CN104570102A - 一种近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法，属于地震勘探资料数据处理领域。本方法包括：(1)输入近地表速度模型、观测系统、速度分析基准面和速度分析获得的速度函数或地震数据；(2)根据近地表速度模型和观测系统，计算CMP优选的速度分析基准面；(3)相对步骤(2)得到的优选的速度分析基准面进行速度分析，得到代表中深层速度模型的速度函数；或者利用相对非优选的速度分析基准面进行的速度分析已经得到的速度函数，根据所述速度分析基准面与优选的速度分析基准面的差异对该速度函数进行校正，得到代表中深层速度模型的速度函数；(4)将近地表速度模型与中深层速度模型进行融合。

Description

一种近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法

技术领域

本发明属于地震勘探资料数据处理领域，具体涉及一种近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法，建立从地表到深部的速度模型。

背景技术

建立从地表到深部的速度模型，是叠前深度偏移的需要。受技术条件和可用资料的限制，现在还无法实现从地震勘探数据等直接得到从地表到深部的整个速度模型。

复杂的近地表速度模型对波场传播产生重大影响。相应地，速度模型中是否考虑近地表速度模型以及近地表速度模型的精度，对偏移成像结果产生重大影响。在具有准确的从地表到深层的速度模型的情况下，现有的叠前偏移成像技术可以对来自极其复杂的近地表和地下结构的波场高精度成像。但当速度模型中不考虑近地表速度模型或者考虑了近地表速度模型但精度较低时，偏移成像精度明显下降。速度模型越多地考虑近地表速度模型、近地表速度模型精度越高，对提高偏移成像精度越有利。

但是，在对实际地震资料进行叠前偏移时，由于还没有建立从地表到深部的速度模型的有效技术，一般都是采用静校正的方法处理近地表速度模型的影响，也就是仅仅通过时间校正的方法补偿近地表速度模型对波场的影响，而实际近地表速度模型对波场的影响远非时间校正那么简单。

这种简单的时间校正方法，降低了叠前偏移的效果。之所以仅仅采用静校正方法，而不是建立从地表到深部的速度模型，原因在于建立从地表到深部的速度模型尚有一些技术难题需要克服。

从地表到深部的速度模型信息来源于2部分。一部分是近地表低、降速带的速度模型，简称近地表速度模型，主要来源于近地表调查资料和地震初至时间反演等。另一部分是中深层速度模型，速度分析技术应用于地震数据获得的速度函数，即速度分析获得的速度函数，包含了中深层速度模型信息，测井获得的速度模型信息可用于对中深层速度模型的标定。

速度分析获得的速度函数除包含了中深层速度模型信息外，还包含近地表速度模型信息、观测系统信息和速度分析基准面信息等。换言之，速度分析获得的速度函数是中深层速度模型、近地表速度模型、观测系统以及速度分析基准面的函数。建立从地表到深部的速度模型，必须实现近地表速度模型与包含中深层速度模型信息的速度分析获得的速度函数的融合。目前还没有看到文献涉及到这方面的工作。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法，利用近地表速度模型和速度分析获得的速度函数，结合观测系统和速度分析参数，实现近地表速度模型和中深层速度模型的融合，建立从地表到深部的速度模型，这种模型用于起伏地表叠前偏移，可以有效提高偏移成像的精度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法，包括：

(1)输入近地表速度模型、观测系统、速度分析基准面和速度分析获得的速度函数或地震数据；

(2)根据近地表速度模型和观测系统，计算CMP优选的速度分析基准面；

(3)相对步骤(2)得到的优选的速度分析基准面进行速度分析，得到代表中深层速度模型的速度函数；或者利用相对非优选的速度分析基准面进行的速度分析已经得到的速度函数，根据所述速度分析基准面与优选的速度分析基准面的差异对该速度函数进行校正，得到代表中深层速度模型的速度函数；

(4)将近地表速度模型与中深层速度模型进行融合得到融合后的从地表到深部的速度模型；

(5)输出融合后的从地表到深部的速度模型。

所述步骤(2)是包括：

(21)计算炮点和接收点处的优选的速度分析基准面：

设某炮点或接收点处的近地表速度模型由N层构成，各层的速度为v_i(i=1，…，N)、厚度为h_i(i=1，…，N)，近地表速度模型顶面高程为e₀；v_N+1、h_N+1是下伏高速地层的速度与厚度；

通过求解公式(1)计算得到优选的速度分析基准面高程相对近地表速度模型顶面高程的深度△h_d：

$-2\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{h_i}^{\′}}{v_i}-2\underset{i=K}{\overset{i=N}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{1}{v_i}-\frac{1}{v_{N+1}}){h_i}^{\′\′}-\frac{1}{v_{N+1}}\sqrt{x^2+4{(\underset{i=1}{\overset{i=N+1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i-\mathrm{\Δ}{h}_d)}^2}+2\underset{i=1}{\overset{i=N+1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{h_i}{v_i\sqrt{1-p^2{v_i}^2}}=0---\left(1\right)$

其中，k为深度Δh_d所在的速度层序号，1≤k≤N；当i=k时，h_i″＝h_i-h_i′；当i≠k时，h_i′＝h_i″＝h_i；x是偏移距参数，p为位于近地表速度模型顶面激发、经下伏高速地层底界面反射后被离激发点偏移距为x的位于近地表速度模型顶面上的接收器接收到的地震信号的射线参数；

通过公式(2)计算得到炮点或接收点处的优选的速度分析基准面高程e_d：

e_d＝e₀-△h_d   (2)；

(22)计算CMP点的优选的速度分析基准面高程：

CMP点的优选的速度分析基准面高程是对该CMP速度分析有影响的地震道数据所在的炮点和接收点处的优选的速度分析基准面高程的平均结果；

所述有影响的地震道数据所在的炮点和接收点指属于该CMP的所有炮点与接收点的集合，或者指包含与该CMP速度分析有关的在炮点到接收点最大距离1倍以内的所有炮点和接收点的集合。

所述步骤(3)中的所述相对步骤(2)得到的优选的速度分析基准面进行速度分析，得到代表中深层速度模型的速度函数是这样实现的：

利用静校正的方法将地震数据校正到所述步骤(2)得到的优选的速度分析基准面进行速度分析，获取以优选的速度分析基准面为参考时间0点的速度函数，即代表中深层速度模型的速度函数：

(t_0i，v_σi)，(i＝1，…，M)

其中，M代表反射界面数，t_0i即为相对所述步骤(2)得到的优选的速度分析基准面的时间。

所述步骤(3)中的利用相对非优选的速度分析基准面进行的速度分析已经得到的速度函数，根据所述速度分析基准面与优选的速度分析基准面的差异对该速度函数进行校正，得到代表中深层速度模型的速度函数是这样实现的：

假设已经得到的速度函数是在高程为e_d′的速度分析基准面上进行的速度分析得到的，表示为(t_0i′，v_σi′)，(i＝1，…，M)，M为反射界面数；

依次对每个反射层采用公式(3)到公式(5)进行计算，获得代表中深层速度模型的速度函数：

(t_0i，v_σi)，(i=1，…，M)，

设反射界面数为M，t_0i即为相对所述步骤(2)得到的优选的速度分析基准面的时间；

△t₀＝2(e_d-e_d′)/v_r   (3)

$v_{\mathrm{\σi}}=v_{\mathrm{\σi}}^{\′}/\sqrt{1+\frac{\mathrm{\Δ}{t}_0}{t_{0i}^{\′}}}---\left(4\right)$

t_0i＝t_0i′+△t₀   (5)

式中e_d为CMP的优选的速度分析基准面高程，v_r是计算静校正量的替换速度。

所述步骤(3)中的利用相对非优选的速度分析基准面进行的速度分析已经得到的速度函数，根据所述速度分析基准面与优选的速度分析基准面的差异对该速度函数进行校正，得到代表中深层速度模型的速度函数是这样实现的：

利用反射时距曲线拟合的方法进行校正，包括以下步骤：

第1步，假设已经得到的速度函数是在高程为e_d′的速度分析基准面上进行的速度分析得到的，表示为(t_0i′，v_σi′)，(i=1，…，M)，M为反射界面数；根据观测系统确定各道的偏移距x_j，(j＝1，…，L)，L为道数；

第2步，利用时距曲线方程计算第i反射层相对e_d′的时距曲线t_i，j′；

第3步，计算第i反射层相对e_d的时距关系t_i，j＝t_i，j′+△t₀，其中△t₀＝2(e_d-e_d′)/v_r，v_r是计算静校正量的替换速度；

第4步，采用与上述第2步所用的相同时距曲线方程来拟合时距关系(t_i，j，x_j)，(j＝1，…，L)，得到相对e_d的速度函数(t_0i，v_σi)；

重复第2步到第4步，完成M个反射层的速度校正，获得代表中深层速度模型的速度函数(t_0i，v_σi)，(i＝1，…，M)。

所述步骤(4)是这样实现的：

融合后的从地表到深部的速度模型中的从近地表速度模型顶面到近地表速度模型底界面之间的速度模型为：

CMP点处的近地表速度模型；

融合后的从地表到深部的速度模型中的从近地表速度模型底界面到代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面深度位置之间的速度模型的速度为：

代表中深层速度模型的速度函数的第一反射层速度v₁＝v_σ1；

融合后的从地表到深部的速度模型中的从近地表速度模型底界面到代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面深度位置之间的速度模型的厚度为：

从近地表速度模型底界面到代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面深度位置之间的厚度；

融合后的从地表到深部的速度模型中从第一反射面深度位置以下的速度模型为：将代表中深层速度模型的第二反射层及其更深反射层的速度函数转换到深度域的层速度与层厚度后，直接合并到第一反射层之后。

所述代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面深度位置为：优选的速度分析基准面高程减去代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面单程旅行时间乘以代表中深层速度模型的速度函数的第一反射层速度后的高程所在的深度位置：e_d-v₁*t₀₁/2。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明应用于理论模型数据，利用近地表速度模型和观测系统参数计算了优选的速度分析基准面高程。将理论模型反射数据校正到优选的速度分析基准面进行速度分析获得代表中深层速度模型的速度函数，或者对相对非优选的速度分析基准面的速度分析获得的速度函数进行校正以获得相对优选的速度分析基准面的速度函数，实现了近地表速度模型和中深层速度模型的融合，建立从地表到深部的速度模型。该发明为建立实际资料的从地表到深部的速度模型打下了基础。

附图说明

图1是从地表到深部的理论速度模型。

图2是理论速度模型中近地表速度模型以及炮点接收点位置。

图3是本发明方法的步骤框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明的基本原理如下：

近地表速度模型来自近地表调查资料或初至时间反演等，代表真实的层速度或者层速度的基本趋势。

速度分析获得的速度函数是中深层速度模型、近地表速度模型、观测系统以及速度分析基准面的函数。根据近地表速度模型、观测系统和速度分析基准面对速度分析获得的速度函数的影响规律，优选速度分析基准面进行速度分析，或者对速度分析获得的速度函数进行校正，获得代表中深层速度模型的速度函数。

近地表速度与代表中深层速度模型的速度函数相结合，建立从地表到深部的速度模型。

本发明的实现过程如下：

以一个CMP位置的近地表速度模型与速度分析获得的速度函数的融合来说明实现过程，多个CMP点和一个工区所有CMP点重复采用相同的实现过程。

(1)计算优选的速度分析基准面高程

图3第一方框的输入包含4项：①近地表速度模型、②观测系统、③速度分析基准面和速度分析获得的速度函数或④地震数据。其中③和④二选一。即要么输入①、②、③，要么输入①、②、④。其中①和②用于本步计算优选的速度分析基准面，④用于步骤(2)中的第一种方式“相对优选的速度分析基准面进行速度分析”，③用于步骤(2)中的第二种和第三种方式对在非优选的速度分析基准面上获得的速度函数进行校正以得到相对优选速度分析基准面的结果。

根据近地表速度模型(直接输入的)和观测系统(观察系统是采集地震勘探数据的方式、方法等参数，一旦完成数据采集，观察系统就是确定的了。)计算优选的速度分析基准面，使相对优选的速度分析基准面进行的速度分析能够得到基本上仅代表中深层速度模型的速度函数，近地表速度模型和观测系统等其它因素对速度分析获得的速度函数的影响受到抑制。

计算优选的速度分析基准面过程可被分解成2个步骤，具体如下：

第1步计算炮点和接收点处的优选的速度分析基准面：

炮点和接收点处的优选的速度分析基准面是针对炮点和接收点处的近地表速度模型的优选的速度分析基准面，根据炮点和接收点的近地表速度模型计算。接收点的近地表速度模型是指从检波器埋置深度到近地表速度模型底界面(即高速层顶界面)之间的速度模型，炮点的近地表速度模型是指从炮点激发深度到近地表速度模型底界面(即高速层顶界面)之间的速度模型。

炮点和接收点的优选的速度分析基准面高程在近地表速度模型顶面高程与近地表速度模型底界面高程之间。近地表速度模型中的速度与下伏高速层速度差异越大，优选的速度分析基准面高程越靠近近地表速度模型的底界面高程。如果炮点或接收点位于高速层内，炮点或接收点的优选的速度分析基准面高程就是激发点深度处或检波点埋置深度处的高程。

设某炮点或接收点的近地表速度模型由N层构成，各层的速度为v_i(i=1，…，N)、厚度为h_i(i=1，…，N)，近地表速度模型顶面高程为e₀。v_N+1、h_N+1是下伏高速地层的速度与厚度。

通过解(1)式计算△h_d，是计算炮点或接收点处优选的速度分析基准面高程的一种方法。

$-2\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{h_i}^{\′}}{v_i}-2\underset{i=K}{\overset{i=N}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{1}{v_i}-\frac{1}{v_{N+1}}){h_i}^{\′\′}-\frac{1}{v_{N+1}}\sqrt{x^2+4{(\underset{i=1}{\overset{i=N+1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i-\mathrm{\Δ}{h}_d)}^2}+2\underset{i=1}{\overset{i=N+1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{h_i}{v_i\sqrt{1-p^2{v_i}^2}}=0---\left(1\right)$

其中△h_d是优选的速度分析基准面高程相对近地表速度模型顶面高程的深度(向下为正)，式中k为深度△h_d所在的速度层序号(1≤k≤N)。当i=k时，h_i″＝h_i-h_i′。当i≠k时，h_i′＝h_i″＝h_i。x是偏移距参数，p为位于近地表速度模型顶面激发、经下伏高速地层底界面反射后被离激发点偏移距为x的位于近地表速度模型顶面上的接收器接收到的地震信号的射线参数。

下伏高速地层的厚度h_N+1与偏移距参数x是计算优选的深度分析基准面方法的内置参数，当时，偏移距与下伏高速地层厚度对计算的△h_d有些影响但不太敏感，取或等等都可以。

炮点或接收点处的优选的速度分析基准面高程为：

e_d＝e₀-△h_d   (2)

其中，e₀为炮点或接收点处近地表速度模型顶面高程、△h_d是优选的速度分析基准面高程相对近地表速度模型顶面高程的深度(向下为正)。

第2步计算CMP点的优选的速度分析基准面高程(仅所述CMP点，至此得到了所述CMP点的优选的速度分析基准面)：

CMP点的优选的速度分析基准面高程是对该CMP速度分析有影响的地震道数据所在的炮点与接收点的优选的速度分析基准面高程的平均结果。“有影响的所有地震道数据所在的炮点与接收点”可以是指属于该CMP的所有炮点与接收点的集合，也可以是指包含与该CMP速度分析有关的一定范围内(在炮点到接收点最大距离1倍以内)的所有炮点和接收点的集合。可采用现有的计算平均值的方法来获得该平均结果，例如算术平均、统计平均等等方法，其中，算术平均是最简单的方式，如下

$e_d=(\frac{1}{N_S}\underset{i=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}{e}_{S_i}+\frac{1}{N_R}\underset{j=1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{e}_{R_j})/2$

式中N_S和N_R分别是与所述CMP速度分析有关的炮点集合与接收点集合中的炮点数和接收点数，和分别是由(2)式计算得到的属于所述炮点集合中的第i个炮点和所述接收点集合中的第j个接收点的优选的速度分析基准面高程。

(2)获得代表中深层速度模型的速度函数

有3种方式实现该目的。

第一种方式是相对优选的速度分析基准面进行速度分析：

利用静校正的方法将地震数据校正到相对优选的速度分析基准面进行速度分析(用到了步骤(1)得到的所述CMP的优选的速度分析基准面。)，获取以优选的速度分析基准面为参考时间0点的速度函数(即时间、速度对)(t_0i，v_σi)，(i=1，…，M)，M代表反射界面数，t_0i相对优选的速度分析基准面(就是步骤(1)得到的)。相对优选的速度分析基准面进行的速度分析将最大程度地抑制近地表速度影响的结果，结果就是代表中深层速度模型的速度函数。速度分析有叠加速度分析、偏移速度分析等等，它们都需要一个速度分析基准面。速度分析方法不是本发明的内容。完整的速度分析过程可以得到所有反射层的结果。

第二种方式是对相对非优选的速度分析基准面进行的速度分析得到的速度函数进行校正：

假设已有的速度函数是在高程为e_d′的速度分析基准面上进行的速度分析得到的，表示为(t_0i′，v_σi′)，(i＝1，…，M)，M为反射界面数。采用(3)到(5)式计算，获得相对优选的速度分析基准面的速度函数(即时间、速度对)(t_0i，v_σi)，(这就是代表中深层速度模型的速度函数)(i=1，…，M)，设反射界面数为M，t_0i相对优选的速度分析基准面。

△t₀＝2(e_d-e_d′)/v_r   (3)

$v_{\mathrm{\σi}}=v_{\mathrm{\σi}}^{\′}/\sqrt{1+\frac{\mathrm{\Δ}{t}_0}{t_{0i}^{\′}}}---\left(4\right)$

t_0i＝t_0i′+△t₀   (5)

式中e_d为CMP的优选的速度分析基准面高程，v_r是计算静校正量的替换速度(地震资料处理过程中计算静校正量时应用的一个重要参数，来自处理流程中的静校正计算部分)。

第二种方式需要依次对每个反射层进行计算，一层一层计算，层序号i=1，…，M。

第三种方式是对相对非优选的速度分析基准面进行的速度分析得到的速度函数，利用反射时距曲线拟合的方法进行校正：

假设已有的速度函数是在高程为e_d′的速度分析基准面上进行的速度分析得到的，表示为(t_0i′，v_σi′)，(i＝1，…，M)，M为反射界面数。该方法分成4个步骤：

第1步，根据观测系统确定各道的偏移距x_j，(j＝1，…，L)，L为道数

第2步，计算第i反射层相对速度分析基准面e_d′的时距曲线t_i，j′，可以采用现有的多种时距曲线方程来计算得到，时距曲线方程包括双曲时距曲线方程但不仅限于双曲时距曲线方程，还有其他各种变形。其中，双曲时距曲线方程是计算第i反射层相对e_d′的时距曲线t_i，j′的最简单公式，具体如下：

$t_{i,j}^{\′}=\sqrt{{\left(t_{0i}^{\′}\right)}^2+x_j^2/{\left(v_{\mathrm{\σi}}^{\′}\right)}^2}$

双曲时距关系是时距关系中的一种，时距关系不仅限于双曲时距关系。

第3步，计算第i反射层相对优选的速度分析基准面e_d的时距关系t_i，j=t_i，j′+△t₀，其中△t₀＝2(e_d-e_d′)/v_r，v_r是计算静校正量的替换速度；

第4步，采用与上述第2步所述计算时距曲线相同的时距曲线方程来拟合时距关系，比如如果在第2步采用双曲时距曲线方程时，则第4步也采用双曲时距曲线方程拟合时距关系(t_i，j，x_j)，(j＝1，…，L)，得到相对优选的速度分析基准面e_d的速度函数(t_0i，v_σi)；

重复第2到第4步，完成M个反射层的速度校正，获得相对优选的速度分析基准面的速度函数(即时间、速度对)(t_0i，v_σi)，(这就是代表中深层速度模型的速度函数)(i=1，…，M)，M为反射界面数，t_0i相对优选的速度分析基准面。

第三种方式需要依次对每个反射层进行计算，一层一层计算，层序号i=1，…，M。

(3)近地表速度模型与代表中深层速度模型的融合

CMP点处的近地表速度模型构成融合后的从地表到深部的速度模型中的从近地表速度模型顶面到近地表速度模型底界面之间的速度模型；

代表中深层速度模型的速度函数的第一反射层速度v₁＝v_σ1(是指(t_0i，v_σi)，i＝1)构成融合后的从地表到深部的速度模型中的从近地表速度模型底界面到代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面深度位置之间的速度模型的速度(速度函数是时间、速度对，融合后的速度模型是深度、速度对。)。

代表中深层速度模型的速度函数中第一反射层的速度值在第一反射层非水平且速度值来自叠加速度分析结果时(对于其它情况不需要校正)，有必要进行倾角校正(乘以反射面倾角的余弦是倾角校正方法之一v₁＝v_σ1*cos(α)，α为反射面倾角)。

代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面的深度位置是优选的速度分析基准面高程减去代表中深层速度模型的速度函数第一反射面单程旅行时间(t₀₁/2)乘以代表中深层速度模型的速度函数第一反射层速度后的高程所在的深度(v₁*t₀₁/2)。

速度模型的速度就是第一反射层的速度值，速度模型的厚度就是“从近地表速度模型底界面到代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面深度位置”之间的厚度。

代表中深层速度模型第2反射层及其更深反射层的速度函数转换到深度域的层速度与层厚度后直接合并到第一反射层之后(速度函数到深度域的转换是采用现成技术实现的)，构成融合后的速度模型从第一反射面深度以下的速度模型。

综上所述，融合后的速度模型包括三部分，第一部分是近地表速度模型，第二部分是从近地表速度模型底界面到代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面深度位置之间的速度模型，第三部分是从第一反射面深度位置以下的速度模型。

下面通过实施例来说明本发明方法的技术效果：

针对一个理论模型说明。一个由包含2个低速层的近地表速度模型和包含2个反射层的中深层速度模型构成的从地表到深部的速度模型，如图1所示。放大的近地表速度模型以及构成x坐标在1000m处的CMP道集的炮点和接收点位置如图2所示。采用射线追踪技术获得该CMP道集的2个反射面的旅行时。该道集共39道，偏移距从0m到1520m，道间距40m，炮点在CMP左侧，井深5m，接收点在CMP点右侧的地表面。该CMP点处从地表到深部的深度域理论速度模型(地表高程20m)如表1所示。

表1

以高程0为最终基准面，根据模型的近地表速度模型和以高速层速度2500m/s为替换速度，计算到最终基准面的静校正量。

如果将计算的静校正量应用于射线追踪获得的CMP道集反射面旅行时数据，得到相对最终基准面的反射数据进行速度分析，即以最终基准面为速度分析基准面，速度分析得到的速度函数(基准面高程0m)如表2所示。直接用Dix公式转换成深度域，最终基准面速度分析获得的速度函数转换到深度域(基准面高程0m)的结果如表3所示，速度和深度值都与理论模型有较大偏差。

表2

表3

如果以平均静校正量浮动基准面为速度分析基准面，即速度分析是仅对数据应用静校正量的高频分量，由于所述CMP道集的平均静校正量为-287ms，根据静校正原理计算的所述浮动基准面高程在358.75m。速度分析获得的速度函数(浮动基准面速度分析获得的速度函数(基准面高程358.75m))如表4所示。直接用Dix公式转换成深度域，得到表5(浮动基准面速度分析获得的速度函数转换到深度域(基准面高程358.75m)，速度和深度值都与理论模型有较大偏差。

表4

表5

实施方案1

(1)计算优选的速度分析基准面高程

根据CMP各道炮点和接收点的近地表速度模型和观察系统参数计算CMP优选的速度分析基准面高程。首先利用(1)式计算炮点和接收点处的优选的速度分析基准面高程，取偏移距2000m、下伏高速地层厚度与低速带厚度之和也取2000m。下伏高速地层厚度和近地表速度模型厚度之和等于偏移距。偏移距与下伏高速地层厚度对计算的优选的速度分析基准面高程有些影响但不太敏感。

计算CMP内所有道炮点和接收点处优选的速度分析基准面的平均值，得该CMP的优选的速度分析基准面高程为-109m。

(2)获得代表中深层速度模型的速度函数

采用第一种方式，将地震数据校正到相对优选的速度分析基准面进行速度分析。即对校正到最终基准面上的地震数据的每一道应用从最终基准面到优选的速度分析基准面的静校正量-87.2ms后进行速度分析。速度分析获得的速度函数如表6(优选的速度分析基准面速度分析获得的速度函数(基准面高程-109m))。直接用Dix公式转换到深度域，得到表7结果(优选的速度分析基准面速度分析获得的速度函数转换到深度域(基准面高程-109m))。

表6

表7

(3)近地表速度模型与中深层速度模型的融合

从地表面到近地表速度模型的底界面采用近地表速度模型(即低速层1与低速层2)，从近地表速度模型的底界面到第一反射层深度(即从地表下170m到地表下1169m，厚度999m)采用第1反射层速度，第2反射层厚度和速度直接合并到第1反射层之后，表8是融合结果，即融合后从地表到深部的深度域速度模型(地表高程20m)。

表8

实施方案2

(1)计算优选的速度分析基准面高程

采用与实施方案1相同的计算CMP点的优选的速度分析基准面高程的方法，该CMP的优选的速度分析基准面高程为-109m。

(2)获得代表中深层速度模型的速度函数

采用第二种方式，对相对最终基准面的速度分析得到的表2的速度函数进行校正。(3)式计算最终基准面到优选的速度分析基准面的双程旅行差△t₀＝-87.2ms。用(4)与(5)式计算相对优选的速度分析基准面的速度函数如表9(最终基准面速度分析获得的速度函数调整到优选的速度分析基准面(高程-109m))所示。直接用Dix公式转换到深度域，得到表10(相对优选的速度分析基准面的速度函数转换到深度域(基准面高程-109m))。

表9

表10

(3)近地表速度模型与中深层速度模型的融合

从地表面到近地表速度模型的底界面采用近地表速度模型(即低速层1与低速层2)，从近地表速度模型的底界面到第一反射层深度(即从地表下170m到地表下1177m，厚度1008m)采用第1反射层速度，第2反射层厚度和速度直接合并到第1层之后，表11是融合结果，即融合后从地表到深部的深度域速度模型(地表高程20m)。

表11

实施方案3

(1)计算优选的速度分析基准面高程

采用与实施方案1相同的计算CMP点的优选的速度分析基准面高程的方法，该CMP的优选的速度分析基准面在高程-109m处。

(2)取得代表中深层速度模型的速度函数

采用第三种方式，对相对最终基准面进行的速度分析得到的表2的速度函数，利用双曲反射时距曲线拟合的方法进行校正。首先确定偏移距范围，取和模型数据一样的偏移距，从0m到1520m，道间距40m。其次根据相对最终基准面进行的速度分析得到的表2的速度函数中的双程旅行时和速度，用双曲线方程计算各反射层的时距关系；第3对各反射层时距关系中的旅行时应用从最终基准面到优选的速度分析基准面的静校正量-87.2ms；第4用双曲线方程拟合应用静校正量后的各反射层的时距关系，得到表12的相对优选的速度分析基准面的速度函数，即最终基准面速度分析获得的速度函数调整到优选的速度分析基准面(高程-109m)。直接用Dix公式转换到深度域，得到表13(优选的速度分析基准面的速度函数转换到深度域(基准面高程-109m))。

表12

表13

(3)近地表速度模型与中深层速度模型的融合

从地表面到近地表速度模型的底界面采用近地表速度模型(即低速层1与低速层2)，从近地表速度模型的底界面到第一反射层深度(即从地表下170m到地表下1170m，厚度1000m)采用第1反射层速度，第2反射层厚度和速度直接合并到第1层之后，表14是融合结果，即融合后从地表到深部的深度域速度模型(地表高程20m)。

表14

实施方案4

(1)计算优选的速度分析基准面高程

采用与实施方案1相同的计算CMP点的优选的速度分析基准面高程的方法，该CMP的优选的速度分析基准面在高程-109m处。

(2)获得代表中深层速度模型的速度函数

采用第三种方式，对相对平均静校正量浮动基准面进行的速度分析得到的表4的速度函数，利用双曲反射时距曲线拟合的方法进行校正。首先确定偏移距范围，取和模型数据一样的偏移距，从0m到1520m，道间距40m。其次根据相对浮动基准面进行的速度分析得到的表4的速度函数中的双程旅行时和速度，用双曲线方程计算各反射层时距关系；第3对各反射层时距关系中的旅行时应用从浮动基准面到优选的速度分析基准面的静校正量-374.2ms；第4用双曲线方程拟合应用静校正量后的各反射层的时距关系，得到表15的相对优选的速度分析基准面的速度函数(浮动基准面速度分析获得的速度函数调整到优选的速度分析基准面(高程-109m))。直接用Dix公式转换到深度域，得到表16(优选的速度分析基准面的速度函数转换到深度域(基准面高程-109m))。

表15

表16

(3)近地表速度模型与中深层速度模型的融合

从地表面到近地表速度模型的底界面采用近地表速度模型(即低速层1与低速层2)，从近地表速度模型的底界面到第一反射层深度(即从地表下170m到地表下1169m，厚度999m)采用第1反射层速度，第2反射层厚度和速度直接合并到第1层之后，表17是融合结果，即融合后从地表到深部的深度域速度模型(地表高程20m)。

表17

本发明是一种近地表速度模型和中深层速度模型的融合方法。利用从近地表调查资料和地震初至时间反演等得到的近地表速度模型和将速度分析技术应用于地震数据获得的速度函数，结合观测系统和速度分析参数，实现近地表速度模型和中深层速度模型的融合，建立从地表到深部的速度模型。

本发明属于地震勘探资料数据处理等技术领域，尤其涉及近地表速度模型与中深层速度模型的融合，建立从地表到深部的速度模型的方法。利用本发明方法能够在近地表速度模型横向变化较大的地区，建立从地表到深部的速度模型。在近地表低、降速带厚度大、速度模型横向变化大，以及地形起伏较大的勘探工区，采用起伏地表偏移以提高偏移成像精度时，本发明的优势将得到体现。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (7)

1.一种近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法，其特征在于：所述方法包括：

(1)输入近地表速度模型、观测系统、速度分析基准面和速度分析获得的速度函数或地震数据；

(2)根据近地表速度模型和观测系统，计算CMP优选的速度分析基准面；

(3)相对步骤(2)得到的优选的速度分析基准面进行速度分析，得到代表中深层速度模型的速度函数；或者利用相对非优选的速度分析基准面进行的速度分析已经得到的速度函数，根据所述速度分析基准面与优选的速度分析基准面的差异对该速度函数进行校正，得到代表中深层速度模型的速度函数；

(4)将近地表速度模型与中深层速度模型进行融合得到融合后的从地表到深部的速度模型；

(5)输出融合后的从地表到深部的速度模型。

2.根据权利要求1所述的近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法，其特征在于：所述步骤(2)是包括：

(21)计算炮点和接收点处的优选的速度分析基准面：

设某炮点或接收点处的近地表速度模型由N层构成，各层的速度为v_i(i=1，…，N)、厚度为h_i(i=1，…，N)，近地表速度模型顶面高程为e₀；v_N+1、h_N+1是下伏高速地层的速度与厚度；

通过求解公式(1)计算得到优选的速度分析基准面高程相对近地表速度模型顶面高程的深度△h_d：

$-2\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{h_i}^{\′}}{v_i}-2\underset{i=K}{\overset{i=N}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{1}{v_i}-\frac{1}{v_{N+1}}){h_i}^{\′\′}-\frac{1}{v_{N+1}}\sqrt{x^2+4{(\underset{i=1}{\overset{i=N+1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i-\mathrm{\Δ}{h}_d)}^2}+2\underset{i=1}{\overset{i=N+1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{h_i}{v_i\sqrt{1-p^2{v_i}^2}}=0---\left(1\right)$

其中，k为深度△h_d所在的速度层序号，1≤k≤N；当i=k时，h_i″＝h_i-h_i′；当i≠k时，h_i′＝h_i″＝h_i；x是偏移距参数，p为位于近地表速度模型顶面激发、经下伏高速地层底界面反射后被离激发点偏移距为x的位于近地表速度模型顶面上的接收器接收到的地震信号的射线参数；

通过公式(2)计算得到炮点或接收点处的优选的速度分析基准面高程e_d：

e_d＝e₀-△h_d   (2)；

(22)计算CMP点的优选的速度分析基准面高程：

CMP点的优选的速度分析基准面高程是对该CMP速度分析有影响的地震道数据所在的炮点和接收点处的优选的速度分析基准面高程的平均结果；

所述有影响的地震道数据所在的炮点和接收点指属于该CMP的所有炮点与接收点的集合，或者指包含与该CMP速度分析有关的在炮点到接收点最大距离1倍以内的所有炮点和接收点的集合。

3.根据权利要求2所述的近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法，其特征在于：所述步骤(3)中的所述相对步骤(2)得到的优选的速度分析基准面进行速度分析，得到代表中深层速度模型的速度函数是这样实现的：

利用静校正的方法将地震数据校正到所述步骤(2)得到的优选的速度分析基准面进行速度分析，获取以优选的速度分析基准面为参考时间0点的速度函数，即代表中深层速度模型的速度函数：

(t_0i，v_σi)，(i＝1，…，M)

其中，M代表反射界面数，t_0i即为相对所述步骤(2)得到的优选的速度分析基准面的时间。

4.根据权利要求2所述的近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法，其特征在于：所述步骤(3)中的利用相对非优选的速度分析基准面进行的速度分析已经得到的速度函数，根据所述速度分析基准面与优选的速度分析基准面的差异对该速度函数进行校正，得到代表中深层速度模型的速度函数是这样实现的：

假设已经得到的速度函数是在高程为e_d′的速度分析基准面上进行的速度分析得到的，表示为(t_0i′，v_σi′)，(i＝1，…，M)，M为反射界面数；

依次对每个反射层采用公式(3)到公式(5)进行计算，获得代表中深层速度模型的速度函数：

(t_0i，v_σi)，(i=1，…，M)，

设反射界面数为M，t_0i即为相对所述步骤(2)得到的优选的速度分析基准面的时间；

△t₀＝2(e_d-e_d′)/v_r   (3)

$v_{\mathrm{\σi}}=v_{\mathrm{\σi}}^{\′}/\sqrt{1+\frac{\mathrm{\Δ}{t}_0}{t_{0i}^{\′}}}---\left(4\right)$

t_0i＝t_0i′+△t₀   (5)

式中e_d为CMP的优选的速度分析基准面高程，v_r是计算静校正量的替换速度。

5.根据权利要求2所述的近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法，其特征在于：所述步骤(3)中的利用相对非优选的速度分析基准面进行的速度分析已经得到的速度函数，根据所述速度分析基准面与优选的速度分析基准面的差异对该速度函数进行校正，得到代表中深层速度模型的速度函数是这样实现的：

利用反射时距曲线拟合的方法进行校正，包括以下步骤：

第1步，假设已经得到的速度函数是在高程为e_d′的速度分析基准面上进行的速度分析得到的，表示为(t_0i′，v_σi′)，(i＝1，…，M)，M为反射界面数；根据观测系统确定各道的偏移距x_j，(j＝1，…，L)，L为道数；

第2步，利用时距曲线方程计算第i反射层相对e_d′的时距曲线t_i，j′；

第3步，计算第i反射层相对e_d的时距关系t_i，j＝t_i，j′+△t₀，其中△t₀＝2(e_d-e_d′)/v_r，v_r是计算静校正量的替换速度；

第4步，采用与上述第2步所用的相同时距曲线方程来拟合时距关系(t_i，j，x_j)，(j＝1，…，L)，得到相对e_d的速度函数(t_0i，v_σi)；

重复第2步到第4步，完成M个反射层的速度校正，获得代表中深层速度模型的速度函数(t_0i，v_σi)，(i＝1，…，M)。

6.根据权利要求4至6任一所述的近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法，其特征在于：所述步骤(4)是这样实现的：

融合后的从地表到深部的速度模型中的从近地表速度模型顶面到近地表速度模型底界面之间的速度模型为：

CMP点处的近地表速度模型；

融合后的从地表到深部的速度模型中的从近地表速度模型底界面到代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面深度位置之间的速度模型的速度为：

代表中深层速度模型的速度函数的第一反射层速度v₁＝v_σ1；

融合后的从地表到深部的速度模型中的从近地表速度模型底界面到代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面深度位置之间的速度模型的厚度为：

从近地表速度模型底界面到代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面深度位置之间的厚度；

融合后的从地表到深部的速度模型中从第一反射面深度位置以下的速度模型为：将代表中深层速度模型的第二反射层及其更深反射层的速度函数转换到深度域的层速度与层厚度后，直接合并到第一反射层之后。

7.根据权利要求6所述的近地表速度模型与中深层速度模型的融合方法，其特征在于：所述代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面深度位置为：优选的速度分析基准面高程减去代表中深层速度模型的速度函数的第一反射面单程旅行时间乘以代表中深层速度模型的速度函数的第一反射层速度后的高程所在的深度位置：e_d-v₁*t₀₁/2。