CN103472483A - 基于真地表或浮动基准面的速度建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于真地表或浮动基准面的速度建模方法。其中方法包括：利用激发井深、井口时间、小折射资料和测井资料所反映的浅部速度资源建立浅部速度模型；对中深部速度谱资源进行处理，建立中深部速度模型；基于融合技术将所述浅部速度模型和所述中深部速度模型融合为一个基于真地表或浮动基准面的全速度模型；基于新推导的平均静校正量法浮动基准面海拔高程表达式量化了浮动基准面偏离地表情况，并创新建立了全速度模型基准面校正技术。根据本发明提供的方法得到的全速度模型更符合地下地质规律，既可应用于地震资料处理之叠前深度偏移环节提高偏移成像的精度，又可应用于地震资料解释之时深转换环节提高构造解释的精度。

Description

基于真地表或浮动基准面的速度建模方法

技术领域

本发明涉及地震勘探速度建模技术领域，更具体地说，涉及一种基于真地表或浮动基准面的速度建模方法。

背景技术

在现有的地震资料解释技术中，常规速度建模和变速时深转换环节一般基于固定基准面进行。首先需要将处理得到的第一手浮动基准面速度谱和地震体时移迁移至固定基准面，然后基于固定基准面资料进行标定解释、速度建模和时深转换，试图在深度域准确定位据时间域地震信号解释的构造或含油气有利部位。

在复杂地表条件下，基于固定基准面进行的速度建模和时深转换的定位精度较低，以塔里木盆地北部某工区三维地震资料解释为例，工区地面海拔高程在986～2027m之间，常规固定基准面速度建模得到的构造图深度相对误差为11.46％，标准偏差达232m。

进一步解剖基准面迁移机理，发现迁移过程引入了较大的非系统迁移误差(见下文)，为避免该迁移误差，发明人持续改进常规速度建模关键流程，形成了新的独特的速度建模技术。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种高精度的基于真地表或浮动基准面的速度建模方法。

本发明提供的基于真地表或浮动基准面的速度建模方法包括：

利用激发井深、井口时间、小折射资料和测井资料所反映的浅部速度资源建立浅部速度模型；

基于改进的层速度计算技术对中深部速度谱资源进行剔野值、平滑处理，建立中深部速度模型；

基于融合技术将所述浅部速度模型和所述中深部速度模型融合为一个基于真地表或浮动基准面的全速度模型；

基于新给出的平均静校正量法浮动基准面海拔高程表达式，量化了浮动基准面偏离地表情况，创新建立了速度模型基准面校正技术。

根据本发明提供的方法得到的全速度模型更符合地下地质规律，既可应用于地震资料处理之叠前深度偏移环节提高偏移成像的精度，又可应用于地震资料解释之时深转换环节提高构造解释的精度。

附图说明

图1示出了基准面迁移误差与速度谱首点速度关系示意图；

图2为本发明提供的基于真地表或浮动基准面的速度建模方法具体实施例的流程图；

图3示出了本发明浅部速度模型与中深部速度模型融合路线图；

图4示出了本发明对井误差基准面校正方法的示意图。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

本发明的发明目的是提供一种高精度的基于真地表或浮动基准面的速度建模方法，包括：

利用激发井深、井口时间、小折射和测井资料反映的浅部速度资源和智能剔野值、平滑技术，建立浅部速度模型。

利用中深部速度谱资源和改进的层速度计算技术建立中深部速度模型。

创新浅、中深部速度资源融合技术，将所述浅部速度模型和所述中深部速度模型融合为一个基于真地表或浮动基准面的全速度模型。

基于新推导的平均静校正量法浮动基准面海拔高程表达式量化了浮动基准面偏离地表情况，并创新建立全速度模型基准面校正技术。

智能剔野值、平滑技术简介

对速度资源进行剔野值和平滑处理需要参考相邻点信息，常规速度建模方法基于同一年代地质体速度横向变化平缓特性，借助解释层位提取沿层速度实现对相邻信息的定位，基于沿层速度进行剔野值和平滑处理。常规方法的缺点是：在复杂地表低信噪比地区很难得到足够数量且满足精度的控制层位，也就很难利用相邻点信息进行剔野值、平滑处理和后期建模。

智能剔野值、平滑技术基于同一埋深地质体速度横向变化平缓或分块横向变化平缓特性，直接对速度切片进行剔野值和平滑处理，摆脱了常规建模方法对解释层位的依赖。

具体地，剔野值包括两轮处理过程：第一轮处理过程对整张速度切片的速度值Z进行统计，在最高端和最低端分别舍弃n％的野值点；第二轮处理过程融合在平滑技术中，对平滑算子内的速度值Z进行统计，舍弃算子内的最小值和最大值后再进行平滑处理，以5×5平滑算子为例，舍弃最小值和最大值后对剩余的23个算子进行平均运算。

平滑技术提供两个选项：在速度变化平缓区不考虑断层边界保护时，采用的最大／最小截尾均值(Max／Min Trimmed Mean)平滑方法；在速度分带明显区考虑断层边界保护时，采用的对称近邻(Symmetric Nearest Neighbor)平滑方法。经过平滑方法处理后的速度切片的每个网格结点均有值，被剔除的野值点被重新赋值。

浅部速度模型建立技术简介

首先利用激发井深D、井口时间τ和换算的平均速度V_a(=D／τ)，递归得到最浅部几十米平均速度压实规律：

比如：V_a=-0.5129D²+56.226D+107.01D：0～40mR²=0.97   (1)

然后利用激发井深D、井口时间τ和换算的双程时间T₀(=2τ)，递归建立最浅部几十米深度域～时间域转换关系式，

比如：T₀=-0.0083D²+1.1231D+22.485D：0～40mR²=0.90   (2)

再利用(1)和(2)式，将几十米～1000m井深声波时差测井资料反映的层速度换算为时间域平均速度V_a，并与最浅部几十米平均速度压实规律综合，得到既可在深度域体现、又可在时间域体现的浅部1000米平均速度模型：

比如：V_a=-9E^-5T₀ ²+0.7017T₀+1534.1D：0～1000mR²=0.99   (3)

改进的层速度计算技术简介

常规技术(DIX公式)将依据上、下相邻能量团资料计算的层速度定义为上、下能量团之间的层速度，用于计算上、下能量团之间的深度厚度。考虑到一般情况下层速度随着时间或深度的增大而增大，考虑到常规技术依据深度厚度计算的平均速度一般偏大，层速度计算改进措施为：将依据上、下相邻能量团资料计算的层速度定义为下能量团处的瞬时层速度，先利用层速度门槛值对得到的瞬时层速度进行合理限定，再利用上、下能量团的平均瞬时层速度计算上、下能量团之间的深度厚度和平均速度。

浅、深速度资源融合技术简介

由于浅部速度资源基于深度域，而中深部速度资源是基于时间域，两者属于不同的域，常规速度建模技术无法直接融合两种资源。浅部速度模型建立技术使得浅部速度资源既可在深度域体现、又可在时间域体现，为浅、深速度资源融合奠定了基础，融合技术和原则包括：

在时间域基于真地表或浮动基准面融合层速度V_i；

第一组速度切片：0时间，赋予浮动基准面海拔高程信息。

第二组速度切片：1*ΔT时间，赋予首层层速度，综合T₀=ΔT和(3)式得到(图3点虚线，ΔT=200ms时，V_i=V_a=1670m／s)。

第三组速度切片：2*ΔT时间，赋予小折射高速层层速度(图3长虚线)。

第n组速度切片：(n—1)*ΔT时间，赋予基于中深部速度资源计算得到的平均瞬时层速度，或基于浅部速度资源和中深部速度资源重新整合得到的平均瞬时层速度(图3箭头)。

融合后将层速度转换为平均速度，即得到基于真地表或浮动基准面的三维平均速度模型。

速度模型基准面校正技术简介

常规处理和常规解释利用平均静校正量DT_i、替换速度V_r和固定基准面高程E_c计算静校正量法浮动基准面海拔高程E_i：

E_i=E_c-V_r×DT_i÷2000   (4)

可以看出：浮动基准面海拔高程与假想层旅行时间(平均静校正量DT_i)和替换速度有关，没有体现出浮动基准面是平滑地表面的一种逼近，无法量化浮动基准面偏离地表的程度，也就无法对浮动基准面偏离地表引起的后果进行补偿。

为建立浮动基准面和平滑地表面间的联系，根据静校正计算原理，我们推导出了更有物理含义的浮动基准面海拔高程E_i新表达式：

$E_i:E_{\mathrm{smo},i}-D_{\mathrm{avg},i}(1-\frac{V_r}{{2V}_{0,\mathrm{avg}}})---\left(5\right)$

E_smo，i为i CMP道集覆盖范围内炮点、接收点的平均地表高程，可理解为平滑地表高程，D_avg，i为i CMP道集覆盖范围内激发井深平均值，V_o，avg为i CMP道集覆盖范围内低降速层平均速度。

新的浮动基准面海拔高程表达式描述了浮动基准面偏离地表情况，当替换速度大于两倍低降速层平均速度时，浮动基准面高于平滑地表。

考虑到炮点在地下D_avg，i深度处激发、接收点在地表接收，直观上看浮动基准面选择在地下半个D_avg，i深度处较合理，新的浮动基准面海拔高程表达式对地震资料处理环节替换速度的选择具有指导意义：替换速度等于低降速层平均速度时浮动基准面位于地下半个激发深度处。

(5)式表明：替换速度不合理将引起浮动基准面偏离地表；在低降速层速度横向变化较大地区，采用恒定的替换速度也将引起浮动基准面偏离地表，进而引起长波长静校正问题。

为消除浮动基准面偏离地表引起的长波长静校正问题，有必要对上述产生的全速度模型进行基准面校正，将基于浮动基准面速度模型的对井误差errFU1与浮动基准面偏离地表量deltaE进行递归，建立递归关系式(如图4所示)：

errFU1=-5.4586×deltaE-213.41R²=0.99   (6)

将浮动基准面偏离地表引起的深度误差转换为速度误差，并应用于上述产生的全速度模型，即完成了基准面校正工作。

另外，有必要对本发明基于真地表或浮动基准面进行速度建模能够避免的迁移误差情况有所了解，对基于真地表或浮动基准面进行速度建模的必要性进行论证。

地震资料处理得到的速度谱成果都是基于浮动基准面，但在现有技术中该成果一般由处理系统采用整体时移的方法迁移至固定基准面，并提交给解释者进行速度解释和建模。通过对比发现在速度资源基准面迁移环节存在迁移误差。图1示出了塔里木盆地北部某工区基准面迁移误差与速度谱首点速度关系示意图。同一谱点各能量团的迁移误差相同；当速度谱首能量团速度V₁大于替换速度V_r时，基于固定基准面计算的海拔深度偏深(图1右侧)；当速度谱首能量团速度V₁小于替换速度V_r时，基于固定基准面计算的海拔深度偏浅(图1左侧)。虽然迁移误差与速度谱首能量团速度有较好的相关性，但对时深转换结果而言迁移误差是非系统差：1017个谱点迁移误差在-334～369m之间，平均值为7.5m，标准偏差为187m。

基于尊重第一手浮动基准面速度谱和避免迁移误差考虑，本发明速度建模工作基于真地表或浮动基准面进行。图2为本发明提供的基于真地表或浮动基准面的速度建模方法具体实施例的流程图。包括以下步骤：

步骤S101：针对浮动基准面的速度谱资源的特点，确定网格化参数。

由于最终速度模型一般以网格化速度体体现，因此一般针对速度谱资源特点确定网格化参数，即纵横向网格间距与纵横向速度谱间距一致，时间域垂向网格间距ΔT一般取50ms的倍数。

步骤S102：利用智能剔野值、平滑技术对激发井深、井口时间、小折射资料和测井资料所反映的浅部速度资源进行整理，建立浅部平均速度模型，根据上述网格化参数，将浅部平均速度模型切片化。

有关浅部平均速度模型建立技术的介绍可参见上面所描述的内容。

步骤S103：对中深部速度谱资源进行处理，建立中深部速度模型。

根据上述网格化参数，将时间离散分布的中深部速度谱资源内插为一系列等时速度切片，然后利用智能剔野值、平滑技术和改进的层速度计算技术对速度切片进行优化处理。

有关智能剔野值、平滑技术的介绍可参见上面所描述的内容。

步骤S104：基于浅、深速度资源融合技术，将浅部速度模型和中深部速度模型融合为一个基于真地表或浮动基准面的时间域层速度模型，然后将层速度模型转换为平均速度模型。图3示出了本发明浅部速度模型与中深部速度模型融合路线图。

有关浅、深速度资源融合技术的介绍可参见上面所描述的内容。

步骤S105：速度模型的应用与基准面校正。

将基于真地表或浮动基准面的三维平均速度模型转换至深度域，即可作为叠前深度偏移的深度域速度模型，用于地震资料处理环节提高偏移成像质量；将基于真地表或浮动基准面的三维平均速度模型直接加载进地震资料解释系统，可用于地震资料解释环节解释层位和地震体的时深转换应用。

有关速度模型基准面校正技术的介绍可参见上面所描述的内容。

实施效果

表1示出了井校前常规固定基准面速度建模和本发明浮动基准面速度建模的应用效果对比。利用固定基准面的速度模型得到的界面海拔高程较实钻揭示界面海拔高程(TVDSS)平均偏低(深)573m，对井误差errGU的标准偏差为232m。利用本发明浮动基准面的速度建模得到的界面海拔高程较实钻揭示界面海拔高程平均偏低(深)26m，对井误差errFU1的标准偏差为123m。本发明的优势显而易见。

表1.不同基准面地震资料解释井校前对井误差对比(KB指补心高)

技术特点

本发明提供的速度建模方法具有以下特点：基于压实规律直接对浮动基准面速度切片进行智能剔野值、平滑处理过程，摆脱了常规建模方法对解释层位的依赖，即建模过程智能高效、人为因素少，因而，得到的全速度模型更符合地下地质规律；基于真地表或浮动基准面建模，避免了常规建模方法将浮动基准面速度谱迁移至固定基准面速度谱的迁移过程，即避免了迁移误差，既提高了工作效率，又提升了全速度模型的精度；浅部速度模型与中深部速度模型的融合措施，既避免了常规建模方法存在的首能量团之上均方根速度、层速度、平均速度三速度相等的不合理假设，又将常规建模方法由时间域拓展至时间域和深度域，拓展了速度模型成果的应用空间。本发明创新使用了基准面补偿或长波长校正技术，既可以提高速度模型成果的精度，又可以缩小地震勘探过程中的多解性，进而提高地震勘探成功率。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于真地表或浮动基准面的速度建模方法，其特征在于，包括：

利用激发井深、井口时间、小折射资料和测井资料所反映的浅部速度资源建立浅部速度模型；

基于改进的层速度计算技术对中深部速度谱资源进行剔野值、平滑处理，建立中深部速度模型；

基于融合技术将所述浅部速度模型和所述中深部速度模型融合为一个基于真地表或浮动基准面的全速度模型；

基于新给出的平均静校正量法浮动基准面海拔高程表达式，量化了浮动基准面偏离地表情况，创新建立了速度模型基准面校正技术。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，综合了多种资源建立浅部平均速度模型，建立的浅部平均速度模型既可在深度域体现、又可在时间域体现。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对浅部速度资源和中深部速度谱资源进行处理时利用了智能剔野值、平滑技术和改进的层速度计算技术。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述剔野值方法包括两轮处理过程；在第一轮处理过程中，对整张速度切片的速度值进行统计，在最高端和最低端分别舍弃部分野值点；第二轮处理过程融合在平滑技术中，对平滑算子内的速度值进行统计，分别舍弃最小值和最大值后再进行平滑处理。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述平滑方法包括：在速度变化平缓区不考虑断层边界保护时，采用最大／最小截尾均值平滑方法；在速度分带明显区考虑断层边界保护时，采用对称近邻平滑方法；经过平滑处理后的速度切片的每个网格结点均有值。

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