CN105319598A - 一种不需要拾取的叠前地震反射层析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不需要拾取的叠前地震反射层析方法，属于油气及煤层气地震勘探与开发领域。本方法包括：(1)对于原始的地震数据即共炮道集进行预处理，得到经过预处理后的共炮道集数据；(2)对所述经过预处理后的共炮道集数据进行分选得到共接收点道集数据；(3)分别对步骤(1)和步骤(2)得到的共炮道集数据和共接收点道集数据进行局部倾斜叠加处理，获得两种倾斜叠加剖面；(4)分别在两种倾斜叠加剖面上进行自动拾取，拾取共炮点道集上反射波旅行时曲线的斜率p_s和共接收点道集上反射波旅行时的斜率p_r，并记录下其相应的炮点S、接收点R、以及从激发点出发经过反射点反射后到达接收点的旅行时t_sr，作为观测数据D^obs＝(S,R,p_s,p_r,t_sr)。

Description

一种不需要拾取的叠前地震反射层析方法

技术领域

本发明属于油气及煤层气地震勘探与开发领域，具体涉及一种不需要拾取的叠前地震反射层析方法。

背景技术

速度是地震勘探中的重要参数，同时也是代表岩性特征的重要参数，在岩性解释、油气预测、动校正、偏移、时深转换等方面起着重要作用。速度可以由测井资料、岩芯测量数据、地震资料来获取。由地震资料获取速度通常称之为速度分析，有叠加速度分析、偏移速度分析、层速度分析以及层析反演等。由其名称可知，不同的速度分析方法获得的速度是不同的，它们基于的原理、所需要的数据、速度的性质以及用途也各不相同。叠加速度分析输入的是CMP道集，得到是使叠加效果最好的时间域速度。偏移速度分析按照其偏移算法不同，可以有不同的输入数据，例如共炮数据集、共偏移距数据集等，得到的速度模型可以是时间域的速度(叠前时间偏移)、也可以是深度域速度模型(叠前深度偏移)。层速度分析则一般要求输入CMP道集和反射界面，得到的是深度域层速度模型。层析反演可以利用反射旅行时(反射层析)得到深度域速度模型，也可以同时利用旅行时和振幅信息进行波形反演得到深度域速度模型。在这些方法中叠加速度分析相对简单，效率很高，因此应用也最普遍，但是精度相对比较低，并且得到仅仅是时间域的速度。偏移速度分析得到速度模型比叠加速度分析得到的速度模型的精度要高，更适合复杂地质条件，但是叠前深度偏移运算量很大，而且偏移速度分析也需要迭代进行，叠前时间偏移速度分析相对容易，得到深度域速度模型却仍然需要很多工作量，因此利用叠前深度偏移来获得深度域速度模型在工业界也才刚刚开始。相对来说，层速度分析没有像偏移速度分析那么大的运算量，需要的仅仅是拾取反射界面，因此，这种方法是比较早的深度域速度建模方法。但是由于很难得到连续的反射界面，因此得到的速度模型也不是很精确。层析反演在初至波层析和透射波层析方面已经得到广泛应用，但是初至波层析仅仅能得到表层的速度模型，透射波层析则对钻井的数量、间隔等有很高的要求，因此这两种层析反演无法应用于地震勘探中深层速度模型的建立。反射波层析利用了来自中深层的反射波信息，因此是可以用于中深层速度模型建立。传统的反射波层析与初至波层析和透射层析一样都需要旅行时信息。但是在实际工业应用中已成功解决了快速准确地拾取初至波旅行时和透射波旅行时的问题，而快速准确地拾取反射波旅行时却十分困难，因此反射波层析远远没有像初至波层析和透射波层析那样得到广泛应用。

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，提供一种不需要拾取的叠前地震反射层析方法，避开反射波旅行时拾取这一非常困难的问题，而将工业界应用非常广泛的初至波层析或者透射波层析算法应用到反射层析中，从而为地震勘探中的深度域速度建模提供一种途径。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种不需要拾取的叠前地震反射层析方法，包括：

(1)对于原始的地震数据即共炮道集进行预处理，得到经过预处理后的共炮道集数据

(2)对所述经过预处理后的共炮道集数据进行分选得到共接收点道集数据；

(3)分别对步骤(1)和步骤(2)得到的共炮道集数据和共接收点道集数据进行局部倾斜叠加处理，获得两种倾斜叠加剖面；

(4)分别在两种倾斜叠加剖面上进行自动拾取，拾取共炮点道集上反射波旅行时曲线的斜率p_s和共接收点道集上反射波旅行时的斜率p_r，并记录下其相应的炮点S、接收点R、以及从激发点出发经过反射点反射后到达接收点的旅行时t_sr，作为观测数据D^obs＝(S,R,p_s,p_r,t_sr)；

(5)由观测数据估计出初始速度模型；

(6)由所述初始速度模型进行射线追踪，计算出模型中反射点X到地面的两个出射点S和R及其相应的出射角θ_s、θ_r以及旅行时T_sr＝T_s+T_r，将这些数据作为模型计算数据D^calc＝(S,R,θ_s,θ_r,T_sr)；

(7)由步骤(6)得到的模型计算数据和步骤(4)得到的观测数据构建目标函数；

(8)对所述目标函数进行非线性反演得到最终的反演结果。

所述步骤(1)中的预处理包括置道头、去噪、反褶积、振幅补偿。

所述步骤(5)是这样实现的：根据不同距离的S、R及其t_sr，给出水平层状介质模型。

所述步骤(7)中的目标函数如下：

$E=\frac{1}{2}{\left|\right|D^{\mathrm{obs}}-D^{\mathrm{calc}}\left|\right|}^2.$

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明避开反射波旅行时拾取这一非常困难的问题，而将工业界应用非常广泛的初至波层析或者透射波层析算法应用到反射层析中，从而为地震勘探中的深度域速度建模提供一种途径。

附图说明

图1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：

一般的初至波层析和透射波层析都使用的是如下目标函数：

$E=\frac{1}{2}{\left|\right|t^{\mathrm{obs}}-t^{\mathrm{calc}}\left|\right|}^2---\left(1\right)$

其中t^obs是从实际地震记录上拾取的旅行时，t^calc是用当前速度模型正演计算得到旅行时。当然它们都是激发点S和接收点R的函数，在实际应用时，通常t^obs都是依次对某一激发点的所有接收点逐一拾取，而t^calc则是对应的激发点所有接收点，因此省略。

传统的反射层析也使用的是式(1)所示的目标函数。但是从地震记录上拾取一个激发点的所有接收点的所有反射旅行时是非常困难和不现实的，因此反射层析几乎没有实际应用。

本发明提出的方法使用从地震记录上获得的如下信息来代替t^obs：

D^obs＝(S,R,p_s,p_r,t_sr)

其中S表示激发点，R表示接收点，p_s表示共炮点道集上反射波旅行时曲线的斜率，p_r表示共接收点道集上反射波旅行时的斜率，t_sr则表示从激发点出发经过反射点反射后到达接收点的旅行时。但是此时t_sr并不需要拾取，它直接取自地震记录上的N个时间采样点上的时间，或者采用自动拾取的方式拾取一些特征明显的点(但是这里不像传统层析那样拾取反射界面及其相应的反射旅行时，而是拾取p_s，p_r，而这两个量在对数据进行倾斜叠加后很容易实现自动拾取)。相应地，需要依次从当前速度模型的反射点X，计算如下射线信息：激发点S及其出射角θ_s和旅行时T_s、接收点R及其出射角θ_r和旅行时T_r(有了速度模型以后，利用射线追踪方法可以分别计算从地下某个反射点到地面上两点S及R的旅行时以及出射角)。只有当计算得到的S、R以及θ_s、θ_r、T_sr＝T_s+T_r与观测数据的S、R、p_s、p_r、t_sr完全吻合或者在一定误差范围内吻合时(给定一个误差门槛值，例如:0.000001,当两者差小于此值时，则可以认为二者是吻合的)，此时的速度模型才被认为是真实的速度模型，真实速度模型为所求解的反演结果。

即本发明利用如下计算信息来代替t^calc：D^calc＝(S,R,θ_s,θ_r,T_sr)。这样就不用拾取反射面及其相应的反射旅行时，而直接由数据驱动进行如下目标函数的求解(可以采用非线性最优化方法求解这个目标函数，例如牛顿法或者模拟退火算法等)：

$E=\frac{1}{2}{\left|\right|D^{\mathrm{obs}}-D^{\mathrm{calc}}\left|\right|}^2---\left(2\right)$

如图1所示，本发明的主要步骤如下：

(1)对于原始的地震数据即共炮道集进行一些预处理：包括置道头、去噪、反褶积、振幅补偿；

(2)对经过预处理后的共炮道集数据进行分选得到共接收点道集数据；

(3)分别对上面两步得到的共炮道集数据和共接收点道集数据进行局部倾斜叠加处理，获得倾斜叠加剖面；

(4)分别在两种倾斜叠加剖面上进行自动拾取，拾取共炮点道集上反射波旅行时曲线的斜率p_s和共接收点道集上反射波旅行时的斜率p_r，并记录下其相应的炮点S、接收点R、以及从激发点出发经过反射点反射后到达接收点的旅行时t_sr，作为观测数据D^obs＝(S,R,p_s,p_r,t_sr)；

(5)由观测数据简单估计一个初始速度模型，即根据不同距离的S、R及其t_sr，给出水平层状介质模型；

(6)由初始速度模型进行射线追踪，计算出模型中反射点X到地面的两个出射点S和R(这里是估算点，上面的炮点S、接收点R是实际点，当速度模型完全正确时，二者才相等)及其相应的出射角θ_s、θ_r以及旅行时T_sr＝T_s+T_r(这里是估算值，当速度模型完全正确时，二者才相等)，将这些数据作为模型计算数据D^calc＝(S,R,θ_s,θ_r,T_sr)；

(7)由模型计算数据和观测数据构建目标函数，即把上面得到的两个数据代入公式(2)中；

(8)对目标函数进行非线性反演得到最终的反演结果，这里的速度模型参数就是纵波速度。

本发明提出了一种不需要旅行时拾取的反射波层析方法。它是用D^obs＝(S,R,p_s,p_r,t_sr)、D^calc＝(S,R,θ_s,θ_r,T_sr)分别代替传统层析方法中的t^obs、t^calc而实现的。传统层析方法中的t^obs是拾取得到的，而D^obs＝(S,R,p_s,p_r,t_sr)可以从地震记录中采用自动拾取的手段获得。

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 (4)

1.一种不需要拾取的叠前地震反射层析方法，其特征在于：所述方法包括：

(1)对于原始的地震数据即共炮道集进行预处理，得到经过预处理后的共炮道集数据；

(2)对所述经过预处理后的共炮道集数据进行分选得到共接收点道集数据；

(3)分别对步骤(1)和步骤(2)得到的共炮道集数据和共接收点道集数据进行局部倾斜叠加处理，获得两种倾斜叠加剖面；

(4)分别在两种倾斜叠加剖面上进行自动拾取，拾取共炮点道集上反射波旅行时曲线的斜率p_s和共接收点道集上反射波旅行时的斜率p_r，并记录下其相应的炮点S、接收点R、以及从激发点出发经过反射点反射后到达接收点的旅行时t_sr，作为观测数据D^obs＝(S,R,p_s,p_r,t_sr)；

(5)由观测数据估计出初始速度模型；

(6)由所述初始速度模型进行射线追踪，计算出模型中反射点X到地面的两个出射点S和R及其相应的出射角θ_s、θ_r以及旅行时T_sr＝T_s+T_r，将这些数据作为模型计算数据D^calc＝(S,R,θ_s,θ_r,T_sr)；

(7)由步骤(6)得到的模型计算数据和步骤(4)得到的观测数据构建目标函数；

(8)对所述目标函数进行非线性反演得到最终的反演结果。

2.根据权利要求1所述的不需要拾取的叠前地震反射层析方法，其特征在于：所述步骤(1)中的预处理包括置道头、去噪、反褶积、振幅补偿。

3.根据权利要求1所述的不需要拾取的叠前地震反射层析方法，其特征在于：所述步骤(5)是这样实现的：根据不同距离的S、R及其t_sr，给出水平层状介质模型。

4.根据权利要求1所述的不需要拾取的叠前地震反射层析方法，其特征在于：所述步骤(7)中的目标函数如下：

$E=\frac{1}{2}{\left|\right|D^{\mathrm{obs}}-D^{\mathrm{calc}}\left|\right|}^2.$