CN111736213B - 一种变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析方法和装置，所述方法包括以下步骤：S1.输入变偏移距VSP初始的2维深度速度模型、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移成像剖面、偏移速度分析层位、偏移速度分析层位的共成像道集剩余曲率；S2.利用变偏移距VSP的2维深度速度模型、偏移速度分析层析，采用射线追踪计算用地层倾角、入射角、射线路径；S3.利用变偏移距VSP Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集剩余曲率建立线性层析方程，最小二乘求解获得速度扰动量，更新2维深度速度模型。本发明利用Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集剩余曲率更新偏移速度，使共成像道集平直，改善了成像质量。

Description

一种变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析方法和装置
技术领域
本发明涉及地震数据速度分析，特别是涉及一种变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析方法和装置。
背景技术
变偏移距VSP(Walkaway VSP)是指多个检波器组成的阵列陈放在观测井中，地表布设一条人工激发的多个炮点组成的炮线，是一种VSP的二维观测方式；在炮点人工激发地震数据的条件下，实现变偏移距VSP井中数据采集，采集系统立体图如图1所示；变偏移距VSP采集，其实就是在每一个炮点激发时，由各个检波点的检波器进行数据采集；变偏移距VSP可以观测到反射纵波、反射转换横波，利用偏移成像研究井旁构造、储层预测。
杜启振等研究了《角度域弹性波Kirchhoff叠前深度偏移速度分析方法》，文献采用弹性波Kirchhoff叠前深度偏移，通过Fourier域角度分解生成角度域共成像道集，利用共成像道集剩余时差更新偏移速度，实现的地面地震的偏移速度分析。张兵等研究了《时间域剩余曲率偏移速度分析技术在iCluster软件中的实现》，文献分析了Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集剩余曲率与偏移速度的关系，实现了局部均方根速度场修正。
但是现有偏移速度分析方法，主要针对地面地震的观测方式的，地面地震的偏移速度分析公式不适用于井中地震。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析方法和装置，利用Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集剩余曲率更新偏移速度，使共成像道集平直，改善了成像质量。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析方法，包括以下步骤：
S1.输入变偏移距VSP初始的2维深度速度模型、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移成像剖面、偏移速度分析层位、偏移速度分析层位的共成像道集剩余曲率；
S2.利用变偏移距VSP的2维深度速度模型、偏移速度分析层位，采用射线追踪计算地层倾角、入射角、射线路径；
所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.利用步骤S1的偏移速度分析层位计算地层倾角：
Figure BDA0002572147970000021
其中，α是地层倾角，Δx是偏移速度分析层位的x坐标变化量，Δz是偏移速度分析层位的z坐标变化量；
S202.用步骤S1的2维深度速度模型，做射线追踪得到射线路径A；
其中，射线路径A是由一系列坐标x,z组成，x,z是射线与网格的交点坐标；
S203.反射点处的入射角为(也叫反射角)：
Figure BDA0002572147970000022
其中，β是反射点处的入射角，α是地层倾角，Δx是反射点处射线的x坐标变化量，Δz是反射点处射线的z坐标变化量；
S3.利用变偏移距VSP Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集剩余曲率建立线性层析方程，最小二乘求解获得速度扰动量，更新2维深度速度模型。
进一步地，步骤S3中剩余曲率建立线性层析方程为：
Figure BDA0002572147970000023
其中，A1、A2是步骤S1中偏移速度分析层位上的同一反射点的相邻两条射线在2维深度速度模型上的射线路径，由步骤S2的射线追踪得到，β1、β2是A1、A2在反射点处的反射角，t1、t2是A1、A2的走时，α是反射点处的地层倾角；
Figure BDA0002572147970000024
是A1、A2射线路径经过的网格的速度的变化量，通过最小二乘求解；
更新2维深度速度模型的方式如下：
Figure BDA0002572147970000031
其中，
Figure BDA0002572147970000032
是的步骤S1中输入的速度，
Figure BDA0002572147970000033
是速度变化量，
Figure BDA0002572147970000034
是更新的2维深度速度模型。
所述2维深度速度模型为规则网格状，网格大小dg，其中第i行第j列的网格包含速度Vi,j和坐标xj＝(j-1)dg，zi＝(i-1)dg；
射线A1由一系列离散点组成，每个离散点代表射线与网格的交点、坐标为{xk1,zl1}，k1、l1是网格编号与2维深度速度模型网格对应；
射线A2由一系列离散点组成，每个离散点代表射线与网格的交点、坐标为{xk2,zl2}，k2、l2是网格编号与2维深度速度模型网格对应；
对2维深度速度模型的更新，即在射线A1、射线A2上每一个离散点，取对应的速度作为
Figure BDA0002572147970000035
利用更新公式
Figure BDA0002572147970000036
得到该离散点的更新后速度
Figure BDA0002572147970000037
一种变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析装置，包括：
数据输入模块，用于输入变偏移距VSP初始的2维深度速度模型、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移成像剖面、偏移速度分析层位、偏移速度分析层位的共成像道集剩余曲率；
射线追踪计算模块，用于根据变偏移距VSP的2维深度速度模型、偏移速度分析层析，采用射线追踪计算用地层倾角、入射角、射线路径；
深度速度模型更新模块，用于利用变偏移距VSP Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集剩余曲率建立线性层析方程，最小二乘求解获得速度扰动量，更新2维深度速度模型
本发明的有益效果是：本发明输入偏移速度分析层位、初始2维深度速度模型，采用射线追踪计算用地层倾角、入射角、射线路径，利用变偏移距VSP Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集剩余曲率建立线性层析方程，最小二乘求解获得速度扰动量，更新2维深度速度模型。对比发现，偏移速度分析后的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集平直，有效改善了成像质量。
附图说明
图1为变偏移距VSP采集系统的立体图；
图2为本发明的方法流程图；
图3为实施例中变偏移距VSP初始的2维深度速度模型的示意图；
图4为实施例中变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集的示意图；
图5为实施例中变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移成像剖面的示意图；
图6为实施例中偏移速度分析层位的示意图；
图7为实施例中偏移速度分析层位的共成像道集剩余曲率的示意图；
图8为实施例中变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析后的2维深度速度模型的示意图；
图9为实施例中偏移速度分析后的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集的示意图；
图10为实施例中偏移速度分析后的Kirchhoff叠前时间偏移成像剖面的示意图；
图11为本发明的装置原理框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图2所示，一种变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析方法，包括以下步骤：
S1.输入变偏移距VSP初始的2维深度速度模型、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移成像剖面、偏移速度分析层位、偏移速度分析层位的共成像道集剩余曲率；
在本申请的实施例中，变偏移距VSP初始的2维深度速度模型如图3所示，图中，横坐标为长度(单位：米)；纵坐标为深度(单位：米)；
变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集如图4所示，图中，横坐标为道号；纵坐标为时间(单位：毫秒)；
变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移成像剖面如图5所示；图中，横坐标为道号；纵坐标为时间(单位：毫秒)；
偏移速度分析层位如图6所示，图中，横坐标为道号；纵坐标为时间(单位：秒)；
偏移速度分析层位的共成像道集剩余曲率如图7所示，图中，横坐标为序号(单位：无)；纵坐标为时间(单位：秒)；
S2.利用变偏移距VSP的2维深度速度模型、偏移速度分析层位，采用射线追踪计算地层倾角、入射角、射线路径；
所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.利用步骤S1的偏移速度分析层位计算地层倾角：
Figure BDA0002572147970000051
其中，α是地层倾角，Δx是偏移速度分析层位的x坐标变化量，Δz是偏移速度分析层位的z坐标变化量；
S202.用步骤S1的2维深度速度模型，做射线追踪得到射线路径A；
其中，射线路径A是由一系列坐标x,z组成，x,z是射线与网格的交点坐标；
S203.反射点处的入射角为(也叫反射角)：
Figure BDA0002572147970000052
其中，β是反射点处的入射角，α是地层倾角，Δx是反射点处射线的x坐标变化量，Δz是反射点处射线的z坐标变化量；
S3.利用变偏移距VSP Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集剩余曲率建立线性层析方程，最小二乘求解获得速度扰动量，更新2维深度速度模型。
进一步地，步骤S3中剩余曲率建立线性层析方程为：
Figure BDA0002572147970000053
其中，A1、A2是步骤S1中偏移速度分析层位上的同一反射点的相邻两条射线在2维深度速度模型上的射线路径，由步骤S2的射线追踪得到，β1、β2是A1、A2在反射点处的反射角，t1、t2是A1、A2的走时，α是反射点处的地层倾角；
Figure BDA0002572147970000054
是A1、A2射线路径经过的网格的速度的变化量，通过最小二乘求解；
更新2维深度速度模型的方式如下：
Figure BDA0002572147970000055
其中，
Figure BDA0002572147970000056
是的步骤S1中输入的速度，
Figure BDA0002572147970000057
是速度变化量，
Figure BDA0002572147970000058
是更新的2维深度速度模型。
所述2维深度速度模型为规则网格状，网格大小dg，其中第i行第j列的网格包含速度Vi,j和坐标xj＝(j-1)dg，zi＝(i-1)dg；
射线A1由一系列离散点组成，每个离散点代表射线与网格的交点、坐标为{xk1,zl1}，k1、l1是网格编号与2维深度速度模型网格对应；
射线A2由一系列离散点组成，每个离散点代表射线与网格的交点、坐标为{xk2,zl2}，k2、l2是网格编号与2维深度速度模型网格对应；
对2维深度速度模型的更新，即在射线A1、射线A2上每一个离散点，取对应的速度作为
Figure BDA0002572147970000061
利用更新公式
Figure BDA0002572147970000062
得到该离散点的更新后速度
Figure BDA0002572147970000063
在本申请的实施例中，变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析后的2维深度速度模型，如图8所示，图中，横坐标为长度(单位：米)；纵坐标为深度(单位：米)；
偏移速度分析后的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集，如图9所示，图中，横坐标为道号；纵坐标为时间(单位：毫秒)；
偏移速度分析后的Kirchhoff叠前时间偏移成像剖面，如图10所示，图中，横坐标为道号；纵坐标为时间(单位：毫秒)。
如图11所示，一种变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析装置，包括：
数据输入模块，用于输入变偏移距VSP初始的2维深度速度模型、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移成像剖面、偏移速度分析层位、偏移速度分析层位的共成像道集剩余曲率；
射线追踪计算模块，用于根据变偏移距VSP的2维深度速度模型、偏移速度分析层析，采用射线追踪计算用地层倾角、入射角、射线路径；
深度速度模型更新模块，用于利用变偏移距VSP Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集剩余曲率建立线性层析方程，最小二乘求解获得速度扰动量，更新2维深度速度模型。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.输入变偏移距VSP初始的2维深度速度模型、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移成像剖面、偏移速度分析层位、偏移速度分析层位的共成像道集剩余曲率；
S2.利用变偏移距VSP的2维深度速度模型、偏移速度分析层位，采用射线追踪计算地层倾角、入射角、射线路径；
所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.利用步骤S1的偏移速度分析层位计算地层倾角：
Figure FDA0003583758590000011
其中，α是地层倾角，Δx是偏移速度分析层位的x坐标变化量，Δz是偏移速度分析层位的z坐标变化量；
S202.用步骤S1的2维深度速度模型，做射线追踪得到射线路径A；
其中，射线路径A是由一系列坐标x,z组成，x,z是射线与网格的交点坐标；
S203.反射点处的入射角为：
Figure FDA0003583758590000012
其中，β是反射点处的入射角，α是地层倾角，Δx是反射点处射线的x坐标变化量，Δz是反射点处射线的z坐标变化量；
S3.利用变偏移距VSP Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集剩余曲率建立线性层析方程，最小二乘求解获得速度扰动量，更新2维深度速度模型；
步骤S3中剩余曲率建立线性层析方程为：
Figure FDA0003583758590000013
其中，A1、A2是步骤S1中偏移速度分析层位上的同一反射点的相邻两条射线在2维深度速度模型上的射线路径，由步骤S2的射线追踪得到，β1、β2是A1、A2在反射点处的反射角，t1、t2是A1、A2的走时，α是反射点处的地层倾角；
Figure FDA0003583758590000014
是A1、A2射线路径经过的网格的速度的变化量，通过最小二乘求解；
更新2维深度速度模型的方式如下：
Figure FDA0003583758590000015
其中，
Figure FDA0003583758590000021
由步骤S1中的2维深度速度模型得到，
Figure FDA0003583758590000022
是速度变化量，
Figure FDA0003583758590000023
是更新的2维深度速度模型；
所述2维深度速度模型为规则网格状，网格大小dg，其中第i行第j列的网格包含速度Vi,j和坐标xj＝(j-1)dg，zi＝(i-1)dg；
射线A1由一系列离散点组成，每个离散点代表射线与网格的交点、坐标为{xk1,zl1}，k1、l1是网格编号与2维深度速度模型网格对应；
射线A2由一系列离散点组成，每个离散点代表射线与网格的交点、坐标为{xk2,zl2}，k2、l2是网格编号与2维深度速度模型网格对应；
对2维深度速度模型的更新，即在射线A1、射线A2上每一个离散点，取对应的速度作为
Figure FDA0003583758590000024
利用更新公式
Figure FDA0003583758590000025
得到该离散点的更新后速度
Figure FDA0003583758590000026
2.一种变偏移距VSP Kirchhoff偏移速度分析装置，采用权利要求1所述的方法，其特征在于：包括：
数据输入模块，用于输入变偏移距VSP初始的2维深度速度模型、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集、变偏移距VSP初始的Kirchhoff叠前时间偏移成像剖面、偏移速度分析层位、偏移速度分析层位的共成像道集剩余曲率；
射线追踪计算模块，用于根据变偏移距VSP的2维深度速度模型、偏移速度分析层析，采用射线追踪计算用地层倾角、入射角、射线路径；
深度速度模型更新模块，用于利用变偏移距VSP Kirchhoff叠前时间偏移共成像道集剩余曲率建立线性层析方程，最小二乘求解获得速度扰动量，更新2维深度速度模型。
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