CN111257969A - 一种断层控制下高精度速度建模方法及处理终端 - Google Patents
一种断层控制下高精度速度建模方法及处理终端 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种断层控制下高精度速度建模方法及处理终端，所述方法包括如下步骤：步骤1：根据地震资料建立深度域初始层速度模型；步骤2：根据断层网格、断层块和层位网格构建地质网格建立构造模型；步骤3：拾取共成像点道集的剩余时差；步骤4：采用构造模型约束的层析成像反演方法对深度域初始层速度模型进行至少两次以上的若干次更新迭代处理；步骤5：进行叠前深度偏移计算，获得叠前深度偏移剖面和共成像点道集；步骤6：重复步骤2‑步骤5，直至经优化迭代后的深度域层速度模型符合成像地质要求，根据最终的深度域层速度模型进行叠前深度偏移体偏，完成速度建模。本发明提高成像精度和速度模型的精度，有效降低勘探风险。
Description
技术领域
本发明涉及地震勘探技术领域，具体是一种断层控制下高精度速度建模方法及处理终端。
背景技术
在地震勘探特别是油气藏勘探中，复杂断块成像和构造落实成为其中关键因素，对应构造圈闭落实、储层雕刻、钻井精确入靶等一系列地质风险因素都是实际勘探中需要迫切考量的，这导致地质勘探通常面临两个问题：成像精度和构造畸变。
叠前深度偏移是目前公认的一种有效解决地震成像的一种方法，但其成像精度的高低很大程度上依赖于深度-速度模型的合理性，因此，通常会借助层析成像方法(也即是层析反演方法)和依靠数据驱动来优化深度-速度模型，层析成像方法需要解释层位通过沿层建模，但不考虑断裂体系对模型的影响；对于依靠数据驱动，其充分利用所采集的地震资料信息进行速度建模。由于受到层析成像方法自身原理限制，层析反演速度建模在反演求解时容易出现不确定性，导致反演出的速度模型很难与真实的地质构造相吻合，尤其是在复杂断块发育的情况下，利用层析反演方法进行速度建模很难达到目标区的勘探评价要求，其中一个重要的原因就是井震闭合差无法消除，而使得地震深度和井深度存在误差。
目前来说，还没有一个很好有效断层下速度建模方法。相关的参考文献如下：
1.叶迪,程志国,郑伟,等.复杂构造建模技术在地震反演中的应用[J].石油地球物理勘探,2018,53(增刊):270-275。
2.薛花,杜民,文鹏飞,等.网格层析速度反演方法在准三维西沙水合物中的应用[J].物探与化探,2017,41(5):846-852。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一提供一种断层控制下高精度速度建模方法，其能够解决断层下速度建模的问题；
本发明的目的之二提供一种处理终端，其能够解决断层下速度建模的问题。
实现本发明的目的之一的技术方案为：一种断层控制下高精度速度建模方法，包括如下步骤：
步骤1：获取地震资料，根据地震资料得到共中心点道集，根据共中心点道集建立深度域初始层速度模型；
步骤2：定义断层和地层属性，加载断层和地层信息以建立断层网格和断层块，然后建立层位网格，根据断层网格、断层块和层位网格构建地质网格，从而建立构造模型；
步骤3：拾取共成像点道集的剩余时差；
步骤4：采用构造模型约束的层析成像反演方法对深度域初始层速度模型进行至少两次以上的若干次更新迭代处理，得到最终更新后的深度域层速度模型，更新后的深度域层速度模型包括速度三分量信息，速度三分量信息包括倾角、连续性和方位角信息，
其中，剩余时差作为地质网格信息输入的软约束，该软约束在每一次更新迭代过程中控制着当前深度域层速度模型与上一次深度域层速度模型的偏差；
步骤5：根据步骤4中得到的深度域层速度模型进行叠前深度偏移计算，获得叠前深度偏移剖面以及叠前深度偏移的共成像点道集；
步骤6：重复步骤2-步骤5，直至经优化迭代后的深度域层速度模型符合成像地质要求，根据最终的深度域层速度模型进行叠前深度偏移体偏，由此获得最终的成像结果剖面，完成速度建模。
进一步地，所述根据共中心点道集建立深度域初始层速度模型，包括如下步骤：
从共中心点道集中拾取出时间域的均方根速度，将时间域的均方根速度通过CVI约束速度反演方法建立符合地质学速度变化规律的时间域初始层速度模型，利用时间域-深度域转换得到深度域初始层速度模型。
进一步地，将所述共中心点道集进行处理，处理包括预处理、噪音压制、水平叠加、叠加偏移中的一种或多种，从经过处理后的中心点道集中拾取出时间域的均方根速度。
进一步地，所述步骤5中，层析成像反演方法为网格层析成像、基于构造模型层析成像、保持旅行时层析成像中的任一种。
实现本发明目的之二的技术方案为：一种处理终端，其包括，
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于运行所述程序指令，以执行所述断层控制下高精度速度建模方法中的步骤。
本发明的有益效果为：本发明可以获得断层控制下高精度的层速度模型，解决了地质学速度建模问题，为目前勘探开发提供了一套有针对性的解决方法，能够准确刻画断块两侧速度的变化特征，使有地质构造模型约束的速度模型及对应的构造模型保持高度的地质一致性。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2是一个深度域初始层速度模型的示意图；
图3是一个断层控制下建立的构造模型示意图；
图4是剩余时差的示意图；
图5是经过构造模型约束的层析成像反演方法得到的更新后的深度域层速度模型；
图6(a)是深度域初始层速度模型和经层析成像得到的深度域层速度模型在断层下盘A点处速度对比示意图；
图6(b)是深度域初始层速度模型和经层析成像得到的深度域层速度模型在断层上盘B点处速度对比示意图；
图7是深度域层速度模型与地震叠前剖面叠合显示示意图；
图8是经本步骤处理得到的深度域层速度模型的速度三分量信息的倾角示意图；
图9是经本步骤处理得到的深度域层速度模型的速度三分量信息的方位角示意图；
图10是将四口井(编号为W01-W04)与断层、层位模型信息的联合显示示意图；
图11是井震闭合差三维可视化显示图；
图12是保持旅行时层析成像反演前的深度域层速度模型和井分层显示示意图(井深度与速度反演后层位深度均存在一定深度误差)；
图13是保持旅行时层析成像反演后的深度域层速度模型和井分层显示示意图(井深度与速度反演后层位深度均存在一定深度误差为零)；
图14为本发明一种处理终端的结构示意图。
具体实施方案
下面，结合附图以及具体实施方案，对本发明做进一步描述：
如图1-图13所示，一种断层控制下高精度速度建模方法，包括如下步骤：
步骤1：获取包括炮线数据的地震资料，地震资料经过一序列时间域的常规去噪处理后得到共中心点道集，根据共中心点道集建立深度域初始层速度模型。可以将时间域的均方根速度通过CVI约束速度反演方法建立符合地质学速度变化规律的时间域初始层速度模型，利用时深(即时间域-深度域)转换从而得到深度域初始层速度模型。其中，时间域的均方根速度可以从经过常规处理后的共中心点道集上拾取，常规处理通常包括预处理、各种噪音压制(线性或非线性噪音，多次波等)、水平叠加、叠加偏移等处理。然后对深度域初始层速度模型进行基于射线跟踪的旅行时计算，根据计算出的旅行时进行深度域初始层速度模型的叠前深度偏移计算，从而得到叠前深度偏移剖面以及叠前深度偏移的共成像点道集(CIG)。图2是一个深度域初始层速度模型的示意图，其速度值的范围大致在3651m/s-6500m/s。
步骤2：建立构造模型，构造模型包括断层和层位模型。首先，定义断层和地层属性，加载断层和地层信息以建立断层网格和断层块，然后建立层位网格，根据断层网格、断层块和层位网格构建地质网格，从而建立构造模型。图3是一个断层控制下建立的构造模型示意图，其包含了断层网格和主要层位信息。
步骤3：拾取共成像点道集的剩余时差，剩余时差可以作为对叠前深度偏移的共成像点道集“未拉平程度”的估算，也即是校平共成像点道集。计算剩余时差方法为现有技术，在此不进行赘述。图4是剩余时差的示意图。
步骤4：将步骤1得到的深度域初始层速度模型、步骤2得到的构造模型和步骤3得到的剩余时差作为第一综合数据库，第一综合数据库用于为后续层析反演提供基础数据。
步骤5：采用基于步骤2的构造模型约束的层析成像反演方法对步骤1的深度域初始层速度模型进行至少两次以上的若干次更新迭代处理，得到最终更新后的深度域层速度模型。在更新迭代处理过程中，剩余时差作为地质网格信息输入的软约束，该约束项在每一次迭代过程中都控制着当前层速度模型与上一次层速度模型的偏差，从而得到更新迭代后的深度域层速度模型以及深度域层速度模型的速度三分量信息，速度三分量信息包括倾角、连续性和方位角信息。而未更新的深度域初始层速度模型是不具备速度三分量信息的，只有经过至少一次基于构造模型约束的层析成像迭代后的深度域层速度模型才具备。图5是经过构造模型约束的层析成像反演方法得到的更新后的深度域层速度模型，更新后的深度域层速度模型能够将地下构造特征准确刻画出来，能真实表征复杂地下地质特点。图6(a)是深度域初始层速度模型和经层析成像得到的深度域层速度模型在断层下盘A点处速度对比示意图；图6(b)是深度域初始层速度模型和经层析成像得到的深度域层速度模型在断层上盘B点处速度对比示意图，其中，左边的图为深度域初始层速度模型，右边的图为经层析成像得到的深度域层速度模型。在图6(包括(a)和(b))中，以主测线720为例，通过对比发现：深度域初始层速度模型在断层下盘A点速度为4308.24m/s，在断层上盘B点速度为4306.7m/s，断层上下盘(BA点)处的速度差异为1.54m/s；而经层析成像得到的深度域层速度模型在断层下盘A点速度为4346.79m/s，断层上盘B点速度为4504.5m/s，断层上下盘(BA点)处的速度差异为157.71m/s。由此可见，基于构造模型层析成像后得到的深度域层速度模型能够准确刻画了断层上下盘之间的速度差异。
图7是深度域层速度模型与地震叠前剖面叠合显示的示意图，从图7中，可看出，经构造模型约束得到的深度域层速度模型与对应的构造模型保持高度的地质一致性，速度场与真实地下地质吻合度高，有效刻画了断层成像，落实了断层圈闭的精确位置。
在本步骤中，层析成像反演方法通常包括网格层析成像、基于构造模型层析成像、保持旅行时层析成像等方法，层析成像反演方法实质上是一个最优化问题，目的在于找到一个层速度模型以使得目标函数(或称之为成本函数)最小化，目标函数在满足特定的软约束(地质信息输入)、硬约束(井震闭合差：偏移结果与井资料最大限度吻合)及地质因素约束条件下，对道集的未拉平程度在数学上进行量化，由于层析成像反演方法属于现有技术，也不进行赘述。
步骤6：将步骤5中经过第一轮更新迭代处理得到的深度域层速度模型的速度三分量信息和地质网格信息一起作为输入参与到步骤2的建立构造模型中，从而得到新的构造模型。同时，对经过第一轮更新迭代处理得到的深度域层速度模型进行叠前深度偏移计算，得到新的叠前深度偏移剖面和新的叠前深度偏移的共成像点道集。图8是经本步骤处理得到的深度域层速度模型的速度三分量信息的倾角示意图，图中，速度三分量的倾角范围大致在0-40°左右；图9是经本步骤处理得到的深度域层速度模型的速度三分量信息的方位角示意图，图中，速度三分量的方位角范围大致方位角10-320°左右。
然后，重复步骤2-步骤6进行深度域层速度模型优化迭代，直至使得目标函数C(m)达到最小值，否则继续进行优化迭代。当目标函数C(m)达到最小值，则意味着优化迭代后的深度域层速度模型符合成像地质要求，对应的获得最终的深度域层速度模型，并对最终的深度域层速度模型进行叠前深度偏移计算，获得最终的成像结果剖面，也即获得断层控制下高精度的层速度模型，完成速度建模。
通过步骤1-步骤6的处理，可以获得断层控制下高精度的层速度模型，解决了地质学速度建模问题，为目前勘探开发所面临的问题(构造圈闭落实、储层雕刻、钻井精确入靶)提供了一套有针对性的解决方法，充分考虑到地下介质的结构复杂性，准确刻画断块两侧速度的变化特征，使有地质构造模型约束的速度模型及对应的构造模型保持高度的地质一致性。
步骤7：经过步骤5后直接进入本步骤，根据步骤5中得到的深度域层速度模型进行叠前深度偏移计算，获得叠前深度偏移剖面以及叠前深度偏移的共成像点道集。
步骤8：将井标记(marker)与层位关联，并按步骤2的方法重新建立包含井信息、井分层的构造模型，计算出每个井分层对应的井震闭合差。图10是将四口井(编号为W01-W04)与断层、层位模型信息的联合显示示意图。图11是井震闭合差三维可视化显示图，图中显示的井震闭合差的深度范围在-200-0区间。
步骤9：建立第二综合数据库，第二综合数据库包括步骤8的构造模型、井震闭合差和经步骤5构造模型层析优化后的深度域层速度模型。
步骤10：保持旅行时层析成像求得井震闭合差更新迭代后的深度域层速度模型。采用保持旅行时层析成像方法实质上主要通过建立矩阵(其中，第一汤姆森参数δ和第二汤姆森参数ε值相等)并进行求解的过程。在本实施例中，融合第二综合数据库的数据，从而获得断层控制下井震闭合差更新迭代后的深度域层速度模型、深度域层速度模型的速度三分量信息和更新后的各向异性参数模型。其中，保持旅行时层析成像过程实际是层析速度反演求解一个线性方程组的过程Ax＝b，其中A是一个m×n维的矩阵，x是一个n×1维数组，代表的物理含义是各个网格内的慢度值(慢度变化值)；b是一个m×1维数组，代表的物理含义是射线的旅行时(旅行时差)；维数m代表的是射线的总数，n是速度模型的网格数目。更新后的各向异性参数模型在后续保持旅行时层析成像迭代过程中，将作为第二综合数据库的输入信息。由于，保持旅行时层析成像方法也属于现有技术，在此不进行赘述。图12是保持旅行时层析成像反演前的深度域层速度模型和井分层显示示意图(井深度与速度反演后层位深度均存在一定深度误差)，从图12中可看成，编号W01-W04四口井的井深度与速度反演后层位深度均存在一定深度误差，其中，每口井的垂向第三个井标记marker位置与附近横向的层位深度(实线曲线)不重合，也即编号W01-W04四口井的井深度与速度反演后层位深度均存在一定深度误差；而图13是保持旅行时层析成像反演后的深度域层速度模型和井分层显示示意图(井深度与速度反演后层位深度均存在一定深度误差为零)，图中每口经的垂向第三个井标记marker位置与附近横向的层位深度(实线曲线)重合，也即有效解决了地震深度与井深度误差的问题，能够为钻井精确入靶等作业提供直接的数据依据。
步骤11：此时步骤10得到的速度三分量信息会同时更新到步骤8的构造模型中，对新的构造模型重新计算出新一轮的井震闭合差，根据新计算出的井震闭合差和步骤10更新后的各向异性参数模型将二者更新到第二综合数据库，作为新的第二综合数据库，对步骤10得到的更新迭代后的层速度模型进行叠前深度偏移计算，得到对应的叠前深度偏移道集和叠前深度偏移剖面。
步骤12：完成步骤11后，重复步骤8-步骤11进行深度域层速度模型优化迭代，直至经优化迭代后的深度域层速度模型符合成像地质要求，根据最终的深度域层速度模型进行叠前深度偏移体偏，由此获得最终的成像结果剖面。
经过步骤1-步骤5、步骤7-步骤12的处理，能为勘探开发目前所面临的构造圈闭落实、储层雕刻、钻井精确入靶等一系列问题提供一套有针对性的解决方案，通过断层控制，以此保证速度模型及成像精度，有效解决地震深度与井深度误差的问题，为目标评价提供可靠的地震数据，有效降低勘探风险，并提高了速度模型的精度。
如图14所示，本发明还提供断层控制下高精度速度建模方法的实体实现处理终端100，其包括，
存储器101，用于存储程序指令；
处理器102，用于运行所述程序指令，以执行所述断层控制下高精度速度建模方法的步骤。
本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种断层控制下高精度速度建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：获取地震资料，根据地震资料得到共中心点道集，根据共中心点道集建立深度域初始层速度模型；
步骤2：定义断层和地层属性，加载断层和地层信息以建立断层网格和断层块，然后建立层位网格，根据断层网格、断层块和层位网格构建地质网格，从而建立构造模型；
步骤3：拾取共成像点道集的剩余时差；
步骤4：采用构造模型约束的层析成像反演方法对深度域初始层速度模型进行至少两次以上的若干次更新迭代处理，得到最终更新后的深度域层速度模型，更新后的深度域层速度模型包括速度三分量信息，速度三分量信息包括倾角、连续性和方位角信息，
其中，剩余时差作为地质网格信息输入的软约束，该软约束在每一次更新迭代过程中控制着当前深度域层速度模型与上一次深度域层速度模型的偏差；
步骤5：根据步骤4中得到的深度域层速度模型进行叠前深度偏移计算，获得叠前深度偏移剖面以及叠前深度偏移的共成像点道集；
步骤6：重复步骤2-步骤5，直至经优化迭代后的深度域层速度模型符合成像地质要求，根据最终的深度域层速度模型进行叠前深度偏移体偏，由此获得最终的成像结果剖面，完成速度建模。
2.根据权利要求1所述的断层控制下高精度速度建模方法，其特征在于，所述根据共中心点道集建立深度域初始层速度模型，包括如下步骤：
从共中心点道集中拾取出时间域的均方根速度，将时间域的均方根速度通过CVI约束速度反演方法建立符合地质学速度变化规律的时间域初始层速度模型，利用时间域-深度域转换得到深度域初始层速度模型。
3.根据权利要求2所述的断层控制下高精度速度建模方法，其特征在于，将所述共中心点道集进行处理，处理包括预处理、噪音压制、水平叠加、叠加偏移中的一种或多种，从经过处理后的中心点道集中拾取出时间域的均方根速度。
4.根据权利要求1所述的断层控制下高精度速度建模方法，其特征在于，所述步骤5中，层析成像反演方法为网格层析成像、基于构造模型层析成像、保持旅行时层析成像中的任一种。
5.一种处理终端，其特征在于，其包括，
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于运行所述程序指令，以执行如权利要求1-4任一项所述的断层控制下高精度速度建模方法中的步骤。
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| 薛花 等: "层析成像反演速度建模方法研究", 《CT理论与应用研究》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115877449A (zh) * | 2021-09-28 | 2023-03-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于在勘测区域内获得地下堆叠图像的计算机实现方法 |
| CN115877449B (zh) * | 2021-09-28 | 2024-02-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于在勘测区域内获得地下叠加图像的计算机实现方法 |
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