CN104730574B - 构建近地表结构模型的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种构建近地表结构模型的方法，包括：(A)根据勘探区域的微测井资料来获取近地表浅层岩层的速度信息和厚度信息，并利用所述速度信息和厚度信息构建近地表浅层模型；(B)确定地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间；(C)获取地震波在近地表岩层旅行时的初至时间；(D)利用地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间和地震波在近地表岩层旅行时的初至时间来确定地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间，并采用层析反演技术利用所述地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间构建近地表深层模型；(E)将近地表浅层模型和近地表深层模型进行叠加，获得近地表结构模型。根据本发明示例性实施例，能够有效地提高近地表结构模型的精度。

Description

构建近地表结构模型的方法
技术领域
本发明总体来说涉及地球物理勘探技术领域。更具体地讲，涉及一种构建近地表结构模型的方法。
背景技术
近地表结构是指从地球表面到地下较浅深度范围内(一般在几百米以内)地层的岩性、速度、厚度的构成情况。近地表结构模型，则是通过一些技术手段获得近地表结构的具体数据，并根据这些具体数据所构建的关于岩层厚度、速度和/或岩性的模型。
在地震勘探、矿山开采、建筑或路桥等工程物探中，都需要对近地表结构进行清楚的了解，否则会对相关工程造成巨大的影响。例如，在地震勘探中，近地表模型的精度，直接影响地下深层勘探的精度；在建筑、路桥等工程物探中，近地表模型的精度，直接关系到工程的成败。
目前，获取近地表结构具体数据的方法主要有微测井法、折射法等。构建近地表结构模型的方法大致有两类：一、利用微测井资料构建近地表结构模型，由于微测井是直接利用仪器在井中获取地层的厚度、速度和/或岩性信息，因此，相应构建的近地表结构模型的精度最高，但是，受成本的制约，该方法建立的近地表结构模型的深度有限，一般在20米以内，在西北黄土区也只可达到100米左右；二、利用基于折射法获取的近地表结构的具体数据构建近地表结构模型，由于折射法具有较严格的适用条件，需要地下有较稳定的折射面，因此，相应的应用范围具有局限性。此外，现有的构建近地表结构模型的方法仅采用单一的建模方法，满足不了工程物探对精度的需求。
因此，在工程物探对近地表结构模型的精度要求越来越高的条件下，现有的近地表结构模型构建方法已难以满足需求。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种构建近地表模型的方法，以克服现有技术中构建的近地表结构模型精度不高的问题。
根据本发明示例性实施例的一方面，提供一种构建近地表模型的方法，包括：(A)根据勘探区域的微测井资料来获取近地表浅层岩层的速度信息和厚度信息，并利用所述速度信息和厚度信息构建近地表浅层模型；(B)确定地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间；(C)获取地震波在近地表岩层旅行时的初至时间；(D)利用地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间和地震波在近地表岩层旅行时的初至时间来确定地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间，并采用层析反演技术利用所述地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间构建近地表深层模型；(E)将近地表浅层模型和近地表深层模型进行叠加，获得近地表结构模型。
可选地，在步骤(C)中，可根据勘探区域的地震数据来获取地震波在近地表岩层旅行时的初至时间。
可选地，所述近地表浅层岩层可包括利用微测井技术所能测得的距离地表较近的岩层。
可选地，所述近地表岩层可包括地震波从激发点到达最近观测点旅行时所经过的岩层。
可选地，所述近地表深层岩层可包括从近地表岩层去除近地表浅层岩层后余下的岩层。
可选地，所述近地表浅层模型可以为近地表浅层岩层的厚度—速度模型，并且，所述近地表深层模型可以为近地表深层岩层的厚度—速度模型。
可选地，所述近地表浅层模型可包括多个岩层。
可选地，在步骤(B)中，可通过以下的等式来确定地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间：
其中，tv表示地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间，hi表示近地表浅层模型中第i岩层的厚度，vi表示地震波在近地表浅层模型中第i岩层中的传播速度，n表示近地表浅层模型中的岩层层位数。
可选地，在步骤(D)中，可通过以下的等式来确定地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间：
T＝tu-tv，
其中，T表示地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间，tu表示地震波在近地表岩层旅行时的初至时间，tv表示地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间。
在根据本发明示例性实施例的构建近地表结构模型的方法中，能够有效地克服现有技术只采用单一建模方法的缺陷，同时保留微测井对地表较浅岩层的高精度刻画能力和层析反演技术对近地表较深岩层的刻画能力，提高了近地表结构模型的精度。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的详细描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明示例性实施例的构建近地表结构模型的方法的流程图；
图2示出根据本发明示例性实施例的确定地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间的示例；
图3示出根据本发明示例性实施例的构建近地表结构模型的示例。
具体实施方式
现将详细参照本发明的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图1示出根据本发明示例性实施例的构建近地表结构模型的方法的流程图。这里，作为示例，所述方法可由用于构建近地表结构模型的设备来实现，也可完全通过计算机程序来实现。
如图1所示，在步骤S10，根据勘探区域的微测井资料来获取近地表浅层岩层的速度信息和厚度信息，并利用所述速度信息和厚度信息构建近地表浅层模型。这里，作为示例，所述勘探区域可指示为了构建近地表结构模型所涉及的区域，与物探工程预定计划有关。
具体说来，为了构建近地表浅层模型，可采用井中激发地面接收或地面激发井中接收的方式，较准确地获取勘探区域的近地表浅层各个岩层的地层(岩层)速度、地震波频率、地震波能量变化等参数，并利用上述参数按照一定岩层深度给定一个地层速度的模式来构建近地表浅层模型。这里，作为示例，所述近地表浅层岩层可包括利用微测井技术所能测得的距离地表较近的岩层。例如，一般利用微测井技术可测得距地表20米以内的岩层集合。此外，作为示例，所述近地表浅层模型可以为近地表浅层岩层的厚度-速度模型。
在步骤S20，确定地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间。
具体说来，近地表浅层模型可包括多个岩层，在步骤S20，可通过以下的等式1来确定地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间：
等式1
其中，tv表示地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间，hi表示近地表浅层模型中第i岩层的厚度，vi表示地震波在近地表浅层模型中第i岩层中的传播速度，n表示近地表浅层模型中的岩层层位数。
在步骤S30，获取地震波在近地表岩层旅行时的初至时间。作为示例，近地表岩层可包括地震波从激发点到达最近观测点旅行时所经过的岩层。这里，初至时间是指地震波波前到达某个观测点时，此点介质的质点开始发生振动的时刻。具体说来，可利用地震勘探方法，根据勘探区域的地震数据来获取地震波在近地表岩层旅行时的初至时间。
在步骤S40，利用地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间和地震波在近地表岩层旅行时的初至时间来确定地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间，并采用层析反演技术利用所述地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间构建近地表深层模型。这里，作为示例，所述近地表深层模型为近地表深层岩层的厚度—速度模型。
图2示出根据本发明示例性实施例的确定地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间的示例。
如图2所示，tv表示地震波在近地表浅层岩层A中的双程旅行时间(即地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间)，tu表示地震波在近地表岩层B旅行时的初至时间，在tv和tu已知的情况下，可获取地震波在近地表深层岩层C旅行时的初至时间。这里，所述近地表深层岩层C可包括从近地表岩层去除近地表浅层岩层后余下的岩层。
具体说来，可通过以下的等式2来确定地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间：
T＝tu-tv，等式2
其中，T表示地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间，tu表示地震波在近地表岩层旅行时的初至时间，tv表示地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间。
在获取地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间T后，采用层析反演技术利用所述地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间T构建近地表深层模型。
返回参照图1，在步骤S50，将近地表浅层模型和近地表深层模型进行叠加，获得近地表结构模型。
图3示出根据本发明示例性实施例的构建近地表结构模型的示例。在图3中，图3中的(a)示出利用近地表浅层岩层的速度信息和厚度信息构建的近地表浅层模型，图3中的(b)示出采用层析反演技术利用地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间构建的近地表深层模型，图3中的(c)示出根据本发明的示例性实施例，将图3中的(a)的近地表浅层模型和图3中的(b)的近地表深层模型进行叠加后得到的完整的近地表结构模型。其中，每个模型的横坐标表示水平位置坐标，纵坐标表示深度位置坐标。
综上所述，根据本发明示例性实施例的构建近地表结构模型的方法，能够有效地克服现有技术只采用单一建模方法的缺陷，同时保留微测井对地表较浅岩层的高精度刻画能力和层析反演技术对近地表较深岩层的刻画能力，提高了近地表结构模型的精度。
应注意，本发明的以上各个实施例仅仅是示例性的，而本发明并不受限于此。本领域技术人员应该理解：在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，其中，本发明的范围在权利要求及其等同物中限定。

Claims (7)

1.一种构建近地表结构模型的方法，包括：
(A)根据勘探区域的微测井资料来获取近地表浅层岩层的速度信息和厚度信息，并利用所述速度信息和厚度信息构建近地表浅层模型；
(B)确定地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间；
(C)获取地震波在近地表岩层旅行时的初至时间；
(D)利用地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间和地震波在近地表岩层旅行时的初至时间来确定地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间，并采用层析反演技术利用所述地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间构建近地表深层模型；
(E)将近地表浅层模型和近地表深层模型进行叠加，获得近地表结构模型，
其中，在步骤(C)中，根据勘探区域的地震数据来获取地震波在近地表岩层旅行时的初至时间，
其中，在步骤(D)中，通过以下的等式来确定地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间：
T＝tu-tv，
其中，T表示地震波在近地表深层岩层旅行时的初至时间，tu表示地震波在近地表岩层旅行时的初至时间，tv表示地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述近地表浅层岩层包括利用微测井技术所能测得的距离地表较近的岩层。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述近地表岩层包括地震波从激发点到达最近观测点旅行时所经过的岩层。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述近地表深层岩层包括从近地表岩层去除近地表浅层岩层后余下的岩层。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述近地表浅层模型为近地表浅层岩层的厚度—速度模型，并且，所述近地表深层模型为近地表深层岩层的厚度—速度模型。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述近地表浅层模型包括多个岩层。
7.如权利要求6所述的方法，其中，在步骤(B)中，通过以下的等式来确定地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>v</mi> </msub> <mo>=</mo> <mn>2</mn> <mo>&amp;times;</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <mfrac> <msub> <mi>h</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>v</mi> <mi>i</mi> </msub> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
其中，tv表示地震波在近地表浅层模型中的双程旅行时间，hi表示近地表浅层模型中第i岩层的厚度，vi表示地震波在近地表浅层模型中第i岩层中的传播速度，n表示近地表浅层模型中的岩层层位数。
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