CN104570125A - 一种利用井数据提高成像速度模型精度的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种利用井数据提高成像速度模型精度的方法，其主要包括将野外采集到的地震数据进行处理的步骤，进而采用速度模型分析及偏移成像的技术手段，对图像进行重构，进而在速度模型的基础上进行网格层析反演速度建模，得到优化后的最佳速度模型后利用融合优化后的速度模型V_优进行整体偏移。利用优化后的精确描绘实际地下地质构造的真实地速度模型进行整个目标区的地震资料的整体偏移，可以使目标区的地震资料很好地成像，为下一步地质综合研究提供可靠的、清晰的地震剖面。

Description

一种利用井数据提高成像速度模型精度的方法

技术领域

本发明属于地球物理领域，涉及一种地球物理数据处理方法，具体涉及一种利用井数据提高成像速度模型精度的方法，该方法适用于在石油勘探开发中提高成像速度模型精度而进行的地震速度模型建立。

背景技术

石油地球物理勘探是根据地下岩层物理性质的差异﹐通过物理量测量﹐对地质构造或岩层性质进行研究﹐以寻找石油和天然气的地球物理勘探。在石油勘探中﹐对于被表土﹑沙漠和海水覆盖没有岩层直接出露的地区﹐主要依靠石油地球物理勘探方法间接了解地质构造和岩层性质，寻找油气藏。目前﹐石油地球物理勘探已成为覆盖区勘探石油的一种不可缺少的手段。当前，复杂地区低信噪比数据处理已成为处理方法研究和处理应用技术研究的最热门的课题。经过多年研究攻关，在静校正、叠前去噪、速度建模、偏移归位等领域均已有较大的进展，速度的各向异性研究也开始受到人们的重视，但低信噪比数据处理仍存在着许多有待研究的课题。

随着地球物理勘探技术的发展和勘探程度的不断提高，地质情况简单、易被发现的简单构造圈闭越来越少，所面对的已基本上都是复杂地区的复杂油气藏，即复杂区。复杂地区包括沙漠、丘陵、沼泽、林带等复杂的地表区域等，复杂油气藏包括复杂构造、地层、岩性和复合型圈闭油气藏。这些复杂的勘探队相对以地震勘探为主体的油气地球物理技术提出了新的挑战。尤其是在复杂低信噪比资料处理方面，仍存在许多难以解决的瓶颈技术。其一：受地表地质条件复杂的影响，复杂区地表起伏往往变化剧烈、地表速度复杂，地表非均质性造成原始数据资料的信噪比低、干扰严重，面波、折射波尤其是散射噪音比较发育，给提高资料的信噪比带来较大的难度；其二：由于地下地震地质条件复杂，使复杂区资料构造极其复杂，断裂发育，尤其是在复杂的断块区域，一般具有多套断裂系统，断层即多又小；断距变化大，从几十米到几百米不等，再加之复杂区往往火成岩比较发育，分布广泛，由于火成岩的速度高，和围岩之间存在较大的波阻抗差异，其结果火成岩反射强，屏蔽下伏地层的反射能量，使得火成岩下的有效反射目的层能量弱，不能很好成像。另外，火成岩产生的多次波对有效反射产生很强的干扰作用，这些问题的存在使原来就比较复杂的波场变得更加复杂化，给构造的精确成像带来困难。

如今油气勘探所面临的地表条件和地下地质条件多为岩性横向变化大、介质速度变化明显、地层倾角达等地区，其地震响应均具有能量弱、信噪比低、分辨率低和频率低等特征。应用叠前深度偏移处理就显得尤为重要。而叠前深度偏移只有在速度模型精确的前提下才能正确成像。所以建立精确的速度模型是地震勘探的重要课题，直接影响地震勘探的效益和成果。目前常用的速度建模方法主要可分为两大类：偏移速度分析和旅行时反演。kirchhoff积分法叠前深度偏移在当前地震勘探中得到广泛应用，所以基于叠前深度偏移共成像点道集的层析成像速度建模方法是目前研究最多且应用最广泛的方法之一。随着计算机技术的发展，波动方程叠前深度偏移技术得到迅猛发展，与之相适应，发展了共聚焦点速度分析、全波形反演等建模方法，但这些方法至今尚未得到大规模的工业化应用。

基于偏移迭代的速度分析方法利用速度场对偏移成像的影响修正速度模型。常规偏移速度分析方法往往假设横向变化小、炮检距小和水平层位反射条件，而在复杂构造地区很难获得精确的速度模型。所以常规偏移速度分析方法难以满足复杂构造叠前深度偏移的要求。

中国专利申请CN103149585A公布了一种弹性偏移地震波场构建方法及装置。其根据弹性波速度应力方程，求取扩展紧致交错网格有限差分系数，计算扩展紧致交错网格有限差分算子矩阵，构建震源波场正向外推算子，根据所述震源波场正向外推算子、预先设定的介质模型和震源函数，实现地震波场的正向外推，获得震源波场的正向外推，获得震源波场。根据所述检波波场逆时外推算子，预先设定的介质模型和预先设定的多分量地震资料，实现地震波场的逆时外推，获得检波波场。但是该方法依赖地震资料的品质，在低信噪比复杂构造，资料品质差的地方，地震波场构建的精度不能够保证。

中国专利申请CN103308941A公布了一种基于任意广角波动方程的成像方法及装置。其利用正演模拟得到速度模型的合成地震记录，对正演模拟的合成地震记录和给定的震源波场做倾角滤波处理，从频散关系出发，分析任意广角波动方程的成像精度，得到任意广角波动方程的最优化参考速度，采用有限差分法求解最优化参考速度的任意广角波动方程，并在边界处采用完美匹配层PML吸收边界条件，是一种先进的偏移成像方法，可以避免低频成像噪音和大存储量的问题，更适应于速度横向变化较大的复杂构造区以及陡倾角界面的成像，虽然在速度横向变化较大的复杂构造区，成像效果要好于目前常规的地震偏移方法，但其速度模型仍依赖于地震资料的品质，在资料不好的位置，速度模型精度提高的程度有限，故而影响低信噪比复杂构造的成像。

中国专利申请CN103926619A公布了一种三维VSP数据的逆时偏移方法，其利用三维声波方程进行三维VSP资料逆时偏移成像方法。是利用VSP资料进行资料处理偏移成像的技术。该方法只是针对有限的VSP地震资料，深度较浅、密度稀疏，不能对地下地质模型精确刻画，对常规三维地震资料成像效果不好。

中国专利申请CN103852786A公布了一种应用于陆上地震数据的逆时偏移成像的方法及系统。其利用陆上地震数据进行强去噪处理，得到强去噪数据，对陆上地震数据进行弱去噪处理，得到弱去噪数据，根据陆上地震数据构建宽频子波，根据强去噪数据构建速度模型，然后根据弱去噪数据、宽频子波、速度模型进行逆时偏移成像处理，得到初始偏移成像结果，对这个结果进行低频噪音衰减，得到最终逆时偏移成像结果，这样可以提高成像精度，减少成像假象。该方法利用强去噪数据进行速度建模，可以一定程度上提高速度模型的精度，但是要依赖地震数据的质量，模型精度仍然受地震资料品质的约束。

因此，为了进一步提高低信噪比复杂构造区地震勘探的需求，亟需一种更有效、更精细的速度建模的方法，在没有好的资料基础的前提下，精确描述地下地震速度，建立准确的偏移速度场，更好地提高地震资料的成像精度，为下一步的地质综合研究提供更佳详实的地震资料。

发明内容

为了解决上面所述的技术问题，本发明提出一种利用井数据提高成像速度模型精度的方法，使用该方法能够解决地震资料偏移成像中低信噪比复杂构造速度模型难以精确确定的问题。

依据本发明的技术方案，利用井数据提高成像速度模型精度的方法包括以下步骤：

(1)在野外勘探目标区中在实际井中以人工方法激发地震波，利用检波采集设备获得地震数据，将野外采集到的地震数据进行处理，得到叠前道集；

(2)采用垂向速度建模方法得到地震速度模型V₁；

(3)在垂向速度分析得到的速度模型V₁上进行沿层速度建模得到速度模型V₂，利用V₂进行目标线偏移成像；

(4)对速度模型V₂乘以不同的百分比，得到不同的速度模型，并分别对目标线进行偏移成像；

(5)分析(3)、(4)中偏移的结果，针对成像效果和地震信号归位情况，选择合适的速度对速度模型V₂进行修正，得到更准确的速度模型V₃；

(6)利用目标区中所有的测井资料建立井数据模型V_井及目标线偏移；

(7)利用V₃和V_井进行速度模型重构，得到V_3井，并进行目标线偏移；

(8)在V_3井速度模型的基础上进行网格层析反演速度建模，得到优化后的最佳速度模型V_优；

(9)利用优化的速度模型V_优进行整个目标区的地震资料的整体偏移。

更具体地，用井数据提高成像速度模型精度的方法，具体包括以下步骤：

(i)在野外勘探目标区中在实际井中以人工方法激发地震波，利用检波采集设备获得地震数据，将野外采集到的地震数据进行处理，得到叠前道集；

(ii)采用垂向速度建模方法得到地震速度模型V₁；

利用经过叠前道集制作速度谱，速度谱的密度至少在400米*400米，构造复杂的位置可加密到200米*200米；在速度谱上结合道集动校、部分叠加沿垂向选取不同地层的速度值，形成目标区的初始速度模型；

(iii)在垂向速度分析得到的速度模型V₁上进行沿层速度建模V₂及目标线偏移成像；

根据上述步骤(ii)的结果，进一步进行沿层速度分析，增加地质层位的控制，重点对中深层资料进行沿层拾取，同时以层位进行速度分析；

利用得到的速度模型V₂进行叠前偏移目标线成像；

(ⅳ)对速度模型V₂乘以不同的百分比，得到不同的速度模型，并分别对目标线进行偏移成像；

对(iii)中得到的速度模型乘以不同的百分比，从80％到120％，按照2％的增量进行扫描，得到不同的速度模型，分别用这些速度模型对目标线进行偏移成像处理，得到这些目标线的偏移成像结果；

(ⅴ)修正模型，得到速度模型V₃

分析V₂偏移及扫描的结果，针对成像效果和地震信号归位情况，选择合适的速度对速度模型V₂进行修正，得到更准确的速度模型V₃；

(ⅵ)利用目标区中所有的测井资料建立井数据模型V_井及目标线偏移；

(ⅶ)利用V₃和V_井及目标线偏移结果进行速度模型重构，得到V_3井，并利用速度模型V_3井进行目标线偏移；

(ⅷ)在V_3井速度模型的基础上进行网格层析反演速度建模，得到优化后的最佳速度模型V_优；

(ⅸ)利用融合优化后的速度模型V优进行整体偏移。

其中，步骤(ⅵ)中利用目标区中所有的测井资料建立井数据模型，其包括以下步骤：

(61)对目标区中所有的测井资料进行收集整理，对测井曲线进行校正，剔除声波与密度测井资料中得异常值；

(62)选取雷克子波，通过对目的层段的井旁地震记录作频谱分析，确定子波的主频及频宽；

(63)制作合成记录，对目标区内大的层位进行标定，分析井旁地震道的振幅、相位、波组特征，找出反映某一特定界面的相位，将钻井分层的深度与井旁地震记录上的时间对应，求得合成记录的校正时间，从而确定确定准确的时-深对应关系；

(64)建立准确的井震关系之后，采用地质统计学中的克里金插值法，对所有测井资料内插外推，利用地质分层建立目标区的井数据模型；

(65)利用速度模型V_井进行目标线偏移；

进一步地，步骤(ⅸ)利用融合优化后的速度模型V_优进行整体偏移成像可采用目前地震勘探的多种偏移处理方法。

本发明所述的井数据提高成像速度模型精度的方法，可以充分利用目标区中井资料能够更精细准确地描述地下地质体的速度，在低信噪比、中深层复杂构造的位置能够更好地帮助研究人员认识地震速度，减少对速度估计的不确定性。

本发明所述的利用井数据提高成像速度模型精度的方法，针对复杂地质结构、原始资料品质低的情况，可以指导处理人员更深刻地认识地质构造，得到能够描绘实际地下地质构造的真实地速度模型。

利用这个模型进行整个目标区的地震资料的整体偏移，可以使目标区的地震资料很好地成像，为下一步地质综合研究提供可靠的、清晰的地震剖面。

附图说明

图1低信噪比复杂构造常规偏移剖面；

图2垂直速度建模模型V₁；

图3沿层速度建模模型V₂；

图4井速度建模模型V_3井；

图5网格层析反演速度建模模型V_优；

图6常规速度建模偏移后CRP道集；

图7本方法速度建模偏移后CRP道集；

图8常规速度建模偏移结果；

图9本方法速度建模偏移结果。

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的一部分实施例，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。

地震资料数字处理，是指用数字计算机对野外采集的地震信息进行处理和分析，以获得高质量的、可靠的地震剖面，为下一步资料解释提供直观的、可靠的依据和有关的地质信息。为了进一步提高低信噪比复杂构造区地震勘探的需求，在没有好的资料基础的前提下，精确描述地下地震速度，建立准确的偏移速度场，更好地提高地震资料的成像精度，为下一步的地质综合研究提供更佳详实的地震资料是地震资料处理的关键。

其中，在下面所使用的术语“速度模型”为本领域的通用词语，指代在地震勘探中用于地震资料偏移的偏移速度体。术语“井速度体”指代利用实际井数据定义的速度模型。术语“垂向速度建模”指代地震资料处理中利用速度谱进行的速度建模的方法。术语“岩层速度建模”指代地震数据处理的一种沿层速度分析建模技术。

依据本发明的技术方案，利用井数据提高成像速度模型精度的方法包括以下步骤：(1)在野外勘探目标区中在实际井中以人工方法激发地震波，利用检波采集设备获得地震数据，将野外采集到的地震数据进行处理，得到叠前道集；(2)采用垂向速度建模方法得到地震速度模型V₁；(3)在垂向速度分析得到的速度模型V₁上进行沿层速度建模得到速度模型V₂，利用V₂进行目标线偏移成像；(4)对速度模型V₂乘以不同的百分比，得到不同的速度模型，并分别对目标线进行偏移成像；(5)分析(3)、(4)中偏移的结果，针对成像效果和地震信号归位情况，选择合适的速度对速度模型V₂进行修正，得到更准确的速度模型V₃；(6)利用目标区中所有的测井资料建立井数据模型V_井及目标线偏移；(7)利用V₃和V_井进行速度模型重构，得到V_3井，并进行目标线偏移；(8)在V_3井速度模型的基础上进行网格层析反演速度建模，得到优化后的最佳速度模型V_优；(9)利用优化的速度模型V优进行整个目标区的地震资料的整体偏移。

具体为：利用井数据提高成像速度模型精度的包括以下步骤：

(i)将野外采集到的地震数据进行精细处理，得到相对高质量的叠前道集；

(ii)采用垂向速度建模方法得到地震速度模型V₁；

利用经过精细处理的叠前道集制作速度谱，速度谱的密度至少在400米*400米，构造复杂的位置可加密到200米*200米。在速度谱上，结合道集动校、部分叠加沿垂向选取不同地层的速度值，形成目标区的初始速度模型。这个速度模型在垂向上表现浅层速度很细致，但是垂向拾取速度剖面深层的沿层趋势不太明显，与层界面差异大些。

(iii)在垂向速度分析得到的速度模型V₁上进行沿层速度建模V₂及目标线偏移成像；

根据上述步骤(ii)的结果，进一步进行沿层速度分析，增加地质层位的控制，重点对中深层资料进行沿层拾取，可极大提高速度的横向分辨率，同时由于以层位进行速度分析，速度平面图能大体反映出构造形态的变化，特别是地层倾角变化的情况，得到的速度剖面深层与层界面吻合好。

利用得到的速度模型V₂进行叠前偏移目标线成像；

(ⅳ)对速度模型V₂乘以不同的百分比，得到不同的速度模型，并分别对目标线进行偏移成像；

对(iii)中得到的速度模型乘以不同的百分比，从80％到120％，按照2％的增量进行扫描，得到不同的速度模型，分别用这些速度模型对目标线进行偏移成像处理，得到这些目标线的偏移成像结果；

(ⅴ)修正模型，得到速度模型V₃

分析V₂偏移及扫描的结果，针对成像效果和地震信号归位情况，选择合适的速度对速度模型V₂进行修正，得到更准确的速度模型V₃；

(ⅵ)利用目标区中所有的测井资料建立井数据模型V_井及目标线偏移；

(ⅶ)利用V₃和V_井及目标线偏移结果进行速度模型重构，得到V_3井，并利用速度模型V_3井进行目标线偏移；

将井速度模型V_井得到的目标线的叠前偏移的结果与速度模型V₃得到的基于地震资料的速度模型的叠前偏移的结果进行对比分析，可以看到，在低信噪比的位置和中深层复杂构造的位置，利用井数据模型得到的偏移成像的效果，要好于基于地震资料建立的速度模型的偏移效果。利用V₃和V_井及目标线偏移结果进行速度模型重构，得到V_3井，并利用速度模型V_{3 井}进行目标线偏移；

(ⅷ)在V_3井速度模型的基础上进行网格层析反演速度建模，得到优化后的最佳速度模型V_优；

网格层析速度模型建立方法是对传统的基于层位的层析成像技术和基于实体模型的层析成像技术的有益补充，尤其当低信噪比地区无法进行层位解释和划分速度界面时，网格层析成像技术充分考虑地震及地质信息，将信噪比、同相轴的连续性、地层倾角及地震稀料采集的方位角等多种信息联合反演速度模型，该方法把每个深度偏移CRP道集的每个较强同相轴拉平，同时也具有应用方便和计算效率高的特点，适合工业化推广应用。

(ⅸ)利用融合优化后的速度模型V_优进行整体偏移。

利用优化后的精确描绘实际地下地质构造的真实地速度模型进行整个目标区的地震资料的整体偏移，可以使目标区的地震资料很好地成像，为下一步地质综合研究提供可靠的、清晰的地震剖面。

另外，步骤(i)中所述将野外采集到的地震数据进行精细处理，得到相对高质量的叠前道集，包括数据格式转换、观测系统定义、振幅补偿、叠前去噪、反褶积、静校正、数据规则化、能量调整可分别采用常规精细处理技术手段。

优选地，步骤(ⅵ)中利用目标区中所有的测井数据建立井数据模型，其包括以下步骤：

(61)对目标区中所有的测井资料进行收集整理，对测井曲线进行校正，剔除声波与密度测井资料中得异常值；

(62)选取雷克子波，通过对目的层段的井旁地震记录作频谱分析，确定子波的主频及频宽；

(63)制作合成记录，对目标区内大的层位进行标定，分析井旁地震道的振幅、相位、波组特征，找出反映某一特定界面的相位，将钻井分层的深度与井旁地震记录上的时间对应，求得合成记录的校正时间，从而确定确定准确的时-深对应关系；

(64)建立准确的井震关系之后，采用地质统计学中的克里金插值法，对所有测井资料内插外推，利用地质分层建立目标区的井数据模型；

(65)利用速度模型V_井进行目标线偏移；

在其它方面中，依据本发明的另一优选方面，用井数据提高成像速度模型精度的方法包括将野外采集到的地震数据进行精细处理，得到相对高质量的叠前道集。

在其它方面中，依据本发明的另一优选方面，利用井数据提高成像速度模型精度的方法包括利用目标区中所有的测井资料建立井数据模型。

在其它方面中，依据本发明的另一优选方面，利用井数据提高成像速度模型精度的方法包括将偏移成像好的井速度模型与基于其它方法的速度模型进行融合处理。

下面结合附图对本发明进一步阐述。

图1所示为复杂构造低信噪比资料常规偏移剖面，1-1区内资料信噪比较低，构造复杂，由于资料信噪比非常低，在速度谱上没有有效能量团，地质结构不清楚，处理人员很难描述这种地区的地层速度，造成最终中深层复杂构造部位成像效果较差，不能满足石油地质勘探的需求，采用本发明方法则可以有效地解决该问题。

其具体实施步骤为：

1.将野外采集到的地震数据进行精细处理，得到相对高质量的叠前道集；

将地震采集时记录的炮点、检波点的大地坐标及炮点、检波点的相对关系信息置于采集到的单炮的每一个记录道的道头中；

采用振幅补偿方法补偿球面扩散、吸收衰减和投射损失、地表等引起的时间空间能量差异。

地球物理勘探中的噪音分为线性噪声和随机噪声。线性噪音主要有面波、浅层折射、多次波和虚反射。随机噪声有接收环境中的噪声和激发围岩中产生的噪声。叠前去噪可以提高地震资料信噪比，即一方面要提高有效信号的能量，另一方面就是要压制噪音。

地震波在地层内传播，可以将地层看成是具有某种性质的滤波器。通过反褶积将这些滤波作用去掉，近似地恢复激发信号的形状，以提高分辨能力，在理想情况下，反褶积能压缩子波长度并衰减多次波，最后在地道上仅仅保留地下反射系数。

利用静校正把由地表激发、接收获得的地震记录，校正到一个假想的平面上(基准面)，消除地表起伏变化对地震资料的影响，改善叠加效果，提高叠加剖面的信噪比和垂向分辨率，同时又为提高速度分析的质量做好资料储备。

数据规则化可以消除由于采集的因素，近偏移距数据缺失，造成覆盖资料在偏移距内严重分布不均的现象，减少偏移划弧现象，提高偏移成像的质量。

能量调整和剩余振幅补偿根据覆盖次数空间加权算法来进行能量调整，解决由于覆盖次数不均造成的能量差异，使得能量更均匀，成像更好。

2.采用垂向速度建模方法得到地震速度模型V₁；

利用经过精细处理的叠前道集制作速度谱，速度谱的密度至少在400米*400米，构造复杂的位置可加密到200米*200米。在速度谱上，结合道集动校、部分叠加沿垂向选取不同地层的速度值，形成目标区的初始速度模型V₁(图2)。这个速度模型在垂向上表现浅层速度很细致，但是垂向拾取速度剖面深层的沿层趋势不太明显，与层界面差异大些。

3.在垂向速度分析得到的速度模型V₁上进行沿层速度建模得到速度模型V₂，利用V₂进行目标线偏移成像；

根据上述步骤(2)的结果，进一步进行沿层速度分析，增加地质层位的控制，重点对中深层资料进行沿层拾取，可极大提高速度的横向分辨率，同时由于以层位进行速度分析，速度平面图能大体反映出构造形态的变化，特别是地层倾角变化的情况，得到的速度剖面深层与层界面吻合好。

利用得到的速度模型V₂(图3)进行叠前偏移目标线成像。

4.对速度模型V₂乘以不同的百分比，得到不同的速度模型，并分别对目标线进行偏移成像。

对(3)中得到的速度模型V₂乘以不同的百分比，从80％到120％，按照2％的增量进行扫描，得到不同的速度模型，分别用这些速度模型对目标线进行偏移成像处理，得到这些目标线的偏移成像结果；

5.修正模型，得到速度模型V₃

分析V₂偏移及扫描的结果，针对成像效果和地震信号归位情况，选择合适的速度对速度模型V₂进行修正，得到更准确的速度模型V₃；

6.利用目标区中所有的测井资料建立井数据模型V_井及目标线偏移；

井数据模型的建立包含以下步骤：

(1)对目标区中所有的测井资料进行收集整理，对测井曲线进行校正，剔除声波与密度测井资料中得异常值；

(2)选取雷克子波，通过对目的层段的井旁地震记录作频谱分析，确定子波的主频及频宽；

(3)制作合成记录，对目标区内大的层位进行标定，分析井旁地震道的振幅、相位、波组特征，找出反映某一特定界面的相位，将钻井分层的深度与井旁地震记录上的时间对应，求得合成记录的校正时间，从而确定确定准确的时-深对应关系；

(4)建立准确的井震关系之后，采用地质统计学中的克里金插值法，对所有测井资料内插外推，利用地质分层建立目标区的井数据模型V_井(图4)；

7.利用V₃和V_井及目标线偏移结果进行速度模型重构，得到V_3井，并利用速度模型V_3井进行目标线偏移；

将井速度模型V_井得到的目标线的叠前偏移的结果与速度模型V₃得到的基于地震资料的速度模型的叠前偏移的结果进行对比分析，可以看到，在低信噪比的位置和中深层复杂构造的位置，利用井数据模型得到的偏移成像的效果，要好于基于地震资料建立的速度模型的偏移效果。利用V₃和V_井及目标线偏移结果进行速度模型重构，得到V_3井，并利用速度模型V₃井进行目标线偏移；

8.在V_3井速度模型的基础上进行网格层析反演速度建模，得到优化后的最佳速度模型V_优；

网格层析速度模型建立方法是对传统的基于层位的层析成像技术和基于实体模型的层析成像技术的有益补充，尤其当低信噪比地区无法进行层位解释和划分速度界面时，网格层析成像技术充分考虑地震及地质信息，将信噪比、同相轴的连续性、地层倾角及地震稀料采集的方位角等多种信息联合反演速度模型，该方法把每个深度偏移CRP道集的每个较强同相轴拉平，同时也具有应用方便和计算效率高的特点，适合工业化推广应用。

在V_3井速度模型的基础上进行网格层析反演速度建模，得到优化后的最佳速度模型V_优(图5)。

9.利用融合优化后的速度模型V_优进行整体偏移；

将偏移成像好的速度模型与基于实际资料的速度模型融合处理，作为网格层析成像速度建模的初始速度模型，进一步进行层析反演速度建模，利用偏移和层析交替迭代的方法进行速度反演，能够恢复速度场中的高波数信息和低波数信息，反演的精度较高，且具有计算稳定的特点，是深度域速度模型建立的一种有效方法。融合优化后的速度模型V_优是能够描绘实际地下地质构造的真实地速度模型，利用这个模型进行整个目标区的地震资料的整体偏移，可以使目标区的地震资料很好地成像，图6为常规速度建模偏移后的CRP道集，可以看到6-1区有效信号没有很好地成像，图7为本方法速度建模偏移后的CRP道集，可以看到7-1区有效信号成像很好，图8为常规速度建模偏移的结果，可以看到地震信号聚焦较差，信噪比不高，图9为本方法速度建模偏移的结果，可以看到复杂构造成像很好，为下一步地质综合研究提供可靠的、清晰的地震剖面。

利用优化后的精确描绘实际地下地质构造的真实地速度模型进行整个目标区的地震资料的整体偏移，可以使目标区的地震资料很好地成像，为下一步地质综合研究提供可靠的、清晰的地震剖面。

在上述步骤中所涉及的对野外采集到的地震数据进行精细处理，得到相对高质量的叠前道集，可分别采用常规技术手段，也可以采用下面的优选技术手段，具体如下：

(1)将地震采集时记录的炮点、检波点的大地坐标及炮点、检波点的相对关系信息置于采集到的单炮的每一个记录道的道头中；

(2)采用振幅补偿方法补偿球面扩散、吸收衰减和投射损失、地表等引起的时间空间能量差异。

(3)对地震资料进行精细保真叠前去噪；

地球物理勘探中的噪音分为线性噪声和随机噪声。线性噪音主要有面波、浅层折射、多次波和虚反射。随机噪声有接收环境中的噪声和激发围岩中产生的噪声。叠前去噪可以提高地震资料信噪比，即一方面要提高有效信号的能量，另一方面就是要压制噪音。

(4)对地震资料进行反褶积处理；

地震波在地层内传播，可以将地层看成是具有某种性质的滤波器。通过反褶积将这些滤波作用去掉，近似地恢复激发信号的形状，以提高分辨能力，在理想情况下，反褶积能压缩子波长度并衰减多次波，最后在地道上仅仅保留地下反射系数。

(5)对地震资料进行静校正：

利用静校正把由地表激发、接收获得的地震记录，校正到一个假想的平面上(基准面)，消除地表起伏变化对地震资料的影响，改善叠加效果，提高叠加剖面的信噪比和垂向分辨率，同时又为提高速度分析的质量做好资料储备。

进行静校正包括两个方面：一是提取静校正量，二是实现静校正。由于一般假设地震波在低速带中垂直入射，则各记录道的静校正量不随时间的变化而变化，对于每个激发点或接收点来说，均只有一个静校正量。剩余静校正技术通常利用的是反射波。剩余静校正的基本模型，即动校正后道集与模型道之间的时差所以表示为炮点项、检波点项、构造项和剩余动校正项四项之和，即

Τ_ij＝s_i+r_j+c_(i+j)+a_(i+j)x²

其中，方程左端表示时差，方程右端四项分别表示炮点项、检波点项、构造项和剩余动校正项。

基于这一模型，对上述各道时差进行迭代分解，即可求出炮点和检波点静校正量。其过程一般为：

建立模型道；

将动校正后的道集与模型道进行相关来计算时差；

利用这些时差来计算炮点和检波点的静校正量平；

应用静校正量进行静校正。

(6)对地震数据进行数据规则化处理；

可以消除由于采集的因素，近偏移距数据缺失，造成覆盖资料在偏移距内严重分布不均的现象，减少偏移划弧现象，提高偏移成像的质量。

(7)能量调整和剩余振幅补偿根据覆盖次数空间加权算法来进行能量调整，解决由于覆盖次数不均造成的能量差异，使得能量更均匀，成像更好。

(8)在井速度建模的基础上进行网格层析成像速度建模；

层析速度反演主要利用偏移和层析交替迭代的方法进行速度反演，能够恢复速度场中的高波数信息和低波数信息，反演的精度较高，且具有计算稳定的特点，是深度域速度模型建立的一种有效方法。层析成像正演算法可以分为两类：一类是基于射线理论的射线追踪方法，另一类是波场数值模拟方法。目前在地震勘探中应用最广、最为成熟的是基于射线理论的层析成像方法。

应用ACIG道集进行剩余旅行时时差的求取，主要应用ACIG道集剩余曲率自动拟和拾取旅行时。ACIG道集中各个角度对应的偏移深度可以表示为

$Z_a=Z_0\sqrt{{\mathrm{\γ}}^2+({\mathrm{\γ}}^2-1){\tan }^2\mathrm{\β}}---\left(1\right)$

式中：Z0为零炮检距处的偏移深度；γ为偏移深度与真实深度的比值；β为道集中的入射角度.由上式可得到ACIG道集的剩余曲率为

反演是层析成像的核心,其算法一般采用迭代类型的算法,包括梯度迭代法\投影迭代法等。在旅行时层析反演中，观测数据与参考模型的旅行时时差可以通过慢度差沿着射线路经的线性积分得到，即

$\mathrm{\Δt}=\underset{t}{\∫}\mathrm{\Δsdl}---\left(3\right)$

式中：△t为旅行时残差向量；dl为沿着射线路经l的射线段长度；△s为参考模型与真实模型的慢度差向量。采用矩形网格离散化后，可以得到如下的层析反演公式

L△s＝△t        (4)

式中L为灵敏度矩阵，其元素对应射线在网格内的射线路经长度。

由于层析反演祖具有严重的病态性，为了提高计算的稳定性、减少反演得多解型，可以采用加入正规化的最小二乘法求解层析反演方程组，即

$\left(\begin{array}{c}L\\ \mathrm{\μ\Γ}\end{array}\right)\mathrm{\ΔS}=\left(\begin{array}{c}\mathrm{\Δt}\\ 0\end{array}\right)---\left(5\right)$

式(5)中加入了阻尼系数的一阶导数型正规化矩阵μΓ，在计算时，μ和Γ分别由网格内射线覆盖次数和横向一阶导数正规化矩阵确定。求解上述线性方程组就可得到慢度的变化量，经过若干次迭代，就可得到层析后的速度模型。

(9)利用克希霍夫叠前深度偏移方法进行偏移成像；

克希霍夫积分法偏移最主要的特性之一就是它能进行目标线偏移成像。假设介质是均匀且完全弹性，纵波波动方程为：

$\frac{{\∂}^{2}p}{{\∂}^{2}x}+\frac{{\∂}^{2}p}{{\∂}^{2}y}+\frac{{\∂}^{2}p}{{\∂}^{2}z}-\frac{1}{v^2}\frac{{\∂}^{2}p}{{\∂}^{2}t}=0---\left(6\right)$

式中：v为波的传播速度，m/s；p为波场函数。

假设闭合曲面S0由A0和A两部分组成，其中A0是地面观测平面，A为部分球面，球面半径趋于无穷大。故式(6)可表示为：

$p(x,y,z,t)=\frac{1}{4\mathrm{\π}}\∫d{t}_0\∫d{S}_0[G\frac{\∂}{\∂n}\×p(x_0,y_0,z_0,t_0)-p(x_0,y_0,z_0,t_0)\frac{\∂}{\∂n}G]---\left(7\right)$

式中：p(x,y,z,t)为闭合曲面S0上某个观测点R(x,y,z)处的波场函数值；p(x₀,y₀,z₀,t₀)为闭合曲面S0上某个观测点R(x0,y0,z0)处的波场函数值；n为闭合曲面的外法线方向；G为格林函数。

根据边界条件，由式(7)推导出克希霍夫积分式：

$p(x,y,z,t)=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\∫d{t}_0\∫d{A}_0\×\left[p(x_0,y_0,z_0,t_0)\frac{\∂}{\∂z_0}\frac{\mathrm{\δ}(t-t_0-r/v}{r}\right]---\left(8\right)$

其中： $r=\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2}$

故可得到：

$p(x,y,z,t)=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\frac{\∂}{\∂z}\∫d{A}_0\left[\frac{p(x_0,y_0,0,t+r/v}{r}\right]---\left(9\right)$

根据成像理论，t＝0时实现三维空间偏移归位：

$p(x,y,z,0)=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\frac{\∂}{\∂z}\∫\∫d{x}_{0}d{y}_0\left[\frac{p(x_0,y_0,0,r/v}{r}\right]---\left(10\right)$

射线弯曲理论

对于双均方根公式，通过高阶项逼近得到提高。即

$T_x=\sqrt{c_1+c_2{x}^2+c_3{x}^4+c_4{x}^6}---\left(11\right)$

修改系数c4可简化为：

$T_x={\mathrm{Tx}}_3\sqrt{1+\frac{c_4{x}^6}{T{x}_3}}\≈T{x}_3(1+\frac{c{x}^6}{2T^2{x}_3})---\left(12\right)$

式中： $T{x}_3=\sqrt{c_1+c_2{x}^2+c_3{x}^4};$ c为常数。

对于3DKirchhoff叠前时间偏移而言，总旅行时可表示为：

$T_x=T_s(1+\frac{c{S}^6}{2T_s^2})+T_R(1+\frac{c{R}^6}{2T_R^2})---\left(13\right)$

式中：S、R为炮检点到成像点的距离。

本发明所述的利用井数据提高成像速度模型精度的方法，其优点在于首先考虑到实际井的资料能够准确描述井点位置地下地层的速度，这是地球物理人员利用资料无法了解的。在低信噪比复杂构造地区，速度建模不再受地震资料品质差、没有有效同相轴、处理人员难以准确认识速度的限制；

本发明所述的利用井数据提高成像速度模型精度的方法，考虑在低信噪比复杂构造区速度谱上没有明显的有效能量团，不利于处理人员进行速度建模。

本发明所述的利用井数据提高成像速度模型精度的方法，利用实际井资料建立井速度模型，用井速度模型进行偏移可以使低信噪比复杂构造的地震信号准确成像，以便让处理人员更深刻直观地认识地质情况，解决速度模型建立时在低信噪比复杂构造区的速度的不确定性。

尤其明显的是，使用本发明的利用井数据提高成像速度模型精度的方法，在考虑目标区资料信噪比非常低，速度谱上没有明显的反射能量团，地质人员对这样的区域没有明确的地质认识的情况下，充分利用实际井数据可以精确描述井点位置地层速度的优势，进行井数据建模，采用井速度模型同其它建模方法的模型按照地质构造进行融合优化处理，更精确地确定地下速度模型，解决了处理人员在低信噪比复杂构造区速度模型建立时速度不确定性的困惑，提高了低信噪比复杂构造区的资料的成像精度，为石油精细勘探提供了高质量的资料依据。

如上述，已经清楚详细地描述了本发明提出的用井数据提高成像速度模型精度的方法。尽管本发明的优选实施例详细描述并解释了本发明，但是本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出多种修改。

Claims (4)

1.一种利用井数据提高成像速度模型精度的方法，该方法包括以下步骤： 

(1)在野外勘探目标区中在实际井中以人工方法激发地震波，利用检波采集设备获得地震数据，将野外采集到的地震数据进行处理，得到叠前道集； 

(2)采用垂向速度建模方法得到地震速度模型V₁； 

(3)在垂向速度分析得到的速度模型V₁上进行沿层速度建模得到速度模型V₂，利用V₂进行目标线偏移成像； 

(4)对速度模型V₂乘以不同的百分比，得到不同的速度模型，并分别对目标线进行偏移成像； 

(5)分析(3)、(4)中偏移的结果，针对成像效果和地震信号归位情况，选择合适的速度对速度模型V₂进行修正，得到更准确的速度模型V₃； 

(6)利用目标区中所有的测井资料建立井数据模型V_井及目标线偏移； 

(7)利用V₃和V_井进行速度模型重构，得到V_3井，并进行目标线偏移； 

(8)在V_3井速度模型的基础上进行网格层析反演速度建模，得到优化后的最佳速度模型V_优； 

(9)利用优化的速度模型V_优进行整个目标区的地震资料的整体偏移。 

2.依据权利要求1所述的利用井数据提高成像速度模型精度的方法，具体包括以下步骤： 

(i)在野外勘探目标区中在实际井中以人工方法激发地震波，利用检波采集设备获得地震数据，将野外采集到的地震数据进行处理，得到叠前道集； 

(ii)采用垂向速度建模方法得到地震速度模型V₁； 

利用经过叠前道集制作速度谱，速度谱的密度至少在400米*400米，构造复杂的位置可加密到200米*200米；在速度谱上结合道集动校、部分叠加沿垂向选取不同地层的速度值，形成目标区的初始速度模型； 

(iii)在垂向速度分析得到的速度模型V₁上进行沿层速度建模V₂及目标线偏移成像； 

根据上述步骤(ii)的结果，进一步进行沿层速度分析，增加地质层位的控制，重点对中深层资料进行沿层拾取，同时以层位进行速度分析； 

利用得到的速度模型V₂进行叠前偏移目标线成像； 

(ⅳ)对速度模型V₂乘以不同的百分比，得到不同的速度模型，并分别对目标线进行偏 移成像； 

对(iii)中得到的速度模型乘以不同的百分比，从80％到120％，按照2％的增量进行扫描，得到不同的速度模型，分别用这些速度模型对目标线进行偏移成像处理，得到这些目标线的偏移成像结果； 

(ⅴ)修正模型，得到速度模型V₃

分析V₂偏移及扫描的结果，针对成像效果和地震信号归位情况，选择合适的速度对速度模型V₂进行修正，得到更准确的速度模型V₃； 

(ⅵ)利用目标区中所有的测井资料建立井数据模型V_井及目标线偏移； 

(ⅶ)利用V₃和V_井及目标线偏移结果进行速度模型重构，得到V_3井，并利用速度模型V_3井进行目标线偏移； 

(ⅷ)在V_3井速度模型的基础上进行网格层析反演速度建模，得到优化后的最佳速度模型V_优； 

(ⅸ)利用融合优化后的速度模型V优进行整体偏移。 

3.依据权利要求2所述的利用井数据提高成像速度模型精度的方法，其中步骤(ⅵ)中利用目标区中所有的测井资料建立井数据模型，其包括以下步骤： 

(61)对目标区中所有的测井数据进行收集整理，对测井曲线进行校正，剔除声波与密度测井资料中得异常值； 

(62)选取雷克子波，通过对目的层段的井旁地震记录作频谱分析，确定子波的主频及频宽； 

(63)制作合成记录，对目标区内大的层位进行标定，分析井旁地震道的振幅、相位、波组特征，找出反映某一特定界面的相位，将钻井分层的深度与井旁地震记录上的时间对应，求得合成记录的校正时间，从而确定准确的时-深对应关系； 

(64)建立准确的井震关系之后，采用地质统计学中的克里金插值法，对所有测井资料内插外推，利用地质分层建立目标区的井数据模型； 

(65)利用速度模型V_井进行目标线偏移。 

4.依据权利要求2所述的利用井数据提高成像速度模型精度的方法，其中步骤(ⅸ)利用融合优化后的速度模型V_优进行整体偏移成像可采用目前地震勘探的多种偏移处理方法。