CN112558154B - 一种正交各向异性介质速度建模方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种正交各向异性介质速度建模方法，包括：S10、确定方位扇区的数量，并将CMP道集按炮检点方向分到各个方位扇区里；S20、获取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度并据此预测裂缝发育方向；S30、提取井震层位标定参数并计算出各方位的各向异性参数δ；S40、根据所述裂缝发育方向及各方位的各向异性参数δ建立正交各向异性参数模型。本发明能够描述速度的方位差异，为偏移成像提供精细参数模型，有效提高成像质量和精度。

Description

一种正交各向异性介质速度建模方法及系统
技术领域
本发明属于油气勘探开发中的各向异性介质地震成像技术领域，具体涉及一种正交各向异性介质速度建模方法及系统。
背景技术
TTI各向异性介质速度建模技术相对成熟，商业软件的相关模块较多，许多研究生产单位也发展了相应的自主技术，取得了较好的应用效果。但是TTI介质在各向异性介质中较为简单，各向异性参数也较少，基于TTI各向异性介质的速度建模方法无法直接用于更为复杂的正交各向异性介质。
现阶段，HTI各向异性介质速度建模以分方位的速度建模为主要处理手段，用以模拟裂缝的方位差异特性。目前，在页岩气探区和复杂裂缝发育区应用广泛，配合TTI各向异性处理获得了较好的应用效果。同样的，该方法也无法进一步描述更加复杂的正交各向异性构造，需发展针对性的各向异性处理技术。
以上是两种各向异性介质的速度建模方法描述，第一类方法在TTI各向异性介质中应用成熟，第二类方法在HTI各向异性介质中应用较成熟。现阶段，正交各向异性介质速度建模方法研究较少，发展缓慢，大型主流商业软件的模块也不成熟，也未见研究生产单位有相关技术突破，可以说，正交各向异性介质速度建模在国内处于开发阶段，未见成熟技术模块，没有大规模推广应用，少见实际应用效果。
发明内容
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
为克服现有技术的问题，本发明提供一种正交各向异性介质速度建模方法，包括：
S10、确定方位扇区的数量，并将CMP道集按炮检点方向分到各个方位扇区里；
S20、获取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度并据此预测裂缝发育方向；
S30、提取井震层位标定参数并计算出各方位的各向异性参数δ；
S40、根据所述裂缝发育方向及各方位的各向异性参数δ建立正交各向异性参数模型。
可选地，所述步骤S10中包括：通过同相轴形态确定是否存在正交各向异性地层，并根据正交各向异性地层的各向异性复杂程度确定方位扇区的数量。
可选地，所述步骤S20包括：获取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度并进行椭圆拟合得出裂缝发育方向。
可选地，所述步骤S30中各方位的各向异性参数δ为通过测井层位和偏移层位对比得到的深度差计算得出。
可选地，所述步骤S40包括提取方位各向异性参数并通过以下公式进行转换，进而建立正交各向异性参数模型：
本发明提供一种正交各向异性介质速度建模系统，包括：
方位扇区确定模块，用于确定方位扇区的数量，并将CMP道集按炮检点方向分到各个方位扇区里；
裂缝发育方向预测模块，用于获取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度并据此预测裂缝发育方向；
参数计算模块，用于提取井震层位标定参数并计算出各方位的各向异性参数δ；
模型建立模块，用于根据所述裂缝发育方向及各方位的各向异性参数δ建立正交各向异性参数模型。
可选地，所述方位扇区确定模块用于：通过同相轴形态确定是否存在正交各向异性地层，并根据正交各向异性地层的各向异性复杂程度确定方位扇区的数量。
可选地，所述裂缝发育方向预测模块用于：获取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度并进行椭圆拟合得出裂缝发育方向。
可选地，所述各方位的各向异性参数δ为通过测井层位和偏移层位对比得到的深度差计算得出。
本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行本发明任一实施例提供的正交各向异性介质速度建模方法中的步骤。
本发明提供一种适用于正交各向异性介质的速度建模方法及系统，能为后续偏移成像提供空间位置合理、数值准确的正交各向异性参数模型，提高成像质量和精度。
附图说明
图1为本发明实施例的正交各向异性介质速度建模方法的流程示意图。
图2为本发明实施例的正交各向异性介质速度建模系统的结构示意图。
图3为同相轴形态示意图。
图4为椭圆拟合预测裂缝方位示意图。
图5A为采用本发明技术方案建立的Vpo模型。
图5B为根据模型参数建立的真实的Vpo模型。
图6A为采用本发明技术方案建立的ε1模型。
图6B为根据模型参数建立的真实的ε1模型。
图7A为采用本发明技术方案建立的ε2模型。
图7B为根据模型参数建立的真实的ε2模型。
图8A为采用本发明技术方案建立的δ1模型。
图8B为根据模型参数建立的真实的δ1模型。
图9A为采用本发明技术方案建立的δ2模型。
图9B为根据模型参数建立的真实的δ2模型。
图10A为采用本发明技术方案建立的δ3模型。
图10B为根据模型参数建立的真实的δ3模型。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，本发明提供一种正交各向异性介质速度建模方法，包括：
S10、确定方位扇区的数量，并将CMP道集按炮检点方向分到各个方位扇区里；
方位扇区的数量可以根据工区各向异性复杂程度确定，若工区各向异性较强，则分8-10个方位，若工区各向异性较弱，可以分6-8个方位，在划分方位扇区时，根据炮点和检波点连线的方位进行划分即可。
S20、取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度预测裂缝发育方向；
将每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度进行椭圆拟合得到的椭圆长轴方向即为裂缝发育方向。
S30、提取井震层位标定参数并计算出各方位的各向异性参数δ；
各向异性参数δ是扇区内的参数，和方位扇区对应。各方位的各向异性参数δ通过测井层位和偏移层位对比得到深度差计算得出。
S40、根据所述裂缝发育方向及各方位的各向异性参数δ建立正交各向异性参数模型。
在本实施例中，步骤S10具体包括：
S11、对预处理后的共中心点(CMP)道集上进行动校正(NMO)速度分析，得到动校正后的CMP道集；
在此道集上进行去噪等处理，可以改善道集质量，提高后续步骤的处理精度。
S12、在动校正后CMP道集基础上，通过同相轴形态(如图3所示)确定是否存在正交各向异性地层。
更具体地，如果同相轴完全拉平，说明此地层为各向同性地层，如果同相轴部分拉平，远偏移距上翘，说明此地层为TI各向异性地层，如果同相轴总体拉平，但是局部存在抖动，表现为“毛刺”螺旋状形态，说明此地层为正交各向异性地层，是我们的目的层。如果整个工区没有这种形态的同相轴出现，说明不存在正交各向异性特性，可以选择其他建模手段。请同时参照图2，图2中的第三层即为正交各向异性介质地层，道集同相轴总体拉平，但是局部存在抖动，表现为“毛刺”螺旋状形态。
S13、根据工区各向异性复杂程度确定方位扇区的数量，并划分方位扇区；
如果同相轴螺旋抖动很严重，说明工区各向异性较强，应分8-10个方位，如果同相轴螺旋抖动较弱，说明工区各向异性较弱，可以分6-8个方位。
S14、将CMP道集按炮检点方向分到各个方位扇区里，形成分方位数据。
分到各个方位扇区里的道集采用的是未进行动校正的CMP道集。
步骤S20具体包括：
S21、获取与方位扇区的数量相同的精细速度模型；
在每个扇区CMP道集的基础上，分别进行全自动高密度NMO速度分析，即可得到三维的精细速度模型。
S21、取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度；
更具体地，在精细速度模型中提取目的层(即正交各向异性地层)的速度做平均，得到一个速度数值记为平均速度。
S22、对所述平均速度进行椭圆拟合。
请同时参照图4，图4为椭圆拟合预测裂缝方位示意图，椭圆长轴方向即为裂缝发育方向。如果裂缝发育不是东南西北方向，则需要进行坐标旋转，旋转公式如下：
式中，x,y是旋转前坐标系，s,t是旋转后坐标系，θ是裂缝发育方位角，即椭圆拟合得到的裂缝发育方向(长轴方向)和x轴的夹角。
步骤S30具体包括：
S31、获取工区内或工区附近(不超过2km)的测井资料，进行测井层位标定；
S32、对叠前时间偏移剖面进行层位解释追踪，
S33、将测井层位和偏移层位进行对比得到深度差，用此深度差计算出各方位的δ值，公式如下：
式中，δ是各向异性参数，Zwell是测井层位深度，Zmig是地震剖面层位深度。
步骤S40具体包括：
S41、从分方位数据中提取方位各向异性参数，公式如下：
其中，
式中，t为双程旅行时，x、y、z为三维坐标系坐标，Vnmo为动校正速度，η为非椭圆率参数。
S42、将所述方位各向异性参数转换为正交各向异性参数，建立正交各向异性参数模型；
在步骤S41中提取的为水平各向异性参数和垂向各向异性参数，需通过公式转换为正交各向异性参数，转换公式如公式(3)所示，对工区每个网格都进行参数转换，就可以建立正交各向异性参数模型。
式中，ε1,ε2,δ1,δ2,δ3是工区的正交各向异性参数，εHTI,δHTI是裂缝发育方向的各向异性参数，εVTI,δVTI是垂直裂缝方向的各向异性参数。
本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行上述任一实施例提供的正交各向异性介质速度建模方法中的步骤。
如图2所示，本发明提供一种正交各向异性介质速度建模系统，包括：方位扇区确定模块50、裂缝发育方向预测模块60、参数计算模块70、模型建立模块80。其中：
方位扇区确定模块50用于确定方位扇区的数量，并将CMP道集按炮检点方向分到各个方位扇区里；方位扇区确定模块50可以通过同相轴形态确定是否存在正交各向异性地层，并根据正交各向异性地层的各向异性复杂程度确定方位扇区的数量。在具体实施时，方位扇区确定模块50用于实现上述步骤S10，在此不再赘述。
裂缝发育方向预测模块60与方位扇区确定模块50相连，用于取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度预测裂缝发育方向；裂缝发育方向预测模块60通过获取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度并进行椭圆拟合得出裂缝发育方向。在具体实施时，裂缝发育方向预测模块60用于实现上述步骤S20，在此不再赘述。
参数计算模块70用于提取井震层位标定参数并计算出各方位的各向异性参数δ；各向异性参数δ为测井层位和偏移层位对比得到深度差。在具体实施时，参数计算模块70用于实现上述步骤S30，在此不再赘述。
模型建立模块80与裂缝发育方向预测模块60、参数计算模块70相连。模型建立模块80用于根据所述裂缝发育方向及各方位的各向异性参数δ建立正交各向异性参数模型。在具体实施时，模型建立模块80用于实现上述步骤S40，在此不再赘述。
下面辅以具体的实例验证本发明：
采用如下表1所示模型参数的三维层状模型进行正交各向异性介质速度建模，图5A至10B为本文方法建立模型与真实模型的对比。
表1
本发明在CMP道集的基础上，从无到有建立正交各向异性参数模型，采用目的层判断、扇区分选、方位高密度速度分析、裂缝方位预测和参数转换等方法，提高每一步的合理性和处理精度，建立空间分布合理、数值相对准确的正交各向异性参数模型，能够描述速度的方位差异，为偏移成像提供精细参数模型，有效提高成像质量和精度。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (6)

1.一种正交各向异性介质速度建模方法，其特征在于，包括：
S10、确定方位扇区的数量，并将CMP道集按炮检点方向分到各个方位扇区里；
S20、获取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度并据此预测裂缝发育方向；
S30、提取井震层位标定参数并计算出各方位的各向异性参数δ；
S40、根据所述裂缝发育方向及各方位的各向异性参数δ建立正交各向异性参数模型；
S10具体包括：
S11、对预处理后的CMP道集上进行动校正速度分析，得到动校正后的CMP道集；
S12、在动校正后的CMP道集基础上，通过同相轴形态确定是否存在正交各向异性地层；
S13、根据工区各向异性复杂程度确定方位扇区的数量，并划分方位扇区：
如果同相轴螺旋抖动很严重，说明工区各向异性较强，应分8-10个方位，如果同相轴螺旋抖动较弱，说明工区各向异性较弱，分6-8个方位；
S14、将CMP道集按炮检点方向分到各个方位扇区里，形成分方位数据：分到各个方位扇区里的道集采用的是未进行动校正的CMP道集；
S20的操作包括：
S21、获取与方位扇区的数量相同的精细速度模型；
S21、取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度；
S22、对所述平均速度进行椭圆拟合，椭圆长轴方向即为裂缝发育方向，如果裂缝发育不是东南西北方向，则需要进行坐标旋转，旋转公式如下：
式中，x,y是旋转前坐标系，s,t是旋转后坐标系，θ是裂缝发育方位角，即椭圆拟合得到的裂缝发育方向和x轴的夹角。
2.根据权利要求1所述正交各向异性介质速度建模方法，其特征在于，所述步骤S30中各方位的各向异性参数δ通过测井层位和偏移层位对比得到的深度差计算得出。
3.根据权利要求1所述正交各向异性介质速度建模方法，其特征在于，所述步骤S40包括提取方位各向异性参数并通过以下公式进行转换，进而建立正交各向异性参数模型：
ε2＝εVTI δ2＝δVTI ε1＝εVTI+εHTI δ1＝δVTI+δHTI
εHTI＝-εHTI/(1+2εHTI) δHTI＝[δHTI-2εHTI(1+εHTI)]/(1+2εHTI)2
式中，ε1,ε2,δ1,δ2,δ3是正交各向异性参数，εHTI,δHTI是裂缝发育方向的各向异性参数，εVTI,δVTI是垂直裂缝方向的各向异性参数。
4.一种正交各向异性介质速度建模系统，其特征在于，包括：
方位扇区确定模块，用于确定方位扇区的数量，并将CMP道集按炮检点方向分到各个方位扇区里；
裂缝发育方向预测模块，用于获取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度并据此预测裂缝发育方向；
参数计算模块，用于提取井震层位标定参数并计算出各方位的各向异性参数δ；
模型建立模块，用于根据所述裂缝发育方向及各方位的各向异性参数δ建立正交各向异性参数模型；
所述方位扇区确定模块具体进行以下操作：
S11、对预处理后的CMP道集上进行动校正速度分析，得到动校正后的CMP道集；
S12、在动校正后的CMP道集基础上，通过同相轴形态确定是否存在正交各向异性地层；
S13、根据工区各向异性复杂程度确定方位扇区的数量，并划分方位扇区：
如果同相轴螺旋抖动很严重，说明工区各向异性较强，应分8-10个方位，如果同相轴螺旋抖动较弱，说明工区各向异性较弱，分6-8个方位；
S14、将CMP道集按炮检点方向分到各个方位扇区里，形成分方位数据：分到各个方位扇区里的道集采用的是未进行动校正的CMP道集；
所述裂缝发育方向预测模块具体进行以下操作：
S20的操作包括：
S21、获取与方位扇区的数量相同的精细速度模型；
S21、取每个方位扇区中正交各向异性地层的平均速度；
S22、对所述平均速度进行椭圆拟合，椭圆长轴方向即为裂缝发育方向，如果裂缝发育不是东南西北方向，则需要进行坐标旋转，旋转公式如下：
式中，x,y是旋转前坐标系，s,t是旋转后坐标系，θ是裂缝发育方位角，即椭圆拟合得到的裂缝发育方向和x轴的夹角。
5.根据权利要求4所述正交各向异性介质速度建模系统，其特征在于，所述各方位的各向异性参数δ为通过测井层位和偏移层位对比得到的深度差计算得出。
6.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，其特征在于，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行上述权利要求1～3任一项所述的方法中的步骤。
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