CN112649876A - 建立地震偏移速度模型的方法和装置 - Google Patents

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CN112649876A CN201910968653.1A CN201910968653A CN112649876A CN 112649876 A CN112649876 A CN 112649876A CN 201910968653 A CN201910968653 A CN 201910968653A CN 112649876 A CN112649876 A CN 112649876A
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curve
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陈林谦
刘晗
余青露
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China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Geophysical Research Institute
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Abstract

本申请公开了建立地震偏移速度模型的方法和装置。所述方法包括：提取声波测井速度和第一地震道的地震速度；将所述声波测井速度和地震速度校正到同一深度域；通过曲线拟合，确定同一深度域的声波测井速度和地震速度之间的映射关系；根据所述映射关系，建立基于声波测井资料的地震偏移速度模型。根据本申请，从实际声波测井资料和实际地震资料出发，分别提取出同一地区相应资料的层速度，研究比较两者的关系，并探索二者的函数映射关系，以此来达到高效利用声波测井速度建立地震偏移速度模型的目的。

Description

建立地震偏移速度模型的方法和装置
技术领域
本发明属于地震资料处理领域，更具体地，涉及一种建立地震偏移速度模型的方法和一种建立地震偏移速度模型的装置。
背景技术
地下介质中，机械振动的传播速度与频率相关，这是介质的频散现象，速度与频率是非线性关系。由于频散现象的存在，声波测井资料中提取的速度信息与地震波速度不同。鉴于两者为非线性关系，且这种关系因岩性不同而不同，于是不能直接从声波测井速度求取地震速度，从而降低了声波测井资料在地震偏移速度建模中的应用价值。
发明内容
有鉴于此，本申请提出了一种能有效利用声波测井资料建议地震偏移速度模型的方法。本申请还提出了相应的装置。
根据本申请的一方面，提供了一种建立地震偏移速度模型的方法，所述方法包括：提取声波测井速度和第一地震道的地震速度；将所述声波测井速度和地震速度校正到同一深度域；通过曲线拟合，确定同一深度域的声波测井速度和地震速度之间的映射关系；根据所述映射关系，建立基于声波测井资料的地震偏移速度模型。
在一种可能的实施方式中，所述将所述声波测井速度和地震速度校正到同一深度域，包括：把声波时差测井曲线转化深度域速度曲线，并按照预设步长将所述深度域测井曲线方波化；根据第一地震道的速度谱转化为时间域层速度曲线，再根据时间域层速度曲线得到深度域层速度曲线。
在一种可能的实施方式中，所述通过曲线拟合，确定同一深度域的声波测井速度和地震速度之间的映射关系，包括：
步骤301，建立坐标系，将同一深度的地震速度xi和声波测井速度yi分别作为横、纵坐标，采样得到离散的数据点(xi,yi)，i＝1,2,...,n，n是采样点数；
步骤302，选取函数
Figure BDA0002231341630000011
建立候选映射关系
Figure BDA0002231341630000012
Figure BDA0002231341630000013
其中，a0、a1、...、am为待定系数；
步骤303，设偏差
Figure BDA0002231341630000021
基于令Q(a0,a1,...,am)最小的原则求解a0、a1、...、am：
Figure BDA0002231341630000022
其中，ω(x)为权函数；
步骤304，根据第二地震道的地震速度验证候选映射关系
Figure BDA0002231341630000023
如果验证通过，则确定当前候选映射关系为声波测井速度和地震速度之间的映射关系；如果验证不通过，则进入步骤302，重新选取
Figure BDA0002231341630000024
进行迭代。
在一种可能的实施方式中，函数
Figure BDA0002231341630000025
从三角函数和幂函数中选择。
在一种可能的实施方式中，所述根据第二地震道的地震数据验证候选映射关系
Figure BDA0002231341630000026
具体包括：
根据候选映射关系
Figure BDA0002231341630000027
对第二地震道的地震速度进行匹配；
使用匹配后的地震速度进行叠前深度偏移；
从叠前深度偏移剖面中提取第二地震道的共深度点道集；
根据在地震速度匹配前后分别对应的共深度点道集和叠前深度偏移剖面判断验证是否通过。
根据本申请的另一方面，还提供了一种建立地震偏移速度模型的装置，所述装置包括：速度提取单元，用于提取声波测井速度和第一地震道的地震速度；深度域速度校正单元，用于将所述声波测井速度和地震速度校正到同一深度域；曲线拟合单元，用于通过曲线拟合，确定同一深度域的声波测井速度和地震速度之间的映射关系；速度模型建立单元，用于根据所述映射关系，建立基于声波测井资料的地震偏移速度模型。
在一种可能的实施方式中，所述深度域速度校正单元具体用于：把声波时差测井曲线转化深度域速度曲线，并按照预设步长将所述深度域测井曲线方波化；根据第一地震道的速度谱转化为时间域层速度曲线，再根据时间域层速度曲线得到深度域层速度曲线。
在一种可能的实施方式中，所述曲线拟合单元具体用于：
步骤301，建立坐标系，将同一深度的地震速度xi和声波测井速度yi分别作为横、纵坐标，采样得到离散的数据点(xi,yi)，i＝1,2,...,n，n是采样点数；
步骤302，选取函数
Figure BDA0002231341630000028
建立候选映射关系
Figure BDA0002231341630000029
Figure BDA00022313416300000210
其中，a0、a1、...、am为待定系数；
步骤303，设偏差
Figure BDA0002231341630000031
基于令Q(a0,a1,...,am)最小的原则求解a0、a1、...、am：
Figure BDA0002231341630000032
其中，ω(x)为权函数；
步骤304，根据第二地震道的地震速度验证候选映射关系
Figure BDA0002231341630000033
如果验证通过，则确定当前候选映射关系为声波测井速度和地震速度之间的映射关系；如果验证不通过，则进入步骤302，重新选取
Figure BDA0002231341630000034
进行迭代。
在一种可能的实施方式中，函数
Figure BDA0002231341630000035
从三角函数和幂函数中选择。
在一种可能的实施方式中，所述根据第二地震道的地震数据验证候选映射关系
Figure BDA0002231341630000036
具体包括：根据候选映射关系
Figure BDA0002231341630000037
对第二地震道的地震速度进行匹配；使用匹配后的地震速度进行叠前深度偏移；从叠前深度偏移剖面中提取第二地震道的共深度点道集；根据在地震速度匹配前后分别对应的共深度点道集和叠前深度偏移剖面判断验证是否通过。
根据本申请，从实际声波测井资料和实际地震资料出发，分别提取出同一地区相应资料的层速度，研究比较两者的关系，并探索二者的函数映射关系，利用探索的映射关系对层速度进行校正，通过叠前深度偏移的最终效果对其进行评价，确定出最优的井震速度函数映射关系，以此来达到高效利用声波测井速度建立地震偏移速度模型的目的。
附图说明
通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出根据本申请的一个实施例的建立地震偏移速度模型的方法的流程图。
图2示出根据本申请的一个实施例的建立地震偏移速度模型的装置的结构框图。
图3(a)是示例性井旁地震道速度谱；图3(b)是对应的井旁地震道时间域层速度；图3(c)是对应的井旁地震道深度域层速度。
图4(a)是某声波测井深度域速度曲线；图4(b)是以50米步长方波化后的深度域速度曲线。
图5是根据本申请得到的某井震深度域层速度对比图。
图6是根据本申请的得到的某示例性拟合曲线示意图。
图7(a)是速度匹配前偏移效果图；图7(b)是根据本申请得到的速度匹配后偏移效果图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
请参见图1。图1示出根据本申请的一个实施例的建立地震偏移速度模型的方法的流程图。如图所示，该方法包括下列步骤11～步骤14。
步骤11，提取声波测井速度和第一地震道的地震速度。
可以从声波测井资料中提取声波时差测井曲线。可以从地震资料中提取地震道的地震速度，例如，可以找到测井旁的某地震道作为第一地震道并通过专业软件读取其速度谱。
步骤12，将所述声波测井速度和地震速度校正到同一深度域。
在一种可能的实施方式中，步骤12具体包括：把声波时差测井曲线转化深度域速度曲线，并按照预设步长将所述深度域测井曲线方波化；根据第一地震道的速度谱转化为时间域层速度曲线，再根据时间域层速度曲线得到深度域层速度曲线。
步骤13，通过曲线拟合，确定同一深度域的声波测井速度和地震速度之间的映射关系。
在一种可能的实施方式中，步骤13具体包括下列步骤301～步骤304。
步骤301，建立坐标系，将同一深度的地震速度xi和声波测井速度yi分别作为横、纵坐标，采样得到离散的数据点(xi,yi)，i＝1,2,...,n，n是采样点数。
步骤302，选取函数
Figure BDA0002231341630000041
建立候选映射关系
Figure BDA0002231341630000042
Figure BDA0002231341630000043
其中，a0、a1、...、am为待定系数。
发明人经过深入研究后发现，针对本申请所处理的对象而言，从三角函数和幂函数中选择
Figure BDA0002231341630000044
通常能得到更好的拟合效果。这一发现，大大减少了拟合中试错和调试的时间。
步骤303，设偏差
Figure BDA0002231341630000045
基于令Q(a0,a1,...,am)最小的原则求解a0、a1、...、am：
Figure BDA0002231341630000046
其中，ω(x)为权函数。
在一个示例中，可以采用最小二乘法求解待定系数a0、a1、...、am，其过程如下。
先对Q(a0,a1,...,am)求偏导，为书写简要，将Q(a0,a1,...,am)写为Q：
Figure BDA0002231341630000051
把式(1)表示的
Figure BDA0002231341630000052
代入到式(3)得：
Figure BDA0002231341630000053
其中
Figure BDA0002231341630000054
则整理以上方程组得：
Figure BDA0002231341630000055
求解方程组(4)可以得到待定系数a0,a1,...,am，然后代入式(1)即可得到
Figure BDA00022313416300000510
采用最小二乘法原理对离散数据进行曲线拟合，首先能够消除人为因素干扰，拟合后的曲线光滑度好，程序自动搜寻积分区间简单方便，定位准确。另外拟合的结果具有唯一性，所得的测量参数具有唯一性，而且具有较高拟合精度。
步骤304，根据第二地震道的地震速度验证候选映射关系
Figure BDA0002231341630000056
如果验证通过，则确定当前候选映射关系为声波测井速度和地震速度之间的映射关系；如果验证不通过，则进入步骤302，重新选取
Figure BDA0002231341630000057
进行迭代。
在一个示例中，根据第二地震道的地震数据验证候选映射关系
Figure BDA0002231341630000058
具体包括：根据候选映射关系
Figure BDA0002231341630000059
对第二地震道的地震速度进行匹配；使用匹配后的地震速度进行叠前深度偏移；从叠前深度偏移剖面中提取第二地震道的共深度点道集；根据在地震速度匹配前后分别对应的共深度点道集和叠前深度偏移剖面判断验证是否通过。
步骤14，根据所述映射关系，建立基于声波测井资料的地震偏移速度模型。
根据本申请，从实际声波测井资料和实际地震资料出发，分别提取出同一地区相应资料的层速度，研究比较两者的关系，并探索二者的函数映射关系，利用探索的映射关系对层速度进行校正，通过叠前深度偏移的最终效果对其进行评价，确定出最优的井震速度函数映射关系，以此来达到高效利用声波测井速度建立地震偏移速度模型的目的。
图2示出根据本申请的一个实施例的建立地震偏移速度模型的方法的结构框图。所述装置包括速度提取单元21、深度域速度校正单元22、曲线拟合单元23和速度模型建立单元24。
速度提取单元21用于提取声波测井速度和第一地震道的地震速度。
深度域速度校正单元22用于将所述声波测井速度和地震速度校正到同一深度域。
曲线拟合单元23用于通过曲线拟合，确定同一深度域的声波测井速度和地震速度之间的映射关系。
速度模型建立单元24用于根据所述映射关系，建立基于声波测井资料的地震偏移速度模型。
在一种可能的实施方式中，所述深度域速度校正单元22具体用于：把声波时差测井曲线转化深度域速度曲线，并按照预设步长将所述深度域测井曲线方波化；根据第一地震道的速度谱转化为时间域层速度曲线，再根据时间域层速度曲线得到深度域层速度曲线。
在一种可能的实施方式中，所述曲线拟合单元23具体用于：
步骤301，建立坐标系，将同一深度的地震速度xi和声波测井速度yi分别作为横、纵坐标，采样得到离散的数据点(xi,yi)，i＝1,2,...,n，n是采样点数；
步骤302，选取函数
Figure BDA0002231341630000061
建立候选映射关系
Figure BDA0002231341630000062
Figure BDA0002231341630000063
其中，a0、a1、...、am为待定系数；
步骤303，设偏差
Figure BDA0002231341630000064
基于令Q(a0,a1,...,am)最小的原则求解a0、a1、...、am：
Figure BDA0002231341630000065
其中，ω(x)为权函数；
步骤304，根据第二地震道的地震速度验证候选映射关系
Figure BDA0002231341630000066
如果验证通过，则确定当前候选映射关系为声波测井速度和地震速度之间的映射关系；如果验证不通过，则进入步骤302，重新选取
Figure BDA0002231341630000067
进行迭代。
在一种可能的实施方式中，函数
Figure BDA0002231341630000068
从三角函数和幂函数中选择。
在一种可能的实施方式中，所述根据第二地震道的地震数据验证候选映射关系
Figure BDA0002231341630000069
具体包括：根据候选映射关系
Figure BDA0002231341630000071
对第二地震道的地震速度进行匹配；使用匹配后的地震速度进行叠前深度偏移；从叠前深度偏移剖面中提取第二地震道的共深度点道集；根据在地震速度匹配前后分别对应的共深度点道集和叠前深度偏移剖面判断验证是否通过。
应用示例
图3(a)是示例性井旁地震道速度谱；图3(b)是对应的井旁地震道时间域层速度；图3(c)是对应的井旁地震道深度域层速度。图4(a)是某声波测井深度域速度曲线；图4(b)是以50米步长方波化后的深度域速度曲线。图5是根据本申请得到的某井震深度域层速度对比图，其中较为平缓的是井旁地震道深度域层速度曲线，波动较大的是方波化后的深度域速度曲线。
根据本申请对图5所示的同一深度域的声波测井速度和地震速度进行曲线拟合，最终得到如下拟合公式：
VL＝-29.27sin(VS-π)+0.000154(VS-10)2+1491 (5)
其中，VL表示声波测井速度，VS表示相应的井旁道地震速度。图6示出了对应的拟合曲线，其中圆圈用于标定拟合所使用的采样点。
抽取另一道井旁地震道，根据式(5)对其地震速度进行匹配，并使用匹配后的数据进行叠前深度偏移。偏移是地震勘探数据处理过程中的主要技术之一。，其中叠前深度偏移是近十几年来油气地球物理勘探讨论的热门话题。偏移的目的是为了提高地震记录的横向分辨率以及使绕射波收敛，从而让地下界面真实归位。它是根据记录的地震数据构建真实的地下构造，这一步骤的处理好坏直接关系到整个项目的成功与否。叠前深度偏移的理论体系相比于时间偏移更加完善和先进，也是目前公认在解决复杂构造成像方面一种非常有效的方法。由于该方法对速度模型的精度要求较高，且运算量较大，因此叠前深度偏移方法受到了一定的限制。而现在随着偏移技术的提高以及计算机技术的发展，该方法逐渐得到推广应用，其中由于Kirchhoff积分法叠前深度偏移具有方法灵活、计算效率高、适应性强等优点，成为主要的方法之一。本示例中通过Kirchhoff叠前深度偏移。
从生成的偏移剖面中抽取该道的共成像点道集进行对比观察，并对比偏移剖面，如图7(a)和图7(b)所示，其中图7(a)是速度匹配前偏移效果图，7(b)是根据本申请得到的速度匹配后偏移效果图，可以看出同相轴的拉平程度、聚焦程度、分辨率及纹理清晰度等各项指标均有一定的改善。
本申请可以是***、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本申请的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里参照根据本申请实施例的方法、装置(***)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种建立地震偏移速度模型的方法，其特征在于，所述方法包括：
提取声波测井速度和第一地震道的地震速度；
将所述声波测井速度和地震速度校正到同一深度域；
通过曲线拟合，确定同一深度域的声波测井速度和地震速度之间的映射关系；
根据所述映射关系，建立基于声波测井资料的地震偏移速度模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述声波测井速度和地震速度校正到同一深度域，包括：
把声波时差测井曲线转化深度域速度曲线，并按照预设步长将所述深度域测井曲线方波化；
根据第一地震道的速度谱转化为时间域层速度曲线，再根据时间域层速度曲线得到深度域层速度曲线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过曲线拟合，确定同一深度域的声波测井速度和地震速度之间的映射关系，包括：
步骤301，建立坐标系，将同一深度的地震速度xi和声波测井速度yi分别作为横、纵坐标，采样得到离散的数据点(xi,yi)，i＝1,2,...,n，n是采样点数；
步骤302，选取函数
Figure FDA0002231341620000011
建立候选映射关系
Figure FDA0002231341620000012
Figure FDA0002231341620000013
其中，a0、a1、...、am为待定系数；
步骤303，设偏差
Figure FDA0002231341620000014
基于令Q(a0,a1,...,am)最小的原则求解a0、a1、...、am：
Figure FDA0002231341620000015
其中，ω(x)为权函数；
步骤304，根据第二地震道的地震速度验证候选映射关系
Figure FDA0002231341620000016
如果验证通过，则确定当前候选映射关系为声波测井速度和地震速度之间的映射关系；如果验证不通过，则进入步骤302，重新选取
Figure FDA0002231341620000017
进行迭代。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，函数
Figure FDA0002231341620000021
从三角函数和幂函数中选择。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据第二地震道的地震数据验证候选映射关系
Figure FDA0002231341620000022
具体包括：
根据候选映射关系
Figure FDA0002231341620000023
对第二地震道的地震速度进行匹配；
使用匹配后的地震速度进行叠前深度偏移；
从叠前深度偏移剖面中提取第二地震道的共深度点道集；
根据在地震速度匹配前后分别对应的共深度点道集和叠前深度偏移剖面判断验证是否通过。
6.一种建立地震偏移速度模型的装置，其特征在于，所述装置包括：
速度提取单元，用于提取声波测井速度和第一地震道的地震速度；
深度域速度校正单元，用于将所述声波测井速度和地震速度校正到同一深度域；
曲线拟合单元，用于通过曲线拟合，确定同一深度域的声波测井速度和地震速度之间的映射关系；
速度模型建立单元，用于根据所述映射关系，建立基于声波测井资料的地震偏移速度模型。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述深度域速度校正单元具体用于：
把声波时差测井曲线转化深度域速度曲线，并按照预设步长将所述深度域测井曲线方波化；
根据第一地震道的速度谱转化为时间域层速度曲线，再根据时间域层速度曲线得到深度域层速度曲线。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述曲线拟合单元具体用于：
步骤301，建立坐标系，将同一深度的地震速度xi和声波测井速度yi分别作为横、纵坐标，采样得到离散的数据点(xi,yi)，i＝1,2,...,n，n是采样点数；
步骤302，选取函数
Figure FDA0002231341620000024
建立候选映射关系
Figure FDA0002231341620000025
Figure FDA0002231341620000031
其中，a0、a1、...、am为待定系数；
步骤303，设偏差
Figure FDA0002231341620000032
基于令Q(a0,a1,...,am)最小的原则求解a0、a1、...、am：
Figure FDA0002231341620000033
其中，ω(x)为权函数；
步骤304，根据第二地震道的地震速度验证候选映射关系
Figure FDA0002231341620000034
如果验证通过，则确定当前候选映射关系为声波测井速度和地震速度之间的映射关系；如果验证不通过，则进入步骤302，重新选取
Figure FDA0002231341620000035
进行迭代。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，函数
Figure FDA0002231341620000036
从三角函数和幂函数中选择。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述根据第二地震道的地震数据验证候选映射关系
Figure FDA0002231341620000037
具体包括：
根据候选映射关系
Figure FDA0002231341620000038
对第二地震道的地震速度进行匹配；
使用匹配后的地震速度进行叠前深度偏移；
从叠前深度偏移剖面中提取第二地震道的共深度点道集；
根据在地震速度匹配前后分别对应的共深度点道集和叠前深度偏移剖面判断验证是否通过。
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