CN110618460A - 一种结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，输入微测井速度曲线、解释层位、工区范围、反演所需的微测井数、反演的网格、约束权重；统计各微测井的距离分布，确定参考距离；基于微测井的参考距离和层位，插值出层位面；统计各层位面的平均值，并将微测井的速度曲线变换为对应层位平均值的速度曲线；基于微测井的参考距离和水平位置，计算径向权重和方位权重；以微测井的方位系数作为未知量，构建反演方程组，以变换后的微测井速度作为右端项，并添加反演约束项；求解反演方程组，获得方位系数。逐点进行方位插值，并将各点的插值结果进行层位变换，获得表层速度模型。与现有技术相比，本发明所得速度模型更符合地表调查的结果。

Description

一种结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法

技术领域

本发明涉及油气勘探地震资料处理技术领域，特别是一种结合层位信息的 微测井方位加权插值建模方法。

背景技术

山地、黄土塬、沙漠和戈壁等复杂地表地区，地表起伏剧烈，结构横纵向 变化大，导致静校正问题突出，直接影响后续资料处理。对近地表结构的调查 研究可用以解决静校正问题，也可以为确定合理地激发、接收条件提供依据， 保证数据采集的质量。此外，近地表调查还可以研究表层的吸收衰减作用，用 于地震数据保幅处理。

目前陆上勘探最常用的近地表调查方法有微测井、小折射、浅反射、探地 雷达等方法。微测井通过钻孔技术打穿低降速带，直接进行对近地表结构的探 查，获得浅层的岩性、速度等信息，确定最佳激发岩性和井深，是一种精度高、 应用广的方法。虽然微测井有以上优点，但成本、周期等问题往往限制了该方 法的大量应用，通常只能在离散的调查点处实施。若要描述完整的近地表的结 构变化，必须进行数据内插。如果内插算法的精度不足，将难以精细反映近地 表的变化特征，进而需要加密调查点以保证精度，提高了勘探成本，延长了生 产周期。常规插值做法之一是应用径向基函数等算法进行横向插值。传统径向 基函数插值法不需进行人为统计和分析，应用简单，效率高，但没有考虑方位 影响及地层厚度的横向变化，插值结果的精度较低。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种结合层位信息的 微测井方位加权插值建模方法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，包括以下步骤：

步骤一，确定微测井的主要信息，微测井的主要信息包括微测井速度曲线、 解释层位、工区范围、反演所需的微测井数、反演的网格、约束权重，然后输 入微测井的主要信息；

步骤二，统计各微测井的距离分布，确定参考距离；

步骤三，基于微测井的参考距离和层位，插值出层位面；

步骤四，统计各层位面的平均值，并将微测井的速度曲线变换为对应层位 平均值的速度曲线；

步骤五，基于微测井的参考距离和水平位置，计算径向权重和方位权重；

步骤六，以微测井的方位系数作为未知量，构建反演方程组，以变换后的 微测井速度作为右端项，并添加反演约束项；

步骤七，求解反演方程组，获得方位系数。

步骤八，逐点进行方位插值，并将各点的插值结果进行层位变换，获得表 层速度模型。

进一步，所示步骤二中，对于各微测井，统计出其它微测井与该微测井的 距离，基于输入的反演所需微测井数，确定与之相对应的距离，并作为该微测 井的参考距离。

进一步，在步骤三中，插值层位面是通过径向基函数方法计算得到，具体 计算方法如下：某层位面在n口微测井处测得的层位深度为s_i,(i＝1,…,n)，以作为目标函数，式中λ_j为第j口微测井的权重系数，s_j为 第j口微测井的层位深度，||x_i-x_j||₂表示第i口微测井与第j口微测井的水平距离， ||.||₂为二范数运算，x_i、x_j分别为第i、j口微测井的位置；R为径向权重函数， 其形式为：式中，为第i口微测井和第j口微测 井的距离与参考距离的比值，r_ref为参考距离；结合最小二乘思想，求解得到各 口微测井的权重，并进行全区的层面插值，插值公式如下：其中，s(x)为插值得到的层位面，x为插值点的水平位置。

进一步，在步骤四中，以各层位面的平均值为基准，对微测井速度所对应 的深度进行线性变换，使对应同一层位的深度统一为该层位平均深度，层位间 的深度由上下层位的平均深度线性计算得到，具体计算公式为： 其中，H为变换后的深度，h为原始深度，h_i、h_i+1为h 对应的上下层位面深度，为相应的层位面的平均深度。

进一步，所述步骤五中，每口微测井的径向权重的计算公式为：式中，R(r)为每口微测井的径向权重函数，为第i口微测井和第j口微测井的距离与参考距离的比值，x_i、x_j分别为第i、j口微 测井的位置，r_ref为参考距离。

进一步，在步骤五中，基于微测井的空间位置，对于各微测井，计算该微 测井与其它微测井之间的方位角，并以正北、东北、正东、东南、正南、西南、 正西、西北这八个主方位系数加权的形式表示相应方位角的权重，方位系数加 权所用函数为二阶三角B样条函数，具体形式如下： 其中，t∈[0,1]，为由方位角计算得到的参数， 计算公式为：其中θ为方位角，{...}为提取t的小数部分的数学运算符。

进一步，在步骤六中，基于如下形式的目标函数，构建敏感度矩阵：其中，v′_i、v′_j分别为第i、j口微测井的变换后的速 度曲线，W为由径向加权和方位加权计算得的综合权重，r_i,j、θ_i,j为第i口微测 井与第j口微测井之间的径向距离参数和方位角；综合权重W(θ,r)的计算公式如 下：式中，θ与r分别为方位角、径向距离参数，B(θ) 为八个主方位系数的加权值，为八个主方位系数的平均值，R(r)为径向权重函 数，光滑因子c为一远小于1的恒定正数。

进一步，在步骤六中，以相邻主方位系数之间的平滑约束作为反演约束项。

进一步，在步骤七中，结合最小二乘思想，应用SIRT算法求解反演方程组， 得到各口微测井的八个主方位系数。

进一步，在步骤八中，基于反演的主方位系数，计算综合权重，实施加权 插值，并将插值结果的相应深度由层位平均深度变换为插值点处的层位深度， 由此得到最终的插值结果。

与现有技术相比，本发明应用表层层位信息，并考虑方位影响，所得速度 模型更符合地表调查的结果，为之后的激发井深设计、振幅补偿、静校正等奠 定基础，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法的具体实施流 程图。

图2为工区内的微测井分布图。

图3为两口微测井速度信息显示图，其中(a)、(b)分别为微测井1的速度曲 线和解释层位信息，(c)、(d)分别为微测井2的速度曲线和解释层位信息。

图4为插值得到的层位面显示图。

图5为八个主方位的二阶三角B样条权重在极坐标系下的分布。

图6为常规径向基函数方法与本方法的插值结果显示图，其中(a)为常规径 向基函数法的插值结果显示图，(b)为本实施例插值得到的速度模型显示图。

图7为常规径向基函数法与本方法在地下6m处的结果对比，其中，(a)为径 向基函数法的结果，(b)为本方法的结果，图中黑色方框用于效果对比。

图8为反演得到的微测井方位权重显示图，其中黑点为微测井的位置，黑 色闭合曲线为相应微测井的方位权重。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对 本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明， 并不用于限定发明。

如图1所示，本实施例提供一种结合层位信息的微测井方位加权插值建模 方法，具体处理流程如下：

步骤一，确定微测井的主要信息，微测井的主要信息包括微测井速度曲线、 解释层位、工区范围、反演所需的微测井数、反演的网格、约束权重，然后输 入微测井的主要信息；图2展示的是微测井分布图，图中黑点表示微测井位置； 图3展示的是两口微测井的速度信息显示图，图3中的(a)、(b)分别展示了微测 井1的速度曲线和解释层位信息，(c)、(d)分别展示了微测井2的速度曲线和解 释层位信息；

步骤二，对于各微测井，统计出其它微测井与该微测井的距离，基于输入 的反演所需微测井数，确定与之相对应的距离，并作为该微测井的参考距离；

步骤三，基于微测井的参考距离和层位，插值出层位面，插值层位面是通 过径向基函数方法计算得到，具体计算方法如下：某层位面在n口微测井处测 得的层位深度为s_i,(i＝1,…,n)，以作为目标函数，式中λ_j为第 j口微测井的权重系数，s_j为第j口微测井的层位深度，||x_i-x_j||₂表示第i口微测井 与第j口微测井的水平距离，||.||₂为二范数运算，x_i、x_j分别为第i、j口微测井 的位置；R为径向权重函数，其形式为：式中，为第i口微测井和第j口微测井的距离与参考距离的比值，r_ref为参考距离；结合 最小二乘思想，求解得到各口微测井的权重，并进行全区的层面插值，插值公 式如下：其中，s(x)为插值得到的层位面，x为插值点的水平 位置；图4显示的是插值得到的层位面；

步骤四，统计各层位面的平均值，以各层位面的平均值为基准，对微测井 速度所对应的深度进行线性变换，使对应同一层位的深度统一为该层位平均深 度，层位间的深度由上下层位的平均深度线性计算得到，具体计算公式为： 其中，H为变换后的深度，h为原始深度，h_i、h_i+1为h 对应的上下层位面深度，为相应的层位面的平均深度；

步骤五，基于微测井的参考距离和水平位置，计算径向权重和方位权重； 每口微测井的径向权重的计算公式为：式中，R(r)为每口 微测井的径向权重函数，为第i口微测井和第j口微测井的距离与参考 距离的比值，x_i、x_j分别为第i、j口微测井的位置，r_ref为参考距离；

基于微测井的空间位置，对于各微测井，计算该微测井与其它微测井的方 位角，并以正北、东北、正东、东南、正南、西南、正西、西北这八个主方位 系数加权的形式表示相应方位角的权重，方位系数加权所用函数为二阶三角B 样条函数，具体形式如下：其中，t∈[0,1]，为 由方位角计算得到的参数，图5展示了八个主方位的二阶三角B样条权重在极 坐标系下的分布。

步骤六，以微测井的方位系数作为未知量，基于如下形式的目标函数，构 建敏感度矩阵：其中，v′_i、v′_j分别为第i、j口微测 井的变换后的速度曲线，W为由径向加权和方位加权计算得的综合权重，r_i,j、θ_i,j为第i口微测井与第j口微测井之间的径向距离参数和方位角；综合权重的计算 公式如下：式中，θ与r分别为方位角、径向距离参数， B(θ)为八个主方位系数的加权值，为八个主方位系数的平均值，R(r)为径向 权重函数，光滑因子c为一远小于1的恒定正数，以变换后的微测井速度作为 右端项，以相邻主方位系数之间的平滑约束作为反演约束项；

步骤七，求解反演方程组，结合最小二乘思想，应用SIRT算法求解反演方 程组，得到各口微测井的八个主方位系数。

步骤八，逐点进行方位插值，基于反演的主方位系数，计算综合权重，实 施加权插值，并将插值结果的相应深度由层位平均深度变换为插值点处的层位 深度，由此得到最终的插值结果，即获得表层速度模型。

采用常规径向基函数方法的插值得到的速度模型如图6(a)所示，图6(b)为本 方法插值得到的速度模型。对比两个结果，本实施例的速度与层位面更符合。 图7为径向基函数法与本实施例的方法在地下6m处的结果对比，其中，图7(a) 为径向基函数法的结果，图7(b)为本方法的结果，对比两个结果在方框中的部分， 本实施例的结果具有更高的横向分辨率。本实施例反演得到的微测井方位权重 如图8所示，其中黑点为微测井的位置，黑色闭合曲线为微测井的方位权重， 通过闭合曲线的大小、闭合曲线在不同方位上与微测井的相对距离，表示各微 测井在不同方位上的权重分布。该例证明了本本发明的方法是一种应用表层层 位信息、考虑方位因素且精度较高的微测井插值方法。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术 方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，确定微测井的主要信息，微测井的主要信息包括微测井速度曲线、解释层位、工区范围、反演所需的微测井数、反演的网格、约束权重，然后输入微测井的主要信息；

步骤二，统计各微测井的距离分布，确定参考距离；

步骤三，基于微测井的参考距离和层位，插值出层位面；

步骤四，统计各层位面的平均值，并将微测井的速度曲线变换为对应层位平均值的速度曲线；

步骤五，基于微测井的参考距离和水平位置，计算径向权重和方位权重；

步骤六，以微测井的方位系数作为未知量，构建反演方程组，以变换后的微测井速度作为右端项，并添加反演约束项；

步骤七，求解反演方程组，获得方位系数。

步骤八，逐点进行方位插值，并将各点的插值结果进行层位变换，获得表层速度模型。

2.根据权利要求1所述的结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，其特征在于：所示步骤二中，对于各微测井，统计出其它微测井与该微测井的距离，基于输入的反演所需微测井数，确定与之相对应的距离，并作为该微测井的参考距离。

3.根据权利要求2所述的结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，其特征在于，在步骤三中，插值层位面是通过径向基函数方法计算得到，具体计算方法如下：某层位面在n口微测井处测得的层位深度为s_i,(i＝1,…,n)，以作为目标函数，式中λ_j为第j口微测井的权重系数，s_j为第j口微测井的层位深度，||x_i-x_j||₂表示第i口微测井与第j口微测井的水平距离，||.||₂为二范数运算，x_i、x_j分别为第i、j口微测井的位置；R为径向权重函数，其形式为：式中，为第i口微测井和第j口微测井的距离与参考距离的比值，r_ref为参考距离；结合最小二乘思想，求解得到各口微测井的权重，并进行全区的层面插值，插值公式如下：其中，s(x)为插值得到的层位面，x为插值点的水平位置。

4.根据权利要求1所述的结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，其特征在于，在步骤四中，以各层位面的平均值为基准，对微测井速度所对应的深度进行线性变换，使对应同一层位的深度统一为该层位平均深度，层位间的深度由上下层位的平均深度线性计算得到，具体计算公式为：其中，H为变换后的深度，h为原始深度，h_i、h_i+1为h对应的上下层位面深度，为相应的层位面的平均深度。

5.根据权利要求1所述的结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，其特征在于，所述步骤五中，每口微测井的径向权重的计算公式为：式中，R(r)为每口微测井的径向权重函数，为第i口微测井和第j口微测井的距离与参考距离的比值，x_i、x_j分别为第i、j口微测井的位置，r_ref为参考距离。

6.根据权利要求1所述的结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，其特征在于，在步骤五中，基于微测井的空间位置，对于各微测井，计算该微测井与其它微测井之间的方位角，并以正北、东北、正东、东南、正南、西南、正西、西北这八个主方位系数加权的形式表示相应方位角的权重，方位系数加权所用函数为二阶三角B样条函数，具体形式如下：其中，t∈[0,1]，为由方位角计算得到的参数，计算公式为：其中θ为方位角，{...}为提取t的小数部分的数学运算符。

7.根据权利要求1所述的结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，其特征在于，在步骤六中，基于如下形式的目标函数，构建敏感度矩阵：其中，v′_i、v′_j分别为第i、j口微测井的变换后的速度曲线，W为由径向加权和方位加权计算得的综合权重，r_i,j、θ_i,j为第i口微测井与第j口微测井之间的径向距离参数和方位角；综合权重W(θ,r)的计算公式如下：式中，θ与r分别为方位角、径向距离参数，B(θ)为八个主方位系数的加权值，为八个主方位系数的平均值，R(r)为径向权重函数，光滑因子c为一远小于1的恒定正数。

8.根据权利要求1所述的结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，其特征在于，在步骤六中，以相邻主方位系数之间的平滑约束作为反演约束项。

9.根据权利要求1所述的结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，其特征在于，在步骤七中，结合最小二乘思想，应用SIRT算法求解反演方程组，得到各口微测井的八个主方位系数。

10.根据权利要求1所述的结合层位信息的微测井方位加权插值建模方法，其特征在于，在步骤八中，基于反演的主方位系数，计算综合权重，实施加权插值，并将插值结果的相应深度由层位平均深度变换为插值点处的层位深度，由此得到最终的插值结果。