CN103885084A - 一种获取近地表吸收参数的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种获取近地表吸收参数的方法及装置，其中，所述方法包括：获得目标区的地震记录；利用双井微测井地震观测系统中的激发点和接收点的空间位置确定控制矩阵；其中，所述激发点设置在所述双井微测井地震观测系统中的激发井内；所述接收点设置在所述双井微测井地震观测系统中的接收井内；利用所述目标区的地震记录的对数谱计算获取斜率向量；求解由所述斜率向量、所述控制矩阵和近地表吸收参数构成的方程组，得到近地表吸收参数。由于本技术方案建立由斜率向量、控制矩阵和近地表吸收参数构成的方程组，该方程组没有地震记录中的炮点项和检波点项目，从而消除激发因素和接收因素对近地表吸收参数估算的影响，提高吸收参数估算精度。

Description

一种获取近地表吸收参数的方法及装置

技术领域

本发明涉及近地表吸收参数领域，特别涉及一种获取近地表吸收参数的方法及装置。

背景技术

从地表到地下基岩之间的地层统称为近地表地层。相对于基岩地层，由于风化剥蚀作用的影响，近地表地层胶结和成岩作用相对较差，表现为粘弹性介质特征，对地震波具有强烈的吸收和衰减作用，严重降低了地震波的穿透深度和分辨能力。为此，需要对近地表的吸收系数进行估算，依据吸收系数对地震波在近地表的吸收和衰减进行补偿，提高地震波的穿透深度和分辨能力。

双井微测井是一种比较可靠的调查近地表结构的地震勘探方法。在相邻位置钻两口钻井，一口为激发井，一口为接收井，在激发井的不同深度激发地震波，在接收井的不同深度接收地震波，获得称之为地震记录的地下振动图像，通过对地震记录上地震波到达时间的分析，估算近地表的速度和厚度。

除了估算近地表的厚度和速度之外，微测井地震勘探还可以估算近地表对地震波的吸收系数。吸收系数一般用品质因子Q表示，其意义是地震波在传播一个波长后，原来储存的能量与所消耗的能量之比。如何求取准确的Q值，是消除近地表吸收，提高地震波穿透深度和分辨能力的关键。

目前有许多利用地震数据估算Q值的方法，比较常用的有谱比法、质心频率法、上升时间法、子波模拟法等。尽管实现方法略有差异，但基本思想都是基于不同位置地震信号频谱特征的变化。

由于地震信号频谱特征的变化除了与地层吸收有关之外，还有炮点的激发因素和接收点的耦合因素有关。只有消除激发因素和接收因素对地震信号频谱的影响，才能估算出相对准确的吸收参数。直接利用微测井地震数据很难估算出相对准确的近地表吸收参数。

综上，在考虑激发因素和接收因素影响的情况下，如何获取精确的近地表吸收参数是目前急需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种获取近地表吸收参数的方法及装置，建立由斜率向量、控制矩阵和近地表吸收参数构成的方程组，该方程组没有地震记录中的炮点项和检波点项目，从而消除激发因素和接收因素对近地表吸收参数估算的影响，提高吸收参数估算精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种获取近地表吸收参数的方法，所述方法包括：

获得目标区的地震记录；

利用双井微测井地震观测系统中的激发点和接收点的空间位置确定控制矩阵；其中，所述激发点设置在所述双井微测井地震观测系统中的激发井内；所述接收点设置在所述双井微测井地震观测系统中的接收井内；

利用所述目标区的地震记录的对数谱计算获取斜率向量；

求解由所述斜率向量、所述控制矩阵和近地表吸收参数构成的方程组，得到近地表吸收参数。

可选的，在本发明一实施例中，所述目标区的地震记录为八个。

可选的，在本发明一实施例中，所述目标区的地震记录通过双井微测井地震观测系统获取。

可选的，在本发明一实施例中，所述双井微测井地震观测系统包括一口激发井和一口接收井，接收井的深度大于激发井的深度；所述接收井设置有两个接收点，一接收点设置在接收井的地表位置，另一接收点设置在井底位置，接收点均设置检波器；所述激发井设置有四个不同深度的激发点。

可选的，在本发明一实施例中，所述激发井与所述接收井之间的距离大于2米，小于5米。

可选的，在本发明一实施例中，所述激发点包括第一激发点、第二激发点、第三激发点和第四激发点；所述第一激发点的深度位于地表附近；所述第二激发点的深度大于所述激发井深度的十分之一，且小于所述激发井深度的五分之一；所述第三激发点到激发井井底的距离大于激发井深度的十分之一，且小于所述激发井深度的五分之一；所述第四激发点位于所述激发井的井底位置。

可选的，在本发明一实施例中，所述接收井的地表位置和井底位置分别设置的检波器类型相同。

为实现上述目的，本发明还提供了一种获取近地表吸收参数的装置，所述装置包括：

地震记录获取单元，用于获得目标区的地震记录；

控制矩阵确定单元，用于利用双井微测井地震观测系统中的激发点和接收点的空间位置确定控制矩阵；其中，所述激发点设置在所述双井微测井地震观测系统中的激发井内；所述接收点设置在所述双井微测井地震观测系统中的接收井内；

斜率向量获取单元，用于利用所述目标区的地震记录的对数谱计算获取斜率向量；

近地表吸收参数获取单元，用于求解由所述斜率向量、所述控制矩阵和近地表吸收参数构成的方程组，得到近地表吸收参数。

可选的，在本发明一实施例中，所述地震记录获取单元获取八个目标区的地震记录。

上述技术方案具有如下有益效果：

利用本发明估算的近地表吸收参数较好地补偿了地震波在传播过程中所经历的吸收和衰减效应，提高了地震波的穿透深度和分辨能力。并且，消除近地表吸收对高分辨率地震勘探的影响提供可靠的基础数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明提出的一种获取近地表吸收参数的方法流程图；

图2为本发明提出的一种获取近地表吸收参数的装置框图；

图3为实施例一的消除炮点和检波点影响的双井微测井系统示意图；

图4为实施例一的考虑炮点和检波点影响下模拟的双井微测井地震数据观测系统获得的地震记录示意图；

图5为实施例二的双井微测井地震数据观测系统获得的地震记录示意图；

图6为实施例二的不同深度吸收系数变化曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心内容是：设计一种新的双井微测井地震数据观测系统，并在该观测系统下实现了消除激发点和接收点影响的吸收参数估算方法。

该新的双井微测井地震数据观测系统包括一口激发井和一口接收井，两口井之间的距离大于2米，小于5米，且接收井的深度要大于激发井。在接收井的地表和井底分别放置相同类型的检波器，激发井从地表到井底设计四个不同深度的激发点。其中，第一个激发点的深度位于地表附近，第二个激发点的深度大于激发井深度的十分之一，但小于激发井深度的五分之一，第三个激发点的深度与井底的距离大于激发井深度的十分之一，但小于激发井深度的五分之一，第四个激发点的深度位于井底位置。

如图1所示，为本发明提出的一种获取近地表吸收参数的方法流程图。包括：

步骤101）：获得目标区的地震记录；

步骤102）：利用双井微测井地震观测系统中的激发点和接收点的空间位置确定控制矩阵；其中，所述激发点设置在所述双井微测井地震观测系统中的激发井内；所述接收点设置在所述双井微测井地震观测系统中的接收井内；

步骤103）：利用所述目标区的地震记录的对数谱计算获取斜率向量；

步骤104）：求解由所述斜率向量、所述控制矩阵和近地表吸收参数构成的方程组，得到近地表吸收参数。

可选的，在本发明一实施例中，所述目标区的地震记录为八个。

为实现上述目的，本发明还提供了一种获取近地表吸收参数的装置，所述装置包括：

地震记录获取单元，用于获得目标区的地震记录；

控制矩阵确定单元，用于利用双井微测井地震观测系统中的激发点和接收点的空间位置确定控制矩阵；其中，所述激发点设置在所述双井微测井地震观测系统中的激发井内；所述接收点设置在所述双井微测井地震观测系统中的接收井内；

斜率向量获取单元，用于利用所述目标区的地震记录的对数谱计算获取斜率向量；

近地表吸收参数获取单元，用于求解由所述斜率向量、所述控制矩阵和近地表吸收参数构成的方程组，得到近地表吸收参数。

按照上述的观测系统进行野外地震采集，激发4炮，每炮2个接收道，得到8个地震记录xi_j(t)。其中，i为激发点序号，从浅到深依次为1,2,3,4，j为接收点序号，地表接收点为1，井底接收点为2。如x₃₂(t)表示在第3个深度激发，在第2个位置（井底）接收的地震记录。采用上述获取近地表吸收参数的方法，将每个地震记录分解为炮点项、检波点项和吸收项，形成一个由八个方程构成的方程组，将方程组进行消元处理去掉炮点项和检波点项，得到下面关于近地表吸收参数Q的方程组：

$\left(\begin{array}{ccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}\\ a_{31}& a_{32}& a_{33}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\frac{1}{Q_1}\\ \frac{1}{Q_2}\\ \frac{1}{Q_3}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\\ b_3\end{array}\right)$

上式左侧矩阵为控制矩阵，其元素a_i,j是与观测系统有关的系数，可以通过激发点和接收点的空间位置进行确定。右侧向量为斜率向量，其元素b₁,b₂,b₃可以通过地震记录的对数谱X_ij(f)进行确定，其中，b₁为函数X₂₂(f)-X₂₁(f)-X₁₂(f)+X₁₁(f)的拟合斜率，b₂为函数X₃₂(f)-X₃₁(f)-X₂₂(f)+X₂₁(f)的拟合斜率，b₃为函数X₄₂(f)-X₄₁(f)-X₃₂(f)+X₃₁(f)的拟合斜率。Q₁为从地表到第二个激发深度的吸收系数，Q₂为从第二个激发深度到第三个激发深度的吸收系数，Q₃为从第三个激发深度到接收井底的吸收系数。求解上面的方程组，得到近地表吸收参数Q₁、Q₂和Q₃。

如图2所示，为本发明提出的一种获取近地表吸收参数的装置框图。所述装置包括：

地震记录获取单元201，用于获得目标区的地震记录；

控制矩阵确定单元202，用于利用双井微测井地震观测系统中的激发点和接收点的空间位置确定控制矩阵；

斜率向量获取单元203，用于利用所述目标区的地震记录的对数谱计算获取斜率向量；

近地表吸收参数获取单元204，用于求解由所述斜率向量、所述控制矩阵和近地表吸收参数构成的方程组，得到近地表吸收参数。

实施例一：

由于本发明消除了激发因素和接收因素对吸收系数估算的影响，因此，较现有的近地表吸收系数估算方法具有更高的精度，下面通过一个模型实验进行说明和展示。

如图3所示，设计4炮激发、2道接受的双井微测井观测系统。其中，激发井深30米、接收井深35米，两井相距2.5米，第一个激发深度0米，第二个激发深度3.5米，第三个激发深度27米，第四个激发深度30米。第一层的吸收参数Q₁=2，第二层的吸收参数Q₂=7，第三层的吸收参数Q₃=10。在考虑炮点和检波点影响的情况下模拟野外地震数据采集，得到图4所示的双井微测井共检波点地震记录。利用观测系统参数计算控制矩阵a_i,j，利用地震记录对数谱计算斜率向量b_k，得到各层的吸收参数分别为Q₁=2.29、Q₂=7.10和Q₃=10.0，而常规方法估算的吸收参数分别为Q₁=7.5、Q₂=1.5和Q₃=0.1，可以看出，本发明很大程度地提高了近地表吸收系数的估算精度。实施例二：

（1）设计双井微测井观测系统。

（1.1）两口井之间的距离为4米。

（1.2）激发井深度为30米，接收井深度为40米。

（1.3）在接收井的地表位置和井底位置分别布设一个动圈式检波器。

（1.4）激发深度从浅到深依次为0.5米、4米、26米和30米。

（2）进行地震数据采集，得到图5所示的8个双井微测井地震记录x_ij(t)。

（3）利用双井微测井的炮点位置和检波点位置等观测系统参数计算控制矩阵a_i,j，在该例中：

$\left(\begin{array}{ccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}\\ a_{31}& a_{32}& a_{33}\end{array}\right)={10}^{-6}\×\left(\begin{array}{ccc}3800& -2.5724& -1.5434\\ -459.78& 78600& -157.49\\ -4.1201& -8.4148& 7800\end{array}\right)$

（4）利用地震记录x_ij(t)的对数谱Xi_j(f)计算斜率向量(b₁,b₂,b₃)^T，其中b₁为函数X₂₂(f)-X₂₁(f)-X₁₂(f)+X₁₁(f)的拟合斜率，b₂为函数X₃₂(f)-X₃₁(f)-X₂₂(f)+X₂₁(f)的拟合斜率，b₃为函数X₄₂(f)-X₄₁(f)-X₃₂(f)+X₃₁(f)的拟合斜率，在该例中，(b₁,b₂,b₃)^T=(0.0048,0.0177,0.001)^T。

（5）求解由控制矩阵、吸收参数和斜率向量构成的方程组，得到吸收参数Q₁=0.80、Q₂=4.4494和Q₃=7.80。

${10}^{-6}\×\left(\begin{array}{ccc}3800& -2.5724& -1.5434\\ -459.78& 78600& -157.49\\ -4.1201& -8.4148& 7800\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\frac{1}{Q_1}\\ \frac{1}{Q_2}\\ \frac{1}{Q_3}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}0.0048\\ 0.0177\\ 0.001\end{array}\right)$

（6）绘制如图6所示的不同深度吸收系数变化曲线。

由图6可知，由于本发明消除了激发因素和接收因素对吸收系数估算的影响，因此，较现有的近地表吸收系数估算方法具有更高的精度。本发明已在大港油田多个探区进行了应用，利用本发明估算的近地表吸收参数较好地补偿了地震波在传播过程中所经历的吸收和衰减效应，提高了地震波的穿透深度和分辨能力。

最后应说明的是：上述仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；尽管本说明书对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或等同替换，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种获取近地表吸收参数的方法，其特征在于，所述方法包括：

获得目标区的地震记录；

利用双井微测井地震观测系统中的激发点和接收点的空间位置确定控制矩阵；其中，所述激发点设置在所述双井微测井地震观测系统中的激发井内；所述接收点设置在所述双井微测井地震观测系统中的接收井内；

利用所述目标区的地震记录的对数谱计算获取斜率向量；

求解由所述斜率向量、所述控制矩阵和近地表吸收参数构成的方程组，得到近地表吸收参数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标区的地震记录为八个。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标区的地震记录通过双井微测井地震观测系统获取。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述双井微测井地震观测系统包括一口激发井和一口接收井，接收井的深度大于激发井的深度；所述接收井设置有两个接收点，一接收点设置在接收井的地表位置，另一接收点设置在井底位置，接收点均设置检波器；所述激发井设置有四个不同深度的激发点。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述激发井与所述接收井之间的距离大于2米，小于5米。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述激发点包括第一激发点、第二激发点、第三激发点和第四激发点；所述第一激发点的深度位于地表附近；所述第二激发点的深度大于所述激发井深度的十分之一，且小于所述激发井深度的五分之一；所述第三激发点到激发井井底的距离大于激发井深度的十分之一，且小于所述激发井深度的五分之一；所述第四激发点位于所述激发井的井底位置。

7.如权利要求4～6任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述接收井的地表位置和井底位置分别设置的检波器类型相同。

8.一种获取近地表吸收参数的装置，其特征在于，所述装置包括：

地震记录获取单元，用于获得目标区的地震记录；

控制矩阵确定单元，用于利用双井微测井地震观测系统中的激发点和接收点的空间位置确定控制矩阵；其中，所述激发点设置在所述双井微测井地震观测系统中的激发井内；所述接收点设置在所述双井微测井地震观测系统中的接收井内；

斜率向量获取单元，用于利用所述目标区的地震记录的对数谱计算获取斜率向量；

近地表吸收参数获取单元，用于求解由所述斜率向量、所述控制矩阵和近地表吸收参数构成的方程组，得到近地表吸收参数。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述地震记录获取单元获取八个目标区的地震记录。

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