CN105549084B - 一种三维高精度速度建模方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地震速度建模技术领域，公开了一种三维高精度速度建模方法，该方法包括步骤：采集声波测井资料等地质信息，通过对所述信息的解释和分析，根据时间域框架模型计算层速度Vi，并对所述层速度Vi进行处理和约束；结合所述时间域构造解释模型，并通过所述地质信息统计所述层速度Vi，分析所述层速度Vi分布规律；将二维层位和层速度Vi填充到三维框架中；利用模型中插入的层速度Vi，计算某一层面的均方根速度和平均速度。本发明将地震解释成果从时间域转换为深度域的过程变得高效、精确，并且可以在地质数据信息发生变化时及时维护更新，并且降低扩大模型范围所需的成本。
Description
技术领域
本发明涉及地震速度建模技术领域，尤其涉及一种三维高精度速度建模方法和系统。
背景技术
地震资料的最终目的是为地质人员提供地下地质信息，构造、地层厚度、钻井资料和油藏体积等所有地质信息都是基于深度单位(米、英尺)标定的，但地震资料和地震资料解释成果大部分还局限在时间域中。出现这种现象的原因很多，但大部分是因为速度资料不准，以及建立速度场、进行深度转换的过程很复杂造成的。
传统地震资料中，速度资料只是一些精度不高、很稀疏的点资料。大多是用深度-时间对表示的平均速度或者层速度。生成速度场的算法和使用何种资料是解释人员根据经验决定，不确定性很大。
地震资料记录的垂向标尺是地震反射的双程旅行时，而构造、钻深、地层厚度和距离等地质资料是用英尺或者米计量的。这两者之间的转换是由速度实现的。
在没有任何钻井地质资料的情况下，现在还没有软件/算法能直接绘出速度图。因为不同的地下地质情况，速度差别很大。钻井后，在井位处确定一个垂向速度是人们经常使用的方法。这一垂向速度在井位处是很可靠的，但很难用它确定大范围的沉积岩层速度，因为，钻井资料通常在平面上过于稀疏，无法控制速度在大范围上的横向变化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种三维高精度速度建模方法和系统，以解决无法建立准确、重复性好、时深转换精度高的速度场的问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供一种三维高精度速度建模方法，该方法包括步骤：
S1、建立地震层位速度模型，用来约束地震速度；
S2、计算并编辑声波测井数据；
S3、对所述地震速度进行优化插值，形成速度分布模型；
S4、将所述速度分布模型进行三维可视化处理。
优选地，步骤S1中，建立所述地震层位速度模型包括步骤：
S301、输入地震数据和井数据，其中，所述地震数据包括地震迁移数据、层位和断层数据和地震速度数据，所述井数据包括VSP(垂直地震剖面)数据、井选取数据和声波测井曲线；
S302、对所述层位和断层数据进行处理，根据分层划分区域、创建区域模型，根据所述地震速度和所述井数据，校正时间域内的统一基准面；
S303、根据所述区域模型和层位约束，通过DIX公式法或法向射线追踪法，根据时间域框架模型计算层速度Vi；
S304、标记所述层速度Vi，并对其进行异常值剔除和交互式平滑滤波等处理，制作等高线；
S305、通过所述等高线和VSP数据对比所述层速度Vi，利用所述层速度Vi对比结果和井选取数据进行声波标定；
S306、综合分析所述层速度Vi、等高线和声波标定，得到所述层速度Vi的分布规律，建立区层速度Vi模型；
S307、对所述层速度Vi的分布规律进行判断，若正确，进行分区速度转换，计算每个节点的叠加速度Va和均方根速度Vrms；
S308、在缺乏所述叠加速度Va的区域，根据所述层速度Vi以及外部条件，给定固定值作为所述叠加速度Va进行填充，其中，给定固定值可以通过空间插值推求缺失值、给定常量或根据最后一点叠加速度Va垂直外推得到。
优选地，步骤S2包括利用测井声波时差的倒数与地震采样间隔计算每个地震采样点处的声波速度，形成速度曲线，将每个所述地震采样点处的速度拷贝到无井控制区，对比地震波形与速度曲线，编辑所述速度曲线，使所述速度曲线与地震反射曲线对应，形成速度三维分布模型的控制点。
优选地，通过地震层位的约束，将速度控制点的速度插入到所述地震层位速度模型，形成所述速度分布模型，该模型中每个控制点包括一个所述速度值和一个表示所述速度值可靠度的概率值。
优选地，根据所述控制点导出HFV模型，将所述HFV模型与所述速度分布模型结合，生成深度模型，所述深度模型中地震体中每个地震道有一个垂直速度剖面，包括垂直速度和时间向量，对应一条速度垂向变化曲线。
优选地，对所述速度曲线进行拉伸或压缩，使所述速度曲线与地震波形和层位控制对应，并将地震层位嵌入地震体中。
另一方面，本发明一种三维高精度速度建模系统，其特征在于，所述系统包括：
输入模块，用于输入地震数据和井数据，其中，所述地震数据包括地震迁移数据、层位和断层数据以及地震速度数据，所述井数据包括VSP数据、井选取数据和声波测井曲线；
存储模块，用于存储所述系统接收和计算得到的数据；
速度模块，利用所述声波测井曲线时差的倒数与地震采样间隔计算每个地震采样点处的声波速度，形成地震速度曲线，将每个所述地震采样点处的速度拷贝到无井控制区，对比地震波形与速度曲线，编辑所述速度曲线，使所述速度曲线与地震反射曲线对应，形成速度三维分布模型的控制点，同时，对所述速度曲线进行拉伸或压缩，使所述速度曲线与地震波形和层位控制对应，并将地震层位嵌入所述地震体中；
层位速度处理模块，通过DIX公式法或法向射线追踪法，根据时间域框架模型计算层速度Vi，并通过异常处理和对比等处理得到所述层速度Vi的分布规律；
速度优化插值模块，通过地震层位的约束，将所述控制点的速度插入到所述地震层位速度模型，形成所述速度分布模型，该模型中每个控制点包括一个所述速度值和一个表示所述速度值可靠度的概率值；
第一判断模块，用于判断所述层速度Vi的分布趋势是否正确，若正确，转入时间深度转换模块进行转换；
时间深度转换模块，根据所述控制点导出HFV模型，将所述HFV模型与所述速度分布模型结合，生成深度模型，所述深度模型中地震体中每个地震道有一个垂直速度剖面，包括垂直速度和时间向量，对应一条速度垂向变化曲线；
3D可视化模块，用于显示各个模块中形成的模型和数据，并对所述模型和数据进行修改和删除。
优选地，所述层位速度处理模块包括：
异常处理模块，用于标记所述层速度Vi，并对其进行异常值剔除和交互式平滑滤波等处理，制作等高线；
校正模块，根据分层划分区域、创建区域模型，根据所述地震速度和所述井数据，校正时间域内的统一基准面；
对比模块，通过所述等高线和VSP数据对比所述层速度Vi，利用所述层速度Vi对比结果和井选取数据进行声波标定，得到所述层速度Vi的分布规律，建立区层速度Vi模型。
优选地，所述时间深度转换模块包括：
速度转换模块，用于进行分区速度转换，得到每个节点的叠加速度Va和均方根速度Vrms；
错误分析模块，用于分析时间域内时间深度转换是否发生错误；
第二判断模块，用于判断所述错误是否可接受，若可接受，则在时间深度转换模块中进行所述地震体的时间深度转换。
优选地，所述速度转换模块还包括叠加速度填充模块，用于在缺乏所述叠加速度Va的区域，根据所述层速度Vi以及外部条件，给定固定值作为所述叠加速度Va进行填充，其中，给定固定值可以通过空间插值推求缺失值、给定常量或根据最后一点叠加速度Va垂直外推得到。
附图说明
图1是本发明的一个优选实施例中三维高精度速度建模方法的流程图；
图2是本发明的一个优选实施例中一种三维高精度速度建模系统的结构图。
具体实施方式
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的公开了一种三维高精度速度建模方法，该方法包括步骤：
S1、建立地震层位速度模型，用来约束地震速度；
S2、计算并编辑声波测井数据；
S3、对地震速度进行优化插值，形成速度分布模型；
S4、将速度分布模型进行三维可视化处理。
本实施例中，根据高精度数据库中的原始速度资料、分层数据、地质资料、井资料和其他前人留下的资料等，利用声波测井数据为点控制，用地震解释层位为空间分布控制，在三维空间进行插值生成速度场，同时，通过托三维可视化技术，显示和修改三维地震资料、层位和井资料，这种方法建立的速度场准确，重复性好，时深转换精度高。
进一步地，步骤S1中，建立地震层位速度模型包括步骤：
S301、输入地震数据和井数据，其中，地震数据包括地震迁移数据、层位和断层数据和地震速度数据，井数据包括VSP(垂直地震剖面)数据、井选取数据和声波测井曲线；
S302、对层位和断层数据进行处理，根据分层划分区域、创建区域模型，根据所述地震速度和所述井数据，校正时间域内的统一基准面；
S303、根据区域模型和层位约束，通过DIX公式法或法向射线追踪法，根据时间域框架模型计算层速度Vi；
S304、标记层速度Vi，并对其进行异常值剔除和交互式平滑滤波等处理，制作等高线；
S305、通过等高线和VSP数据对比层速度Vi，利用层速度Vi对比结果和井选取数据进行声波标定；
S306、综合分析层速度Vi、等高线和声波标定，得到层速度Vi的分布规律，建立区层速度Vi模型；
S307、对层速度Vi的分布规律进行判断，若正确，进行分区速度转换，计算每个节点的叠加速度Va和均方根速度Vrms；
S308、在缺乏叠加速度Va的区域，根据层速度Vi以及外部条件，给定固定值作为叠加速度Va进行填充，其中，给定固定值可以通过空间插值推求缺失值、给定常量或根据最后一点叠加速度Va垂直外推得到。
本实施例中，通过地震数据和井数据确定地震层位和断层，建立区域模型，根据层位信息计算层速度，用井和VSP等资料对框架模型中控制层/快的层速度进行校正，分析工具对已有的井分层和VSP速度资料进行统计分析，将地震层位插入三维地震体中，与速度资料相互关联，作为约束限制对地震速度的优化插入，同时，可以影响对优化算法的使用，使得用户可以增加和使用个性化的插入方法，此外，通过对叠加速度的填充，调整地震速度使之适应地震道中的振幅信息，通过对叠加速度的解释，可以对计算速度的基础性数据按点、线、面和体的方式进行质量分析，此外还可以利用叠加速度实时转换为所要求的速度。
进一步地，步骤S2包括利用测井声波时差的倒数与地震采样间隔计算每个地震采样点处的声波速度，形成速度曲线，将每个地震采样点处的速度拷贝到无井控制区，对比地震波形与速度曲线，编辑速度曲线，使速度曲线与地震反射曲线对应，形成速度三维分布模型的控制点。
更进一步地，对速度曲线进行拉伸或压缩，使速度曲线与地震波形和层位控制对应，并将地震层位嵌入地震体中。
进一步地，通过地震层位的约束，将速度控制点的速度插入到地震层位速度模型，形成速度分布模型，该模型中每个控制点包括一个速度值和一个表示速度值可靠度的概率值。
本实施例中，通过计算地震采样点的声波速度，形成并编辑速度曲线，形成速度控制点；通过将地震层位嵌入到三维地震体中，使之与地震振幅一致，同时，与速度控制点相关联，使得地震速度可以在三维地震体中的任意方向进行插值，并通过层位信息来约束三维地震体中对地震速度的插入，评价沿沉积地层的插值的好坏。
进一步地，根据控制点导出HFV模型，将HFV模型与速度分布模型结合，生成深度模型，深度模型中地震体中每个地震道有一个垂直速度剖面，包括垂直速度和时间向量，对应一条速度垂向变化曲线。
本实施例中，通过将时间域下的速度模型转化为深度域下的速度模型，形成一个深度模型，该模型中，单个层位按序列与对应地震体的三维速度模型集成，将地震体修改至最贴近实际的状态，形成的地震模型中，地震体的每个地震道有一个垂直速度剖面，对应一条速度垂向变化曲线，每个采样点都有一个速度值，最终形成可以整合速度分布模型和高频相对速度的模型。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括上述实施例方法的各步骤，而所述的存储介质可以是：ROM/RAM、磁碟、光盘、存储卡等。因此，本领域相关技术人员应能理解，与本发明的方法相对应的，本发明还同时包括一种三维高精度速度建模系统，参见图2，与上述实施例方法步骤一一对应地，该系统包括：
输入模块，用于输入地震数据和井数据，其中，地震数据包括地震迁移数据、层位和断层数据以及地震速度数据，井数据包括VSP数据、井选取数据和声波测井曲线；
存储模块，用于存储所述系统接收和计算得到的数据；
速度模块，利用声波测井曲线时差的倒数与地震采样间隔计算每个地震采样点处的声波速度，形成地震速度曲线，将每个地震采样点处的速度拷贝到无井控制区，对比地震波形与速度曲线，编辑速度曲线，使速度曲线与地震反射曲线对应，形成速度三维分布模型的控制点；
层位速度处理模块，通过DIX公式法或法向射线追踪法，根据时间域框架模型计算层速度Vi，并通过异常处理和对比等处理得到层速度Vi的分布规律；
速度优化插值模块，通过地震层位的约束，将控制点的速度插入到地震层位速度模型，形成速度分布模型，该模型中每个控制点包括一个速度值和一个表示速度值可靠度的概率值；
第一判断模块，用于判断层速度Vi的分布趋势是否正确，若正确，转入时间深度转换模块进行转换；
时间深度转换模块，根据控制点导出HFV模型，将HFV模型与速度分布模型结合，生成深度模型，深度模型中地震体中每个地震道有一个垂直速度剖面，包括垂直速度和时间向量，对应一条速度垂向变化曲线；
3D可视化模块，用于显示各个模块中形成的模型和数据，并对模型和数据进行修改和删除。
本实施例中，通过速度模块计算每个地震采样点的地震速度并形成速度三维模型的控制点，通过层位速度处理模块计算和处理层速度，得到层速度的分布规律，作为速度优化插值进行插值的约束，以确保统一地层的速度值在层内插值时可以避免曾建速度互串干扰；速度优化插值模块将地震速度插入到三维地震体中，在每一层内，系统可以根据采样点距离控制层面的远近，线性地控制速度垂向分布的权重；通过时间深度转换模型将时间域下的速度模型转化为深度域下的速度模型，形成一个深度模型，进而形成3D可视化模型，确保了建立的速度场准确，重复性好，时深转换精度高。
进一步地，层位速度处理模块包括：
异常处理模块，用于标记层速度Vi，并对其进行异常值剔除和交互式平滑滤波等处理，制作等高线；
校正模块，根据分层划分区域、创建区域模型，根据地震速度和井数据，校正时间域内的统一基准面；
对比模块，通过等高线和VSP数据对比层速度Vi，利用层速度Vi对比结果和井选取数据进行声波标定，得到层速度Vi的分布规律，建立区层速度Vi模型。
本实施例中，层位速度模块包括异常处理模块、校正模块和对比模块，通过异常处理模块剔除层速度中的异常并进行平滑处理，确保层速度的正确性；校正模块校正时间域内的统一基准面；对比模块通过对层速度Vi的对比，得到层速度Vi的分布规律，通过三个模块的处理，确保层速度Vi的正确，进而确保得到的分布规律的正确性。
进一步地，时间深度转换模块包括：
速度转换模块，用于进行分区速度转换，得到每个节点的叠加速度Va和均方根速度Vrms；
错误分析模块，用于分析时间域内时间深度转换是否发生错误；
第二判断模块，用于判断所述错误是否可接受，若可接受，则在时间深度转换模块中进行地震体的时间深度转换。
本实施例中，时深转换模块通过速度转换模块、错误分析模块和第二判断模块进行三维地震体时深转换的预处理，对可能产生的错误进行分析，对所需叠加速度和均方根速度进行计算，确保时深转换顺利进行。
进一步地，速度模块对速度曲线进行拉伸或压缩，使速度曲线与地震波形和层位控制对应，并将地震层位嵌入地震体中。
更进一步地，速度转换模块还包括叠加速度填充模块，用于在缺乏叠加速度Va的区域，根据层速度Vi以及外部条件，给定固定值作为叠加速度Va进行填充，其中，给定固定值可以通过空间插值推求缺失值、给定常量或根据最后一点叠加速度Va垂直外推得到。
本实施例中，通过控制速度曲线与地震波形和层位控制相对应，将地震层位嵌入三维地震体中，确保插入的地震速度受到层位和层速度的约束；通过叠加速度填充模块，用户根据区域地质，填充叠加速度，确保填充的叠加速度的合理性。
与现有技术相比，本发明提供了一种三维高精度速度建模方法和系统。通过计算每个地震采样点的地震速度，形成速度曲线，通过编辑速度曲线，形成速度三维分布模型的控制点；通过分析地震层位和层速度，利用层位和层速度作为三维地震体插入地震速度的约束；选择速度优化插值方法，将地震速度插入到三维地震体中，各个层位按序列与对应地震体的三维速度模型集成，得到最贴近实际状态的地震体，并将三维地震体由时间域模型转化为深度域模型，得到准确、重复性好、时深转换精度高的速度场；通过三维可视化处理，显示并修改三维地震体和其所包含的数据。
值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。
Claims (8)
1.一种三维高精度速度建模方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
S1、建立地震层位速度模型，用来约束地震速度；
S2、计算并编辑声波测井数据；
S3、对所述地震速度进行优化插值，形成速度分布模型；
S4、将所述速度分布模型进行三维可视化处理；
步骤S1中，建立所述地震层位速度模型包括步骤：
S301、输入地震数据和井数据，其中，所述地震数据包括地震迁移数据、层位和断层数据和地震速度数据，所述井数据包括VSP(垂直地震剖面)数据、井选取数据和声波测井曲线；
S302、对所述层位和断层数据进行处理，根据分层划分区域、创建区域模型，根据所述地震速度和所述井数据，校正时间域内的统一基准面；
S303、根据所述区域模型和层位约束，通过DIX公式法或法向射线追踪法，根据时间域框架模型计算层速度Vi；
S304、标记所述层速度Vi，并对其进行异常值剔除和交互式平滑滤波处理，制作等高线；
S305、通过所述等高线和VSP数据对比所述层速度Vi，利用所述层速度Vi对比结果和井选取数据进行声波标定；
S306、综合分析所述层速度Vi、等高线和声波标定，得到所述层速度Vi的分布规律，建立区层速度Vi模型；
S307、对所述层速度Vi的分布规律进行判断，若正确，进行分区速度转换，计算每个节点的叠加速度Va和均方根速度Vrms；
S308、在缺乏所述叠加速度Va的区域，根据所述层速度Vi以及外部条件，给定固定值作为所述叠加速度Va进行填充，其中，给定固定值可以通过空间插值推求缺失值、给定常量或根据最后一点叠加速度Va垂直外推得到。
2.如权利要求1所述的建模方法，其特征在于，步骤S2中，计算并编辑声波测井数据包括：
利用测井声波时差的倒数与地震采样间隔计算每个地震采样点处的声波速度，形成速度曲线，将每个所述地震采样点处的速度拷贝到无井控制区，对比地震波形与速度曲线，编辑所述速度曲线，使所述速度曲线与地震反射曲线对应，形成速度三维分布模型的控制点。
3.如权利要求1所述的建模方法，其特征在于，步骤S3中，形成所述速度分布模型包括：
通过地震层位的约束，将速度控制点的速度插入到所述地震层位速度模型，形成所述速度分布模型，该模型中每个控制点包括一个所述速度值和一个表示所述速度值可靠度的概率值。
4.如权利要求2所述的建模方法，其特征在于，在所述步骤S2之后还包括：
根据所述控制点导出HFV模型，将所述HFV模型与所述速度分布模型结合，生成深度模型，所述深度模型中地震体中每个地震道有一个垂直速度剖面，包括垂直速度和时间向量，对应一条速度垂向变化曲线。
5.如权利要求2所述的建模方法，其特征在于，对所述速度曲线进行拉伸或压缩，使所述速度曲线与地震波形和层位控制对应，并将地震层位嵌入地震体中。
6.一种三维高精度速度建模系统，其特征在于，所述系统包括：
输入模块，用于输入地震数据和井数据，其中，所述地震数据包括地震迁移数据、层位和断层数据以及地震速度数据，所述井数据包括VSP数据、井选取数据和声波测井曲线；
存储模块，用于存储所述系统接收和计算得到的数据；
速度模块，利用所述声波测井曲线时差的倒数与地震采样间隔计算每个地震采样点处的声波速度，形成地震速度曲线，将每个所述地震采样点处的速度拷贝到无井控制区，对比地震波形与速度曲线，编辑所述速度曲线，使所述速度曲线与地震反射曲线对应，形成速度三维分布模型的控制点，同时，对所述速度曲线进行拉伸或压缩，使所述速度曲线与地震波形和层位控制对应，并将地震层位嵌入所述地震体中；
层位速度处理模块，通过DIX公式法或法向射线追踪法，根据时间域框架模型计算层速度Vi，并通过异常处理和对比处理得到所述层速度Vi的分布规律；
速度优化插值模块，通过地震层位的约束，将所述控制点的速度插入到所述地震层位速度模型，形成所述速度分布模型，该模型中每个控制点包括一个所述速度值和一个表示所述速度值可靠度的概率值；
第一判断模块，用于判断所述层速度Vi的分布趋势是否正确，若正确，转入时间深度转换模块进行转换；
时间深度转换模块，根据所述控制点导出HFV模型，将所述HFV模型与所述速度分布模型结合，生成深度模型，所述深度模型中地震体中每个地震道有一个垂直速度剖面，包括垂直速度和时间向量，对应一条速度垂向变化曲线；
3D可视化模块，用于显示各个模块中形成的模型和数据，并对所述模型和数据进行修改和删除；
所述层位速度处理模块包括：
异常处理模块，用于标记所述层速度Vi，并对其进行异常值剔除和交互式平滑滤波处理，制作等高线；
校正模块，根据分层划分区域、创建区域模型，根据所述地震速度和所述井数据，校正时间域内的统一基准面；
对比模块，通过所述等高线和VSP数据对比所述层速度Vi，利用所述层速度Vi对比结果和井选取数据进行声波标定，得到所述层速度Vi的分布规律，建立区层速度Vi模型。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述时间深度转换模块包括：
速度转换模块，用于进行分区速度转换，得到每个节点的叠加速度Va和均方根速度Vrms；
错误分析模块，用于分析时间域内时间深度转换是否发生错误；
第二判断模块，用于判断所述错误是否可接受，若可接受，则在时间深度转换模块中进行所述地震体的时间深度转换。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述速度转换模块还包括叠加速度填充模块，用于在缺乏所述叠加速度Va的区域，根据所述层速度Vi以及外部条件，给定固定值作为所述叠加速度Va进行填充，其中，给定固定值可以通过空间插值推求缺失值、给定常量或根据最后一点叠加速度Va垂直外推得到。
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