CN105093277A - 地震建模中的浅中深层速度融合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了地震建模中的浅中深层速度融合方法，包括：获取近地表速度模型；获取中、深层速度模型；选取适当的窗口，将所述近地表速度模型和所述中、深层速度模型融合为一个统一的浅中深层速度模型；融合时，对于近地表和中、深层速度函数在深度域上出现重叠区域时，通过加权函数合并融合浅中深层速度模型对于两速度函数在深度域上出现空缺区域时，通过插值补缺，建立统一的全速度函数；输出该统一的浅中深层速度模型。本发明能够提供统一的浅中深层速度模型，保证了偏移速度场和起伏地表叠前深度偏移结果的准确性。

Description

地震建模中的浅中深层速度融合方法

技术领域

本发明属于地震资料处理应用领域，具体涉及地震建模中的浅中深层速度融合方法。

背景技术

随着国民经济高速发展对油气资源的巨大需求，具有双复杂地质条件的探区逐渐成为油气勘探的重要领域。基于复杂地表下的偏移成像技术作为寻找油气的重要手段，在油气勘探与开发中发挥着举足轻重的作用。由于起伏地形，近地表速度横向变化对复杂地表成像的影响很大，近地表层析反演获取的速度模型与利用叠前时间偏移剖面获取的中、深层速度场函数在近地表层速度信息不一致，如何在考虑构造深度和速度横向变化的前提下，研究近地表和中深层速度模型融合方法是十分必要的。这将为进一步的叠前偏移速度分析提供统一的浅中深层速度模型，进而为保证偏移速度场和起伏地表叠前深度偏移结果的准确性做出努力。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高效的地震建模中的浅中深层速度融合方法。

本发明采用的技术方案如下。

地震建模中的浅中深层速度融合方法，包括下列步骤：

步骤1：取近地表速度模型；获取中、深层速度模型；

步骤2：选取适当的窗口，将所述近地表速度模型和所述中、深层速度模型融合为一个统一的浅中深层速度模型；

融合时，对于近地表和中、深层速度函数在深度域上出现重叠区域时，通过加权函数合并融合浅中深层速度模型对于两速度函数在深度域上出现空缺区域时，通过插值补缺，建立统一的全速度函数；

步骤3：输出该统一的浅中深层速度模型。

进一步，在步骤1中，所述近地表速度模型通过基于初至波的近地表层析反演技术获取。

进一步，在步骤1中，所述取中、深层速度模型通过基于叠前时间偏移获得。

进一步，所述步骤2的具体步骤包括：

第一步：融合数据准备，主要包括近地表层析速度模型和叠前时间偏移获取的中、深层速度模型d＝0对应的物理界面、各道大地坐标信息和采样深度间隔的统一，以及两个速度模型重叠或者缺失的区域确定。

第二步：融合起始和终止界面选取

如果地表相对光滑，直接从地表开始进行融合计算；如果地表局部变化剧烈，对剧烈起伏地表进行适度平滑或选取靠近地表的某一平缓界面开始融合计算；

如果地下出现速度随深度变化较大的强反射面、低速带底界或者折射面等类似界面，选取这一界面为融合基准面，分别向上、向下开窗口进行融合计算。

第三步：针对融合计算的深度区域，选取适当的窗口大小将两速度模型相应深度的数据分段，窗口大小根据每道进行融合的点数确定。

第四步：首先依据近地表速度模型修改中、深层速度模型值，计算每个窗口下两组速度模型数据的均值及其均值比；窗口与窗口之间数据可以交叉，也可以不交叉。

第五步：根据各窗口下计算的均值比与1的相对大小关系，将均值比分为大于1，小于1和等于1三组数据组；

选出均值比大于1数据组中的最小值和均值比小于1的数据组中的中的最大值；

将上述最小值和最大值作为修改中、深层速度模型的修改均值比。

第六步：按深度采样点比较每一深度处近地表速度模型值和中、深层速度模型值的相对大小，根据大小关系利用第五步中选择的修改均值比修改中、深层速度模型值。

第七步：将近地表速度模型和修改后的中、深层速度模型通过加权得到靠近浅层速度模型的融合速度模型。

第八步：依据中、深层速度模型值修改近地表速度模型值，得到靠近中、深层速度模型的融合速度模型，具体步骤为：

计算每个窗口下两组速度模型数据的均值及其均值比；窗口与窗口之间数据可以交叉，也可以不交叉；

根据各窗口下计算的均值比与1的相对大小关系，将均值比分为大于1，小于1和等于1三组数据组；

选出均值比大于1数据组中的最小值和均值比小于1的数据组中的中的最大值；

将上述最小值和最大值作为修改近地表速度模型的修改均值比；

按深度采样点比较每一深度处近地表速度模型值和中、深层速度模型值的相对大小，根据大小关系利用选择的修改均值比修改近地表速度模型。

第九步：将第七步和第八步得到的两个融合速度模型加权输出最终的浅中深层融合速度模型。

第十步：将更新后的融合速度模型选择适当的平滑因子，进行速度模型平滑，输出可用于叠前深度偏移的初始全速度模型。

进一步，第七步所述加权为反距离加权或sin函数加权。

进一步，当所述第二步存在融合基准面时，第七步所述加权为斜坡加权。

进一步，第八步所述修改近地表速度模型值是指：计算中、深层速度模型值/近地表速度模型均值比，并利用选择的修改均值比修改近地表速度模型。

进一步，第九步所述加权为反距离加权或sin函数加权。

进一步，当所述第二步存在融合基准面时，第九步所述加权为斜坡加权。

进一步，在步骤3中还包括将建立的浅中深层速度模型进行平滑的步骤。

本发明浅中深层速度融合方法是一种为复杂地表偏移成像建立初始全速度模型的一种有效方法。对于近地表和中、深层速度函数在深度域上出现重叠区域时，通过反距离、sin和斜坡等加权函数合并融合浅中深层速度模型；对于两速度函数在深度域上出现空缺区域时，通过插值补缺，建立统一的全速度函数。

本发明利用基于初至波的近地表层析反演技术获取的近地表速度模型，和利用叠前时间偏移剖面，结合速度分析技术建立的中、深层速度场在近地表某些深度部分会出现速度重叠区域，在这个区域中，某一道的两组速度相对大小是变化的。根据两组速度模型相对大小关系，选取不同的模型修改因子分别修改两组速度模型，使两速度模型在重叠区域内的变化趋势是类似的，再依据融合面选取不同的权值因子，对修改后的两组速度模型加权，输出最终的统一全速度模型。对融合效果的评价有三条标准：(1)融合后的速度模型要能与融合区域以外的中、深层速度模型很好地过渡，避免产生伪界面；(2)融合速度模型值应确保处在近地表速度和中、深层速度值所确定的范围之内；(3)融合后的速度模型能尽量减少偏移迭代次数。通过实验验证，本发明能够提供统一的浅中深层速度模型，保证了偏移速度场和起伏地表叠前深度偏移结果的准确性。

附图说明

图1是本发明地震建模中的浅中深层速度融合方法的流程图。

图2是具有重叠区域的近地表和中、深层速度模型对比图。

图3是采用本发明方法融合后的全速度模型。

图4是近地表速度模型和中、深层速度模型有空缺区域。

图5是插值后的全速度模型。

图6是反距离加权、sin函数加权的示意图。

图7是斜坡加权的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

实施例1。如图1所示，地震建模中的浅中深层速度融合方法，包括下列步骤。

第一步：融合数据准备，主要包括近地表层析速度模型和叠前时间偏移获取的中、深层速度模型在深度轴起始点(Depth＝0)对应的物理界面、各道大地坐标信息和采样深度间隔的统一，以及两个速度模型重叠或者缺失的区域确定。

第二步：融合起始和终止界面选取

如果地表相对光滑，直接从地表开始进行融合计算。

如果地表局部变化剧烈，对剧烈起伏地表进行适度平滑或选取靠近地表的某一平缓界面开始融合计算。

如果地下出现速度随深度变化较大的强反射面、低速带底界或者折射面等类似界面，选取这一界面为融合基准面，分别向上、向下开窗口进行融合计算。图1中的融合区域深度范围指近地表层析和中、深层速度模型重叠部分的深度范围，重叠区域的深度范围是我们进行融合计算的范围。

第三步：针对融合计算的深度区域，选取适当的窗口大小将两速度模型相应深度的数据分段，窗口大小根据每道进行融合的点数确定。

窗口大小与某一道进行融合计算的数据个数大小有关。对于非滑动窗口，直接按照重叠区域内两组速度值采样点数多少进行分组：如果采样点数大于等于10，则按照每5个一组进行组内均值和均值比的计算；如果介于3-9之间，则按照每3个一组进行组内均值和均值比的计算；如果小于3，则直接将这些数据分为一组。这样的分组过程会导致计算过程比较复杂，而且没有保证纵向数据的连续性，因而考虑采用滑动窗口进行分组计算：如果采样点数≥10，滑动窗口大小为5，每计算一组均值和均值比，窗口向下滑动一个步长，计算下一组均值和均值比；如果点数介于3-9之间，则窗口大小取为3；如果≤3，则直接分为一组。

第四步：首先依据近地表速度模型修改中、深层速度模型值，计算每个窗口下两组速度模型数据的均值及其均值比(近地表速度模型值/中、深层速度模型值)；窗口与窗口之间数据可以交叉，也可以不交叉。

第五步：根据各窗口下计算的均值比与1的相对大小关系，将均值比分为大于1，小于1和等于1三组；选出大于1中的最小值(从大于1方向趋近于1的值)，和小于1中的最大值(从小于1方向趋近于1的值)；将这个最小值和最大值作为修改中、深层速度模型的修改均值比。

第六步：按深度采样点比较每一深度处近地表速度模型值和中、深层速度模型值的相对大小，根据大小关系利用第五步中选择的修改均值比修改中、深层速度模型值。

第七步：将近地表速度模型和修改后的中、深层速度模型通过反距离加权、sin函数加权或者斜坡加权(有融合基准面时选择)得到靠近浅层速度模型的融合速度模型。

首先给出加权融合的公式：

v′(i,j)＝v_A(i,j)[1-w(i,j)]+v_B(i,j)w(i,j)(1.1)

式中，v′(i,j)、v_A(i,j)和v_B(i,j)分别为第i道，第j个深度采样点的速度融合值、近地表层析速度值和中、深层速度值；w(i,j)为该点的加权值，权值的选取可以采取三种方式：反距离加权，sin函数加权和斜坡函数加权。

反距离加权值： $w(i,j)=1-\frac{k-1}{N-1}---\left(1.2\right)$

sin函数加权值： $w(i,j)=\frac{1}{2}\left\{\sin \right[(\frac{k-1}{N-1}-\frac{1}{2})\mathrm{\π}]+1\}---\left(1.3\right)$

式(1.2)和(1.3)中N表示第i道参与融合计算的数据个数，并将这些数据按道从0开始重新排列，k表示融合计算时重新排列数据后的第k(k＝1,2,3,....,N)个采样点(如图6所示)。

斜坡函数加权与融合基准面的选取有关。当选取了某一融合基准面以后，分别上下开融合窗口，认为在基准面位置，近地表层析和中、深层速度模型以0.5的权值相加得到融合新值。如果上下窗口的大小不一样，则基准面上部分和下部分权值的变化率不同(图7所示)。

反距离加权平均只考虑融合点深度对融合权值选择的影响。如果可以判定在浅层时层析所求得的速度较准确，而在中深层处，中、深层速度的值比较准确，那么加权时可以采用sin函数加权，使的融合数据随深度变化更倾向于近地表层析速度或者中、深层速度值。斜坡函数加权是以选定的融合基准面为主，然后根据所开窗口大小来求取上下部分各自的权值变化率，所以当选取了合适的融合基准面，建议采用斜坡函数加权。

第八步：重复第四步到第七步的方法，依据中、深层速度模型值修改近地表速度模型值(计算中、深层速度模型值/近地表速度模型均值比，并利用选择的修改均值比修改近地表速度模型)，得到靠近中、深层速度模型的融合速度模型。

第九步：将第七步和第八步得到的两个融合速度模型按照反距离加权、sin函数加权或者斜坡加权输出最终的浅中深层融合速度模型。

第十步：将更新后的融合速度模型选择适当的平滑因子，进行速度模型平滑，输出可用于叠前深度偏移的初始全速度模型。

图2表示近地表层析和中、深层速度模型从地表开始以下500m范围内出现速度信息重叠的现象。由于层析反演方法的基础资料是直达波和折射波等的初至到时，它基于原始地表，因而得到的近地表速度模型是始于地表，止于地下某一深度；而中、深层速度模型是采用速度分析，利用反射波的信息，借助于叠前时间偏移剖面的共成像点道集得到。所以会出现如图2中的重叠区域，这个区域就是我们进行融合计算的深度范围，融合区域以下的深度范围仍采用中、深层速度模型。

图3表示采用如图1所示的融合流程对图2所示的近地表层析和中、深层速度模型的重叠区域进行融合计算后的统一的初始全速度模型。黑框所示部分为进行融合计算的区域。融合以后的速度模型能与融合区域以外的中、深层速度模型(大致在图3中纵向坐标左900m到右200m的连线位置深度处为融合模型与中、深层模型的衔接面)很好地过渡，避免了速度伪界面的产生。并且经过此流程计算的融合值处在近地表层析和中、深层速度值所确定的范围之内，没有产生新的速度信息。

图4表示近地表层析和中、深层速度模型在某些深度上出现速度信息空缺的现象。空缺区域以上为近地表层析速度模型，空缺区域以下为中、深层速度模型，空缺区域的深度范围为0～1200m(为了测试空缺插值方法对具有任意空缺区域上下界面的模型进行速度场重构的效果，选取了空缺区域上下都为起伏界面的情况来说明)

图5表示采用基于速度场延拓的空域插值方法对图4所示的空缺模型进行插值后的速度场重构效果。此图显示该方法可以对具有复杂空缺上下界面的模型进行很好地插值重构，补全缺失的速度信息，保证了速度模型的完整性。

浅中深层速度融合方法，结合了近地表速度模型和中、深层速度模型在近地表层的信息，融合后的速度模型能与融合区域以外的中、深层速度模型很好地过渡；对于两速度模型有重叠的情况下，确保了融合后的全速度模型在重叠区域位于两速度模型值所确定的范围以内，而对于空缺区域经过插值补缺以后，空缺信息能较好地恢复，进而能为复杂地表偏移成像提供可靠的初始统一全速度模型。

Claims (10)

1.地震建模中的浅中深层速度融合方法，其特征在于：包括下列步骤：

步骤1：取近地表速度模型；获取中、深层速度模型；

步骤2：选取适当的窗口，将所述近地表速度模型和所述中、深层速度模型融合为一个统一的浅中深层速度模型；

融合时，对于近地表和中、深层速度函数在深度域上出现重叠区域时，通过加权函数合并融合浅中深层速度模型对于两速度函数在深度域上出现空缺区域时，通过插值补缺，建立统一的全速度函数；

步骤3：输出该统一的浅中深层速度模型。

2.如权利要求1所述的地震建模中的浅中深层速度融合方法，其特征在于：在步骤1中，所述近地表速度模型通过基于初至波的近地表层析反演技术获取。

3.如权利要求2所述的地震建模中的浅中深层速度融合方法，其特征在于：在步骤1中，所述取中、深层速度模型通过基于叠前时间偏移获得。

4.如权利要求3所述的地震建模中的浅中深层速度融合方法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤包括：

第一步：融合数据准备，主要包括近地表层析速度模型和叠前时间偏移获取的中、深层速度模型d＝0对应的物理界面、各道大地坐标信息和采样深度间隔的统一，以及两个速度模型重叠或者缺失的区域确定；

第二步：融合起始和终止界面选取

如果地表相对光滑，直接从地表开始进行融合计算；如果地表局部变化剧烈，对剧烈起伏地表进行适度平滑或选取靠近地表的某一平缓界面开始融合计算；

如果地下出现速度随深度变化较大的强反射面、低速带底界或者折射面等类似界面，选取这一界面为融合基准面，分别向上、向下开窗口进行融合计算；

第三步：针对融合计算的深度区域，选取适当的窗口大小将两速度模型相应深度的数据分段，窗口大小根据每道进行融合的点数确定；

第四步：首先依据近地表速度模型修改中、深层速度模型值，计算每个窗口下两组速度模型数据的均值及其均值比；窗口与窗口之间数据可以交叉，也可以不交叉；

第五步：根据各窗口下计算的均值比与1的相对大小关系，将均值比分为大于1，小于1和等于1三组数据组；

选出均值比大于1数据组中的最小值和均值比小于1的数据组中的中的最大值；

将上述最小值和最大值作为修改中、深层速度模型的修改均值比；

第六步：按深度采样点比较每一深度处近地表速度模型值和中、深层速度模型值的相对大小，根据大小关系利用第五步中选择的修改均值比修改中、深层速度模型值；

第七步：将近地表速度模型和修改后的中、深层速度模型通过加权得到靠近浅层速度模型的融合速度模型；

第八步：依据中、深层速度模型值修改近地表速度模型值，得到靠近中、深层速度模型的融合速度模型，具体步骤为：

计算每个窗口下两组速度模型数据的均值及其均值比；窗口与窗口之间数据可以交叉，也可以不交叉；

根据各窗口下计算的均值比与1的相对大小关系，将均值比分为大于1，小于1和等于1三组数据组；

选出均值比大于1数据组中的最小值和均值比小于1的数据组中的中的最大值；

将上述最小值和最大值作为修改近地表速度模型的修改均值比；

按深度采样点比较每一深度处近地表速度模型值和中、深层速度模型值的相对大小，根据大小关系利用选择的修改均值比修改近地表速度模型；

第九步：将第七步和第八步得到的两个融合速度模型加权输出最终的浅中深层融合速度模型；

第十步：将更新后的融合速度模型选择适当的平滑因子，进行速度模型平滑，输出可用于叠前深度偏移的初始全速度模型。

5.如权利要求4所述的地震建模中的浅中深层速度融合方法，其特征在于：第七步所述加权为反距离加权或sin函数加权。

6.如权利要求4所述的地震建模中的浅中深层速度融合方法，其特征在于：当所述第二步存在融合基准面时，第七步所述加权为斜坡加权。

7.如权利要求4所述的地震建模中的浅中深层速度融合方法，其特征在于：第八步所述修改近地表速度模型值是指：计算中、深层速度模型值/近地表速度模型均值比，并利用选择的修改均值比修改近地表速度模型。

8.如权利要求4所述的地震建模中的浅中深层速度融合方法，其特征在于：第九步所述加权为反距离加权或sin函数加权。

9.如权利要求4所述的地震建模中的浅中深层速度融合方法，其特征在于：当所述第二步存在融合基准面时，第九步所述加权为斜坡加权。

10.如权利要求1所述的地震建模中的浅中深层速度融合方法，其特征在于：在步骤3中还包括将建立的浅中深层速度模型进行平滑的步骤。