CN105866833A - Vsp-cdp叠加方法及三维vsp覆盖次数计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种VSP‑CDP叠加方法及三维VSP覆盖次数计算方法。所述方法包括输入下行波与上行波的均方根速度谱；基于三维均方根速度模型划分成像网格，网格间距为三维地面地震成像网格大小，依据网格依次寻找对应的接收点；布设三维VSP观测系统；将基于面元迭代的VSP‑CDP叠加方法应用到观测系统覆盖次数计算上。其中，基于面元迭代的VSP‑CDP叠加方法用横向变化速度场代替基于单井速度模型，用面元的迭代法代替基于反射点的解析法。本发明进一步提升了VSP叠加成像的精度，并且能确保目标区域获得足够的覆盖次数，显著减少采集设计的时间。
Description
技术领域
本发明涉及垂直地震勘探三维观测系统优化设计领域，更具体地讲，涉及一种于，改进的三维垂直地震剖面(VSP)-共深度点(CDP)叠加技术及基于改进的VSP-CDP叠加技术的三维垂直地震剖面覆盖次数快速计算方法。
背景技术
为了克服覆盖区域上有一定角度限制的缺陷，发展了井周区域全方位激发的三维垂直地震剖面(统称VSP)技术。三维VSP资料分辨率高，可以对井眼附近区域地面地震无法成像的小构造进行成像。三维VSP资料的各向异性信息丰富，可以实现井周高分辨率三维成像，有利于岩性特征研究和井位评价。三维VSP观测系统设计取决于地面炮数、井下可利用检波器数目、井源距、检波点深度、炮点分布和检波点分布等方面，设计合理的观测系统能够改善井孔附近地层的三维成像效果。通常可以通过覆盖次数等面元属性参数来衡量三维VSP观测系统设计的合理性。
三维VSP覆盖次数计算通常采用基于CRP覆盖次数的射线追踪统计方法，由于该方法采用射线法深度域建模，因此存在以下不足：①很难建立准确的深度域模型，且层速度内部横向无渐变；②依赖于射线追踪参数，结果随参数变化而变化，且参数填写不当会出现照明盲区；③由于统计方法不同，CRP覆盖次数与采集后覆盖次数统计存在较大差异，且成像范围存在差异，难以检测设计的准确性；④“三维”垂直地震剖面覆盖次数计算存在计算效率低下等问题。因此，三维VSP采集观测系统优化设计需要寻求新的方法。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种面向地质目标成像的三维VSP覆盖次数计算新方法，该方法首次将改进的VSP-CDP叠加技术用于采集设计覆盖次数计算中，基于工区空变的均方根速度模型进行VSP-CDP叠加成像处理来模拟成像范围和垂向覆盖次数。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种基于面元迭代的VSP-CDP叠加方法。所述叠加方法包括以下步骤：通过三维地面地震获得均方根速度模型，所述均方根速度模型包括纵波和横波速度模型，将所述纵波或横波速度模型作为VSP的上行波速度谱(又称为速度模型)输入，将所述纵波速度模型作为VSP的下行波速度模型输入；在所述上行波和下行波速度模型上以三维地面地震的网格间距划分成像网格；布设三维垂直地震剖面观测系统(即三维VSP观测系统)；假设预定成像网格点与其相邻成像网格点之间的间距为m，则以预定成像网格点为中心，半径为m/2的区域为所述预定成像网格点所在的成像网格，利用下面的式(1)寻找出可用于所述预定成像网格点所在的成像网格成像的所有道，并将每个可用于预定成像网格成像的道的样点振幅移回预定成像网格进行叠加：
其中，
在式(1)、(2)和(3)中，vd为下行波速度，vu为上行波速度，A为入射角，B为反射角，zw为检波点沉降深度，z为成像网格点深度，offset为检波点接收地震道的道头字里的偏移距，xs为与炮点最接近的成像网格点投影到地面的CDP点与炮点之间的距离，xr与炮点最接近的成像网格点投影到地面的CDP点与接收井之间的距离。
根据本发明基于面元迭代的VSP-CDP叠加方法的一个实施例，所述三维VSP观测系统可以呈束线状、射线状或环状分布。
根据本发明基于面元迭代的VSP-CDP叠加方法的一个实施例，根据垂直地震剖面的炮线距、炮间距、级间距、检波器沉降深度和井源距布设三维VSP观测系统。
根据本发明基于面元迭代的VSP-CDP叠加方法的一个实施例，优选地，所述叠加方法还包括根据动校正拉伸切除系数确定是否放弃对某道的叠加，具体地，若动校正拉伸切除系数不大于拉伸切除率门槛值，则进行所述叠加，若动校正拉伸切除系数大于拉伸切除率门槛值，则放弃所述叠加，其中：
动校正拉伸切除系数＝(tnmo-t0)/t0， 式(4)
在上式(4)中，t0为炮点的自激自收时间，tnmo为动校正旅行时，tnmo＝上行波旅行时+下行波旅行时。
本发明另一方面提供一种三维VSP覆盖次数计算方法。所述计算方法采用如上所述基于面元迭代的VSP-CDP叠加方法进行叠加，每找到一个可用于预定成像网格成像的道，叠加1次，并且每叠加1次，所述预定成像网格所对应的成像网格点的覆盖次数加1次，最终统计出每个成像网格点的总覆盖次数。
根据本发明三维VSP覆盖次数计算方法的一个实施例，所述计算方法还包括将所述可用于预定成像网格成像的所有道的样点振幅设定为固定值A，将叠加后的总振幅值除以所述固定值A所得到的值作为所述预定成像网格所对应的成像网格点的总覆盖次数。
根据本发明三维VSP覆盖次数计算方法的一个实施例，所述固定值A可以取值为1。
与现有技术相比，本发明能确保目标区域获得足够的覆盖次数，显著减少采集设计的时间。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了根据本发明示例性实施例的三维VSP覆盖次数计算方法的流程图。
图2为上、下行波速度谱示意图。
图3为三维垂直地震剖面炮检点布设图。
图4为VSP射线路径示意图。
图5为根据本发明示例性实施例的三维VSP覆盖次数计算方法得到三维垂直地震剖面覆盖次数示意图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的基于面元迭代的VSP-CDP叠加方法及三维VSP覆盖次数计算方法。
图1示出了根据本发明示例性实施例的三维VSP覆盖次数计算方法的流程图。图2为上、下行波速度谱示意图。图3为三维垂直地震剖面炮检点布设图。图4为VSP射线路径示意图。图5为根据本发明示例性实施例的三维VSP覆盖次数计算方法得到三维垂直地震剖面覆盖次数示意图。其中，在图2和图5中，x方向和y方向是大地坐标，单位为米，z方向为时间轴，单位是ms(毫秒)。在图3中，标号31代表地面布设的炮点位置，例如，第一个圆环和第二个圆环之间的距离为100米，代表炮线距离为100米；炮线上每个炮点之间的距离为20米，代表炮点间距；因为点属性显示较大，看起就像是一条线了。标号32表示的检波点的位置，沿井轨迹布设，同样是点半径过大，检波器间距15米太密，所以看起也是一条线。
如图1所示，在步骤S101中，输入下行波与上行波的均方根速度谱，速度模型包括纵波和横波速度模型，均方根速度可以通过三维地面地震速度获得。
具体地，本发明适用于在该工区已经进行过三维地面地震的情况，由三维地面地震处理中间结果获得均方根速度模型，均方根速度模型可包括纵波或横波速度模型，将其作为上行波和下行波的速度谱输入，即将纵波或横波速度模型作为上行波的速度谱输入，将纵波速度模型作为下行波的速度谱输入，通常需要转化为segy通用格式。
在步骤S102中，基于三维均方根速度模型划分成像网格，网格间距为三维地面地震成像网格大小。
具体地，在速度模型上依据已知的三维地面地震网格间距划分成像网格，确定为三维下的偏移距-时间网格(⊿x，⊿y，⊿t)，如(25米*25米*10ms)。
在步骤S103中，布设三维垂直地震剖面观测系统，例如，布设束线状、射线状或环状分布的三维VSP观测系统。如图3所示，根据垂直地震剖面的关键参数设计三维VSP观测系统，关键参数包括炮线距(炮线之间的距离)、炮间距(炮点间距)、级间距(检波点间距)、检波器沉降深度(检波器放置的深度范围)和井源距(井口和炮点之间的距离)。
在步骤S104中，用改进的VSP-CDP叠加理论(方法)迭代出可用于预定成像网格成像的所有道，这里，基于Snell定理，炮点试射之后经成像网格点反射，可迭代出用于该网格成像(面元)的道，然后将每道样点振幅移回成像网格进行叠加，每找到一个可用于预定成像网格成像的道，叠加1次，并且每叠加1次，所述预定成像网格所对应的成像网格点的覆盖次数加1次，最终统计出每个成像网格点的总覆盖次数。根据本发明，将可用于预定成像网格成像的所有道的样点振幅设为固定值A，将叠加后的总振幅值除以所述固定值A所得到的值作为所述预定成像网格所对应的成像网格点的总覆盖次数。例如，将每个可用于预定成像网格成像道样点振幅设为“1”，则将可用于预定成像网格成像的所有到的样点振幅值之和作为总覆盖次数。
其中，所述用改进的VSP-CDP叠加理论迭代出可用于预定成像网格成像的所有道的具体操作为：
假设预定成像网格点与其相邻成像网格点之间的间距为m，则以预定成像网格点为中心，半径为m/2的区域为所述预定成像网格点所在的成像网格，如图4所示，以成像网格点O1为例：假设O1O2间距为m，则以O1为中心，半径为m/2的区域都为O1所在成像网格。若炮点Shot激发的地震波经过O1所在成像网格反射至检波器D1，在O1点的反射满足Snell定理：
所以，
其中，vd为下行波速度，vu为上行波速度，A为入射角，B为反射角，zw为检波点沉降深度，z为网格点深度，需要将深度和时间进行转换处理，根据网格点所在的时间网格，可以将其转换成深度位置z。本段所提到的检波点均是指VSP的检波点。
基于成像网格进行覆盖次数统计时，检波点接收地震道的道头字里的偏移距为offset，炮点与1号CDP点距离为xs，1号CDP点与接收井距离为xr。则
假设min无限趋近0，可得到：
通过式5即可寻找出用于贡献该成像网格成像的所有的道，然后将每道样点振幅(此处将振幅设为“1”)移回成像网格进行叠加，找到1道，叠加1次，此为总覆盖次数计算的判断依据。
在步骤S105中，根据动校正拉伸切除系数确定是否放弃步骤S104中对某道的叠加。
在覆盖次数叠加的过程中，需要考虑拉伸切除因素，计算动校正旅行时tnmo(上行波旅行时加上下行波旅行时)，若动校正拉伸切除系数大于输入的精度要求，则放弃叠加。若CDP成像网格上叠加1次，则加“1”，最终可以统计出每个成像点的总覆盖次数。
如图4所示，若Shot激发的地震波经过O1所在面元反射至1号检波器，其旅行时为tnmo，若(tnmo-t0)/t0(其中t0为炮点shot的自激自收时间)满足拉伸切除率门槛值，则最终认为O1所在成像网格产生一次覆盖。若CDP成像网格上叠加1次，则加1，若叠加n次，就加n，最终可以统计出每个成像点的总覆盖次数。
在步骤S106中，迭代并统计不同成像网格点，完成VSP-CDP叠加，并得到最终如图5所示的三维垂向覆盖次数图。
综上所述，本发明提出了一种改进的VSP-CDP叠加方法及基于改进的VSP-CDP叠加理论的覆盖次数计算方法。对于第一创新点基于面元迭代的VSP-CDP叠加技术，用横向变化速度场代替基于单井速度模型，用面元的迭代法代替基于反射点的解析法，进一步提升了VSP叠加成像的精度。它适用于三维VSP横向变化速度场的复杂模型，可以导入PP波和PS波速度进行VSP-CCP叠加，并可用于更新速度场；针对第二创新点基于改进的VSP-CDP叠加技术的三维VSP覆盖次数快速计算，不仅能实现VSP观测系统的快速设计，而且能保证足够的覆盖次数投射到目标区域，进一步改善井孔附近地层的三维成像效果。进而为复杂山地条件下油气储层预测、油藏描述的可靠性奠定了基础，具有重要应用价值。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
Claims (7)
1.一种基于面元迭代的三维垂直地震剖面-共深度点叠加方法，其特征在于，所述叠加方法包括以下步骤：
通过三维地面地震获得均方根速度模型，所述均方根速度模型包括纵波和横波速度模型，将所述纵波或横波速度模型作为三维垂直地震剖面的上行波速度模型输入，将所述纵波速度模型作为三维垂直地震剖面的下行波速度模型输入；
在所述上行波速度模型和下行波速度模型上以三维地面地震的网格间距划分成像网格；
布设三维垂直地震剖面观测系统；
假设预定成像网格点与其相邻成像网格点之间的间距为m，则以预定成像网格点为中心，半径为m/2的区域为所述预定成像网格点所在的成像网格，利用下面的式(1)寻找出可用于所述预定成像网格点所在的成像网格成像的所有道，并将每个可用于预定成像网格成像的道的样点振幅移回预定成像网格进行叠加，
其中，
在式(1)、(2)和(3)中，vd为下行波速度，vu为上行波速度，A为入射角，B为反射角，zw为检波点沉降深度，z为成像网格点深度，offset为检波点接收地震道的道头字里的偏移距，xs为与炮点最接近的成像网格点投影到地面的共深度点与炮点之间的距离，xr为与炮点最接近的成像网格点投影到地面的共深度点与接收井之间的距离。
2.根据权利要求1所述的基于面元迭代的三维垂直地震剖面-共深度点叠加方法，其特征在于，所述三维垂直地震剖面观测系统呈束线状、射线状或环状分布。
3.根据权利要求1所述的基于面元迭代的三维垂直地震剖面-共深度点叠加方法，其特征在于，根据三维垂直地震剖面的炮线距、炮间距、级间距、检波器沉放深度和井源距布设三维垂直地震剖面观测系统。
4.根据权利要求1所述的基于面元迭代的三维垂直地震剖面-共深度点叠加方法，其特征在于，所述叠加方法还包括根据动校正拉伸切除系数确定是否放弃对某道的叠加，具体地，若动校正拉伸切除系数不大于拉伸切除率门槛值，则进行所述叠加，若动校正拉伸切除系数大于拉伸切除率门槛值，则放弃所述叠加，其中，
动校正拉伸切除系数＝(tnmo-t0)/t0， 式(4)
在上式(4)中，t0为炮点的自激自收时间，tnmo为动校正旅行时，tnmo＝上行波旅行时+下行波旅行时。
5.一种三维垂直地震剖面覆盖次数计算方法，其特征在于，所述计算方法采用如权利要求1至4中任意一项所述基于面元迭代的三维垂直地震剖面-共深度点叠加方法进行叠加，每找到一个可用于预定成像网格成像的道，叠加1次，并且每叠加1次，所述预定成像网格所对应的成像网格点的覆盖次数加1次，最终统计出每个成像网格点的总覆盖次数。
6.根据权利要求5所述的三维垂直地震剖面覆盖次数计算方法，其特征在于，所述计算方法还包括将所述可用于预定成像网格成像的所有道的样点振幅设定为固定值A，将叠加后的总振幅值除以所述固定值A所得到的值作为所述预定成像网格所对应的成像网格点的总覆盖次数。
7.根据权利要求6所述的三维垂直地震剖面覆盖次数计算方法，其特征在于，所述固定值A取值为1。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 216, No. 216, Huayang Avenue, Tianfu New District, Sichuan, Sichuan Applicant after: China National Petroleum Corporation Chuanqing Drilling Engineering Geophysical Exploration Company Ltd. Address before: No. 216, No. 216, Huayang Avenue, Huayang Town, Shuangliu County, Shuangliu County, Sichuan Applicant before: China National Petroleum Corporation Chuanqing Drilling Engineering Geophysical Exploration Company Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180330 Address after: No. 189, fan Yangxi Road, Zhuozhou City, Baoding, Hebei Applicant after: Dongfang Geophysical Exploration Co., Ltd., China Petrochemical Corp. Address before: No. 216, No. 216, Huayang Avenue, Tianfu New District, Sichuan, Sichuan Applicant before: China National Petroleum Corporation Chuanqing Drilling Engineering Geophysical Exploration Company Ltd. |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160817 |