CN106597533A - 一种用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法。该方法包括以下步骤：1)利用速度约束反演对叠前时间偏移均方根速度进行局部单点控制，再经DIX公式转换为时间域层速度，然后进行时深转换，得到深度域层速度体并进行平滑处理，得到叠前深度偏移深度域初始层速度模型；2)网格层析反演优化速度模型；3)利用优化速度模型对工区所有数据进行叠前深度偏移，得到深度域叠加数据体，然后将其比例到时间域，在时间域进行构造解释，得到构造模型；4)采用井约束对构造模型进行层析反演优化，即得。该方法提高了山前带高陡构造深度偏移成像处理深度域速度模型精度，使山前带高陡构造偏移归位精度更高，提高了井震吻合程度。

Description

一种用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法

技术领域

本发明属于地震数据的处理领域，具体涉及山前带地震资料处理中高陡构造深度偏移成像处理阶段深度域速度建模的解决方法。

背景技术

山前带地震勘探往往具有复杂地表条件、复杂地质构造“双复杂”的特点，给地震勘探带来了极大挑战，主要表现在地震资料信噪比低、横向速度变化大、断裂发育、地震成像困难。在地震资料偏移成像处理阶段，所有偏移方法成像精度都依赖速度模型的精度，然而因为山前带地震勘探的复杂性导致建立准确的速度模型一直是一大难题，影响了复杂构造成像精度，因而严重制约了这些地区油气勘探的进程。

近年来，已出现了一些针对山前带的地震资料处理方法。CN105093279A公开了一种针对山前带的三维地震初至波菲涅尔体层析反演方法，包括：获取地震资料的初至波时间；建立离散模型；计算初至波前走时；确定射线路径；计算菲涅尔体；建立层析反演方程；解该反演方程；将第(2)步的速度模型换成第(7)步的速度模型，重复第(2)至(7)步，即得最终的速度模型。

现有技术中，为了解决地震资料处理中深度域速度建模的问题，通常都是利用区域地质构造认识和井资料信息进行约束快速建立初始速度模型，通过相干反演、层析成像技术结合速度扫描对深度域速度模型进行优化来建立准确的速度模型，然而在山前带复杂性往往导致叠前时间偏移成像精度较低，采用上述基于叠前时间偏移成果解释的构造模型的建立的初始速度模型准确度低，即使通过后续的相干反演、层析反演等方法来迭代优化速度模型，这种方法建立的速度模型仍然难以满足山前带高陡构造成像精度的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法，用以解决现有技术不能完好地解决山前带高陡构造偏移成像速度模型精度的问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法，包括以下步骤：

1)利用速度约束反演对叠前时间偏移均方根速度进行局部单点控制，再经DIX公式转换为时间域层速度，然后进行时深转换，得到深度域层速度体并进行平滑处理，得到叠前深度偏移深度域初始层速度模型；

2)采用式(1)的层析目标泛函对步骤1)所得叠前深度偏移深度域初始层速度模型进行网格层析反演优化，得到优化速度模型；

L(s)＝||AΔs-Δt||²+||μΓΔs||² (1)；

其中，L(s)为层析目标泛函；A为灵敏度矩阵，其元素表示射线在网格内的路径长度；△t为慢度扰动前后的走时残差；△s为慢度更新量；μ为相应网格内的射线覆盖次数；Γ为一阶导数型正则化矩阵；

3)利用优化速度模型对工区所有数据进行叠前深度偏移，得到深度域叠加数据体，然后将其比例到时间域，在时间域进行构造解释，得到构造模型；

4)采用井约束对构造模型进行层析反演优化，即得。

步骤1)为采用约束速度反演方法(CVI)建立初始速度模型。初始层速度模型精度的高低是获得精确速度模型的先决条件。为确保最终层速度模型的准确性，减少层析反演速度的迭代次数，初始模型与地下真实速度的差异越小越好，接近地下实际情况的初始层速度模型为最佳。在精确拾取的叠前时间偏移均方根速度基础上，利用速度约束(cvi)技术进行局部单点控制，使速度场更加收敛和平滑；再将均方根速度转换为时间域层速度，时深转换，得到深度域层速度体并进行平滑处理，即完成了叠前深度偏移深度域初始层速度模型的建立。

所述DIX公式如式(2)所示：

式(2)中，V_i为第i层的层速度；ν_i、ν_i-1为第i层和第i-1层的均方根速度；t_i、t_i-1为第i层和第i-1层的时间。

步骤1)建立的初始速度模型无速度畸变点，可以使初始速度模型更加符合地质规律。

步骤2)为采用网格层析反演优化速度模型。

层析的理论基础是Radon变换，即走时残差，可以表示为慢度残差沿着射线路径的线性积分。因此要求解速度场的更新量，需要沿着射线路径对走时残差进行反投影以获得慢度更新，可以建立叠前深度偏移层析目标函数：

L(s)＝||AΔs-Δt||²

为了增强层析方程组的稳定性、减少反演的多解性，加入正则化对解进行约束，得到式(1)的层析目标泛函。

步骤2)中，所述网格层析反演优化包括以下步骤：

a)利用步骤1)所得叠前深度偏移深度域初始层速度模型对工区所有数据体进行叠前深度偏移，得到深度域数据体；

b)提取深度域数据体的地震属性体；

根据地层连续性，提取地震资料的内部反射层位；

根据叠前深度偏移得到的共成像点道集，拾取目标测线的深度剩余速度，得到深度剩余速度体；

c)将地震属性体、内部反射层位、深度剩余速度体融合创建数据库并与每个地震记录对应；

d)建立式(1)的层析目标泛函，在数据库信息的约束下，求解，即得优化速度模型。

步骤b)中，所述地震属性体为地震资料同相轴的连续性体、地层倾角体及方位角体。

步骤d)中，所述求解为利用射线追踪获取射线在速度模型网络单元中的射线路径求取灵敏度矩阵A；通过深度偏移共成像道集剩余曲率与走时残差的转换关系间接求取走时残差△t。

步骤2)的主要目的是通过网络层析的方法来对深度偏移速度模型优化，使深度域速度模型更加准确。

步骤3)为建立基于深度偏移数据体的构造模型。采用步骤3)的方法可避免利用常规叠前时间偏移剖面进行构造模型解释时的误差，因为对于复杂山前带高陡构造，在横向速度变化大时，叠前时间偏移结构也极为不准确，所以用叠前时间偏移剖面做构造模型解释建立的初始速度模型也将扩大深度域速度模型误差。

步骤4)为井约束构造模型层析反演优化速度模型。为提高山前带高陡构造偏移归位的准确性，采用井约束的方式进行基于构造模型的层析反演来提高速度模型精度。

步骤4)中，所述层析反演优化包括以下步骤：

a)对构造模型的第一层实行网格层析反演对速度模型进行更新；

b)采用井分层数据对构造模型第一层速度模型更新后的深度偏移结果进行层位比对；如吻合较好，则不再迭代更新该层的速度；如不准确，进行多次迭代，直到井震吻合度好；

c)构造模型的第一层井震吻合好后，依次进行各层的速度更新，直至所有构造模型的层位速度模型更新完成，整体深度偏移结果剖面井震吻合度好，即完成山前带高陡构造深度域速度建模。

步骤4)的主要目的是提高深度偏移结果与实际生产中井资料吻合率，从而提高深度偏移结果的可靠性，从而得到高精度的深度域速度模型。

本发明的用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法，通过约束速度反演方法(CVI)、网格层析反演方法、基于深度偏移数据体的构造模型建立方法、井约束构造模型层析反演优化速度模型技术等方法，提高了山前带高陡构造深度偏移成像处理深度域速度模型精度，使山前带高陡构造偏移归位精度更高，提高了井震吻合程度。通过该发明的实施，能够提供山前带高陡构造偏移归位准确度更可靠的地震资料，为山前带石油天然气地震勘探有效避免勘探失利风险打下基础，从而节约勘探成本。该方法具有较好的推广应用前景，尤其适应于我国东部地区富含油气盆地边缘油气勘探。

附图说明

图1为本发明的方法与常规方法建立的深度域速度模型对比；其中左图为常规建模方法，右图为本发明的建模方法；

图2为本发明的方法与常规方法建立的深度域速度模型进行的深度偏移地震剖面对比；其中左图为常规建模方法，右图为本发明的建模方法；

图3为采用本发明的方法建立的深度域速度模型进行深度偏移高陡构造部位的过井剖面。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例

某地区地处山前带开展三维地震资料深度偏移处理面积200Km²，处理任务是提高山前带边界大断裂高陡的成像精度，为该地区寻找有利的断块、断层岩性油气藏提供高品质的地震剖面。

本实施例的用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法，采用以下步骤：

1)精确拾取叠前时间偏移均方根速度，利用速度约束反演(cvi)技术进行局部单点控制，使速度场收敛和平滑；然后，利用DIX公式把均方根速度转换成时间域层速度，再对时间域层速度进行时深转换，得到深度域层速度体并进行平滑处理，得到叠前深度偏移深度域初始层速度模型；

DIX公式如式(2)所示：

式(2)中，V_i为第i层的层速度；ν_i、ν_i-1为第i层和第i-1层的均方根速度；t_i、t_i-1为第i层和第i-1层的时间；

2)网格层析反演优化步骤1)所得初始层速度模型，包括以下步骤：

a)利用步骤1)所得叠前深度偏移深度域初始层速度模型对工区所有数据体进行叠前深度偏移，得到深度域数据体；

b)提取深度域数据体的地震属性体，所述地震属性体为地震资料同相轴的连续性体、地层倾角体及方位角体；

根据地层连续性，自动提取地震资料的内部反射层位，形成不同区域的多个内部反射层位；

根据叠前深度偏移得到的共成像点道集，拾取目标测线的深度剩余速度，得到深度剩余速度体；

c)将地震属性体、内部反射层位、深度剩余速度体融合创建数据库并与每个地震记录对应，使每个地震记录包含地震属性体、内部反射层位、深度剩余速度体形成的数据库信息，为旅行时计算奠定基础；

d)建立式(1)的层析目标泛函，在数据库信息的约束下，利用最小二乘法求解，即得优化速度模型；其中式(1)为：

L(s)＝||AΔs-Δt||²+||μΓΔs||² (1)；

其中，L(s)为层析目标泛函；A为灵敏度矩阵，其元素表示射线在网格内的路径长度；△t为慢度扰动前后的走时残差；△s为慢度更新量；μ为相应网格内的射线覆盖次数；Γ为一阶导数型正则化矩阵；

求解时，利用射线追踪获取射线在速度模型网络单元中的射线路径求取灵敏度矩阵A；通过深度偏移共成像道集剩余曲率与走时残差的转换关系间接求取走时残差△t；

3)利用优化速度模型对工区所有数据进行叠前深度偏移，得到深度域叠加数据体，然后将其比例到时间域，在时间域进行构造解释，得到构造模型；

4)采用井约束对构造模型进行层析反演优化，包括以下步骤：

a)对构造模型的第一层实行网格层析反演对速度模型进行更新；

b)采用井分层数据对构造模型第一层速度模型更新后的深度偏移结果进行层位比对；如吻合较好，则不再迭代更新该层的速度；如不准确，进行多次迭代，直到井震吻合度好；

c)构造模型的第一层井震吻合好后，不再更新第一层速度，开始更新构造模型的第二层速度模型，通过多次迭代，直到第二层深度偏移结果井震吻合度好；

d)依次开展构造模型的各层的速度更新，直至所有构造模型的层位速度模型更新完成，整体深度偏移结果剖面井震吻合度好，即完成山前带高陡构造深度域速度建模。

图1～图2为采用常规建模方法和本发明的建模方法所建立的深度域速度模型、深度偏移地震剖面效果对比图。其中常规建模方法是基于叠前时间偏移技术将初始均方根速度转换成层速度，然后在叠前时间偏移数据体上建立基于层位的构造模型产生深度域速度，然后采用网格层析反演优化速度模型，该方法在地下地质构造不太复杂，地震资料信噪比高，地下速度横向变化不是特别剧烈的地方较为合适，但对于山前带速度建模精度不高。

图3为采用本发明的建模方法所得到深度偏移高陡构造部位的过井剖面，其中箭头所示的竖黑线为处于该地震剖面位置的井位位置，与竖黑线相交的水平短线为实际测井的地层层位信息，通过本图可以看出实际地层层位与地震剖面的同相轴层位吻合得较好，因此，本发明方法建立的速度模型精度较高，成像准确可靠。由以上结果可知，与其它深度域速度建模方法相比较，该方法提供的速度模型得到的山前带高陡构造成像精度更高，为精细勘探开发、寻找隐蔽断块、断块岩性油气藏打下了坚实的基础。

Claims (6)

1.一种用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用速度约束反演对叠前时间偏移均方根速度进行局部单点控制，再经DIX公式转换为时间域层速度，然后进行时深转换，得到深度域层速度体并进行平滑处理，得到叠前深度偏移深度域初始层速度模型；

2)采用式(1)的层析目标泛函对步骤1)所得叠前深度偏移深度域初始层速度模型进行网格层析反演优化，得到优化速度模型；

L(s)＝||AΔs-Δt||²+||μΓΔs||² (1)；

其中，L(s)为层析目标泛函；A为灵敏度矩阵，其元素表示射线在网格内的路径长度；△t为慢度扰动前后的走时残差；△s为慢度更新量；μ为相应网格内的射线覆盖次数；Γ为一阶导数型正则化矩阵；

3)利用优化速度模型对工区所有数据进行叠前深度偏移，得到深度域叠加数据体，然后将其比例到时间域，在时间域进行构造解释，得到构造模型；

4)采用井约束对构造模型进行层析反演优化，即得。

2.如权利要求1所述的用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法，其特征在于，步骤1)中，所述DIX公式如式(2)所示：

$V_i=\sqrt{\frac{t_i{v_i}^2-t_{i-1}{v_{i-1}}^2}{t_i-t_{i-1}}}---\left(2\right);$

式(2)中，V_i为第i层的层速度；ν_i、ν_i-1为第i层和第i-1层的均方根速度；t_i、t_i-1为第i层和第i-1层的时间。

3.如权利要求1所述的用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法，其特征在于，步骤2)中，所述网格层析反演优化包括以下步骤：

a)利用步骤1)所得叠前深度偏移深度域初始层速度模型对工区所有数据体进行叠前深度偏移，得到深度域数据体；

b)提取深度域数据体的地震属性体；

根据地层连续性，提取地震资料的内部反射层位；

根据叠前深度偏移得到的共成像点道集，拾取目标测线的深度剩余速度，得到深度剩余速度体；

c)将地震属性体、内部反射层位、深度剩余速度体融合创建数据库并与每个地震记录对应；

d)建立式(1)的层析目标泛函，在数据库信息的约束下，求解，即得优化速度模型。

4.如权利要求3所述的用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法，其特征在于，步骤b)中，所述地震属性体为地震资料同相轴的连续性体、地层倾角体及方位角体。

5.如权利要求3所述的用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法，其特征在于，步骤d)中，所述求解为利用射线追踪获取射线在速度模型网络单元中的射线路径求取灵敏度矩阵A；通过深度偏移共成像道集剩余曲率与走时残差的转换关系间接求取走时残差△t。

6.如权利要求1所述的用于山前带地震资料处理的深度域速度建模方法，其特征在于，步骤4)中，所述层析反演优化包括以下步骤：

a)对构造模型的第一层实行网格层析反演对速度模型进行更新；

b)采用井分层数据对构造模型第一层速度模型更新后的深度偏移结果进行层位比对；如吻合较好，则不再迭代更新该层的速度；如不准确，进行多次迭代，直到井震吻合度好；

c)构造模型的第一层井震吻合好后，依次进行各层的速度更新，直至所有构造模型的层位速度模型更新完成，整体深度偏移结果剖面井震吻合度好，即完成山前带高陡构造深度域速度建模。