CN110967745A - 一种火成岩的深度域速度建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火成岩的深度域速度建模方法，包括：获取火成岩的初始速度场和测井分层数据；基于所述初始速度场和测井分层数据反演出背景速度场；基于所述背景速度场，提高分辨率并进行网络层析反演迭代，得到初始火成岩深度域速度模型；向所述初始火成岩深度域速度模型的目标函数中加入井震误差和构造误差，得到最终火成岩深度域速度模型。本发明该速度模型对火成岩的刻画更精细，整体速度变化更合理。利用该模型进行深度偏移后，能够较好消除火成岩对下覆地层的影响，消除假构造、假断裂，恢复真实的构造形态和特征。同时，微小裂缝的刻画更清晰，更真实，缝洞体能量更聚焦，成像效果更好，取得良好效果。
Description
技术领域
本发明涉及火成岩发育区的深度域高精度速度建模技术领域，尤其涉及一种火成岩的深度域速度建模方法。
背景技术
速度模型是影响深度成像的关键因素，偏移后的同相轴位置的精确度，实际上依赖于所用偏移算法的特性和速度误差，速度误差达到5％以上就可能引起下覆地层同相轴变形。在塔里木盆地二叠系发育大量剧烈变化的火成岩，随着火成岩岩性和厚度变化，速度横向变化剧烈，从测井上分析，不同岩性的火成岩速度相差大于1000m/s，而常规网格层析速度建模难以反演出精确的速度场，因此影响下覆地层成像，引起一些假构造、假断层现象，对断裂解释、储层预测和构造型圈闭描述等均造成影响。
常规的深度偏移速度模型的优化和迭代通过拾取CIP道集的剩余延迟，建立目标函数并构建残差方程，利用倾角、方位角等多属性约束的网格层析成像得到模型的更新量，能有效反演出背景场的速度趋势，对大套地层和大尺度地质体有很好的适应性。但基于数据驱动的反演，为了保持解稳定性，防止出现局部极值，其反演尺度只能局限在1000米左右。然而当区域发育火成岩等特殊岩体，横向展布只有两三百米甚至更小，尤其是其横向速度和岩性变化剧烈时，常规的完全基于数据驱动的网格层析反演方法已经无法准确反演出岩性体的速度和横向展布特征。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种火成岩的深度域速度建模方法，包括以下步骤：
获取火成岩的初始速度场和测井分层数据；
基于所述初始速度场和测井分层数据反演出背景速度场；
基于所述背景速度场，提高分辨率并进行网络层析反演迭代，得到初始火成岩深度域速度模型；
向所述初始火成岩深度域速度模型的目标函数中加入井震误差和构造误差，得到最终火成岩深度域速度模型。
在一个实施例中，通过以下步骤反演出背景速度场：
利用偏移后的道集进行剩余曲率的拾取来建立残差方程；
求解所述残差方程，得到背景速度残差；
基于所述背景速度残差，对所述初始速度场进行更新，得到背景速度场。
在一个实施例中，对偏移后的道集进行包括多次波压制和去噪的处理，以准确进行剩余曲率的拾取。
在一个实施例中，多次波压制处理包括拉动变换，去噪处理包括随机噪音去除。
在一个实施例中，通过设定门槛值和限制向上向下的时窗值来避开多次波拾取有效信号。
在一个实施例中，通过以下步骤提高分辨率并进行网络层析反演迭代：
基于所述背景速度场，增加成像点的密度，以增加剩余曲率的拾取密度和反演精度，从而确保能够拾取到火成岩高速层的剩余曲率；
控制网络层析反演迭代的精度，以使第一反演尺度的网络层析反演迭代向第二反演尺度的网络层析反演迭代转变，所述第一反演尺度大于第二反演尺度。
在一个实施例中，通过以下步骤得到最终火成岩深度域速度模型：
向所述初始火成岩反演模型的目标函数中加入井震误差和构造误差，形成修改后的目标函数；
对所述修改后的目标函数进行网络层析反演迭代，得到最终火成岩深度域速度模型。
在一个实施例中，通过以下表达式形成修改后的目标函数：
其中：w(m)表示目标函数，m表示构造层位，
表示未校平的成像道集，
表示井震误差，
表示构造误差，x和y分别表示横坐标和纵坐标，events表示同相轴，h表示炮检距，zevents(h)表示同相轴h处深度，zevents(href)表示目标同相轴参考炮检距h处深度，marker表示井处的同相轴深度，wells表示井，zmig表示偏移剖面的地震深度，zwell表示对应层位的测井深度，minit表示真实构造地层层位，mcurrent表示当前的成像深度，α和β表示约束权系数。
在一个实施例中，在井处，α为1，β为0；在无井处，α为0，β为1。
在一个实施例中，基于数据驱动，利用网络层析反演方法和预设尺度参数反演出背景速度场。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
本发明通过针对火成岩的深度域速度建模攻关，经过多轮速度模型的更新迭代后，得到最终深度域速度模型。该速度模型对火成岩的刻画更精细，整体速度变化更合理。利用该模型进行深度偏移后，能够较好消除火成岩对下覆地层的影响，消除假构造、假断裂，恢复真实的构造形态和特征。同时，微小裂缝的刻画更清晰，更真实，缝洞体能量更聚焦，成像效果更好，取得良好效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例的火成岩的深度域速度建模方法的流程图；
图2为常规速度建模(左)与火成岩建模(右)效果对比图；
图3为常规速度建模(左)与火成岩建模(右)成像效果对比图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
现有的完全基于数据驱动的网格层析反演方法，不能精细刻画火成岩区速度纵横向剧烈变化，速度误差较大从而对下覆地层成像造成影响，容易产生继承性假构造、假断层等问题。为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种火成岩的深度域速度建模方法，可应用于火成岩区精细速度模型的建立和深度域成像以及断裂体系的识别和储层预测等。
下面以某地区二叠系火成岩为例对本发明实施例的火成岩的深度域速度建模方法进行详细说明。
图1为本发明实施例的火成岩的深度域速度建模方法的流程图。如图1所示，可以包括步骤S110至S140。
在步骤S110中，获取火成岩的初始速度场和测井分层数据。其中，初始速度场指从时间域经过时深转换得到的初始的深度域速度场，测井分层数据指测井中得到的有关地质分层的数据，由甲方提供。
在步骤S120中，基于所述初始速度场和测井分层数据反演出背景速度场。本步骤为常规速度建模步骤(也称常规反演)，优选地，基于数据驱动，利用网络层析反演方法和大尺度参数反演出背景速度场。
具体地，首先，利用偏移后的道集进行剩余曲率的拾取来建立残差方程；其次，求解所述残差方程，得到背景速度残差，反演出火成岩的基本形态；最后，基于所述背景速度残差，对所述初始速度场进行更新，得到背景速度场。需要注意的是，在建模过程中首先确保浅层速度模型的准确更新。
为了保证剩余曲率的准确拾取，对偏移后的道集进行多次波压制和去噪等处理，例如：拉动变换，随机噪音去除等等。为了尽量消除多次波的影响，通过设定门槛值和限制向上向下的时窗值来避开多次波拾取有效信号。
在步骤S130中，基于所述背景速度场，提高分辨率并进行网络层析反演迭代，得到初始火成岩深度域速度模型。
浅层模型更新后，已经反演出火成岩的大致形态，但依然没能较好地雕刻出火成岩区高速体。为此，需要进行提高精度层析反演迭代。本步骤为高分辨率建模步骤(也称高精度反演)，具体地，首先，增加成像点的密度，以增加剩余曲率的拾取密度和反演精度，从而确保能够拾取到火成岩高速层的剩余曲率；其次，控制网络层析反演迭代的精度，由大尺度的网络层析反演迭代向小尺度的网络层析反演迭代转变。提高分辨率后，可较好雕刻出火成岩形态变化。高精度反演比常规反演精度更高，可较清晰地反应出火成岩速度横向变化情况，从一定程度上消除了部分火成岩对下伏地层的假构造现象。
在步骤S140中，向所述初始火成岩深度域速度模型的目标函数中加入井震误差和构造误差，得到最终火成岩深度域速度模型。
高精度反演之后，反演出火成岩基本形态，得到初始火成岩反演模型。在此基础上，针对火成岩进行构造约束高精度速度建模，向初始火成岩反演模型的目标函数中加入井震误差和构造误差，并通过网络层析反演迭代，得到最终火成岩深度域速度模型，更加精细刻画出了火成岩速度的纵、横向变化和分布，进一步消除火成岩的影响，恢复真实的构造形态。
针对常规速度反演只由剩余时差建立目标函数不同，对火成岩区，通过加密拾取量，加入井震误差和构造误差，得到修改后的目标函数，并通过改进的网络层析反演迭代，得到最终火成岩深度域速度模型，本步骤是火成岩建模的核心环节。
初始火成岩反演模型的目标函数：
最终火成岩深度域速度模型的目标函数：
其中：
w(m)表示目标函数，m表示构造层位；
x和y分别表示横坐标和纵坐标；
events表示同相轴；
h表示炮检距；
zevents(h)表示同相轴h处深度；
zevents(href)表示目标同相轴参考炮检距h处深度；
marker表示井处的同相轴深度；
wells表示井；
zmig表示偏移剖面的地震深度；
zwell表示对应层位的测井深度；
α表示约束权系数；
minit表示真实构造地层层位，真实构造地层层位是指的消除高速拉伸引起的构造幅度后得到的构造层位；通过更新速度场，用正确的速度场进行深度偏移，得到偏移构造的地层层位；通过拾取真实的构造深度与现有成像的构造深度差，加入目标函数，通过层析方程更新速度场，得到正确的成像深度；
mcurrent表示当前的成像深度；
B表示约束权系数。
并且，约束权系数是指在井处，α为1，β为0；在没有井的地方，α为0，β为1。
在获得了最终火成岩深度域速度模型后，进行深度域偏移成像。具体地，首先计算炮点和检波点旅行时；其次把单道地震记录按照旅行时放入地下成像路径上；最后计算每点的波长相加得到单点成像，整体剖面就是成像剖面。
通过该技术逐级提高速度模型的反演精度，从而为奥陶系碳酸盐岩储层成像质量的提高提供有力保障。在此基础上对奥陶系的碳酸盐岩开展储层预测综合研究，以此来落实本区有利圈闭，建立一套适合该区圈闭落实与评价的技术方法，在顺北地区取得新的认识和突破，为深大断裂的精细刻画和识别以及井位部署和钻探提供有力依据。
由图2可知，火成岩建模前后速度模型与地质体的叠合对比，通过火成岩速度建模，较好地刻画出了火成岩空间变化。由图3可知，成像效果对比，通过火成岩建模技术，能够较好消除火成岩对下覆地层的影响，消除假构造、假断裂，恢复真实的构造形态和特征，并进一步提高了该地区桑塔木组和奥陶系内幕的成像精度。
综上所述，本发明实施例通过针对火成岩的深度域速度建模攻关，经过多轮速度模型的更新迭代后，得到最终深度域速度模型。该速度模型对火成岩的刻画更精细，整体速度变化更合理。利用该模型进行深度偏移后，能够较好消除火成岩对下覆地层的影响，消除假构造、假断裂，恢复真实的构造形态和特征。同时，微小裂缝的刻画更清晰，更真实，缝洞体能量更聚焦，成像效果更好，取得良好效果。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种火成岩的深度域速度建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取火成岩的初始速度场和测井分层数据；
基于所述初始速度场和测井分层数据反演出背景速度场；
基于所述背景速度场，提高分辨率并进行网络层析反演迭代，得到初始火成岩深度域速度模型；
向所述初始火成岩深度域速度模型的目标函数中加入井震误差和构造误差，得到最终火成岩深度域速度模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤反演出背景速度场：
利用偏移后的道集进行剩余曲率的拾取来建立残差方程；
求解所述残差方程，得到背景速度残差；
基于所述背景速度残差，对所述初始速度场进行更新，得到背景速度场。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对偏移后的道集进行包括多次波压制和去噪的处理，以准确进行剩余曲率的拾取。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，多次波压制处理包括拉动变换，去噪处理包括随机噪音去除。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过设定门槛值和限制向上向下的时窗值来避开多次波拾取有效信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤提高分辨率并进行网络层析反演迭代：
基于所述背景速度场，增加成像点的密度，以增加剩余曲率的拾取密度和反演精度，从而确保能够拾取到火成岩高速层的剩余曲率；
控制网络层析反演迭代的精度，以使第一反演尺度的网络层析反演迭代向第二反演尺度的网络层析反演迭代转变，所述第一反演尺度大于第二反演尺度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤得到最终火成岩深度域速度模型：
向所述初始火成岩反演模型的目标函数中加入井震误差和构造误差，形成修改后的目标函数；
对所述修改后的目标函数进行网络层析反演迭代，得到最终火成岩深度域速度模型。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过以下表达式形成修改后的目标函数：
其中：w(m)表示目标函数，m表示构造层位，
表示未校平的成像道集，
表示井震误差，
表示构造误差，x和y分别表示横坐标和纵坐标，events表示同相轴，h表示炮检距，zevents(h)表示同相轴h处深度，zevents(href)表示目标同相轴参考炮检距h处深度，marker表示井处的同相轴深度，wells表示井，zmig表示偏移剖面的地震深度，zwell表示对应层位的测井深度，minit表示真实构造地层层位，mcurrent表示当前的成像深度，α和β表示约束权系数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在井处，α为1，β为0；在无井处，α为0，β为1。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于数据驱动，利用网络层析反演方法和预设尺度参数反演出背景速度场。
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