CN108663710B - 宽方位地震数据处理一体化成像反演方法及系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种宽方位地震数据处理一体化成像反演方法及系统。该方法可以包括：基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场；基于各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场；基于全方位速度场与共中心点道集，获得全方位反射角道集与全方位倾角道集。本发明通过全方位技术，生成精确的速度模型，实现更准确的裂缝预测与复杂地质成像。

Description

宽方位地震数据处理一体化成像反演方法及系统

技术领域

本发明涉及油气地球物理技术领域，更具体地，涉及一种宽方位地震数据处理一体化成像反演方法及系统。

背景技术

近来，通过提高成像质量、分辨率以及新的采出方式等手段可以获得丰富和广泛方位的地震工区。宽方位高精度地震技术是这几年发展起来并迅速接近普及应用的一套技术。虽然石油天然气工业在这些丰富的地震采集的地表采样中取得了极大的进步，但是却没有在地下采样中获得相同的成绩。为了适应在传统和现代陆上和海上采集所具有的丰富的方位角信息，石油天然气工业已经开始进行对记录的地震数据的采集划分，以及随后独立的处理和成像环节。

目前，一项新的技术——全方位角分解与成像技术——被建议应用到页岩气储层中，以确保对地下应力的方向和强度有一个更好的理解。这一技术是设计用来在地下的各个方向按连续的方式进行采样的。这一技术的运用结果是可以以一种新颖的方式为解释人员提供与地震数据交互的新的数据图像，并且使得解释人员在描述页岩油气藏时具有更多的数据和信心。虽然宽方位的数据质量和成果比常规三维结果精细可靠，但宽方位采集需要几倍甚至十几倍于传统的技术成本，由于部门划分方法的局限性，那些需要保护的地下的方向数据、分辨率以及成像的完整性都进行了折中处理。因为传统三维地震虽然已经有比较成熟的处理成像反演一体化平台，并也基本已经集成到各成熟大型软件的应用平台中，但针对宽方位数据的此类处理成像反演一体化流程尚未成型，因此在这些丰富的地震采集资料中所获得的回报就打了折扣。不论在处理、成像、解释中，都有相对宽方位的新流程和技术方法，但这些技术方法尚未形成成熟的系统流程。各不同步骤的衔接不当也导致了极大的资源浪费和时间耗损。因此，有必要开发一种宽方位地震数据处理一体化成像反演方法及系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种宽方位地震数据处理一体化成像反演方法及系统，其能够通过全方位技术，生成精确的速度模型，实现更准确的裂缝预测与复杂地质成像。

根据本发明的一方面，提出了一种宽方位地震数据处理一体化成像反演方法。所述方法可以包括：基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场；基于所述各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场；基于所述全方位速度场与所述共中心点道集，获得全方位反射角道集与全方位倾角道集。

优选地，所述基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场包括：基于所述时间域的均方根速度模型，通过时深转换，获得初始速度模型；对所述初始速度模型进行沿层校正，获得沿层速度模型；对所述沿层速度模型进行网格层析，获得所述各向同性深度域速度场。

优选地，基于所述各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场包括：基于共中心点道集，通过全方位网格层析与垂直横向各向同性速度建模，获得垂直横向各向同性速度模型；基于所述各向同性深度域速度场，通过全方位偏移，获得方位剩余残差；基于所述垂直横向各向同性速度模型与所述方位剩余残差，获得所述全方位速度场。

优选地，还包括：基于所述全方位倾角道集，通过镜像加权与散射加权，获得目标地质体的优化成像。

优选地，还包括：基于所述全方位反射角道集，通过横向各向同性分析与振幅随方位角反演，获得叠前裂缝预测数据。

根据本发明的另一方面，提出了一种宽方位地震数据处理一体化成像反演系统，所述系统可以包括：预处理单元，用于基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场；全方位速度场生成单元，用于基于所述各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场；角道集生成单元，用于基于所述全方位速度场与所述共中心点道集，获得全方位反射角道集与全方位倾角道集。

优选地，所述基于时间域至深度域的速度建模，获得所述各向同性深度域速度场包括：基于所述时间域的均方根速度模型，通过时深转换，获得初始速度模型；对所述初始速度模型进行沿层校正，获得沿层速度模型；对所述沿层速度模型进行网格层析，获得所述各向同性深度域速度场。

优选地，基于所述各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场包括：基于共中心点道集，通过全方位网格层析与垂直横向各向同性速度建模，获得垂直横向各向同性速度模型；基于所述各向同性深度域速度场，通过全方位偏移，获得方位剩余残差；基于所述垂直横向各向同性速度模型与所述方位剩余残差，获得所述全方位速度场。

优选地，还包括：倾角道集处理单元，用于基于所述全方位倾角道集，通过镜像加权与散射加权，获得目标地质体的优化成像。

优选地，还包括：反射角道集处理单元，用于基于所述全方位反射角道集，通过横向各向同性分析与振幅随方位角反演，获得叠前裂缝预测数据。

其有益效果在于：通过全方位技术，生成更精确的速度模型，进而获得全方位反射角道集与全方位倾角道集，实现更准确的裂缝预测与复杂地质成像。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的宽方位地震数据处理一体化成像反演方法的步骤的流程图。

图2a和图2b分别示出了根据现有技术与根据本发明的一个实施方式的常规速度模型与全方位速度模型的示意图。

图3a和图3b分别示出了根据本发明的一个实施方式的全方位共倾角道集与全方位共反射角道集的示意图。

图4a和图4b分别示出了根据现有技术与根据本发明的一个实施方式的目标地质体的常规成像与目标地质体的优化成像的示意图。

图5a、图5b和图5c分别示出了串珠地层地震数据体、根据现有技术的叠后大尺度裂缝预测结果的示意图、根据本发明的一个实施方式的中小尺度裂缝预测结果的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的宽方位地震数据处理一体化成像反演方法的步骤的流程图。

在该实施方式中，根据本发明的宽方位地震数据处理一体化成像反演方法可以包括：步骤101，基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场；步骤102，基于各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场；以及步骤103，基于全方位速度场与共中心点道集，获得全方位反射角道集与全方位倾角道集。

该实施方式通过全方位技术，生成精确的速度模型，实现更准确的裂缝预测与复杂地质成像。

下面详细说明根据本发明的宽方位地震数据处理一体化成像反演方法的具体步骤。

在一个示例中，基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场。

在一个示例中，基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场包括：基于时间域的均方根速度模型，通过时深转换，获得初始速度模型；对初始速度模型进行沿层校正，获得沿层速度模型；对沿层速度模型进行网格层析，获得各向同性深度域速度场。

具体地，速度在时间域上为均方根速度模型，通过约束速度反演，转化到深度域，约束时趋势因子可尽量大些，保持转化后的初始速度模型尽量平滑，获取初始速度模型；对初始速度模型进行沿层的速度残差迭代优化，得到校正后的沿层速度模型，沿层速度模型的层内速度变化均匀，缺乏足够的适应性，因此，需要进行全局的网格层析，通过全局残差迭代，由于以上的速度建模都没有考虑各项异性，因此得到优化速度模型即为各向同性深度域速度场。

在一个示例中，基于各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场。

在一个示例中，基于各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场包括：基于共中心点道集，通过全方位网格层析与垂直横向各向同性速度建模，获得垂直横向各向同性速度模型；基于各向同性深度域速度场，通过全方位偏移，获得方位剩余残差；基于垂直横向各向同性速度模型与方位剩余残差，获得全方位速度场。

具体地，首先对共中心点道集进行多次进行全方位网格层析内部的迭代，全方位网格层析结束后，再进行垂直横向各向同性速度建模，获得垂直横向各向同性速度模型。基于各向同性深度域速度场，利用全方位偏移技术，在偏移过程中，除了获得含有线方向和道方向两个方向的剩余残差信息外，还可以生成其他方向的方位剩余残差，而传统技术仅能从Xline和Inline的线方向和道方向两个方向提取剩余残差，因此，全方位偏移技术比传统技术多了更多更丰富的残差量。获得的方位剩余残差以剩余时间量或者剩余速度值表示，利用方位剩余残差进行层析计算，代入垂直横向各向同性速度模型中，可以更加精确地修正垂直横向各向同性速度模型。

在一个示例中，基于全方位速度场与共中心点道集，获得全方位反射角道集与全方位倾角道集。

在一个示例中，还包括：基于全方位倾角道集，通过镜像加权与散射加权，获得目标地质体的优化成像。

在一个示例中，还包括：基于全方位反射角道集，通过横向各向同性分析与振幅随方位角反演，获得叠前裂缝预测数据。

具体地，将全方位速度场与共中心点道集，生成全方位反射角道集与全方位倾角道集；对于全方位倾角道集，通过镜像加权与散射加权，利用能量的相干性可以滤除或者加强散射信号，进而对成像进行人工干预，选择加强还是减弱断裂、串珠等成像，且传统技术在相干系数0-1之间迭代，而对于全方位倾角道集，相干系数从0.1-0.3之间开始迭代实验，可以改善迭代效率；全方位反射角道集可以用于叠前裂缝预测，横向各向同性分析基于运动学特征利用速度残差计算裂缝分布，振幅随方位角反演利用动力学振幅计算裂缝，两者原理不同，将两者结合使用，并将数据范围归一化后，取两者交集，则可得到更加准确的叠前裂缝预测结果。

本方法通过全方位技术，生成更精确的速度模型，进而获得全方位反射角道集与全方位倾角道集，实现更准确的裂缝预测与复杂地质成像。

应用示例

为便于理解本发明的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

根据该示例的宽方位地震数据处理一体化成像反演方法包括以下步骤：将时间域的均方根速度模型，通过约束速度反演，转化到深度域，获取初始速度模型；对初始速度模型进行沿层的速度残差迭代优化，得到校正后的沿层速度模型，进而对沿层速度模型进行全局的网格层析，通过全局残差迭代，得到优化速度模型即为各向同性深度域速度场。对共中心点道集进行多次进行全方位网格层析内部的迭代，全方位网格层析结束后，再进行垂直横向各向同性速度建模，获得垂直横向各向同性速度模型；基于各向同性深度域速度场，利用全方位偏移技术，可以生成传统三维速度建模技术无法生成的方位剩余残差，方位剩余残差以剩余时间量或者剩余速度值表示，利用方位剩余残差进行层析计算，代入垂直横向各向同性速度模型中，修正垂直横向各向同性速度模型，获得全方位速度模型。图2a和图2b分别示出了根据现有技术与根据本发明的一个实施方式的常规速度模型与全方位速度模型的示意图，两者对比可以看出，全方位速度模型的速度谱剩余能量更加趋近于0值，速度也更加的准确。

将全方位速度场与共中心点道集，生成全方位反射角道集与全方位倾角道集。图3a和图3b分别示出了根据本发明的一个实施方式的全方位共倾角道集与全方位共反射角道集的示意图。其中，全方位反射角道集解开了方位角和开放角度，可以发现周期性时差非常明显，定义了一个新的数据结构，该结构是从方位角上全采样而来，并且与角度反演程序相比更加的适合剩余时差和振幅；全方位倾角道集可利用倾角信息进行绕射成像。

对于全方位倾角道集，通过镜像加权与散射加权，利用能量的相干性可以滤除或者加强散射信号，进而对成像进行人工干预，选择加强还是减弱断裂、串珠等成像，且传统技术在相干系数0-1之间迭代，而对于全方位倾角道集，相干系数从0.1-0.3之间开始迭代实验，可以改善迭代效率，优化目标地质体成像。图4a和图4b分别示出了根据现有技术与根据本发明的一个实施方式的目标地质体的常规成像与目标地质体的优化成像的示意图。基于全方位倾角道集的成像效果，无论中层、浅层、深层，无论水平还是生成构造，信噪比均优于传统成像。

图5a、图5b和图5c分别示出了串珠地层地震数据体、根据现有技术的叠后大尺度裂缝预测结果的示意图、根据本发明的一个实施方式的中小尺度裂缝预测结果的示意图。将全方位反射角道集分别进行横向各向同性分析与振幅随方位角反演，获得裂缝数据并将数据范围归一化后，取两者交集，则可得到更为准确的裂缝预测结果。

综上所述，通过全方位技术，生成更精确的速度模型，进而获得全方位反射角道集与全方位倾角道集，实现更准确的裂缝预测与复杂地质成像。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施方式的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施方式的有益效果，并不意在将本发明的实施方式限制于所给出的任何示例。

根据本发明的实施例，提供了一种宽方位地震数据处理一体化成像反演系统，所述系统可以包括：预处理单元，用于基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场；全方位速度场生成单元，用于基于各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场；角道集生成单元，用于基于全方位速度场与共中心点道集，获得全方位反射角道集与全方位倾角道集。

该实施方式通过全方位技术，生成精确的速度模型，实现更准确的裂缝预测与复杂地质成像。

在一个示例中，基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场包括：基于时间域的均方根速度模型，通过时深转换，获得初始速度模型；对初始速度模型进行沿层校正，获得沿层速度模型；对沿层速度模型进行网格层析，获得各向同性深度域速度场。

在一个示例中，基于各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场包括：基于共中心点道集，通过全方位网格层析与垂直横向各向同性速度建模，获得垂直横向各向同性速度模型；基于各向同性深度域速度场，通过全方位偏移，获得方位剩余残差；基于垂直横向各向同性速度模型与方位剩余残差，获得全方位速度场。

在一个示例中，还包括：倾角道集处理单元，用于基于全方位倾角道集，通过镜像加权与散射加权，获得目标地质体的优化成像。

在一个示例中，还包括：反射角道集处理单元，用于基于全方位反射角道集，通过横向各向同性分析与振幅随方位角反演，获得叠前裂缝预测数据。

本系统通过全方位技术，生成更精确的速度模型，进而获得全方位反射角道集与全方位倾角道集，实现更准确的裂缝预测与复杂地质成像。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施方式的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施方式的有益效果，并不意在将本发明的实施方式限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。

Claims (8)

1.一种宽方位地震数据处理一体化成像反演方法，包括：

基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场；

基于所述各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场；

基于所述全方位速度场与所述共中心点道集，获得全方位反射角道集与全方位倾角道集；

其中，基于所述各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场包括：

基于共中心点道集，通过全方位网格层析与垂直横向各向同性速度建模，获得垂直横向各向同性速度模型；

基于所述各向同性深度域速度场，通过全方位偏移，获得方位剩余残差；

基于所述垂直横向各向同性速度模型与所述方位剩余残差，获得所述全方位速度场。

2.根据权利要求1所述的宽方位地震数据处理一体化成像反演方法，其中，所述基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场包括：

基于所述时间域的均方根速度模型，通过时深转换，获得初始速度模型；

对所述初始速度模型进行沿层校正，获得沿层速度模型；

对所述沿层速度模型进行网格层析，获得所述各向同性深度域速度场。

3.根据权利要求1所述的宽方位地震数据处理一体化成像反演方法，其中，还包括：

基于所述全方位倾角道集，通过镜像加权与散射加权，获得目标地质体的优化成像。

4.根据权利要求1所述的宽方位地震数据处理一体化成像反演方法，其中，还包括：

基于所述全方位反射角道集，通过横向各向同性分析与振幅随方位角反演，获得叠前裂缝预测数据。

5.一种宽方位地震数据处理一体化成像反演系统，包括：

预处理单元，用于基于时间域至深度域的速度建模，获得各向同性深度域速度场；

全方位速度场生成单元，用于基于所述各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场；

角道集生成单元，用于基于所述全方位速度场与所述共中心点道集，获得全方位反射角道集与全方位倾角道集；

其中，基于所述各向同性深度域速度场与共中心点道集，获得全方位速度场包括：

基于共中心点道集，通过全方位网格层析与垂直横向各向同性速度建模，获得垂直横向各向同性速度模型；

基于所述各向同性深度域速度场，通过全方位偏移，获得方位剩余残差；

基于所述垂直横向各向同性速度模型与所述方位剩余残差，获得所述全方位速度场。

6.根据权利要求5所述的宽方位地震数据处理一体化成像反演系统，其中，所述基于时间域至深度域的速度建模，获得所述各向同性深度域速度场包括：

基于所述时间域的均方根速度模型，通过时深转换，获得初始速度模型；

对所述初始速度模型进行沿层校正，获得沿层速度模型；

对所述沿层速度模型进行网格层析，获得所述各向同性深度域速度场。

7.根据权利要求5所述的宽方位地震数据处理一体化成像反演系统，其中，还包括：

倾角道集处理单元，用于基于所述全方位倾角道集，通过镜像加权与散射加权，获得目标地质体的优化成像。

8.根据权利要求5所述的宽方位地震数据处理一体化成像反演系统，其中，还包括：

反射角道集处理单元，用于基于所述全方位反射角道集，通过横向各向同性分析与振幅随方位角反演，获得叠前裂缝预测数据。