CN106199694A - 基于深变子波的合成记录制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于深变子波的合成记录制作方法，该基于深变子波的合成记录制作方法包括：步骤1，输入时间域子波、速度曲线和密度曲线，在没有密度曲线时，不输入密度曲线；步骤2，建立时间域子波与速度的函数关系，将时间域子波转换成深度域子波，即生成深变子波；步骤3，在步骤1输入了密度曲线时，使用速度和密度曲线，计算反射系数；步骤4，将深变子波与反射系数进行褶积，制作深度域合成记录。该基于深变子波的合成记录制作方法解决了深度域子波长度随速度变化的难题，并且可以根据具体的沉积相态得到更合理的密度曲线，从而大大提高了深度域合成记录制作的准确率。

Description

基于深变子波的合成记录制作方法

技术领域：

本发明涉及油田勘探开发技术领域，特别是涉及到一种基于深变子波的合成记录制作方法。

背景技术：

叠前深度偏移技术的研究是近10多年来全球油气地球物理勘探领域的热点，是目前地震资料处理技术中归位相对准确的一种偏移方法，特别是在速度复杂或者构造复杂地区具有较明显的优势，主要用来解决盐丘、复杂基底、复杂断块、生物礁、泥底辟、流体底辟等复杂地质体的波场成像问题。随着偏移算法的成熟、计算机能力的进步，规模化的叠前深度偏移成为可能。深度域地震剖面与时间域地震剖面相比，具有地下构造真实、直观、便于解释等特点，并且无需进行时深转换就能得到初始深度构造。目前，叠前深度偏移已经是工业界的标准处理流程。因此如何对叠前深度偏移后的地震数据进行后续的井震标定、构造解释及其它的应用就成为必须面对的问题，并且，制作深度域合成记录是对叠前深度偏移后的地震数据进行一切后续工作的基础和关键。

张雪建(2000)等认为在时间域合成地震记录是地震子波与反射系数的褶积，深度域的合成地震记录也与时间域类似，只不过先要将时间域的子波转换成深度域的子波；然后利用声波时差曲线和密度曲线计算出深度域的反射系数,二者褶积便可得到深度域的合成地震记录。该方法的关键在于提取子波和计算反射系数，要在深度偏移剖面上选取品质较好的井旁地震道计算子波的主频,要选用零相位子波，在计算反射系数之前，要对声波时差曲线和密度曲线进行校正、去野值等处理。

何惺华(2005)对深度域地震记录的应用开展了讨论，从时间域和深度域的地震波场描述出发，对深度域的子波、褶积和Fourier变换等基本问题进行分析探讨。证明了时间域与深度域中的地球物理概念、原理和方法是相互联系的，其数学表达方式是相似的。对深时转换中采样间隔的选择、频率谱与波数谱数据的关系和深时转换剖面上视频率变化等实际问题，给出了合理的解释。

王永刚(2005)对深度域的地震资料合成记录制作方法进行了探讨。总结归纳深度域合成记录制作过程应该包括：(1)利用声波、密度等测井曲线进行层位划分建立深时关系，根据多层介质反射系数的波动方程推导公式，求取频率域的反射系数；(2)对时间域的井旁道记录利用同态反褶积方法提取地震子波，得到频率域的子波谱；(3)利用频率域褶积模型计算合成记录，作反傅里叶变换得到时间域合成地震记录，再根据时深关系求出每个时域采样点对应的深度点，按照所要求的深度采样点间隔进行重采样，得到深度域合成地震记录。

林伯香等(2006)认为，谐波在时间域中经过反射系数“系统”后不改变频率,符合线性时不变系统的条件,因此在时间域中可以用子波与反射系数序列褶积的方法计算时间域合成地震记录。由于在深度域中子波的波数随介质速度变化,因此地震子波在深度域中传播并不满足线性时不变系统的条件,不能直接用褶积的方法计算深度域合成地震记录。林伯香等利用简单的理论模型,通过对深度域中的速度、深度参数进行适当的变换,使其在新深度域中符合线性时不变系统的条件,在保证层间旅行时不变的情况下,定义深度域地震子波的介质速度为标准速度，将其他各层的速度都以标准速度进行调整,并对层间厚度也做相应的调整。通过上述变换,可把时间域中的计算方法引用到深度域中,再通过反变换处理,将新深度域中的褶积结果反变换到原深度域中。如果不考虑深度域与时间域之间的重采样误差,常规时间域合成地震记录经时深转换到深度域后的结果应该与深度域合成地震记录结果一致。

以上方法都没有考虑到当密度曲线欠缺时，如何根据实际情况由速度曲线转换得出密度曲线，并且当欠缺密度曲线时，一味地使用Gardner公式来转换，准确率太低。另外，在深度域，子波在某一时刻的传播长度受地层速度的影响，子波的长度随着速度的变化而变化，是地层速度的函数，不是固定值，这就给深度域合成记录的制作带来困难。

为此我们发明了一种新的基于深变子波的合成记录制作方法，解决了以上技术问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种可以根据具体的沉积相态得到更合理的密度曲线，从而大大提高了深度域合成记录制作的准确率的基于深变子波的合成记录制作方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于深变子波的合成记录制作方法，该基于深变子波的合成记录制作方法包括：步骤1，输入时间域子波、速度曲线和密度曲线，在没有密度曲线时，不输入密度曲线；步骤2，建立时间域子波与速度的函数关系，将时间域子波转换成深度域子波，即生成深变子波；步骤3，在步骤1输入了密度曲线时，使用速度和密度曲线，计算反射系数；步骤4，将深变子波与反射系数进行褶积，制作深度域合成记录。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤2中，设定w(t)是时间域雷克子波，w(h)是深度域子波，v(h)是子波在深度h时的传播速度，计算深度为h时，深度域子波w(h)的形态，

假设，t时刻的时间域子波w(t)与深度h的深度域子波w(h)相对应，t^/时刻的时间域子波w(t^/)相对应的深度域子波是w(h^/)，

若将t与t^/之间的时间平均分成n份，那么时间间隔Δt＝(t^/-t)/n，

假设，时刻t₁＝t-Δt，t₂＝t-2Δt，与t₁时刻对应的深度是h₁，与t₂时刻对应的深度是h₂，那么

如公式1和公式2所述，对于时间域子波w(t)周期T内的任意时刻t^/都可计算出所对应的深度值h^/，从而找准任意时刻的w(t^/)所对应的深度域子波w(h^/)，并且由公式3计算出由于速度变化而时刻改变的深度域子波周期H(v)，

将时间域子波转换到深度域后，由于速度的影响，波形随深度发生压缩或拉伸两种变化。

在步骤3中，在步骤1没有输入密度曲线时，根据陆相沉积环境当中不同沉积相态，给定针对性的拟合公式，计算密度曲线。

在步骤3中，在步骤1没有输入密度曲线，只有速度曲线时，首先根据实际工区资料，拟合出比较符合实际的密度曲线，采用的密度与速度的经验公式是

D＝αv_p ^β (公式4)

其中D是密度，v_p是纵波速度，α、β为参数值，根据实际工区，针对α、β做出相应的调整。

在步骤3中，当有真实的速度曲线和密度曲线时，由如下公式得到每一深度的的反射系数：

其中R_i是第i层与第i+1层界面的深度域反射系数，ρ_i是第i层的密度，v_i是第i层的速度。

在步骤4中，在时间域，合成记录是子波与反射系数的褶积：

$f\left(t\right)=w\left(t\right)*R\left(t\right)=\underset{0}{\overset{T}{\∫}}w\left(\mathrm{\τ}\right)R(t-\mathrm{\τ})d\mathrm{\τ}$

其中，w(t)和R(t)分别是时间域子波和反射系数，T是时间域子波周期，现在，将时间域子波w(t)转换成深度域子波w(h)，深度域子波周期H(v)由步骤2计算得到，由速度和密度曲线得出深度域反射系数R(h)，用τ代表时间延迟，基于深变子波的合成记录公式如下：

本发明以子波、速度、密度为输入，建立子波与速度的准确的函数关系，即深变子波，进而正确计算子波在每一时刻的长度；当欠缺密度曲线时，可以根据陆相沉积环境当中不同沉积相态，给定针对性的拟合公式，计算出更真实的密度曲线，有利于反射系数的准确合理计算，然后，将深度子波与反射系数进行褶积，得到深度域的合成记录结果。该装置解决了深度域子波长度随速度变化的难题，并且可以根据具体的沉积相态得到更合理的密度曲线，从而大大提高了深度域合成记录制作的准确率。

附图说明：

图1为基于深变子波的合成记录制作装置示意图；

图2为时间域子波转换成深度域子波示意图；

图3为不同参数的Gardner公式拟合密度曲线对比图；

图4为时间域和深度域合成记录结果对比图。

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，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的基于深变子波的合成记录制作方法的流程图。

在步骤101中，收集时间域子波、速度曲线和密度曲线，并且进行输入。如果没有密度曲线，可以在后面的步骤104中生成。

在步骤102中，通过建立时间域子波与速度的函数关系，将时间域子波转换成深度域子波，即生成深变子波。

设定w(t)是时间域雷克子波，w(h)是深度域子波，v是速度曲线，计算深度为h时，深度域子波w(h)的形态。

假设，t时刻的时间域子波w(t)与深度h的深度域子波w(h)相对应，t^/时刻的时间域子波w(t^/)相对应的深度域子波是w(h^/)。

若将t与t^/之间的时间平均分成n份，那么时间间隔Δt＝(t^/-t)/n。

假设，时刻t₁＝t-Δt，t₂＝t-2Δt，与t₁时刻对应的深度是h₁，与t₂时刻对应的深度是h₂，那么

如公式1和公式2所述，对于时间域子波w(t)周期T内的任意时刻t^/都可以很方便地计算出所对应的深度值h^/，从而找准任意时刻的w(t^/)所对应的深度域子波w(h^/)，并且由公式3可以计算出由于速度变化而时刻改变的深度域子波周期H(v)。

将时间域子波转换到深度域后，由于速度的影响，波形随深度发生压缩或拉伸两种变化，如附图2所示。图2中，时间域子波是零相位雷克子波，通过本发明将其转换成图2中的深度域子波，可以看出，雷克子波在时间域是“时不变”子波，转换到深度域后为“深变”子波，由于速度的影响，波形随深度发生压缩或拉伸两种变化。

在步骤103中，判断步骤101是否输入密度曲线，如果没有密度曲线，则进入到步骤104；如果有密度曲线，则进入到步骤105。

在步骤104中，根据陆相沉积环境当中不同沉积相态，给定针对性的拟合公式，计算密度曲线。

当只有速度曲线，欠缺密度曲线时，必须首先根据实际工区资料，拟合出比较符合实际的密度曲线。Gardner在1974年给出的密度与速度的经验公式是

D＝αv_p ^β (公式4)

其中D是密度，v_p是纵波速度，α＝0.31，β＝0.25。该公式直到今天仍被广泛使用，但是它并不是放之四海皆准的公式，本专利会根据实际工区，针对α、β做出相应的调整。当α、β取不同的参数值时，计算出的密度曲线存在差异，如附图3所示。该图中，(a)是速度曲线；(b)是α＝0.31，β＝0.25时，计算的密度曲线；(c)是α＝0.25，β＝0.27时，计算的密度曲线。可以看出，当α、β取不同值时，计算出来的密度曲线存在差异，需要根据实际工区的情况，对α、β这两个参数进行调整。

在步骤105中，根据实际工区资料，使用速度和密度曲线，得到准确的反射系数。

当有真实的速度曲线和密度曲线时，由如下公式可以得到每一深度的的反射系数：

其中R_i是第i层与第i+1层界面的深度域反射系数，ρ_i是第i层的密度，v_i是第i层的速度。

在步骤106中，将深变子波与反射系数进行褶积，制作深度域合成记录。

在时间域，合成记录是子波与反射系数的褶积：

$f\left(t\right)=w\left(t\right)*R\left(t\right)=\underset{0}{\overset{T}{\∫}}w\left(\mathrm{\τ}\right)R(t-\mathrm{\τ})d\mathrm{\τ}$

其中，w(t)和R(t)分别是时间域子波和反射系数，T是时间域子波周期。现在，将时间域子波w(t)转换成深度域子波w(h)，深度域子波周期H(v)由步骤2计算得到，由速度和密度曲线得出深度域反射系数R(h)，用τ代表时间延迟。基于深变子波的合成记录公式如下：

因为基于深变子波的合成记录考虑了地层速度的影响，所以能准确刻划出地层界面的真实深度，并且由于受到地层速度的影响，深度域合成记录反射轴的胖瘦与时间域不同，如附图4所示。该图中，上图是时间域合成记录结果，下图是深度域合成记录结果。从两种合成记录结果的对比来看，深度域合成记录结果能刻划出地层界面的真实深度，并且由于受到地层速度的影响，深度域合成记录反射轴的胖瘦与时间域不同。

该基于深变子波的合成记录制作方法解决了深度域子波长度随速度变化的难题，并且可以根据具体的沉积相态得到更合理的密度曲线，从而大大提高了深度域合成记录制作的准确率。

Claims (6)

1.基于深变子波的合成记录制作方法，其特征在于，该基于深变子波的合成记录制作方法包括：

步骤1，输入时间域子波、速度曲线和密度曲线，在没有密度曲线时，不输入密度曲线；

步骤2，建立时间域子波与速度的函数关系，将时间域子波转换成深度域子波，即生成深变子波；

步骤3，在步骤1输入了密度曲线时，使用速度和密度曲线，计算反射系数；

步骤4，将深变子波与反射系数进行褶积，制作深度域合成记录。

2.根据权利要求1所述的基于深变子波的合成记录制作方法，其特征在于，在步骤2中，设定w(t)是时间域雷克子波，w(h)是深度域子波，v(h)是子波在深度h时的传播速度，计算深度为h时，深度域子波w(h)的形态，

假设，t时刻的时间域子波w(t)与深度h的深度域子波w(h)相对应，t^/时刻的时间域子波w(t^/)相对应的深度域子波是w(h^/)，

若将t与t^/之间的时间平均分成n份，那么时间间隔Δt＝(t^/-t)/n，

假设，时刻t₁＝t-Δt，t₂＝t-2Δt，与t₁时刻对应的深度是h₁，与t₂时刻对应的深度是h₂，那么

如公式1和公式2所述，对于时间域子波w(t)周期T内的任意时刻t^/都可计算出所对应的深度值h^/，从而找准任意时刻的w(t^/)所对应的深度域子波w(h^/)，并且由公式3计算出由于速度变化而时刻改变的深度域子波周期H(v)，

将时间域子波转换到深度域后，由于速度的影响，波形随深度发生压缩或拉伸两种变化。

3.根据权利要求1所述的基于深变子波的合成记录制作方法，其特征在于，在步骤3中，在步骤1没有输入密度曲线时，根据陆相沉积环境当中不同沉积相态，给定针对性的拟合公式，计算密度曲线。

4.根据权利要求3所述的基于深变子波的合成记录制作方法，其特征在于，在步骤3中，在步骤1没有输入密度曲线，只有速度曲线时，首先根据实际工区资料，拟合出比较符合实际的密度曲线，采用的密度与速度的经验公式是

D＝αv_p ^β (公式4)

其中D是密度，v_p是纵波速度，α、β为参数值，根据实际工区，针对α、β做出相应的调整。

5.根据权利要求1所述的基于深变子波的合成记录制作方法，其特征在于，在步骤3中，当有真实的速度曲线和密度曲线时，由如下公式得到每一深度的的反射系数：

其中R_i是第i层与第i+1层界面的深度域反射系数，ρ_i是第i层的密度，v_i是第i层的速度。

6.根据权利要求1所述的基于深变子波的合成记录制作方法，其特征在于，在步骤4中，在时间域，合成记录是子波与反射系数的褶积：

$f\left(t\right)=w\left(t\right)*R\left(t\right)=\underset{0}{\overset{T}{\∫}}w\left(\mathrm{\τ}\right)R(t-\mathrm{\τ})d\mathrm{\τ}$

其中，w(t)和R(t)分别是时间域子波和反射系数，T是时间域子波周期，现在，将时间域子波w(t)转换成深度域子波w(h)，深度域子波周期H(v)由步骤2计算得到，由速度和密度曲线得出深度域反射系数R(h)，用τ代表时间延迟，基于深变子波的合成记录公式如下：