CN109581521A - Tti各向异性的局部层析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TTI各向异性的局部层析方法及系统，可以包括：确定地层分界面的反射点信息，并计算地层倾角；进行包含入射点和反射点的TTI各向异性局部射线追踪；完成所有偏移距的射线拟合，计算模拟数据与实际数据的时差；构建核函数并建立TTI各向异性局部层析方程；基于局部层析方程更新各向异性参数，并对局部层析方程进行迭代反演更新。优点在于：采用准确的测井分层和地震分层数据作为约束条件，所建模型的地质构造更真实合理；采用测井数据提取的地层信息十分准确，使得射线追踪更有效，模型数值更精确；采用逐层反演使得模型的层速度更真实，更符合实际地质情况，而不是等效速度模型，更适合作为初始模型提供给层析反演。

Description

TTI各向异性的局部层析方法及系统

技术领域

本发明涉及油气勘探开发领域，更具体地，涉及一种TTI各向异性的局部层析方法及系统。

背景技术

地下地层介质存在广泛的各向异性特征，传统的各向同性地震处理技术往往会导致成像精度不高甚至深度偏差问题，宽方位(甚至全方位)、三维VSP采集技术和高精度RTM成像技术的应用更是突显了各向异性的影响，各向异性地震处理技术可以解决各向同性处理带来的众多问题。各向异性参数建模是核心关键，产生的各向异性参数模型将直接影响后续地震处理效果，因此，发展各向异性参数建模技术具有迫切的现实意义。

在调研国内外可检测文献和专利、以及了解研究大型地球物理公司的软件产品的基础上，总结了与本发明相关的现有技术情况，概括如下：

(1)经典的各向异性层析反演方法

遵循射线追踪-层析反演-模型更新的顺序，基于成像道集和成像剖面进行数据域驱动的各向异性层析反演方法，其中很少用到测井数据，或者仅用于约束参数模型更新范围，现阶段，这种经典的各向异性层析反演方法广泛应用于实际处理。

(2)基于井校正的各向异性参数建模方法

井校正大致可分为两种：一种是采用测井速度填充地层建立初始模型或者约束初始建模，一种是利用测井层位与地震层位的差异调整速度。无论是哪种方法，都是先从测井数据中提取有用信息，再作用于地震数据，达到各向异性参数建模的目的。

(3)VTI各向异性局部层析方法

现阶段，国外大型地球物理公司的软件产品只有VTI各向异性局部层析模块，这种方法假设局部地层是水平层状的，无法提取地层倾角，在国外简单构造地区可以取得很好的效果，但对于国内复杂构造地区则不适用。而且国外的软件产品只能反演ε参数，没有反演所有TTI各向异性参数的功能。

以上方法是一些使用较为广泛的经典和常规方法，是各向异性建模不可缺少的步骤。前两种方法与本发明有本质区别，第三种方法实现较为简单，不能够反演所有TTI各向异性参数的功能。

因此，有必要开发一种能够有效提高了成像精度、地震分辨率、预测效果和钻井成功率的TTI各向异性的局部层析方法及系统。

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TTI各向异性的局部层析方法及系统，其能够通过测井数据提取的测井分层信息和偏移成像剖面提取的解释层位信息，构建核函数并建立TTI各向异性局部层析方程。

根据本发明的一方面，提出了一种TTI各向异性的局部层析方法，所述方法包括：

确定地层分界面的反射点信息，并计算地层倾角；

进行包含入射点和反射点的TTI各向异性局部射线追踪；

完成所有偏移距的射线拟合，计算模拟数据与实际数据的时差；

构建核函数并建立TTI各向异性局部层析方程；

基于所述局部层析方程更新各向异性参数，并对所述局部层析方程进行迭代反演更新。

优选地，所述确定地层分界面的反射点信息，并计算地层倾角包括：

基于叠前时间偏移剖面上进行层位解释，获取同一时期沉积的地层的顶界面和底界面；

基于测井曲线上获取每一套地层对应的位置，确定测井曲线上每个反射点的位置信息；

基于所述反射点在所述叠前时间偏移剖面上的对应位置，计算所述反射点处地层的倾角信息。

优选地，通过梯度扫描法计算所述反射点处地层的倾角，所述地层倾角为地层梯度。

优选地，所述梯度扫描法是将将三维法向量(t_x,t_y,t_z)写成两个正交的二维切向量形式(l_x,l_y,l_z)和(c_x,c_y,c_z)：

优选地，式(1)通过求解主测线和联络测线方向的两个二维切向量求得三维法向量，二维切向量公式为：

式中，g_get为最大能量方向；

CCF是互相关函数，COV是方差函数。

优选地，基于斯奈尔定律，从反射点处分别向法线两侧进行射线追踪，模拟入射波和反射波，所述局部射线追踪为：

式中，

G为射线路经；

t0为零偏移距旅行时；

Vp为相速度；

ε为TTI各向异性参数；

δ为TTI各向异性参数；

θ为TTI各向异性对称轴倾角；

为TTI各向异性对称轴方位角。

优选地，建立所述核函数包括入射射线、反射射线和零偏移距射线为：

式中，m为各向异性参数，m＝{V_p0,ε,δ}，

k为层位；

i为偏移距；

p_z为垂向射线参数。

优选地，基于所述核函数建立所述局部层析方程包括：

式中，

ΔV_k为k层内速度更新量；

Δε_k为k层内各向异性参数更新量；

Δδ_k为k层内各向异性参数更新量。

优选地，通过层剥离法更新所述各向异性参数，所述层剥离法为：

式中，为上覆地层时差，包含多个地层信息；

为当前地层时差。

根据本发明的另一方面，提出了一种TTI各向异性的局部层析系统，所述系统包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：

确定地层分界面的反射点信息，并计算地层倾角；

进行包含入射点和反射点的TTI各向异性局部射线追踪；

完成所有偏移距的射线拟合，计算模拟数据与实际数据的时差；

构建核函数并建立TTI各向异性局部层析方程；

基于所述局部层析方程更新各向异性参数，并对所述局部层析方程进行迭代反演更新。

本发明的一种TTI各向异性的局部层析方法及系统，其优点在于：采用准确的测井分层和地震分层数据作为约束条件，所建模型的地质构造更合理、真实；采用测井数据提取的地层信息十分准确，使得射线追踪更有效，模型数值更加精确；采用逐层反演使得模型的层速度更加真实，更符合实际地质情况，而不是等效速度模型，更适合作为初始模型提供给层析反演。

本发明的方法和系统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例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例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例进行更详细的描述，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例中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种TTI各向异性的局部层析方法的步骤的流程图。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的叠前时间偏移剖面上的层位解释的示意图。

图3a和图3b分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的测井数据提取的分层信息和井震标定的示意图。

图4a和图4b分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种模拟地层和梯度法扫描的地层倾角的示意图。

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的局部射线追踪的示意图。

图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的层剥离方法的示意图。

图7a、图7b和图7c分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的各向异性参数V_p0、ε和δ的模型。

图8示出了根据本发明的一个示例性实施例扫描得到的地层倾角θ模型。

图9示出了根据本发明的一个示例性实施例扫描得到的方位角模型。

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例，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例所限制。相反，提供这些实施例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。

本发明提供了一种TTI各向异性的局部层析方法，该局部层析方法包括：

确定地层分界面的反射点信息，并计算地层倾角；

进行包含入射点和反射点的TTI各向异性局部射线追踪；

完成所有偏移距的射线拟合；

构建核函数并建立TTI各向异性局部层析方程；

基于局部层析方程更新各向异性参数，并对局部层析方程进行反演更新。

采用准确的测井分层和地震分层数据作为约束条件，所建模型的地质构造更合理、真实。

作为优选方案，确定地层分界面的反射点信息，并计算地层倾角包括：

基于叠前时间偏移剖面上进行层位解释，获取同一时期沉积的地层的顶界面和底界面；

基于测井曲线上获取每一套地层对应的位置，确定测井曲线上每个反射点的位置信息；

基于反射点在叠前时间偏移剖面上的对应位置，计算反射点处地层的倾角信息。

作为优选方案，位置信息包括水平位置和深度位置。

其中，在叠前时间偏移剖面上进行层位解释，如图2所示，找到同一时期沉积地层的顶界面和底界面，认为在这个地层内沉积环境一致、地质属性不应发生剧烈变化。随后，在测井曲线上找到每一套地层所对应的位置，如图3a和3b所示，以测井曲线为准，测井显示的地层深度认为是真深度，确定测井曲线上每个反射点的位置信息(水平位置和深度位置)。最后，根据反射点在叠前时间偏移剖面上的对应位置，采用梯度扫描法计算反射点处地层的倾角信息，如图4a和4b所示。

其中，同一时期沉积地层是指一段时期内的沉积地层，即沉积环境和地质属性不发生质的变化的地层。

作为优选方案，通过梯度扫描法计算反射点处地层的倾角，地层倾角为地层梯度。

其中，梯度扫描法是用来计算地层倾角的一种方法，地层倾角即为地层梯度，与地层法向方向垂直，但是直接计算三维地层的法向量非常困难，该方法将三维法向量(t_x,t_y,t_z)写成两个正交的二维切向量形式(l_x,l_y,l_z)和(c_x,c_y,c_z)：

作为优选方案，式(1)通过求解主测线(InLine)和联络测线(CrossLine)方向的两个二维切向量求得三维法向量，二维切向量公式为：

式中，g_get为最大能量方向；

CCF是互相关函数，COV是方差函数。

作为优选方案，基于斯奈尔定律，从反射点处分别向法线两侧进行射线追踪，模拟入射波和反射波，如图5所示，局部射线追踪为：

式中，

G为射线路经；

t0为零偏移距旅行时；

Vp为相速度；

ε为TTI各向异性参数；

δ为TTI各向异性参数；

θ为TTI各向异性对称轴倾角；

为TTI各向异性对称轴方位角。

记录下每个反射点对应地表所有偏移距的射线追踪信息，包括：旅行时和射线路径，以便下一步建立局部层析方程。

采用测井数据提取的地层信息十分准确，使得射线追踪更有效，模型数值更加精确。

局部层析方程包含三部分：反演参数、核函数和剩余时差，反演参数有三个：V_p0、ε和δ，核函数由三部分构成：入射射线、反射射线和零偏移距射线。

作为优选方案，建立核函数包括入射射线、反射射线和零偏移距射线为：

式中，m为各向异性参数，m＝{V_p0,ε,δ}，

k为层位；

i为偏移距；

p_z为垂向射线参数。

时差信息是在成像道集上得到的，当各向异性参数不准确时，成像道集呈现弯曲形态，ε和δ造成的时差是成像道集离开水平位置的距离所对应的时间，容易求取。但是，V_p0造成的时差一部分是道集离开水平位置的距离所对应的时间，另一部分是成像深度差所对应的时间，而成像深度差在成像道集上无法直观求取，本发明采用道集拟合技术求取。

道集拟合技术是将射线追踪旅行时与地震子波褶积得到合成道集，通过与实际道集进行拟合得到深度差，进而转换为时差。由于V_p0跟ε、δ的时差求取方式不同，因此，分开进行局部层析方程建立。

作为优选方案，基于核函数建立局部层析方程包括：

式中，

ΔV_k为k层内速度更新量；

Δε_k为k层内各向异性参数更新量；

Δδ_k为k层内各向异性参数更新量。

TTI各向异性三参数V_p0、ε和δ是耦合在一起的，同时作用于旅行时，但是它们对不同出射角的射线的旅行时影响是不同的，本发明根据这一点采用分角度对它们进行逐一扫描。V_p0的影响程度是三参数中最大的，对任意角度的影响都一样，ε的影响程度次之，且只对大角度(大于30°)射线有影响，δ的影响程度最小，且只对中角度(20-45°)射线有影响。根据各向异性参数对旅行时的影响大小和对不同角度的敏感性，采用如下策略：首先用小角度射线(小于30°)扫描Vp0，用大角度射线(大于30°)扫描ε，最后用中角度射线(20-45°)扫描δ。

由于模型是基于地质构造建立的，具有层位信息。本发明采用层剥离方法更新参数，如图6所示，即从地表开始往深层逐层更新，因此需要逐层进行扫描，浅层更新完成后认为是准确值，深层再更新不对浅层进行更新，深层扫描只更新当前反射层的各向异性参数，由此将每一层的成像道集都拉平，从而消除道间时差。

作为优选方案，通过层剥离法更新各向异性参数，层剥离法为：

式中，为上覆地层时差，包含多个地层信息；

为当前地层时差。

采用逐层反演使得模型的层速度更加真实，更符合实际地质情况，而不是等效速度模型，更适合作为初始模型提供给层析反演。

本发明还提供了一种TTI各向异性的局部层析系统，该局部层析系统包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，处理器运行存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：

确定地层分界面的反射点信息，并计算地层倾角；

进行包含入射点和反射点的TTI各向异性局部射线追踪；

完成所有偏移距的射线拟合；

构建核函数并建立TTI各向异性局部层析方程；

基于局部层析方程更新各向异性参数，并对局部层析方程进行反演更新。

实施例

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种TTI各向异性的局部层析方法的步骤的流程图。

如图1所示，本实施例提出了一种TTI各向异性的局部层析方法，该局部层析方法包括：

确定地层分界面的反射点信息，并计算地层倾角；

进行包含入射点和反射点的TTI各向异性局部射线追踪；

完成所有偏移距的射线拟合，计算模拟数据与实际数据的时差；

构建核函数并建立TTI各向异性局部层析方程；

基于局部层析方程更新各向异性参数，并对局部层析方程进行迭代反演更新。

本实施例以某探区为例，进行实际资料试处理。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的叠前时间偏移剖面上的层位解释的示意图。图7a、图7b和图7c分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的各向异性参数V_p0、ε和δ的模型。图8示出了根据本发明的一个示例性实施例扫描得到的地层倾角θ模型。图9示出了根据本发明的一个示例性实施例扫描得到的方位角模型。

在如2所示的剖面上进行了层位解释，得到了主要的几套沉积地层信息，如图7a-图7c所示，是采用本发明得到的各向异性参数模型：V_p0、ε和δ，图8和图9是扫描得到的地层倾角θ和方位角

从建模结果可以看出，TTI各向异性参数模型符合地质规律，界面清晰，构造真实，层速度和各向异性参数可靠，是高质量的初始模型，可以提供给层析反演进行进一步迭代更新。

以上已经描述了本发明的实施例，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实施例。在不偏离所说明的实施例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，旨在最好地解释实施例的原理、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实施例。

Claims (10)

1.一种TTI各向异性的局部层析方法，其特征在于，所述局部层析包括：

确定地层分界面的反射点信息，并计算地层倾角；

进行包含入射点和反射点的TTI各向异性局部射线追踪；

完成所有偏移距的射线拟合，计算模拟数据与实际数据的时差；

构建核函数并建立TTI各向异性局部层析方程；

基于所述局部层析方程更新各向异性参数，并对所述局部层析方程进行迭代反演更新。

2.根据权利要求1所述的TTI各向异性的局部层析方法，其中，所述确定地层分界面的反射点信息，并计算地层倾角包括：

基于叠前时间偏移剖面上进行层位解释，获取同一时期沉积的地层的顶界面和底界面；

基于测井曲线上获取每一套地层对应的位置，确定测井曲线上每个反射点的位置信息；

基于所述反射点在所述叠前时间偏移剖面上的对应位置，计算所述反射点处地层的倾角信息。

3.根据权利要求2所述的TTI各向异性的局部层析方法，其中，通过梯度扫描法计算所述反射点处地层的倾角，所述地层倾角为地层梯度。

4.根据权利要求3所述的TTI各向异性的局部层析方法，其中，所述梯度扫描法是将三维法向量(t_x,t_y,t_z)写成两个正交的二维切向量形式(l_x,l_y,l_z)和(c_x,c_y,c_z)：

5.根据权利要求4所述的TTI各向异性的局部层析方法，其中，式(1)通过求解主测线和联络测线方向的两个二维切向量求得三维法向量，二维切向量公式为：

式中，g_get为最大能量方向；

CCF是互相关函数，COV是方差函数。

6.根据权利要求1所述的TTI各向异性的局部层析方法，其中，基于斯奈尔定律，从反射点处分别向法线两侧进行射线追踪，模拟入射波和反射波，所述局部射线追踪为：

式中，G为射线路经；

t0为零偏移距旅行时；

Vp为相速度；

ε为TTI各向异性参数；

δ为TTI各向异性参数；

θ为TTI各向异性对称轴倾角；

为TTI各向异性对称轴方位角。

7.根据权利要求1所述的TTI各向异性的局部层析方法，其中，建立所述核函数包括入射射线、反射射线和零偏移距射线为：

式中，m为各向异性参数，m＝{V_p0,ε,δ}，

k为层位；

i为偏移距；

p_z为垂向射线参数。

8.根据权利要求7所述的TTI各向异性的局部层析方法，其中，基于所述核函数建立所述局部层析方程包括：

式中，ΔV_k为k层内速度更新量；

Δε_k为k层内各向异性参数更新量；

Δδ_k为k层内各向异性参数更新量。

9.根据权利要求8所述的TTI各向异性的局部层析方法，其中，通过层剥离法更新所述各向异性参数，所述层剥离法为：

式中，为上覆地层时差，包含多个地层信息；

为当前地层时差。

10.一种TTI各向异性的局部层析系统，其特征在于，所述局部层析系统包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：

确定地层分界面的反射点信息，并计算地层倾角；

进行包含入射点和反射点的TTI各向异性局部射线追踪；

完成所有偏移距的射线拟合，计算模拟数据与实际数据的时差；

构建核函数并建立TTI各向异性局部层析方程；

基于所述局部层析方程更新各向异性参数，并对所述局部层析方程进行迭代反演更新。