CN103439739A - 地球物理勘探用纵横波匹配方法及匹配装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种地球物理勘探用纵横波匹配方法和装置。该方法包括：利用全波列测井数据确定主要界面的纵波和转换横波的相位和波组特征；对纵波和转换横波分别进行井控处理；比对纵波和转换横波的极性并进行相位校正；根据纵波的叠前数据获取包括纵横波速度比的数据体；利用数据体将转换横波由转换横波的时间域变换到纵波的时间域；拾取在研究区全区能够稳定追踪的标识层，并利用标识层对经过变换的转换横波的时间域进行层位精细校正。本发明实施例联合地震资料处理、正演、反演等手段，理论可靠，过程严谨，实现了纵横波的较好匹配。

Description

地球物理勘探用纵横波匹配方法及匹配装置

技术领域

本发明实施例涉及一种纵横波匹配方法，即，将纵波、转换横波校正到同一时间域并对齐的方法，更具体地说，涉及一种地球物理勘探用的纵横波匹配方法及匹配装置。

背景技术

随着石油勘探的逐步深入，对地震勘探技术的要求也越来越高，已从以往单纯的构造勘探转向岩性勘探，从岩性预测转向流体预测。多波地震技术在岩性和流体预测方面较传统的纵波技术有明显的优势。同时随着近年来软硬件技术的发展，多波的应用逐渐增多。

因为纵波、转换横波的传播方式和路径不一样，纵波为下行纵波上行纵波，转换横波为下行纵波上行横波，同时纵波的反射点和转换横波的转换点也不尽一致，同时因为纵波、横波转播过程中的受到大地滤波的影响程度不一样，导致纵波、横波在振幅、相位、走时各方面均有较大差异。而多波技术需要联合应用纵波和转换横波，因此纵波、横波匹配的好坏直接影响了多波技术的应用。

现有的纵横波匹配方法主要有三种：①利用测井数据的纵横波速度比曲线进行压缩；②利用地震层位进行压缩；③采用互相关方式进行自动压缩。

发明人发现，上述三种方法均存在缺陷：第一种方法从井数据出发，能较好解决井点附近的匹配问题，但无井约束区、横向变化大的地区无法解决；第二种方法依赖于地震层位精度，往往需要浅中深层、不同岩性层均有高精度的层位控制，否则难以准确匹配；第三种方法需要纵横波剖面均有较高的信噪比及相关性。

因此，上述三种方法均不能完全解决纵横波匹配这一多波应用的瓶颈问题。

例如，参考文献1（“苏里格气田多波地震处理与储层预测技术研究及应用”，《中国石油勘探》，2011年5-6期）公开了以往常用的关于纵横波匹配的简单做法，即可以直接将纵波和转换波利用地震标志层拉平到同一时间。但是，该方法是传统多波技术应用初期提出的一种做法，该方法能部分解决大层的匹配问题，但存在明显的局限，尤其是复杂构造区和不能连续追踪的小层很难匹配好。

发明内容

本发明实施例提供一种地球物理勘探用的纵横波匹配方法及匹配装置，目的在于实现纵波、转换横波的高精度匹配。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种地球物理勘探用纵横波匹配方法，所述方法包括：

利用全波列测井数据确定主要界面的纵波和转换横波的相位和波组特征；

对所述纵波和所述转换横波分别进行井控处理，保持纵波和转换波相对振幅和相位的正确性；

比对所述纵波和所述转换横波的极性并进行相位校正，将同一界面的所述纵波和所述转换横波极性调整为一致；

根据所述纵波的叠前数据，获取包括纵横波速度比的数据体；

利用所述纵横波速度比数据体将所述转换横波由所述转换横波的时间域变换到所述纵波的时间域；

拾取在研究区全区能够稳定追踪的标识层，并利用所述标识层对经过所述变换的所述转换横波的时间域进行层位精细校正。

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述利用全波列测井数据，确定所述主要界面的所述纵波和所述转换横波的相位和波组特征的步骤包括利用所述全波列测井数据进行Zoeppritz方程模型正演处理。

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述井控处理是指利用测井数据和井旁地震道提取子波，进行已知子波反褶积处理。

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述同一界面为既能产生反射纵波也能产生转换横波的界面。

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述纵波叠前数据指叠前角道集或分角度叠加数据。

根据本发明实施例的又一方面，其中，对所述纵波叠前数据利用Knott-Zoeppritz方程或者Aki－Richards近似方法进行AVO/AVA约束稀疏脉冲叠前同时反演，获取所述纵波速度、所述横波速度、密度和所述纵横波速度比。

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述纵波叠前同时反演还要求有过反演测线井偶极子测井曲线。

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述转换横波的时间域指下行为纵波、上行为横波的地震波走时，所述纵波的时间域指下行为纵波、上行也为纵波的地震波走时。

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述标识层在浅、中、深层各有一个层位。

根据本发明实施例的再一方面，提供一种地球物理勘探用纵横波匹配装置，所述装置包括：

相位分析部，利用全波列测井数据确定主要界面的纵波和转换横波的相位和波组特征；

井控处理部，对所述纵波和所述转换横波分别进行井控处理，保持纵波和转换波相对振幅和相位的正确性；

相位校正部，比对所述纵波和所述转换横波的极性并进行相位校正，将同一界面的所述纵波和所述转换横波极性调整为一致；

数据处理部，根据所述纵波的叠前数据，获取包括纵横波速度比的数据体；

时域转换部，利用所述纵横波速度比数据体将所述转换横波由所述转换横波的时间域变换到所述纵波的时间域；

精细校正部，拾取在研究区全区能够稳定追踪的标识层，并利用所述标识层对经过所述变换的所述转换横波的时间域进行层位精细校正。

本发明实施例的有益效果在于：本发明联合地震资料处理、正演、反演等手段，理论可靠，过程严谨，实现了纵横波的较好匹配。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，来表示实施本发明的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的范围不受此限制。相反，本发明包括落入所附权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

参照以下附图，将更好地理解本发明的许多方面。附图中的组成部分不一定按比例绘制，重点在于清楚地例示出本发明的原理。为了便于例示和描述本发明的一些部分，可以将附图中的对应部分在尺寸上放大，例如，放大得相对于其他部分比在根据本发明实际制成的示例性设备中的要大。在本发明的一个图或实施方式中示出的部件和特征可以与一个或更多个其它图或实施方式中示出的部件和特征相结合。此外，在附图中，相同的标号在全部图中都标示对应的部分，并且可以用来标示一个以上实施方式中的相同或类似部分。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，例示了本发明的优选实施方式，并与文字说明一起用来解释本发明的原理，其中对于相同的要素，始终用相同的附图标记来表示。

在附图中：

图1是本发明提供的纵横波匹配方法中纵波入射之后的反射示意图；

图2是本发明实施例1的纵横波匹配方法的流程示意图；

图3是本发明实施例1的根据简化模型正演的PS和PP合成记录图；

图4是本发明实施例1的利用全波列测井数据采用Zoeppritz方程正演PS波AVO合成记录图；

图5是本发明实施例1的PP叠加剖面和未作相位校正的PS叠加剖面图对比图；

图6是本发明实施例1的PP叠加剖面和作相位校正后的PS叠加剖面图对比图；

图7是本发明实施例1的对纵波进行叠前同时反演得到的Vp/Vs数据体；

图8是本发明实施例1的Vp/Vs数据体校正后的PP、PS剖面对比图；

图9是本发明实施例1的标准层位精细校正后的PP、PS剖面图；

图10是本发明实施例2的纵横波匹配装置的构成示意图。

具体实施方式

针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征使用。

应当强调的是，术语“包括”当在本说明书中使用时用来指所述特征、要件、步骤或组成部分的存在，但不排除一个或更多个其它特征、要件、步骤、组成部分或它们的组合的存在或增加。

实施例1

图1为纵波入射之后的发射示意图。如图所示，当入射纵波遇到地下反射界面时，会在地下反射界面处发生反射、透射和转换，其中，反射波包括反射纵波和转换横波（反射横波），反射的纵波和转换横波在激发接受面处被接受，地下反射界面距离激发接受面的深度为h。

在本实施例中，PP波传播特征为下行为纵波、上行也为反射纵波，PS波传播特征为下行为纵波、上行也为反射横波。

本发明实施例提供一种地球物理勘探用纵横波匹配方法。图2是本发明实施例1的纵横波匹配方法的流程示意图，如图2所示，该纵横波匹配方法包括：

S21：利用全波列测井数据确定主要界面的纵波和转换横波的相位和波组特征；

S22：对纵波和所述转换横波分别进行井控处理，保持纵波和转换横波相对振幅和相位的正确性；

S23：比对纵波和转换横波的极性并进行相位校正，将同一界面的纵波和转换横波极性调整为一致；

S24：根据纵波的叠前数据，获取包括纵横波速度比的数据体；

S25：利用包括纵横波速度比的数据体将转换横波由转换横波的时间域变换到纵波的时间域；

S26：拾取在研究区全区能够稳定追踪的标识层，并利用标识层对经过变换的转换横波的时间域进行层位精细校正。

在步骤S21中，收集研究区内全波列测井数据并进行校正，利用全波列测井数据进行Zoeppritz方程模型正演，根据生成的AVO（Amplitude Versus Offset，振幅随偏移距的变化）合成记录，确定主要界面的纵波、转换横波的相位、波组特征，其中，Zoeppritz方程为精确描述地震波传播理论的矩阵方程。

在步骤S22中，以AVO合成记录作为质控参考，对纵波、转换横波分别进行井控处理，保持纵波和转换横波相对振幅和相位的正确性，以利于后续联合解释和反演，其中，井控处理是指综合利用测井数据和井旁地震道提取子波，对已知子波进行反褶积处理。

图3为根据简化模型正演的PS和PP合成记录图，该图表明在气层顶界面PP、PS极性相反。图4为利用全波列测井数据采用Zoeppritz方程正演PS波AVO合成记录，根据该图可以确定PS波反射的基本特征，该AVO合成记录是PS波处理质控的重要依据。

在步骤S23中，比对纵波、转换横波的极性并进行相位校正，将同一界面的纵波、转换横波极性调整一致，其中，同一界面是指既能产生反射纵波也能产生转换横波的界面。

图5为PP叠加剖面和未作相位校正的PS叠加剖面图对比图，对比表明未作极性校正的PS剖面和PP波相位差异较大，不可用于联合解释。图6为PP叠加剖面和作相位校正后的PS叠加剖面图对比图，可以看出，校正后，浅中深三个主要反射界面相位一致性较好。

在步骤S24中，对纵波叠前数据利用Knott-Zoeppritz方程或者Aki－Richards近似方法进行AVO/AVA（Amplitude Versus Angle，振幅随角度的变化）约束稀疏脉冲叠前同时反演，获取纵波速度、横波速度、密度、纵横波速度比等弹性参数。

其中，纵波叠前数据指叠前角道集或分角度叠加数据；纵波叠前同时反演还要求有过反演测线井偶极子测井曲线。

图7为对纵波进行叠前同时反演得到的Vp/Vs数据体，浅色为高Vp/Vs，深色为低Vp/Vs。

在步骤S25中，利用步骤S24获取的纵横波速度比数据体对转换横波数据进行域转换，将转换横波由转换横波时间域（PS时间域）转换到纵波时间域（PP时间域）。

其中，PP时间域指下行为纵波、上行也为纵波的地震波走时，PS波时间域指下行为纵波、上行为横波的地震波走时。

由PS时间域转到PP时间域基本原理如下：根据地震波传播原理可知，TtwtPS（PS波双程走时）、TtwtPP（PP波双程走时）、Vp（纵波速度）、Vs（横波速度）满足如下关系式：

$\frac{\mathrm{TtwtPS}}{\mathrm{TtwtPP}}=\frac{\frac{h}{\mathrm{Vp}}+\frac{h}{\mathrm{Vs}}}{\frac{h}{\mathrm{Vp}}+\frac{h}{\mathrm{Vp}}}=\frac{h\×\left(\frac{\mathrm{Vs}+\mathrm{Vp}}{\mathrm{Vp}\×\mathrm{Vs}}\right)}{h\×\left(\frac{\mathrm{Vs}+\mathrm{Vs}}{\mathrm{Vp}\×\mathrm{Vs}}\right)}=\frac{\mathrm{Vs}+\mathrm{Vp}}{2\×\mathrm{Vs}}=\frac{1+\frac{\mathrm{Vp}}{\mathrm{Vs}}}{2}---\left(1\right)$

由（1）式可得： $\mathrm{TtwtPS}=\frac{1+\frac{\mathrm{Vp}}{\mathrm{Vs}}}{2}\×\mathrm{TtwtPP}$

因此，可以根据系数

将PS时间域转换到PP时间域。

在步骤S26中，根据地震资料的实际情况，拾取在研究区能够全区稳定追踪的标识层，利用拾取的标识层对经过转换的PS时间域数据进行层位精细校正，校正的基本原理表达式如下：

$\mathrm{\γ}=\frac{V_p}{V_s}=\frac{2h/\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{pp}}}{2h/(2\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{ps}}-\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{pp}})}=\frac{2\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{ps}}-\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{pp}}}{\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{pp}}}---\left(2\right)$

式中γ为纵波速度与横波速度之比，V_p为纵波速度，Vs为横波速度，h为波传播距离，Δt_pp为纵波旅行时，Δt_ps为转换波旅行时。（2）式旨在进一步校正PP、PS小的走时差异。

图8为Vp/Vs数据体校正后的PP、PS剖面对比，图中左为PS剖面，右为PP剖面，体校正后浅中深层波组特征匹配较好。图9为标准层位精细校正后的PP、PS剖面，图中左为PS剖面，右为PP剖面，从目的层段局部放大剖面看，T1、T2两个标准层以及之间的小层一致性均很好，实现了PP、PS剖面的域转换和匹配。

在本发明中，与传统技术不同的是，本发明首先进行井控处理，利用井资料将转换波地震剖面和纵波剖面实现大套波组相位的匹配，获得转换波地震剖面（例如可称为A）；然后，可以利用由叠前同时反演获取的纵横波速度比将获取的转换波地震剖面（剖面A）转换到纵波时间域,获得纵波时间域转换波地震剖面（例如可称为B）；然后，利用精细拾取的地震层位以及纵波地震剖面对获取的纵波时间域转换波地震剖面（剖面B）进行小层匹配校正，获取纵波时间域转换波地震剖面（例如可称为C）。由此，可以克服传统方法中的局限，很好地解决复杂构造区和不能连续追踪的小层很难匹配好的问题。

由上述实施例可知，本发明首先通过正演确定纵波、转换横波的波组、相位特征，以此为质控，进行井控处理确保相位正确，在此基础上先后利用叠前同时反演得到的纵横波速度比数据体进行体校正、精确拾取标识层进行精细校正，最终实现纵波和转换横波的良好匹配。

实施例2

图10是本发明实施例2的纵横波匹配装置的构成示意图。如图10所示，纵横波匹配装置1000可以包括：相位分析部1001、井控处理部1002、相位校正部1003、数据处理部1004、时域转换部1005、精细校正部1006。其中：

相位分析部1001，利用全波列测井数据确定主要界面的纵波和转换横波的相位和波组特征；

井控处理部1002，对纵波和转换横波分别进行井控处理，保持纵波和转换横波相对振幅和相位的正确性；

相位校正部1003，比对纵波和转换横波的极性并进行相位校正，将同一界面的纵波和转换横波极性调整为一致；

数据处理部1004，根据纵波的叠前数据，获取包括纵横波速度比的数据体；

时域转换部1005，利用纵横波速度比数据体将转换横波由转换横波的时间域变换到纵波的时间域；

精细校正部1006，拾取在研究区全区能够稳定追踪的标识层，并利用标识层对经过变换的转换横波的时间域进行层位精细校正。

由本实施例可知，本发明的纵横波匹配装置在相位分析部中通过正演处理确定纵波、转换横波的波组、相位特征，以此为质控，在井控处理部中进行井控处理确保相位正确，在此基础上利用相位校正部将统一界面的纵波和转换横波急性调整为一致，并先后在数据处理部和时域转换部中利用叠前同时反演得到的纵横波速度比数据体对转换横波的时间域进行体校正，最后在精细校正部中精确拾取标识层进行精细校正，最终实现纵波和转换横波的良好匹配。

以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

在此公开了本发明的特定实施方式。本领域的普通技术人员将容易地认识到，本发明在其他环境下具有其他应用。实际上，还存在许多实施方式和实现。所附权利要求绝非为了将本发明的范围限制为上述具体实施方式。另外，任意对于“用于……的装置”的引用都是为了描绘要素和权利要求的装置加功能的阐释，而任意未具体使用“用于……的装置”的引用的要素都不希望被理解为装置加功能的元件，即使该权利要求包括了“装置”的用词。

尽管已经针对特定优选实施方式或多个实施方式示出并描述了本发明，但是显然，本领域技术人员在阅读和理解说明书和附图时可以想到等同的修改例和变型例。尤其是对于由上述要素（部件、组件、装置、组成等）执行的各种功能，除非另外指出，希望用于描述这些要素的术语（包括“装置”的引用）对应于执行所述要素的具体功能的任意要素（即，功能等效），即使该要素在结构上不同于在本发明的所例示的示例性实施方式或多个实施方式中执行该功能的公开结构。另外，尽管以上已经针对几个例示的实施方式中的仅一个或更多个描述了本发明的具体特征，但是可以根据需要以及从对任意给定或具体应用有利的方面考虑，将这种特征与其他实施方式的一个或更多个其他特征相结合。

Claims (10)

1.一种地球物理勘探用纵横波匹配方法，其特征在于，所述方法包括：

利用全波列测井数据确定主要界面的纵波和转换横波的相位和波组特征；

对所述纵波和所述转换横波分别进行井控处理，保持纵波和转换横波相对振幅和相位的正确性；

比对所述纵波和所述转换横波的极性并进行相位校正，将同一界面的所述纵波和所述转换横波极性调整为一致；

根据所述纵波的叠前数据，获取包括纵横波速度比的数据体；

利用所述包括纵横波速度比的数据体将所述转换横波由所述转换横波的时间域变换到所述纵波的时间域；

拾取在研究区全区能够稳定追踪的标识层，并利用所述标识层对经过所述变换的所述转换横波的时间域进行层位精细校正。

2.如权利要求1所述的地球物理勘探用纵横波匹配方法，其特征在于，所述利用全波列测井数据，确定所述主要界面的所述纵波和所述转换横波的相位和波组特征的步骤包括利用所述全波列测井数据进行Zoeppritz方程模型正演处理。

3.如权利要求1所述的地球物理勘探用纵横波匹配方法，其特征在于，所述井控处理是指利用测井数据和井旁地震道提取子波，进行已知子波反褶积处理。

4.如权利要求1所述的地球物理勘探用纵横波匹配方法，其特征在于，所述同一界面为既能产生反射纵波也能产生转换横波的界面。

5.如权利要求1所述的地球物理勘探用纵横波匹配方法，其特征在于，所述纵波叠前数据指叠前角道集或分角度叠加数据。

6.如权利要求1所述的地球物理勘探用纵横波匹配方法，其特征在于，对所述纵波叠前数据利用Knott-Zoeppritz方程或者Aki－Richards近似方法进行AVO/AVA约束稀疏脉冲叠前同时反演，获取所述纵波速度、所述横波速度、密度和所述纵横波速度比。

7.如权利要求6所述的地球物理勘探用纵横波匹配方法，其特征在于，所述纵波叠前同时反演还要求有过反演测线井偶极子测井曲线。

8.如权利要求1所述的地球物理勘探用纵横波匹配方法，其特征在于，所述转换横波的时间域指下行为纵波、上行为横波的地震波走时，所述纵波的时间域指下行为纵波、上行也为纵波的地震波走时。

9.如权利要求1所述的地球物理勘探用纵横波匹配方法，其特征在于，所述标识层在浅、中、深层各有一个层位。

10.一种地球物理勘探用纵横波匹配装置，其特征在于，所述装置包括：

相位分析部，利用全波列测井数据确定主要界面的纵波和转换横波的相位和波组特征；

井控处理部，对所述纵波和所述转换横波分别进行井控处理，保持纵波和转换横波相对振幅和相位的正确性；

相位校正部，比对所述纵波和所述转换横波的极性并进行相位校正，将同一界面的所述纵波和所述转换横波极性调整为一致；

数据处理部，根据所述纵波的叠前数据，获取包括纵横波速度比的数据体；

时域转换部，利用所述纵横波速度比数据体将所述转换横波由所述转换横波的时间域变换到所述纵波的时间域；

精细校正部，拾取在研究区全区能够稳定追踪的标识层，并利用所述标识层对经过所述变换的所述转换横波的时间域进行层位精细校正。

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