CN109740212A - 基于层剥离技术的时间域速度建模方法 - Google Patents

Abstract

一种基于层剥离技术的时间域速度建模方法，其包括如下步骤：S1、获取地质信息以及最终叠加速度，建立初始均方根速度；S2、根据初始均方根速度模型进行叠前直射线时间偏移；S3、通过时间方向迭代更新获得最终均方根模型；S4、通过约束速度反演技术将最终均方根速度模型转换得到初始层速度模型；S5、根据初始层速度模型进行叠前弯曲射线时间偏移；S6、通过迭代在时间方向更新层速度模型；S7、将步骤S6中所述更新后的层速度模型，基于层剥离技术进行空间方向的更新；S8、将步骤S7中所述更新后的层速度模型，进行百分比速度扫描更新，得到最终的层速度模型。

Description

基于层剥离技术的时间域速度建模方法

技术领域

本发明涉及地质建模技术领域，特别涉及一种基于层剥离技术的时间域速度建模方法。

背景技术

在地下构造比较简单、速度场变化和地层倾角较小时，基于叠加的叠后偏移方法可以比较真实地重构出地下构造形态，满足成像要求，但是在目前勘探要求下，显然是不适用的。从理论上来说，叠前偏移技术在很大程度上可以弥补叠后偏移存在的问题和不足，能够满足陡倾角构造等复杂地质情况下的高分辨率成像要求。因此，针对这些构造复杂、速度场变化大的勘探区域，需要使用叠前偏移方法。由于叠前数据中包含有不同偏移距的信息，因此偏移成像效果严重依赖于偏移速度场的精度，即使是较小的速度误差都有影响成像。在复杂地质条件下，例如地表起伏不平、地下介质构造复杂(如大倾角逆冲断层控制的高陡构造等)，原始地震资料的信噪比会偏低，波场较复杂，使得到的反射波时距曲线往往难以满足双曲线假设，与标准形式存在很大的差异，CMP道集中反射波同相轴模糊不清，导致速度谱不收敛，会给常规速度分析建模造成较大的困难，难以获取较高精度的偏移速度模型。因此，针对复杂地质条件，研究一套切实可行的高精度速度建模方法显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于层剥离技术的时间域速度建模方法。

一种基于层剥离技术的时间域速度建模方法，其包括如下步骤：

S1、获取地质信息以及最终叠加速度，建立初始均方根速度；

S2、根据初始均方根速度模型进行叠前直射线时间偏移；

S3、通过时间方向迭代更新获得最终均方根模型；

S4、通过约束速度反演技术将最终均方根速度模型转换得到初始层速度模型；

S5、根据初始层速度模型进行叠前弯曲射线时间偏移；

S6、通过迭代在时间方向更新层速度模型；

S7、将步骤S6中所述更新后的层速度模型，基于层剥离技术进行空间方向的更新；

S8、将步骤S7中所述更新后的层速度模型，进行百分比速度扫描更新，得到最终的层速度模型。

在本发明所述的基于层剥离技术的时间域速度建模方法中，

所述步骤S4中通过约束速度反演技术将最终均方根速度模型转换得到初始层速度模型包括：

S41、判断道集是否拉平，且归位是否合理；如果同时满足则跳转到步骤S43；否则跳转到步骤S42；

S42、进行RMS速度模型调整，并跳转到步骤S2；

S43、生成初始层速度模型。

在本发明所述的基于层剥离技术的时间域速度建模方法中，

所述步骤S6中通过迭代在时间方向更新层速度模型包括：

根据偏移CRP道集和拾取的剩余延迟时迭代更新，直至满足精度为止，在迭代更新过程中通过偏移道集质量、成像效果以及速度体本身等多个方面进行质量监控。

在本发明所述的基于层剥离技术的时间域速度建模方法中，

所述步骤S7中基于层剥离技术进行空间方向的更新包括：

首先，在偏移叠加剖面上拾取层位；

然后，沿这些层位由浅及深，逐层横向拾取剩余速度；

最后，根据拾取的剩余速度更新原有层速度。

实施本发明提供的基于层剥离技术的时间域速度建模方法与现有技术相比具有以下有益效果：

通过对速度模型和地质模型进行多次推测、处理以及验证，最终敲定用于叠前偏移的速度模型，以落实地下实际地质构造形态。合理的速度模型能尽可能地使共反射点道集拉平、提高偏移剖面质量，同时也反过来验证地质模型和地质构造解释的正确性，两者相辅相成，都是为了更好地解决实际地质问题。该技术通过在偏移成像结果上解释数据(层位，断层)，来建立一个地质模型。在建立了地质模型后，通过沿解释层位进行精细的速度和剩余速度分析，最终达到复杂地质构造的精确成像的效果。

附图说明

图1是本发明实施例的基于层剥离技术的时间域速度建模方法流程图；

图2是更新前后的均方根速度场：(a)更新前；(b)更新后；

图3是不同均方根速度场对应的偏移叠加剖面(增益显示)：(a)更新前；(b)更新后；

图4是更新前后的层速度场：(a)更新前；(b)更新后；

图5是不同层速度场对应的偏移叠加剖面(纯波显示)：(a)更新前；(b)更新后；

图6是层剥离技术拾取剩余速度的示意图：(a)层位；(b)对应(a)虚线位置的CMP道集；(c)拾取的剩余速度；(d)不同剩余速度对应的叠加能量；

图7是层剥离技术更新前后对应的偏移叠加剖面：(a)更新前；(b)更新后。

具体实施方式

如图1至7所示，以国内的某一盆地页岩气勘探区为例，通过讨论复杂地质条件下的时间域偏移速度场的建立和优化问题，总结相关的建模流程及经验，为复杂地质条件下的偏移速度建模问题提供一些经验。其中，盆地页岩气勘探区地表复杂，区域构造是陡倾角复向斜，褶皱发育相当强烈，地质情况较为复杂，偏移速度模型的精度将会严重地影响它们最终的成像效果，因此，提高这个研究区的速度模型精度非常重要。不同研究区的地质环境不同，需要具体问题具体考虑分析，在常规速度建模的基础，提出了相应的改进策略，即基于层剥离技术的时间域速度建模方法(盆地勘探区的时间域速度建模问题),最终实际资料的应用效果发现，这个改进方法可以较好地改善速度模型的精度，提高最终的成像效果，该研究思路也可以应用于其他的复杂地质条件。

常规时间域偏移速度建模流程如下：

根据偏移过程中使用的射线路径计算方式不同，时间域叠前偏移使用的偏移速度也会不同，以常见的偏移软件Geodepth为例，直射线偏移使用均方根速度场，弯曲射线偏移使用层速度。因此，时间域偏移速度包括均方根速度、层速度两种，这里的层速度不是严格意义上的地质层速度，而指的是地震上的成像层速度，主要是为了实现最好的成像效果，这一层速度的获取通常需要经过迭代分析，其初始模型来自于最终均方根速度场。不同射线类型的叠前时间偏移，它们的主要区别是在于在计算走时时有没有考虑射线的偏折现象，弯曲射线在理论上考虑这一现象，与实际情况更接近，比起直射线，理论上弯曲射线应该获得更好的结果。因此，由于与地下实际地质情况更加吻合，弯曲射线在构造复杂的区域往往能够取得更加偏移成像效果。

均方根速度的求取也是一个迭代过程，初始模型就是最终的叠加速度，这个过程概括起来：首先，利用前期处理过的CMP道集资料进行叠加速度分析，叠加速度分析一般需要与剩余静校正进行迭代，得到地震资料对应的叠加速度场；然后，使用该叠加速度场，将其作为初始RMS速度进行第一次直射线叠前时间偏移处理，得到偏移CRP道集，并将该道集进行反动校正，得到新的道集资料，这一道集相当于消除了倾角影响的CMP道集，信噪比更高，有效波同相轴更符合双曲线假设；最后，基于新得到的道集资料，进行新的均方根速度分析，得到真正意义上的初始均方根速度。

这样得到的初始RMS速度，通常是不准确的，存在较大的误差，还需要进行更新，一般采用迭代的方法，在处理三维大数据时，采用的方式是对目标线进行更新，采用网格化更新方式，并非针对整个大数据体进行更新。首先，用已经得到的初始速度进行偏移，得到CRP道集，沿着这一道集，拾取剩余量，通过该剩余速度更新原有速度，这一剩余更新过程可以通过直接相加减实现，也可以通过其他一些技术实现，例如Geodepth软件提供的约束速度反演(Constrained Velocity Inversion，CVI)方法。这个更新过程需要多次迭代的，直至得到满足精度要求，以求取最后的均方根速度场。

层速度的建立过程与均方根建模一样，都是不断迭代更新层速度，直至得到满意的结果。同样的，需要一个初始的层速度，这个层速度通常是使用RMS速度转过来的，使用的手段包括DIX公式或者CVI等其他技术。

在本发明实施例改进的基于层剥离技术的时间域速度建模方法中，

由于盆地的地表起伏较大，地下褶皱强烈发育，构造复杂，并且目的层较浅，导致目的层处覆盖次数有限，原始地震资料信噪比较差，地层倾角分布较广，角度平缓的有15-25度，较陡的可达到25-40度，部分断裂附近个别地层倾角甚至可达50-70度。在这种情况下，传统的速度分析方法的精确度已经不再可靠，这给偏移速度场的较准确求取带来了极大的困难。

针对这种复杂地表和地下构造情况下的成像难点，基于常规时间域层速度建模，提出了相应的改进方案，可以简述如下：

从叠加速度入手，基于最终的叠加速度，引入层位约束，进行均方根速度分析，建立更加符合实际地质情况的均方根速度场，以直射线Kirchhoff偏移后CRP道集平整程度为标准进行剩余速度迭代分析，并更新原有均方根速度场，直至得到相对准确的最终均方根速度场；基于最终的均方根速度场，运用约束层析速度反演技术获取初始的层速度模型，然后，根据偏移CRP道集和拾取的剩余延迟时迭代更新，直至满足精度为止，在迭代更新过程中通过偏移道集质量、成像效果以及速度体本身等多个方面进行质量监控，偏移速度建场流程如图1所示。

其中，层速度迭代更新包括纵向(时间方向)和横向(沿层方向)两个方面。在整个速度建模过程中，主要使用了如下三种速度优化方法：①Deregowski循环法；②百分比偏移扫描；③层剥离技术沿层更新偏移速度场。速度建模过程中，人们往往注重纵向上的速度更新迭代而忽略了横向上速度更新迭代，常用的纵向速度分析方法通过拾取速度使能量团收敛来获得偏移速度，然后其他部分通过插值来获取，由于该工区内地下构造复杂，地层倾角分布广，地震资料品质较差，速度分析时能量较发散，速度的微小变化对叠前时间偏移的效果造成较大影响，所以往往通过这些方法分析出来的偏移速度具有一定的不准确性，造成了偏移后同相轴不清晰、道集不平等问题，从而对储层的预测形成误导作用，这是就需要对横向上的速度更新进行一个人为的精度约束，提高速度分析和更新的准确度，从而提高成像效果。

基于层剥离技术的精细速度分析是典型的处理、解释一体化过程，它要求处理人员与解释人员全程多次交流、密切配合，对速度模型和地质模型进行多次推测、处理以及验证，最终敲定用于叠前偏移的速度模型，以落实地下实际地质构造形态。合理的速度模型能尽可能地使共反射点道集拉平、提高偏移剖面质量，同时也反过来验证地质模型和地质构造解释的正确性，两者相辅相成，都是为了更好地解决实际地质问题。该技术通过在偏移成像结果上解释数据(层位，断层)，来建立一个地质模型。在建立了地质模型后，通过沿解释层位进行精细的速度和剩余速度分析，最终达到复杂地质构造的精确成像的效果。

应用效果

根据图1中速度更新的流程，使用经过插值和平滑的最终叠加速度，结合地质信息，将其作为初始均方根速度，进行直射线叠前时间偏移。然后，根据偏移CRP道集平整与否以及Deregowski循环法优化准则，进行剩余速度分析及更新原有速度，直到CRP道集实现校平。图2为迭代更新前后的均方根速度场，图3为对应的直射线叠前时间偏移成像剖面，可以明显看出，经过均方根速度更新后的地震剖面整体同相轴连续性提高，成像效果显著改善，更加符合实际地质情况。

考虑到该地区的复杂构造条件，直射线叠前时间偏移方法对于复杂构造存在局限性，无法对复杂构造进行准确的成像，需要使用弯曲射线叠前时间偏移，因此需要建立层速度模型。这里将上一步获得的均方根速度场，作为先验输入信息，通过速度约束反演得到初始层速度，如图4中a所示。对于纵向上的速度更新，和直射线偏移方法的速度更新方法一样，以偏移CRP道集校平为原则，进行偏移及剩余速度分析和更新3-4次后，得到图4中b的结果，从速度场来看，图4中b更能反映地下构造特征的细节，与实际地质情况更加吻合，对应的偏移成像结果如图5所示，层速度更新后，偏移成像效果更好，特别是绿色箭头所指的陡倾角构造部分，反射能量归位更准确，消除了一些不合理的信息。

但是仔细观察我们仍不难发现图5中b中的反射同相轴仍然有一些不连续性等问题存在，实际上这并不是因为品质差而导致的反射信息缺失，而是因为速度分析不准确带来的误差。我们这里使用上述的基于层剥离技术的精细速度分析方法，有效地提高速度分析的准确性，最大化利用采集的反射波信息。

层剥离技术的大致实现过程，可以简要表述为：首先，在偏移叠加剖面上拾取层位；然后，沿这些层位由浅及深，逐层横向拾取剩余速度；最后，根据拾取的剩余速度更新原有层速度。图6是层剥离拾取剩余速度的示意图，以拾取第三层为例，在图6中c中拾取剩余速度时，图6中d会动态显示图6中b对应的叠加能量。如果速度校准，有效波同相轴将会被较平，实现同相叠加，图6中d中的能量将会达到最大。经过精细速度分析后的地震剖面浅层、中层、深层同相轴的连续性均得到了不同程度的提高，如图中箭头所示，浅层的同相轴变清晰连续，原来断开且无明显反射信息的位置由于层剥离精细速度分析而得到了很好的成像效果。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于层剥离技术的时间域速度建模方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1、获取地质信息以及最终叠加速度，建立初始均方根速度；

S2、根据初始均方根速度模型进行叠前直射线时间偏移；

S3、通过时间方向迭代更新获得最终均方根模型；

S4、通过约束速度反演技术将最终均方根速度模型转换得到初始层速度模型；

S5、根据初始层速度模型进行叠前弯曲射线时间偏移；

S6、通过迭代在时间方向更新层速度模型；

S7、将步骤S6中所述更新后的层速度模型，基于层剥离技术进行空间方向的更新；

S8、将步骤S7中所述更新后的层速度模型，进行百分比速度扫描更新，得到最终的层速度模型。

2.如权利要求1所述的基于层剥离技术的时间域速度建模方法，其特征在于，

所述步骤S4中通过约束速度反演技术将最终均方根速度模型转换得到初始层速度模型包括：

S41、判断道集是否拉平，且归位是否合理；如果同时满足则跳转到步骤S43；否则跳转到步骤S42；

S42、进行RMS速度模型调整，并跳转到步骤S2；

S43、生成初始层速度模型。

3.如权利要求1所述的基于层剥离技术的时间域速度建模方法，其特征在于，

所述步骤S6中通过迭代在时间方向更新层速度模型包括：

根据偏移CRP道集和拾取的剩余延迟时迭代更新，直至满足精度为止，在迭代更新过程中通过偏移道集质量、成像效果以及速度体本身等多个方面进行质量监控。

4.如权利要求3所述的基于层剥离技术的时间域速度建模方法，其特征在于，

所述步骤S7中基于层剥离技术进行空间方向的更新包括：

首先，在偏移叠加剖面上拾取层位；

然后，沿这些层位由浅及深，逐层横向拾取剩余速度；

最后，根据拾取的剩余速度更新原有层速度。