专利名称：一种适用于起伏地表的深度域层速度修正方法
技术领域：
本发明属于石油地球物理勘探的地震资料处理领域，具体涉及一种适用于起伏地表的深度域层速度修正方法，用于地震勘探中深度域层速度的建模和模型修正更新中。
背景技术：
叠前深度偏移是现阶段非常重要的地震资料处理技术之一，是解决复杂地质构造成像的重要方法，它能直接提供深度域的地震构造成像资料，在发现规模油气田中具有举足轻重的作用。在叠前深度偏移中深度域层速度是至关重要的影响因素，速度模型的精度直接决定了成像结果的质量。高精度的层速度来源于对初始层速度的剩余速度分析，所谓的剩余速度分析是指在已有的层速度基础上进一步提高速度精度的方法。剩余速度分析一般利用偏移后的共成像点道集，叠前深度偏移生成的共成像点道 集中蕴含了剩余速度的信息，当深度域层速度不正确时，共成像点道集的同相轴会表现出一定的剩余曲率。基于剩余曲率的剩余速度分析方法可以从中提取这一信息。在水平地表情况下，Al-yahya(1989)给出了地下水平反射层、横向速度均匀假设下的剩余时差曲线公式，Lee和Zhang (1992)给出了带倾角的炮偏移共接收点道集的剩余时差曲线公式。成谷等(2007)将扫描曲线的振幅绝对值作为参数改进了剩余曲率谱的计算方法，提高了剩余曲率谱的分辨率。复杂地表情况下的勘探问题是近年来研究的重点，探索起伏地表情况下深度域层速度模型的更新技术，对于提高复杂地表情况下叠前深度偏移的成像精度具有重要意义，而现有的基于共成像点道集的剩余曲率速度模型更新方法，是在地表是水平面的假设下推导出来的，没有涉及地表起伏因素。
发明内容
本发明的目的是采用起伏地表剩余速度分析方法提高剩余曲率扫描曲线的拟合精度，采用高阶剩余曲率谱计算方法提高分辨率，采用优化的剩余速度求取方法提高剩余速度精度，进而提供一种适用于起伏地表叠前深度偏移的深度域层速度修正方法。本发明是通过以下技术方案实现的—种适用于起伏地表的深度域层速度修正方法，所述方法首先对偏移距分段，将输入道集按照偏移距进行分组，并进行起伏地表叠前深度偏移，产生共成像点道集；然后进行起伏地表剩余速度分析，计算高阶剩余曲率谱，并根据高阶剩余曲率谱的局部最大值拾取深度-剩余曲率对，然后求取速度模型修正量；再对速度模型修正量进行空间插值和平滑，并将速度模型修正量跟初始速度模型相加得到更新后的起伏地表深度域层速度模型；最后利用更新后的起伏地表深度域层速度模型代替初始速度模型，重新进行起伏地表叠前深度偏移和起伏地表剩余速度分析，从而不断提高速度模型的精度。所述方法包括以下步骤(I)将偏移距分段，并将输入道集按照偏移距进行分组；
(2)利用初始速度模型对各段偏移距道集进行起伏地表叠前深度偏移，产生共成像点道集；产生的共成像点道集按照偏移距排列，每个共成像点道集的道数与步骤(I)中的偏移距分段数相同；(3)判断共成像点道集是否拉平，如果已经拉平，则转入步骤(7)，如果没有拉平，则转入步骤(4)；(4)计算起伏地表剩余曲率谱首先读入每个⑶P处偏移产生的共成像点道集，然后利用高阶剩余曲率谱计算公式计算起伏地表剩余曲率谱，并根据局部最大能量值拾取深度-剩余曲率对；(5)利用剩余速度求取公式对每一个共成像点道集的深度-剩余曲率对计算深度域层速度修正量；(6)对步骤(5)获得的所有深度域层速度修正量进行空间插值和平滑处理，获得 整个空间的速度模型修正量，并将该速度模型修正量与初始速度模型相加，得到更新后的速度模型；转入步骤(2)，同时用更新后的速度模型代替步骤(2)中的初始速度模型；(7)输出偏移剖面。在步骤(I)中根据偏移孔径将偏移距分为20-35段，每段包含至少一道；各偏移距段取等间距排列；偏移距的段数和间隔在偏移过程中给出。所述步骤(4)中的要计算的⑶P位置是人为给定的。所述更新后的速度模型可直接用于地震处理中的叠前深度偏移偏移，产生的共成像点道集又可以不断更新地震勘探区的深度层速度模型。所述高阶剩余曲率谱计算公式为
-NtrI2w
Zf7(W)其中，U(Zi，i)表示当前Y值对应的剩余曲率扫描曲线所经过共成像点道集网格(Zi，i)处的振幅值，i是共成像点道集内的道数，代表了偏移距信息,Zi是当前Y值对应的剩余曲率扫描曲线在第i道的偏移深度，由起伏地表剩余速度分析公式求得，Ntr表示一个共成像点道集的总道数；n大于I即为高阶谱计算公式，η等于I为常规公式；所述起伏地表剩余速度分析公式为Zm = (dz, +dz2)/2 +(r2 -1) +(2z ~dzI^hL(10)其中，dZl表示地表⑶P点C与炮点S的高程差，dz2表示地表⑶P点C与检波点R的高程差，z表示地表⑶P点C与地下反射点P之间的距离，Zm是深度域层速度为Vm时对应的偏移深度，Uffset是炮点和检波点之间的偏移距，Y = V11ZV,表示叠前深度偏移所用的深度域层速度与准确层速度之间的比值，即剩余曲率值。求取所述速度模型修正量的公式为CleltVl = V1I Y1-V1( 15)CleltV1 =~——(16)Jh___nr-l_ nr-l
Vr, Vi/r.-i R(15)式表示第一个拾取点处的速度修正量，(16)式表示当i大于I时，第i个拾取点处的速度修正量；其中，R表示第i个拾取点处的平均速度，Iii代表从地表到第i个拾取点处的深度样点数；Y = vm/v，表示叠前深度偏移所用的深度域层速度与准确层速度之间的比值，即剩余曲率值。 与现有技术相比，本发明的有益效果是 (I)本发明利用精度较高的起伏地表剩余速度分析公式和剩余曲率谱计算公式进行剩余速度谱的计算，该公式结合了地表炮检点高程，能够处理起伏地表叠前深度偏移产生的共成像点道集；同时可以向下兼容平地表公式；成像道集同相轴拉平时，成像深度为真实的深度。(2)应用本发明可以得到精度更高的深度域起伏地表剩余速度模型和起伏地表速度更新模型，应用更新的深度域速度模型进行叠前深度偏移可以得到更加准确的构造地震成像结果。(3)本发明对剩余速度修正量的插值和平滑等措施都为得到准确度较高的剩余速度打下良好的基础。
图I是起伏地表射线路径示意图。图2-1是利用本发明方法获得的起伏地表剩余曲率扫描曲线，其中，+表示剩余曲率值O. 8 +表示剩余曲率值I. O +表示剩余曲率值I. 2-表示地表。图2_2是水平地表剩余曲率扫描曲线,其中，_*_表7]^剩余曲率值O. 8 _b_表7]^剩余曲率值I. O +表示剩余曲率值I. 2-表示地表。图3-1是利用常规剩余曲率公式获得的计算结果图。图3-2是利用本发明方法中的优化剩余曲率公式获得的计算结果图，η取3。图4是本发明方法的步骤框图。图5是本发明实施例中初始深度域层速度模型。图6-1是本发明实施例中初始速度模型起伏地表叠前深度偏移剖面。图6-2是本发明实施例中初始速度模型起伏地表叠前深度偏移共成像点道集。图7是本发明实施例中初始模型共成像点道集的剩余曲率谱。图8是本发明实施例中深度域层速度模型修正量。图9是本发明实施例中更新后的深度域层速度模型。图10-1是本发明实施例中更新后速度模型起伏地表叠前深度偏移剖面。图10-2是本发明实施例中更新后速度模型起伏地表叠前深度偏移共成像点道集。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述一种适用于起伏地表的深度域层速度修正方法，所述方法首先对偏移距分段，将输入道集按照偏移距进行分组，并进行起伏地表叠前深度偏移，产生共成像点道集；然后进行起伏地表剩余速度分析，计算高阶剩余曲率谱，并根据高阶剩余曲率谱的局部最大值拾取深度-剩余曲率对，然后求取速度模型修正量；再对速度模型修正量进行空间插值和平滑，并将速度模型修正量跟初始速度模型相加得到更新后的起伏地表深度域层速度模型；最后利用更新后的起伏地表深度域层速度模型代替初始速度模型，重新进行起伏地表叠前深度偏移和起伏地表剩余速度分析，从而不断提高速度模型的精度。所述初始速度模型是已有模型，是通过对常规的时间域均方根速度做时深转换得到的。本发明中所用的公式如下(I)起伏地表剩余速度分析公式的推导 起伏地表情况下射线路径如图I所示，在起伏地表情况下，旅行时k可以表示为tr = (SP+PR) H (I)其中S是激发点(炮点)，R是接收点(检波点)，P是地下反射点，SP、PR表示射线路径，V是层速度，C点是地表⑶P点。炮点和检波点之间的偏移距Ltjffsrt可以表示为Loffset = a+b (2)其中a与b分别表示炮点半偏移距和检波点半偏移距。旅行时可以进一步表示为t r = ~+ (z — )~ + -\jb~+ (z — dz2、~)(3)其中dZl表示地表⑶P点C与炮点S的高程差，dz2表示地表⑶P点C与检波点R的高程差，z表示地表⑶P点C与地下反射点P之间的距离。在地层水平的情况下，由斯奈尔定律可知，Z SPC = Z CPR,从而可以得到下式
ab, λΛ———=——— ⑷
Z - UZ1 Z- az2利用⑵式、(4)式求取a、b的表达式并带入(3)式，旅行时可以进一步表示为tr=~(2z -dzx -dz2)ι (~——)2 +1(5)
Vy 2z-dzx -dz2我们令Z = (2z-Jz1-0/2，那么(5)式可化简为tr= +(—)2 (6)
VVV当深度域层速度为Vm时，旅行时为rrm= (^ffLy+(^Ly(7)
Vvm vm其中= (2zm -dzx - (Iz2)n，zm是深度域层速度为Vm时对应的偏移深度。因为旅行时仁或都是地表检波点观测得到的测量时间值，是同一个值，所以在偏移中保持不变，改变的只是成像深度，利用旅行时相等，得到如下关系式I1^Lf + (^M_f = I1^Lf +(8)
VvmvmV VV化简得到Zm = J^ir2-I)+ ZY(9)其中，Y = vm/v，表示叠前深度偏移所用的深度域层速度与准确层速度之间的比值，也称为剩余曲率值。将im、i带入(9)式，从而得到最终的起伏地表剩余速度分析公式Zm=(dzl+dz2)l2 +(r2 -1) +(2z ~ dZl4 -^hL(10) 根据(10)式我们就可以对扫描区间内的每一个Y值，利用已知的偏移距信息和高程信息求取不同偏移距对应的偏移深度zm。一个Y值的所有偏移深度构成剩余曲率扫描曲线，三个Y值的剩余曲率扫描曲线形态如图2-1所示。当地表水平时，(Iz1 = dz2 = O, (10)式退化为平地表的(11)式即_1) + χ2ζ2(11)这说明本发明的起伏地表剩余速度分析公式可以兼容平地表剩余速度分析公式。
(11)式三个Y值的剩余曲率扫描曲线形态如图2-2所示。通过对比图2-1和图2-2可以看出，两者之间有明显的差别，在复杂地表情况下应该用(10)式进行曲率扫描，(10)式就是起伏地表剩余速度分析公式。(2)剩余曲率谱的计算为了获得剩余速度值，我们首先需要计算剩余曲率谱，然后拾取剩余速度谱对应的局部极值，得到‘深度-剩余曲率对’。对于剩余曲率谱的计算，Al-Yahya(1989)提出如下公式计算剩余曲率扫描谱
Γ--.1
NtrI2
Zf7(W)神，=L(12)
TjU2(ZiJ)
i=l其中U(Zi，i)表示当前Y值对应的剩余曲率扫描曲线所经过共成像点道集网格(Zi，i)处的振幅值，i是道集内的道数，代表了偏移距信息,Zi是当前Y值对应的剩余曲率扫描曲线在第i道的偏移深度，由(10)式决定，Ntr表示一个共成像点道集的道数。式(12)的分辨率比较低，实用中不容易拾取‘深度-剩余曲率对’，为了进一步提高剩余曲率谱的精度和分辨率，本发明对(12)式进行了改进，研究了高阶剩余曲率谱计算公式，具体形式如下
权利要求
1.一种适用于起伏地表的深度域层速度修正方法，其特征在于所述方法首先对偏移距分段，将输入道集按照偏移距进行分组，并进行起伏地表叠前深度偏移，产生共成像点道集；然后进行起伏地表剩余速度分析，计算高阶剩余曲率谱，并根据高阶剩余曲率谱的局部最大值拾取深度-剩余曲率对，然后求取速度模型修正量；再对速度模型修正量进行空间插值和平滑，并将速度模型修正量跟初始速度模型相加得到更新后的起伏地表深度域层速度模型；最后利用更新后的起伏地表深度域层速度模型代替初始速度模型，重新进行起伏地表叠前深度偏移和起伏地表剩余速度分析，从而不断提高速度模型的精度。
2.根据权利要求I所述的适用于起伏地表的深度域层速度修正方法，其特征在于 (1)将偏移距分段，并将输入道集按照偏移距进行分组； (2)利用初始速度模型对各段偏移距道集进行起伏地表叠前深度偏移，产生共成像点道集；产生的共成像点道集按照偏移距排列，每个共成像点道集的道数与步骤(I)中的偏移距分段数相同； (3)判断共成像点道集是否拉平，如果已经拉平，则转入步骤(7)，如果没有拉平，则转入步骤⑷； (4)计算起伏地表剩余曲率谱首先读入每个CDP处偏移产生的共成像点道集，然后利用高阶剩余曲率谱计算公式计算起伏地表剩余曲率谱，并根据局部最大能量值拾取深度-剩余曲率对； (5)利用剩余速度求取公式对每一个共成像点道集的深度-剩余曲率对计算深度域层速度修正量； (6)对步骤(5)获得的所有深度域层速度修正量进行空间插值和平滑处理，获得整个空间的速度模型修正量，并将该速度模型修正量与初始速度模型相加，得到更新后的速度模型；转入步骤(2)，同时用更新后的速度模型代替步骤(2)中的初始速度模型； (7)输出偏移剖面。
3.根据权利要求2所述的适用于起伏地表的深度域层速度修正方法，其特征在于在步骤(I)中根据偏移孔径将偏移距分为20-35段，每段包含至少一道；各偏移距段取等间距排列；偏移距段数和间隔在偏移过程中给出。
4.根据权利要求2所述的适用于起伏地表的深度域层速度修正方法，其特征在于所述步骤(4)中的要计算的CDP位置是人为给定的。
5.根据权利要求2所述的适用于起伏地表的深度域层速度修正方法，其特征在于所述高阶剩余曲率谱计算公式为
6.根据权利要求2所述的适用于起伏地表的深度域层速度修正方法，其特征在于求取所述速度模型修正量的公式为
全文摘要
本发明提供了一种适用于起伏地表的深度域层速度修正方法，属于石油地球物理勘探的地震资料处理领域。所述方法首先对偏移距分段，将输入道集按照偏移距进行分组，并进行起伏地表叠前深度偏移，产生共成像点道集；然后进行起伏地表剩余速度分析，计算高阶剩余曲率谱，并根据高阶剩余曲率谱的局部最大值拾取深度-剩余曲率对，然后求取速度模型修正量；再对速度模型修正量进行空间插值和平滑，并将速度模型修正量跟初始速度模型相加得到更新后的起伏地表深度域层速度模型；最后利用更新后的起伏地表深度域层速度模型代替初始速度模型，重新进行起伏地表叠前深度偏移和起伏地表剩余速度分析，从而不断提高速度模型的精度。
文档编号G01V1/36GK102901985SQ20111014031
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者张兵, 方伍宝, 孙武亮, 王鹏燕, 傅星菊 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石油物探技术研究院