所述预设代表风化层速度v₀为800米/秒时，获取剩余风化层速度dv₀为±300米/秒。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设代表风化层速度v₀及所述剩余风化层速度dv₀获取实际风化层速度变化区间步骤还包括：

当所述预设代表风化层速度v₀为800米/秒，所述剩余风化层速度dv₀为±300米/秒时，获取所述实际风化层速度变化区间为500米/秒~1100米/秒；

或当所述预设代表风化层速度v₀为750米/秒，所述剩余风化层速度dv₀为±300米/秒时，获取所述实际风化层速度变化区间为450米/秒~1050米/秒；

或当所述预设代表风化层速度v₀为850米/秒，所述剩余风化层速度dv₀为±300米/秒时，获取所述实际风化层速度变化区间为550米/秒~1150米/秒。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述实际风化层速度变化区间是否介于临界风化层速度区间中，若是，则将所述预设代表风化层速度v₀确定为处理中所用的代表风化层速度步骤还包括：

判断所述实际风化层速度变化区间是否介于临界风化层速度区间中，若是，则将所述预设代表风化层速度v₀确定为处理中所用的代表风化层速度；

根据所述处理中所用的代表风化层速度进行静校正处理，判断所述剩余静校正值δt是否在剩余静校正值边界范围值取值内，若是，则保留所述处理中所用的代表风化层速度，若否，则重新预设代表风化层速度v₀。

Images