估算等效品质因子方法及用其估算地层品质因子的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及勘探地球物理领域，特别涉及估算等效品质因子方法及采用该方法来 估算地层品质因子的方法。
【背景技术】
[0002] 根据观测数据衰减特征进行品质因子Q值估算的常用方法有振幅比法、频谱比值 法、质心频移法和上升时间法等。质心频移法在频率域利用非弹性介质中子波延展度加宽 的特征来进行品质因子的估算，而上升时间法直接在时间域利用子波延展加宽特征进行品 质因子Q值估计，两者相比，质心频移法具有更高的可实现性及稳定性，与振幅比法和频谱 比值法相比，质心频移法受地震波几何扩散、反射、透射等干扰因素的影响较小，计算稳定 性更高，估算结果所揭示的地质信息也更为可靠。但是常规质心频移法所利用的吸收量与 质心频移量之间简单的线性关系是在震源频谱为高斯谱的假设前提下推导得出的，且只有 其形态较好时才能得出质心频移量与吸收量之间的解析关系，这大大限制了质心频移法的 适用性及其估算结果的准确性。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是，为了消除常规质心频移法在品质因子Q值估算中震源频谱为高 斯谱的假设，进而提高品质因子Q值计算精度，拓展质心频移法的应用范围。
[0004] 本发明具体技术方案是：
[0005] 估算等效品质因子的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
[0006]步骤一：在震源点提取震源子波，接收点提取接收子波；计算震源子波的振幅谱、 接收子波的振幅谱；拾取震源子波、接收子波间的旅行时；
[0007]步骤二：根据接收子波的计算质心频率函数关于等效品质因子单调递增性，采用 二分法进行求解，计算出接收点接收子波的计算质心频率与真实质心频率相近似时的等效 品质因子，即估算出震源点与接收点间的等效品质因子。
[0008] 进一步，在步骤一中，
[0009] 针对零偏VSP数据，将近地表检波器接收的直达波作为震源子波，将远地表检波 器接收到的直达波作为接收子波；
[0010] 对提取的震源子波和接收子波分别应用傅里叶变换方法计算出对应振幅谱；
[0011] 对于提取的震源子波和接收子波可以利用相同的拾取法则，分别拾取出震源子波 初至时间ts和接收子波初至时间tr，则震源子波和接收子波间旅行时st可以用下式计 算：
[0012] 8t=tr~ts 公式 1。
[0013] 进一步，所述相同的拾取法则是指在震源子波、接收子波的零点拾取或在波谷点 拾取或在波峰点拾取初至时间。
[0014] 进一步，所述接收的直达波为从起跳点开始截取1. 5个周期的地震波波长。
[0015] 进一步，所述步骤二的具体步骤为：
[0016] 步骤1 :建立接收子波的计算质心频率函数，具体包括下列步骤：
[0017] 步骤a:确立震源子波的振幅谱与接收子波的振幅谱的关系
[0018] 如果震源子波的振幅谱为S(f)，接收子波的振幅谱为R(f)，仅考虑利用振幅谱质 心频率情况下，两者间可以用以下关系式表征：
[0019] R(f)=S(f) ?exp(-3ift/Q,) 公式 2 ;
[0020] 其中t为震源点到接收点的旅行时；Q'为震源点与接收点间的等效品质因子；
[0021] 步骤b:计算接收子波真实质心频率
[0022] 接收子波振幅谱R(f)的质心频率fK定义为：
[0023]
【主权项】
1. 估算等效品质因子的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤： 步骤一：在震源点提取震源子波，接收点提取接收子波；计算震源子波的振幅谱、接收 子波的振幅谱；拾取震源子波、接收子波间的旅行时； 步骤二：根据接收子波的计算质心频率函数关于等效品质因子单调递增性，采用二分 法进行求解，计算出接收点接收子波的计算质心频率与真实质心频率相近似时的等效品质 因子，即估算出震源点与接收点间的等效品质因子。
2. 如权利要求1所述的估算等效品质因子的方法，其特征在于：在步骤一中， 针对零偏VSP数据，将近地表检波器接收的直达波作为震源子波，将远地表检波器接 收到的直达波作为接收子波； 对提取的震源子波和接收子波分别应用傅里叶变换方法计算出对应振幅谱； 对于提取的震源子波和接收子波可以利用相同的拾取法则，分别拾取出震源子波初至 时间ts和接收子波初至时间tr，则震源子波和接收子波间旅行时St可以用下式计算： 6 t=tr-ts 公式1〇
3.如权利要求2所述的估算等效品质因子的方法，其特征在于：所述相同的拾取法则 是指在震源子波、接收子波的零点拾取或在波谷点拾取或在波峰点拾取初至时间。
4.如权利要求2所述的估算等效品质因子的方法，其特征在于：所述接收的直达波为 从起跳点开始截取1. 5个周期的地震波波长。
5.如权利要求1到4任意一权利要求所述的估算等效品质因子的方法，其特征在于： 所述步骤二的具体步骤为： 步骤1 :建立接收子波的计算质心频率函数，具体包括下列步骤： 步骤a:确立震源子波的振幅谱与接收子波的振幅谱的关系 如果震源子波的振幅谱为S (f)，接收子波的振幅谱为R(f)，仅考虑利用振幅谱质心频 率情况下，两者间可以用以下关系式表征： R(f)=S (f)?exp(-3ift/Q,) 公式2 ; 其中t为震源点到接收点的旅行时；Q'为震源点与接收点间的等效品质因子； 步骤b:计算接收子波真实质心频率 接收子波振幅谱R(f)的质心频率定义为：
假设接收点接收到的接收子波真实振幅谱为RMal (f)，将其带入公式3得到接收子波真 实质心频率fK real
步骤C:计算接收子波的计算质心频率 根据公式2可知，在震源子波和接收子波间旅行时st已定，即可看做为震源点到接收 点的旅行时；根据公式2,接收点接收子波计算振幅谱Rda(f)可由下式计算： Rcla (f) =S(f)exp(-f 8 t/Q,) 公式5 ; 则根据公式3,接收子波计算质心频率fKc;al (Q'）可以由下式计算
步骤d:建立关于等效品质因子的单调递增函数 建立函数 F(Q，)=fEeal-fEreal 公式 由质心频率的定义和地层衰减的性质知，在传播时间一定的情况下，接收点接收子波 的计算质心频率&。31 (Q'）与等效品质因子Q'值成单调递增关系，即Q'值越小对震源子波 高频部分的吸收衰减相对越大，计算得到的质心频率越小，反之亦然；由于接收子波真实 质心频率〖^^是个实测的定值，因而F(Q'）为关于Q'值的单调递增函数； 步骤2 :采用二分法求解等效品质因子 根据零点定理，对于公式7确定的单调函数F(Q'）， 如果存在Qmin，和Qmax 使得F(Qmin )-fRc;al(Qmin )_fRc;al〈〇，且F(Qmax )-fReal(Qmax )-fRcal > 0,则存在唯一的Q'，满足Qmin' <Q' <Qmax'，使得F(Q'）=fKc;al (Q'）-fKc;al=0 ; 该方程通常使用二分法求解，其计算流程如下： 步骤a:根据要求取的等效品质因子的精度确定算法的迭代终止条件；所述迭代终止 条件为： F(Qh'）=0 公式 8; 或U彡U 公式9 ; 其中，Qm'为品质因子允许的最大计算误差； 步骤b:根据工区介质已有资料，确定品质因子经验范围，即估计介质的最小品质因子U、最大品质因子； 步骤C:应用公式7,如果F(Qmax'）和F(Qmin'）如果存在F(Qmin'）>0或F(Qmax'）<0， 则初值异常，返回步骤b重新确定介质的最小品质因子〇_'或最大品质因子Q_' ； 否则，进入下一步； 步骤d:令Qh'=(Qmin'+Qmax'）/2; 如果F(Qh'）> 0,则令Qmin' =Qh' ； 否则 =Qh' ； 步骤e:如果Qmin'和Q_'满足式公式9或者F(Qh，）满足公式8,即认为迭代终止条件， 得到的Qh'即为震源点与接收点间的等效品质因子Q' ； 否则，返回步骤d重新计算，直到满足迭代终止条件为止。
6.采用权利要求1到权利要求5任意一权利要求所述的估算等效品质因子的方法来估 算地层品质因子的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :以井中两相邻检波器的距离为厚度把介质分成若干薄层； 步骤2 :采用权利要求1到权利要求5任意一权利要求所述的估算介质等效品质因子 的方法计算震源点与各检波点间的等效品质因子； 步骤3 :计算各薄层的品质因子 由于上述等效品质因子代表由震源点传播到各检波点深度的地层的总的吸收效应对 应于总时间的均值，而非相邻检波点所对应的层品质因子，则两者间的关系如下，
式中，当k=l时，Atk为由震源点传播至第一级检波点的旅行时，Qk为震源点与第一级 检波点间的地层品质因子；当k>l时，Atk为第k-1级检波点到第k级检波点的旅行时，Qk 为第k-1级检波点与第k级检波点间的地层品质因子；Q/为震源点与第i个检波点间地层 的等效品质因子； 根据公式10,可由如下递归关系式求取Qi Q^Q/ 公式 11 ;
7.采用权利要求1到权利要求5任意一权利要求所述的估算等效品质因子的方法来估 算地层品质因子的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :在井中各地层的分界点设置检波器； 步骤2 :采用权利要求1到权利要求5任意一权利要求所述的估算介质等效品质因子 的方法计算震源点与各检波点间的等效品质因子； 步骤3:计算各层的品质因子 由于上述等效品质因子代表由震源点传播到各检波点深度的地层的总的吸收效应对 应于总时间的均值，而非相邻检波点所对应的层品质因子，则两者间的关系如下，
式中，当k=l时，Atk为由震源点传播至第一级检波点的旅行时，Qk为震源点与第一级 检波点间的地层品质因子；当k>l时，Atk为第k-1级检波点到第k级检波点的旅行时，Qk 为第k-1级检波点与第k级检波点间的地层品质因子；Q/为震源点与第i个检波点间地层 的等效品质因子； 根据公式10,可由如下递归关系式求取Qi Q^Q/ 公式 14 ;
【专利摘要】本发明公开了估算等效品质因子方法及用其估算地层品质因子的方法，该方法以品质因子Q值的衰减公式和质心频率的定义为基础，在确定质心频率随品质因子Q值变化的单调性的基础上，提出了基于二分算法的质心频移品质因子Q值估算方法。该发明可以消除常规质心频移法在品质因子Q值计算中震源频谱为高斯谱的假设，拓展了质心频移法的应用范围，提高了品质因子Q值计算精度。
【IPC分类】G01V1-28, G01V1-30
【公开号】CN104570108
【申请号】CN201310520815
【发明人】陈雨茂, 王延光, 刘浩杰, 魏国华, 郑静静, 王兴谋, 林松辉, 李民龙, 揭景荣
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月29日