CN109188514A - 一种获取转换波的方法、装置、电子设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请实施方式公开了一种获取转换波的方法、装置、电子设备及可读存储介质，其中，获取转换波的方法包括：利用佐伊普里兹方程获取纵波反射系数与入射角的关系式；对所述纵波反射系数与入射角的关系式进行简化处理；对简化处理后的纵波反射系数与入射角的关系式求导数，获得拟转换波的表达式；对所述拟转换波的表达式中的参数进行校正，获得转换波。

Description

一种获取转换波的方法、装置、电子设备及可读存储介质
技术领域
本申请涉及油气田勘探技术领域，特别涉及一种获取转换波的方法、装置、电子设备及可读存储介质。
背景技术
目前，地震勘探技术已成为石油天然气勘探不可或缺的重要手段。长期以来，由于技术和成本的限制，地震勘探实际主要以纵波勘探为主，这种方法得到的地震波场资料不全面，不足以满足当前复杂油气资源勘探的技术需求，并且地震解释的多解性也很强，在一定程度上制约了油气的勘探与开发。
转换波地震勘探技术的发展始于上世纪70年代，这种方法可以综合利用纵波、横波和转换波的信息对含油气区进行精细勘探，可以提高勘探精度，有效降低纵波勘探技术的多解性，更准确地预测油气。
随着勘探目标要求的提高，多波多分量技术的发展，促使多波地震勘探和信息的提取越来越受人们的重视。但是往往由于多波多分量的采集成本较高，信噪比较低等等原因制约着多波多分量技术的发展，不能有效的发挥转换波地震资料包含的丰富信息。
发明内容
本申请实施方式的目的是提供一种获取转换波的方法、装置、电子设备及可读存储介质，解决如何在节约勘探成本的基础上有效获取转换波的技术问题。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种获取转换波的方法，包括：
利用佐伊普里兹方程获取纵波反射系数与入射角的关系式；
对所述纵波反射系数与入射角的关系式进行简化处理；
对简化处理后的纵波反射系数与入射角的关系式求导数，获得拟转换波的表达式；
对所述拟转换波的表达式中的参数进行校正，获得转换波。
优选地，所述纵波反射系数与入射角的关系式由法向入射时的振幅、反射界面两侧相关的参数、反射振幅随偏移距的变化率确定。
优选地，所述拟转换波的表达式由反射振幅随偏移距的变化率确定；其中，所述反射振幅随偏移距的变化率根据纵波速度、横波速度、反射界面纵波速度平均值、密度、反射界面横波速度平均值、反射界面两侧密度平均值确定。
优选地，对所述拟转换波的表达式中的参数进行校正的步骤包括：
对所述拟转换波的表达式中的反射振幅随偏移距的变化率、入射角进行校正，使得拟转换波的反射系数的计算值与转换波的反射系数的理论值相似。
优选地，所述入射角的范围为30°～40°。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种获取转换波的装置，包括：
纵波反射系数与入射角的关系式获取单元，用于利用佐伊普里兹方程获取纵波反射系数与入射角的关系式；
简化单元，用于对所述纵波反射系数与入射角的关系式进行简化处理；
求导单元，用于对简化处理后的纵波反射系数与入射角的关系式求导数，获得拟转换波的表达式；
校正单元，用于对所述拟转换波的表达式中的参数进行校正，获得转换波。
优选地，所述纵波反射系数与入射角的关系式获取单元获取的纵波反射系数与入射角的关系式由法向入射时的振幅、反射界面两侧相关的参数、反射振幅随偏移距的变化率确定。
优选地，所述求导单元获取的拟转换波的表达式由反射振幅随偏移距的变化率确定；其中，所述反射振幅随偏移距的变化率根据纵波速度、横波速度、反射界面纵波速度平均值、密度、反射界面横波速度平均值、反射界面两侧密度平均值确定。
优选地，所述校正单元具体用于对所述拟转换波的表达式中的反射振幅随偏移距的变化率、入射角进行校正，使得拟转换波的反射系数的计算值与转换波的反射系数的理论值相似。
优选地，所述简化单元对所述纵波反射系数与入射角的关系式进行简化处理时入射角的范围为30°～40°。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述的获取转换波的方法。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述所述的获取转换波的方法的步骤。
由上可见，与现有技术相比较，本技术方案通过将地震纵波道集信息进行变换，得到转换波信息，是一种新的转换波获取方案，通过该技术方案可以节约勘探成本，得到有效的转换波信息，从而进行后续的纵横波联合反演等工作提供数据基础，通过对比分析，该技术方案精度较高，效果明显。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施方式提供一种获取转换波的方法流程图；
图2为本申请实施方式提供一种获取转换波的装置功能框图；
图3为本实施例的模型一的纵波、转换波理论值、拟转换波曲线图；
图4为本实施例的模型二的纵波、转换波理论值、拟转换波曲线图；
图5为本实施例的模型三的纵波、转换波理论值、拟转换波曲线图；
图6为本申请实施例提出的一种电子设备示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性示例实施例，更加全面地说明本公开的示例实施例和它们的多种特征及有利细节。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。本公开省略了已知材料、组件和工艺技术的描述，从而不使本公开的示例实施例模糊。所给出的示例仅旨在有利于理解本公开示例实施例的实施，以及进一步使本领域技术人员能够实施示例实施例。因而，这些示例不应被理解为对本公开的实施例的范围的限制。
除非另外特别定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。此外，在本公开各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
针对背景技术部分记载的转换波利用和求取存在的问题，很多学者对从纵波中提取转换波信息进行了研究，重点研究包括纵、横波内在关系，在识别流体时的作用，纵横波匹配等领域。
当纵波入射到反射界面上时，在上半空间产生同类反射纵波和转换反射波，在下半空间产生同类透射波和转换波，德国地球物理学家Karl Zoeppritz于1919年提出的佐伊普里兹方程，可以准确表达纵波与转换波的相互联系以及AVO的变化规律。下文佐伊普里兹方程均称为Zoeppritz方程。
Shuey对Zoeppritz方程进行简化，当纵波以一定的角度入射到反射界面，得到纵波反射系数与入射角的关系，可表示为：
Rp(θ)≈P+Gsin2(θ)+Csin2(θ)tg2(θ) (1)
其中，θ为入射角，截距P为法向入射时的振幅，斜率G代表反射振幅随偏移距的变化率，C为反射界面两侧相关的参数，Rp(θ)为纵波反射系数。当入射角较小时，比如：30°～40°时，式(1)中的第三项通常可以忽略，简化之后写作：
Rp(θ)≈P+Gsin2(θ) (2)
对(2)求导数，可得到：
Rp′(θ)≈2Gsin(θ)cos(θ)＝Gsin(2θ) (3)
其中，α为纵波速度；β为横波速度；Δα为反射界面纵波速度平均值；ρ为密度；Δβ为反射界面横波速度平均值；Δρ为反射界面两侧密度平均值。
Aki&Richard对Zoeppritz方程简化，当纵波以一定的角度入射到反射界面，得到转换波反射系数与入射角的关系：
Rps(θ)≈Asin(θ)+Bsin3(θ) (4)
式中，A、B为与界面两侧纵、横波速度、密度有关的参数。Rps(θ)表示转换波反射系数。
对于小角度入射的情况，比如：30°～40°之间时，式(4)中的第二项通常可以忽略，简化之后写作：
Rps(θ)≈Asin(θ) (5)
式中，α为纵波速度；β为横波速度；ρ为密度；Δβ为反射界面横波速度平均值；Δρ为反射界面两侧密度平均值。
对比式(5)与式(3)可知形式高度吻合，其差异仅仅是在前面的与界面两侧弹性参数有关的系数上，通过对系数校正即可解决。因此通过这种转化建立了纵波与转换波的关系，可以利用纵波通过求导得到转换波。在实际地震勘探中，通过常规采集的纵波地震资料，通过这种近似转换即可得到转换波地震资料，进而开展纵横波联合应用研究，可以大大节约专门采集转换波的成本，提高勘探效率和成功率。
基于上述描述，如图1所示，为本申请实施方式提供一种获取转换波的方法流程图。其中，所述获取转换波的方法可以应用于服务器中。具体地，所述服务器可以是能够提供数据处理的后台业务服务器。在本实施方式中，所述服务器可以为一个具有数据运算、存储功能以及网络交互功能的电子设备；也可以为运行于该电子设备中，为数据处理、存储和网络交互提供支持的软件。在本实施方式中并不具体限定所述服务器的数量。所述服务器可以为一个服务器，还可以为几个服务器，或者，若干服务器形成的服务器集群。包括：
步骤101)：利用佐伊普里兹方程获取纵波反射系数与入射角的关系式；
步骤102)：对所述纵波反射系数与入射角的关系式进行简化处理；
步骤103)：对简化处理后的纵波反射系数与入射角的关系式求导数，获得拟转换波的表达式；
步骤104)：对所述拟转换波的表达式中的参数进行校正，获得转换波。
在本步骤中，对所述拟转换波的表达式中的反射振幅随偏移距的变化率、入射角进行校正，使得拟转换波的反射系数的计算值与转换波的反射系数的理论值相似。
在本实施例中，所述纵波反射系数与入射角的关系式由法向入射时的振幅、反射界面两侧相关的参数、反射振幅随偏移距的变化率确定。其中，纵波反射系数与入射角的关系式为：
Rp(θ)≈P+Gsin2(θ)+Csin2(θ)tg2(θ)
其中，θ为入射角，截距P为法向入射时的振幅，斜率G代表反射振幅随偏移距的变化率，C为反射界面两侧相关的参数，Rp(θ)为纵波反射系数。
在本实施例中，所述拟转换波的表达式由反射振幅随偏移距的变化率确定；其中，所述反射振幅随偏移距的变化率根据纵波速度、横波速度、反射界面纵波速度平均值、密度、反射界面横波速度平均值、反射界面两侧密度平均值确定。拟转换波的表达式为：
Rp′(θ)≈2Gsin(θ)cos(θ)＝Gsin(2θ)
其中，α为纵波速度；β为横波速度；Δα为反射界面纵波速度平均值；ρ为密度；Δβ为反射界面横波速度平均值；Δρ为反射界面两侧密度平均值。
为验证本技术方案的有效性，设计不同模型对比得到的振幅与入射角的关系与常规技术描述的转换波AVO关系。
首先设计了一个上层为泥岩，下层为砂岩的模型，模型参数如下，
模型一：泥岩-含气砂岩界面
表1
纵波速度 横波速度 密度
泥岩 7190 3828 2.23
砂岩 9125 5460 1.67
利用上表1所示参数，以不同入射角通过公式(2)计算纵波反射系数Rp(θ)，以不同入射角利用公式(5)计算转换波反射系数Rps(θ)，该转换波反射系数为理论值。利用公式(3)获得拟转换波反射系数Rp′(θ)，对系数进行校正处理后，结果如图3所示，可以看出拟转换波反射系数Rp′(θ)与转换波反射系数Rps(θ)的理论值结果是基本一样的。
同理，设计了一个上层为页岩，下层为含水砂岩的模型，模型参数如下，
模型二：页岩-含水砂岩界面
表2
纵波速度 横波速度 密度
泥岩 7190 2684 2.16
砂岩 7000 2820 2.11
利用上表2所示参数，以不同入射角通过公式(2)计算纵波反射系数Rp(θ)，以不同入射角利用公式(5)计算转换波反射系数Rps(θ)，该转换波反射系数为理论值。利用公式(3)获得拟转换波反射系数Rp′(θ)，对系数进行校正处理后，结果如图4所示，可以看出拟转换波反射系数Rp′(θ)与转换波反射系数Rps(θ)的理论值结果是基本一样的，验证了满足这类模型参数。
同理，设计了一个上层为页岩，下层为含气砂岩的模型，模型参数如下，
模型三：页岩-含气砂岩界面
表3
纵波速度 横波速度 密度
泥岩 7190 2684 2.16
砂岩 5061 2956 1.88
利用上表3所示参数，以不同入射角通过公式(2)计算纵波反射系数Rp(θ)，以不同入射角利用公式(5)计算转换波反射系数Rps(θ)，该转换波反射系数为理论值。利用公式(3)获得拟转换波反射系数Rp′(θ)，对系数进行校正处理后，结果如图5所示，可以看出拟转换波反射系数Rp′(θ)与转换波反射系数Rps(θ)的理论值结果是基本一样的。也满足这类模型参数，也就是本技术方案的适用性不存在问题。
如图2所示，为本申请实施例提出的一种获取转换波的装置的功能框图。包括：
纵波反射系数与入射角的关系式获取单元201，用于利用佐伊普里兹方程获取纵波反射系数与入射角的关系式；
简化单元202，用于对所述纵波反射系数与入射角的关系式进行简化处理；
求导单元203，用于对简化处理后的纵波反射系数与入射角的关系式求导数，获得拟转换波的表达式；
校正单元204，用于对所述拟转换波的表达式中的参数进行校正，获得转换波。
在本实施例中，所述纵波反射系数与入射角的关系式获取单元201获取的纵波反射系数与入射角的关系式由法向入射时的振幅、反射界面两侧相关的参数、反射振幅随偏移距的变化率确定。
在本实施例中，所述求导单元203获取的拟转换波的表达式由反射振幅随偏移距的变化率确定；其中，所述反射振幅随偏移距的变化率根据纵波速度、横波速度、反射界面纵波速度平均值、密度、反射界面横波速度平均值、反射界面两侧密度平均值确定。
在本实施例中，所述校正单元204具体用于对所述拟转换波的表达式中的反射振幅随偏移距的变化率、入射角进行校正，使得拟转换波的反射系数的计算值与转换波的反射系数的理论值相似。
如图6所示，为本申请实施例提出的一种电子设备示意图。包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述的获取转换波的方法。
本说明书实施方式提供的获取转换波的方法，其存储器和处理器实现的具体功能，可以与本说明书中的前述实施方式相对照解释，并能够达到前述实施方式的技术效果，这里便不再赘述。
在本实施方式中，所述存储器可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方法的媒体加以存储。本实施方式所述的存储器又可以包括：利用电能方式存储信息的装置，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置，如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置，如CD或DVD。当然，还有其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
在本实施方式中，所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，所述处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。
在本实施例中，本申请实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述所述的获取转换波的方法的步骤。
本技术方案通过将地震纵波道集信息进行变换，得到转换波信息，是一种新的转换波获取方案，通过该技术方案可以节约勘探成本，得到有效的转换波信息，从而进行后续的纵横波联合反演等工作提供数据基础，通过对比分析，该技术方案精度较高，效果明显。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字***“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现客户端和服务器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得客户端和服务器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种客户端和服务器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。尤其，针对客户端和服务器的实施方式来说，均可以参照前述方法的实施方式的介绍对照解释。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (12)

1.一种获取转换波的方法，其特征在于，包括：
利用佐伊普里兹方程获取纵波反射系数与入射角的关系式；
对所述纵波反射系数与入射角的关系式进行简化处理；
对简化处理后的纵波反射系数与入射角的关系式求导数，获得拟转换波的表达式；
对所述拟转换波的表达式中的参数进行校正，获得转换波。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纵波反射系数与入射角的关系式由法向入射时的振幅、反射界面两侧相关的参数、反射振幅随偏移距的变化率确定。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拟转换波的表达式由反射振幅随偏移距的变化率确定；其中，所述反射振幅随偏移距的变化率根据纵波速度、横波速度、反射界面纵波速度平均值、密度、反射界面横波速度平均值、反射界面两侧密度平均值确定。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述拟转换波的表达式中的参数进行校正的步骤包括：
对所述拟转换波的表达式中的反射振幅随偏移距的变化率、入射角进行校正，使得拟转换波的反射系数的计算值与转换波的反射系数的理论值相似。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述入射角的范围为30°～40°。
6.一种获取转换波的装置，其特征在于，包括：
纵波反射系数与入射角的关系式获取单元，用于利用佐伊普里兹方程获取纵波反射系数与入射角的关系式；
简化单元，用于对所述纵波反射系数与入射角的关系式进行简化处理；
求导单元，用于对简化处理后的纵波反射系数与入射角的关系式求导数，获得拟转换波的表达式；
校正单元，用于对所述拟转换波的表达式中的参数进行校正，获得转换波。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述纵波反射系数与入射角的关系式获取单元获取的纵波反射系数与入射角的关系式由法向入射时的振幅、反射界面两侧相关的参数、反射振幅随偏移距的变化率确定。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述求导单元获取的拟转换波的表达式由反射振幅随偏移距的变化率确定；其中，所述反射振幅随偏移距的变化率根据纵波速度、横波速度、反射界面纵波速度平均值、密度、反射界面横波速度平均值、反射界面两侧密度平均值确定。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述校正单元具体用于对所述拟转换波的表达式中的反射振幅随偏移距的变化率、入射角进行校正，使得拟转换波的反射系数的计算值与转换波的反射系数的理论值相似。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述简化单元对所述纵波反射系数与入射角的关系式进行简化处理时入射角的范围为30°～40°。
11.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～5任意一项权利要求所述的获取转换波的方法。
12.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现权利要求1～5任意一项权利要求所述的获取转换波的方法的步骤。
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