CN109884710A - 针对激发井深设计的微测井层析成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种针对激发井深设计的微测井层析成像方法，包括：输入微测井信息、微测井初至走时数据、微测井层位解释信息；确定反演深度和反演网格；基于确定的反演网格，对微测井层位解释信息进行网格化，获得与模型尺度相一致的解释约束项；构建方程组，并添加速度平滑项以及微测井解释约束项；求解方程组，获得反演结果；对结果重采样，获得符合要求的速度模型。该针对激发井深设计的微测井层析成像方法降低了人为影响，所得速度分布包含更多的近地表构造细节，便于得到准确的最佳激发深度，确保地震数据的采集质量，为之后的地震数据处理奠定了基础。

Description

针对激发井深设计的微测井层析成像方法

技术领域

本发明涉及气勘探地震资料处理技术领域，特别是一种针对激发井深设计的微测井层析成像方法。

背景技术

近地表问题是陆上地震勘探最常见的问题之一。为研究近地表结构，近地表调查(小折射、微测井等)是目前常规的生产环节。微测井解释方法能为地震数据采集选择最佳激发岩性和井深，确保地震数据的采集质量。此外，利用微测井资料还可得到工区内表层速度和厚度在横向上和纵向上的变化规律，为室内地震数据处理提供静校正量。对于山前带等复杂地区的地震勘探，如何计算近地表速度分布，并有效确定表层厚度、激发井深等，成为十分重要的研究课题，而近地表调查发挥了举足轻重的作用。

微测井常规解释首先钻井穿过低降速带，从井底到井口依次激发，根据接收到的透射地震波记录，拾取地震波初至走时并转换成垂向时间，与对应的深度绘在时深坐标系内，根据直达波在地层中的传播规律，若不同深度点位于同一速度层内，时深曲线为一直线，不同速度层对应的直线斜率不同，根据其分布规律，划分出各层的位置，直线的斜率为介质的层速度，两直线的交点为介质的分界面。拟合时深曲线可得层速度及其厚度。

常规微测井解释过程中，层位的划分需要凭借处理人员的视觉和经验来判定，参数选取的正确性和可靠性受人为因素的影响大，难以真实客观的评价处理方法和参数的选择。结果只能粗略描述近地表结构，难以描述复杂地表的细节，不易准确给定激发井深，降低近地表调查结果的可信度，这制约了微测井技术的应用。为此，我们发明了一种针对激发井深设计的微测井层析成像方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对微测井解释人工分层的问题，创新提出了微测井层析成像，对近地表速度分布进行有效评价的针对激发井深设计的微测井层析成像方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：针对激发井深设计的微测井层析成像方法，该针对激发井深设计的微测井层析成像方法包括：步骤一，输入微测井信息、微测井采集的深度与初至走时数据、微测井层位解释信息；步骤二，确定最大反演深度和反演速度网格，设定反演的模型参数S；步骤三，基于已定的反演网格，对微测井层位解释信息进行网格化，获得与模型尺度相一致的解释约束项V_mdl；步骤四，构建方程组，并添加速度平滑项以及微测井解释约束项；步骤五，应用SIRT算法求解方程组，获得反演结果；步骤六，对结果重采样，获得符合要求的速度模型。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤一中，输入的微测井信息包含站号、横纵坐标、高程，微测井深度与初至走时数据包含微测井各点的激发深度和初至走时信息，微测井层位解释信息包括各层位的深度及速度。

在步骤一中，将初至的走时斜率转化为速度，并通过设定地表最小速度和最大速度，剔除速度过低或过高的微测井数据。

在步骤二中，反演所采用的深度大于所用微测井的最大采集深度。

在步骤二中，设定初始模型参数为初至的走时斜率。

在步骤三中，为实现微测井层位解释信息的网格化，从地表到最大反演深度逐步循环，当网格深度位于某解释层内时，采用该层的解释速度作为解释约束项。

在步骤四中，构建的方程组如下：

其中，

A为由Z计算得出的矩阵，元素为射线在模型网格内的长度；

ε₁为平滑权重系数；

L为平滑矩阵；

ε₂为约束权重系数，若不使用解释结果进行约束，该系数设置为零；

I为单位矩阵；

为微测井解释慢度约束矩阵；

T为拾取的微测井初至走时数据。

在步骤四中，矩阵L为拉普拉斯算子构成的矩阵，以保证结果的平稳光滑。

在步骤四中，微测井解释慢度约束项是由步骤三中的解释约束项的倒数构建而成的。

在步骤四中，若不使用解释约束，设约束权重系数为零。

在步骤五中，应用SIRT迭代计算前，设置最大次数和终止误差为计算终止条件。

在步骤六中，对结果重采样之前，将反演得到的慢度转化为速度值。

此外，反演前对反演所用数据进行筛选，对一些误差较大的数据进行剔除处理。

本发明通过针对激发井深设计的微测井层析成像方法降低了人为影响的干扰，所得速度分布包含更多的近地表构造细节，便于得到准确的最佳激发深度。应用这种方法，提高近地表调查结果的可信度，确保地震数据的采集质量，为之后的地震数据处理奠定了基础，并具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明针对激发井深设计的微测井层析成像方法的具体实施例的流程图；

图2为第一具体实施例中常规微测井解释成果图；

图3为第一具体实施例中无解释成果约束的层析成像结果图；

图4为第一具体实施例中解释成果约束的层析成像结果图；

图5为第二具体实施例中常规微测井解释成果图；

图6为第二具体实施例中无解释成果约束的层析成像结果图；

图7为第二具体实施例中解释成果约束的层析成像结果图。

具体实施方式

为使本发明的上述优点能更明显易懂，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为本发明针对激发井深设计的微测井层析成像方法的流程图。

步骤一，输入微测井信息(站号、横纵坐标、高程)、微测井采集的深度与初至走时数据(Z,T)、微测井层位解释信息(Z_L,V_L)，其中,

Z为微测井深度；

T为微测井垂向初至走时；

Z_L为微测井解释的层位深度；

V_L为微测井解释的层速度；

输入的微测井信息包含站号、横纵坐标、高程，微测井深度与初至走时数据包含微测井各点的激发深度和初至走时信息，微测井层位解释信息包括各层位的深度及速度。在一实施例中，将初至的走时斜率转化为速度，并通过设定地表最小速度和最大速度，剔除速度过低或过高的微测井数据。

步骤二，确定最大反演深度和反演速度网格，设定反演的模型参数S；反演所采用的深度大于所用微测井的最大采集深度。设定初始模型参数为初至的走时斜率。

步骤三，基于已定的反演网格，对微测井层位解释信息进行网格化，获得与模型尺度相一致的解释约束项V_mdl；为实现微测井层位解释信息的网格化，从地表到最大反演深度逐步循环，当网格深度位于某解释层内时，采用该层的解释速度作为解释约束项。

步骤四，构建方程组(反演矩阵及右端项)，并添加速度平滑项以及微测井解释约束项，如下：

其中，

A为由Z计算得出的矩阵，元素为射线在模型网格内的长度；

ε₁为平滑权重系数；

L为平滑矩阵；

ε₂为约束权重系数，若不使用解释结果进行约束，该系数设置为零；

I为单位矩阵；

为微测井解释慢度约束矩阵；

矩阵L为拉普拉斯算子构成的矩阵，以保证结果的平稳光滑。

微测井解释慢度约束项是由步骤三中的解释约束项的倒数构建而成的。

若不使用解释约束，可设约束权重系数为零。

步骤五，应用SIRT算法求解方程组，获得反演结果；应用SIRT(联合迭代重建法)迭代计算前，设置最大次数和终止误差为计算终止条件。

步骤六，对结果重采样，获得符合要求的速度模型。对结果重采样之前，将反演得到的慢度转化为速度值。

此外，在步骤一之前对反演所用数据进行筛选，对一些误差较大的数据进行剔除处理。

图2－4为第一个实例的成图显示。其中图2为常规微测井解释成果图，该例的具体实施流程如下：

(1)输入微测井信息、深度与初至走时数据(共30个)、微测井层位解释信息(共3层)，设定最大速度为7km/s，最小速度为0.2km/s，并以此标准对数据进行筛选，剔除速度过低或过高的微测井数据；

(2)根据测井数据的最大深度，确定最大反演深度为30m，为精细表示反演速度，设定反演速度网格大小为0.2m；

(3)基于0.2m的反演网格，对微测井层位解释信息进行网格化，获得反演深度小于30m的速度网格先验信息，作为解释约束项；

(4)根据微测井激发深度，构建方程组，并添加速度平滑项，其系数ε₁＝1，基于解释层位信息，添加微测井解释约束项，其系数ε₂＝0或1，分别测试有无解释成果约束的结果；

(5)应用SIRT算法求解方程组，其中设最大迭代次数为10000次，迭代终止误差为0.0001，计算获得反演结果；

(6)对结果重采样，获得符合要求的速度模型，图3为无解释成果约束的层析成像结果(ε₂＝0)，图4有解释成果约束的层析成像结果(ε₂＝1)。

对比图2、图3、图4的三幅结果，图2的常规微测井解释成果将浅层划分为三层：第一层速度为0.451km/s，厚度为1.97m；第二层速度为1.221km/s，厚度为6.45m；第三层速度为1.585km/s。图3的无解释约束的微测井层析成像成果展示了浅层连续的速度曲线，图4的引入解释约束的微测井层析成像成果不仅展示了浅层连续的速度曲线，还更好的展示了近地表的分层现象。

图5－7为第二个实例的成图显示，其中图5为常规微测井解释成果图。该例的具体实施流程如下：

(1)输入微测井信息、深度与初至走时数据(共29个)、微测井层位解释信息(共3层)，设定最大速度为7km/s，最小速度为0.2km/s，并以此标准对数据进行筛选，剔除速度过低或过高的微测井数据；

(2)根据测井数据的最大深度，确定最大反演深度为30m，为精细表示反演速度，设定反演速度网格大小为0.2m；

(3)基于0.2m的反演网格，对微测井层位解释信息进行网格化，获得反演深度小于30m的速度网格先验信息，作为解释约束项；

(4)根据微测井激发深度，构建方程组，并添加速度平滑项，其系数ε₁＝1，基于解释层位信息，添加微测井解释约束项，其系数ε₂＝0或1，分别测试有无解释成果约束的结果；

(5)应用SIRT算法求解方程组，其中设最大迭代次数为10000次，迭代终止误差为0.0001，计算获得反演结果；

(6)对结果重采样，获得符合要求的速度模型，图6为无解释成果约束的层析成像结果(ε₂＝0)，图7有解释成果约束的层析成像结果(ε₂＝1)。

对比图5、图6、图7的三幅结果，图5的常规微测井解释成果将浅层划分为三层：第一层速度为0.404km/s，厚度为2.73m；第二层速度为1.067km/s，厚度为6.16m；第三层速度为1.514km/s。由于初至走时拾取存在误差，图6中无解释约束的微测井层析成像所得的浅层速度曲线呈现出明显的抖动，而图7中引入解释约束的微测井层析成像的速度曲线更稳定，解释信息明显抑制了走时中的误差影响，清晰的展现了近地表的分层现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的专利涵盖范围内。

Claims (12)

1.针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，该针对激发井深设计的微测井层析成像方法包括：

步骤一，输入微测井信息、微测井采集的深度与初至走时数据、微测井层位解释信息；

步骤二，确定最大反演深度和反演速度网格，设定反演的模型参数S；

步骤三，基于已定的反演网格，对微测井层位解释信息进行网格化，获得与模型尺度相一致的解释约束项V_mdl；

步骤四，构建方程组，并添加速度平滑项以及微测井解释约束项；

步骤五，应用SIRT算法求解方程组，获得反演结果；

步骤六，对结果重采样，获得符合要求的速度模型。

2.根据权利要求1所述的针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，在步骤一中，输入的微测井信息包含站号、横纵坐标、高程，微测井深度与初至走时数据包含微测井各点的激发深度和初至走时信息，微测井层位解释信息包括各层位的深度及速度。

3.根据权利要求1所述的针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，在步骤一中，将初至的走时斜率转化为速度，并通过设定地表最小速度和最大速度，剔除速度过低或过高的微测井数据。

4.根据权利要求1所述的针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，在步骤二中，反演所采用的深度大于所用微测井的最大采集深度。

5.根据权利要求1所述的针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，在步骤二中，设定初始模型参数为初至的走时斜率。

6.根据权利要求1所述的针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，在步骤三中，为实现微测井层位解释信息的网格化，从地表到最大反演深度逐步循环，当网格深度位于某解释层内时，采用该层的解释速度作为解释约束项。

7.根据权利要求1所述的针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，在步骤四中，构建的方程组如下：

其中，

A为由Z计算得出的矩阵，元素为射线在模型网格内的长度；

ε₁为平滑权重系数；

L为平滑矩阵；

ε₂为约束权重系数，若不使用解释结果进行约束，该系数设置为零；

I为单位矩阵；

为微测井解释慢度约束矩阵；

T为拾取的微测井初至走时数据。

8.根据权利要求7所述的针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，在步骤四中，矩阵L为拉普拉斯算子构成的矩阵，以保证结果的平稳光滑。

9.根据权利要求7所述的针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，在步骤四中，微测井解释慢度约束项是由步骤三中的解释约束项的倒数构建而成的。

10.根据权利要求7所述的针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，在步骤四中，若不使用解释约束，设约束权重系数为零。

11.根据权利要求1所述的针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，在步骤五中，应用SIRT迭代计算前，设置最大次数和终止误差为计算终止条件。

12.根据权利要求1所述的针对激发井深设计的微测井层析成像方法，其特征在于，在步骤六中，对结果重采样之前，将反演得到的慢度转化为速度值。