一种提高地震数据时深转换精度的方法与流程

本发明涉及地震资料数字信号处理领域，具体涉及一种提高地震数据时深转换精度的方法。

背景技术：

在油气田勘探开发的各个阶段，都需要准确获取地下各油气层的深度数据信息，为钻井施工提供数据支撑。而地震勘探采集到的地震数据都是时间域信息，如何提高地震数据从时间域转换到深度域的精度，将直接影响到油气藏勘探开发的效率。

长久以来，很多专家学者对时深转换技术进行了深入研究，提出了各种改进方法。1936年slotnick在地层速度随深度呈线性变化的假设下提出了地震走时计算方法，为时深转换提供了早期的研究基础。1943年legge等在此假设下提出了采用最小平方拟合进行时深转换的方法。1977年gerritsma基于层间和空间速度线性变化条件下计算的深度模型射线走时与实际叠加数据间的差异，通过逐层迭代求取时深转换结果。1981年may等提出基于深度域模型计算的程函方程走时和cmp叠加走时之间的差异，通过迭代求取复杂地质构造的时深转换方法。1989年keydar等基于已知速度场，通过深度域模型射线追踪与实际零炮检距走时之间的差异迭代进行时深转换。

以上专家的研究成果虽然进一步推动了时深转换技术的发展，在地震勘探初期中的构造成图和构造解释中起到了不错的效果，但是由于速度精度的限制，导致时深转换技术在油气藏评价开发阶段出现了较大的误差，特别是在对储层级别的时深转换中，该误差直接降低了水平井的储层钻遇率、增加了钻井施工风险；经过长期的开发实践，导致问题出现的原因有以下几种：

1、由于地层速度受地下地质情况的影响较多，难以准确的建立地下地层速度模型，从而导致时深转换出现误差；

2、由于地震数据和测井资料分辨率的差异，导致井震之间的速度趋势上存在较大的散度，势必造成时深转换时存在误差；

3、传统地震数据时深转换是对整体数据进行转换，时深转换过程本就是一个误差放大的过程。

因此，经过大量的生产论证，针对以上实际问题提出了一套适用于油气藏评价开发阶段的时深转换技术，该技术以高精度高密度速度建模为基础，提出了平均速度趋势校正技术和剩余因子校正技术，解决了常规时深转换精度不足的问题。

技术实现要素：

本发明目的在于：针对现有技术中对地震数据时深转换精度不足的问题，提供一种提高地震数据时深转换精度的方法，该方法以高精度高密度速度建模为基础，提出了平均速度趋势校正技术和剩余因子校正技术，解决了常规时深转换精度不足的问题，更加适用于油气藏评价开发阶段的时深转换。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种提高地震数据时深转换精度的方法，包括以下步骤：

a、对三维地震数据体进行自适应高密度双谱速度扫描，得到每一道、每一个采样点地震数据的均方根速度；

b、在目标层位的控制下得到符合地层连续性和空间一致性的层速度数据；

c、利用测井资料数据拟合的层速度系数来对地震平均速度体进行趋势校正；

d、利用多口井测井资料的速度数据与地震资料速度平均误差因子对随机的剩余误差进行校正；

e、通过校正后的速度体进行计算目标层目标区域的时深转换结果数据。

本发明中通过自适应的高密度双谱速度扫描技术及基于层位控制的速度转换方法可以提高复杂地质构造下非均匀速度场的计算精度；并利用测井资料数据拟合的层速度系数来对地震平均速度体进行趋势校正和剩余残差因子校正方法能进一步提高速度模型的精度，提高了速度模型在时间和空间方向的精度，进一步减少了时深转换的误差；由于基于目标层的时深转换方法能有效减少时深转换过程中产生的误差，达到了对时深转换过程的精准控制，该方法适用于工业化生产，推动了时深转换技术的发展，为油气藏勘探开发提供了更加精准的深度数据。

作为本发明的优选方案，所述步骤a中包括以下步骤：

a1、对每一个cdp点道集进行动校正处理，对于未动校拉平的道集，求取双曲线最大偏移距点和最小偏移距点的时差dtn，及双曲线曲率最大处与最小偏移距处的时差τ0；

a2、计算均方根速度：

其中，vr为均方根速度，xmax为最大偏移距，dtn为双曲线最大偏移距点和最小偏移距点的时差，τ0为双曲线曲率最大处与最小偏移距处的时差，t0为零偏移距走时。

通过dtn、τ0与均方根速度vr的转换公式可计算得到均方根速度vr，由此得到每一道、每一个采样点处的均方根速度vr，构成一个高密度高精度的三维均方根速度体，该自适应的高密度双谱速度扫描技术可以提高复杂地质构造下非均匀速度场的计算精度。

作为本发明的优选方案，所述步骤b中的层速度数据计算如下：

其中，vn为第n个目标层位的层速度，t0,n为第n个目标层位对应的时间，vr,n为第n个目标层位对应的均方根速度，t0,n-1为第n-1个目标层位对应的时间，vr,n-1为第n-1个目标层位对应的均方根速度。

通过基于层位控制的均方根速度转层速度的速度转换方法可以提高复杂地质构造下非均匀速度场的计算精度。

作为本发明的优选方案，所述步骤c中包括以下步骤：

c1、利用已钻井的测井资料数据拟合的层速度系数，假设时间域地震等时界面与相应深度域测井层位之间满足空间时深转换速度的概率统计分布特征，则当以下误差函数趋于最小时，可求取时间域地震层位与深度域测井层位间平均时深转换速度的拟合系数，即：

式中：vw为测井资料的层速度；i为测井点数；j为目的层层数；v0为地震资料层速度；zi为测井数据目的层深度；β为速度随深度变化的系数；

c2、根据计算得来的系数β来对地震平均速度体进行趋势校正，校正公式如下：

vc(t)＝v0(t-1)+βj

式中，vc为校正后的层速度，t为地震层位双层旅行时，v0为地震资料层速度；β为校正系数，j为目的层层数。

通过测井资料数据拟合的层速度系数来对地震平均速度体进行趋势校正，能进一步提高速度模型的精度，提高了速度模型在时间和空间方向的精度，进一步减少了时深转换的误差。

作为本发明的优选方案，所述步骤d中包括以下步骤：

d1、将每口井的目的层速度曲线与井旁地震道层速度曲线相减，求得残差因子曲线；

d2、将所有井的残差因子曲线在空间上进行插值，得到整个工区的残差因子体数据；

d3、将该速度残差因子体数据加到趋势校正后的地震层速度体上，完成对随机的剩余误差的校正。

通过测井资料数据拟合的层速度系数来对地震平均速度体进行剩余残差因子校正方法能进一步提高速度模型的精度，提高了速度模型在时间和空间方向的精度，进一步减少了时深转换的误差。

作为本发明的优选方案，所述步骤e中对于某一道地震数据时深转换公式如下：

di(t)＝vit

式中：di为第i个目的层的深度，i为目的层数，vi为第i层的高精度地震层速度，t为地震层位双层旅行时。

通过校正后得到的高精度速度体进行目的层地震数据的时深转换，得到高精度的深度域地震数据。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明中通过自适应的高密度双谱速度扫描技术及基于层位控制的速度转换方法可以提高复杂地质构造下非均匀速度场的计算精度；并利用测井资料数据拟合的层速度系数来对地震平均速度体进行趋势校正和剩余残差因子校正方法能进一步提高速度模型的精度，提高了速度模型在时间和空间方向的精度，进一步减少了时深转换的误差；由于基于目标层的时深转换方法能有效减少时深转换过程中产生的误差，达到了对时深转换过程的精准控制，该方法适用于工业化生产，推动了时深转换技术的发展，为油气藏勘探开发提供了更加精准的深度数据。

附图说明

图1为本发明中的提高地震数据时深转换精度的方法流程图。

图2为动校正双曲线最大偏移距点和最小偏移距点的时差dtn，及双曲线曲率最大处与最小偏移距处的时差τ0示意图。

图3为自适应高密度双谱速度扫描技术与人工拾取速度对比图。

图4为趋势校正前后地震速度的对比图。

图5为剩余残差因子校正前后地震速度体对比图。

图6为常规时深转换和用本发明提高时深转换精度的效果对比。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

本实施例提供一种提高地震数据时深转换精度的方法；

如图1所示，本实施例中的提高地震数据时深转换精度的方法，包括以下步骤：

a、对三维地震数据体进行自适应高密度双谱速度扫描，得到每一道、每一个采样点地震数据的均方根速度；

b、在目标层位的控制下得到符合地层连续性和空间一致性的层速度数据；

c、利用测井资料数据拟合的层速度系数来对地震平均速度体进行趋势校正；

d、利用多口井测井资料的速度数据与地震资料速度平均误差因子对随机的剩余误差进行校正；

e、通过校正后的速度体进行计算目标层目标区域的时深转换结果数据。

本发明中通过自适应的高密度双谱速度扫描技术及基于层位控制的速度转换方法可以提高复杂地质构造下非均匀速度场的计算精度；并利用测井资料数据拟合的层速度系数来对地震平均速度体进行趋势校正和剩余残差因子校正方法能进一步提高速度模型的精度，提高了速度模型在时间和空间方向的精度，进一步减少了时深转换的误差；由于基于目标层的时深转换方法能有效减少时深转换过程中产生的误差，达到了对时深转换过程的精准控制，该方法适用于工业化生产，推动了时深转换技术的发展，为油气藏勘探开发提供了更加精准的深度数据。

本实施例中，所述步骤a中包括以下步骤：

a1、对每一个cdp点道集进行动校正处理，对于未动校拉平的道集，求取双曲线最大偏移距点和最小偏移距点的时差dtn，及双曲线曲率最大处与最小偏移距处的时差τ0，如图2所示；

a2、计算均方根速度：

其中，vr为均方根速度，xmax为最大偏移距，dtn为双曲线最大偏移距点和最小偏移距点的时差，τ0为双曲线曲率最大处与最小偏移距处的时差，t0为零偏移距走时。

通过dtn、τ0与均方根速度vr的转换公式可计算得到均方根速度vr，由此得到每一道、每一个采样点处的均方根速度vr，构成一个高密度高精度的三维均方根速度体，该自适应的高密度双谱速度扫描技术可以提高复杂地质构造下非均匀速度场的计算精度。

本实施例中，所述步骤b中在目标层位的控制下得到符合地层连续性和空间一致性的层速度数据，均方根速度转层速度的公式如下：

其中，vn为第n个目标层位的层速度，t0,n为第n个目标层位对应的时间，vr,n为第n个目标层位对应的均方根速度，t0,n-1为第n-1个目标层位对应的时间，vr,n-1为第n-1个目标层位对应的均方根速度。

通过基于层位控制的均方根速度转层速度的速度转换方法可以提高复杂地质构造下非均匀速度场的计算精度。

本实施例中，所述步骤c中包括以下步骤：

c1、利用已钻井的测井资料数据拟合的层速度系数，假设时间域地震等时界面与相应深度域测井层位之间满足空间时深转换速度的概率统计分布特征，则当以下误差函数趋于最小时，可求取时间域地震层位与深度域测井层位间平均时深转换速度的拟合系数，即：

式中：vw为测井资料的层速度；i为测井点数；j为目的层层数；v0为地震资料层速度；zi为测井数据目的层深度；β为速度随深度变化的系数；

c2、根据计算得来的系数β来对地震平均速度体进行趋势校正，校正公式如下：

vc(t)＝v0(t-1)+βj

式中，vc为校正后的层速度，t为地震层位双层旅行时，v0为地震资料层速度；β为校正系数，j为目的层层数。

通过测井资料数据拟合的层速度系数来对地震平均速度体进行趋势校正，能进一步提高速度模型的精度，提高了速度模型在时间和空间方向的精度，进一步减少了时深转换的误差。

本实施例中，所述步骤d中包括以下步骤：

d1、将每口井的目的层速度曲线与井旁地震道层速度曲线相减，求得残差因子曲线；

d2、将所有井的残差因子曲线在空间上进行插值，得到整个工区的残差因子体数据；

d3、将该速度残差因子体数据加到趋势校正后的地震层速度体上，完成对随机的剩余误差的校正。

通过测井资料数据拟合的层速度系数来对地震平均速度体进行剩余残差因子校正方法能进一步提高速度模型的精度，提高了速度模型在时间和空间方向的精度，进一步减少了时深转换的误差。

本实施例中，所述步骤e中通过校正后得到的高精度速度体进行目的层地震数据的时深转换，得到高精度的深度域地震数据，对于某一道地震数据时深转换公式如下：

di(t)＝vit

式中：di为第i个目的层的深度，i为目的层数，vi为第i层的高精度地震层速度，t为地震层位双层旅行时。

以下为使用本发明对实际地震数据进行处理并进行了对比分析。

图3是自适应高密度双谱速度扫描技术与人工拾取速度对比图，从图3a可以看出利用自适应高密度双谱速度扫描技术得到的地震数据速度，纵向上和横向上具有更加丰富的细节，而图3b是人工拾取速度，由于人工拾取速度密度过低，过于平滑，导致真实速度变化的特征消失。

图4给出了趋势校正前后地震速度的对比图，图4a是原始地震速度数据，由于受地下介质各向异性的影响，地震速度往往出现与测井速度变化趋势不一致的情况，如黑框所示。图4b是通过趋势校正后的散点图，去除了井趋势以外的异常值，使地震速度纵向上变化更加准确。

图5给出了剩余残差因子校正前后地震速度体对比，图5a是仅做了趋势校正的地震速度体数据，图5b是剩余残差因子校正后的地震速度体，校正后速度体纵向上速度体具有较高的分辨率，横向上保留速度谱速度相对变化关系且无明显的速度突变，相比校正前的地震层速度，内幕细节更加丰富。

图6给出了常规时深转换和用本发明提高时深转换精度的效果对比。图6a显示采用常规时深转换方法该地层产状是向上翘的，图6b显示出采用本发明提高时深转换精度后，该地层产状为向下倾，这与实钻得到的认识是相符的，进一步证明了本发明的有效性。

以上实施例，均有力地证明了本发明具有如下有益效果：

1、自适应高密度双谱速度扫描技术及基于层位控制的速度转换方法可以提高复杂地质构造下非均匀速度场的计算精度；

2、利用测井资料数据拟合的层速度系数来对地震平均速度体进行趋势校正和剩余残差因子校正方法能进一步提高速度模型的精度，提高了速度模型在时间和空间方向的精度，进一步减少了时深转换的误差；

3、基于目标层的时深转换方法能有效减少时深转换过程中产生的误差，达到了对时深转换过程的精准控制；

4、整个方法适用于工业化生产，推动了时深转换技术的发展，为油气藏勘探开发提供了更加精准的深度数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。