一种对叠前深度偏移剖面进行迭代优化的方法与流程
本发明涉及地震资料解释领域，具体是指一种对叠前深度偏移剖面进行迭代优化的方法。
背景技术：
地震勘探是利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，得到广泛应用。地震勘探对指导钻探具有重要意义。
目前，地震资料处理通常采用图1所示流程：
一、首先利用原始地质资料，主要为震源数据与叠加炮集数据获取叠前道集数据，进行水平叠加压制干扰波；
二、进行叠前时间偏移，得到叠前时间偏移数据，获得叠前时间偏移剖面，进行对比解释，得到主要控制层的断层和层位数据；
三、将叠前时间偏移均方根速度经dix公式转换为层速度，与之前获得的主要控制层和层位数据结合，建立速度深度模型；
四、将叠前道集数据，解波动方程获得共成像点道集cig、叠前深度偏移数据，波动方程为：
其中，
继而获得深度剖面，判断成像是否满意，若否，则调整速度深度模型，重新进行步骤四，若是，则获取叠前深度偏移数据备用；
五、给定速度场将叠前深度数据进行深时转换，获得时间域剖面；
六、时间域剖面结合测井、录井、vsp测得的层速度，经时深转换，对比解释后，获得构造图。
上述处理流程，在地层平整，构造相对简单的地区，薄透镜项干扰较小的区域，其获得的构造图能够较好的效果。但是对于地表起伏大、地腹构造复杂、两翼侧转逆掩断裂带十分发育等复杂地质构造区域，其所获得的构造图误差较大。
此外，上述处理流程给定速度场将叠前深度数据进行深时转换，生成时间域数据，获得时间域剖面，再在此基础上，利用钻井的层速度进行时深转换，最终对比解释生成构造图。这样虽然生成了构造图，但是经过多次速度转换，人为因素较大，容易造成速度在平面上的畸变，即平面上的深度误差较大，可达上百米。若参照构造图钻井的话，很容易错过油气储藏层，继而导致废井的产生。
综上可知，上述处理办法对于地表起伏大、地腹构造复杂、两翼侧转逆掩断裂带十分发育等复杂地质构造区域，其所获得的构造图误差较大，可达上百米。在误差如此大的情况下，根据上述处理流程图获得的构造图指导钻井的话，容易错过油气储藏层，产生巨大的损失。钻井成本高昂，单井少则也有几千万，其损失是十分巨大的。因此上述处理流程获得的构造图，在地表起伏大、地腹构造复杂、两翼侧转逆掩断裂带十分发育等复杂地质构造区域对于地质人员确定地下井位目标指导意义较差，如何能够获得更具有指导意义的构成图，已经成为了迫切需求。
技术实现要素：
基于以上问题，本发明提供了一种对叠前深度偏移剖面进行迭代优化的方法。本发明对于地表起伏大、地腹构造复杂、两翼侧转逆掩断裂带十分发育等复杂地质构造区域，其所获得的构造图误差小，能够更好的指导确定地下井位目标。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种对叠前深度偏移剖面进行迭代优化的方法，包括以下步骤，
[1]通过震源数据与叠加炮集数据获取叠前道集数据；
[2]将叠前道集数据进行叠前时间偏移，得到叠前时间偏移数据，获得叠前时间偏移剖面，进行对比解释，得到控制层断层和层位数据,建立初始实体模型；
[3]将叠前时间偏移均方根速度经dix公式转换得到的层速度以及钻井测得的层速度结合获得综合初始速度场，将综合初始速度场与步骤[2]获得的控制层断层数据和层位数据结合，建立速度深度模型；
在建立速度深度模型的过程中，现有技术中采用经dix公式转换得到的层速度，这种处理方式随着地层的深入，会逐渐产生较大的误差。而本申请中采用综合速度场代替现有技术中采用的层速度，综合速度场中考虑了随着钻井的深入而获得的测井、录井和vsp测得的层速度，从而消除了随着地层深入而产生的误差，使得速度深度模型更加准确，进而使得本发明方法得到的构造图与实际地层构造更加接近。
[4]将步骤[1]获得的叠前道集数据结合步骤[3]得到的速度深度模型，解波动方程获得叠前深度偏移数据，继而获得叠前深度偏移剖面；再对叠前深度偏移剖面进行对比解释和剩余速度的拾取，并进一步建立速度深度模型并对速度深度模型进行优化迭代，经多次迭代后判断叠前深度偏移剖面成像是否满意，如果否，则重新建立速度深度模型并再次进行本步骤，如果是，则获取叠前深度偏移数据备用；
现有技术中，将第一次得到的速度深度模型根据时间偏移剖面对比解释在比例至深度域，得到的结果偏移误差较大。因而，本发明改进后的方法为对速度深度模型在深度域重新对比解释再叠前深度偏移，若偏移结果与建的模型不吻合，则还需调整模型再进行叠前深度偏移，如此多次迭代，直至偏移结果与建的模型相吻合。
[5]分析各向异性参数，将步骤[4]最终获取的叠前深度偏移数据进行各向异性叠前深度偏移，得到最终叠前深度偏移数据，继而获得叠前深度偏移剖面，对叠前深度偏移剖面进行精细对比解释，利用解释结果获得构造图。
该步骤中，在获得满意的叠前深度偏移数据后，不再进行多次深时转换和时深转换，而是进行各向异性偏移。由于减少了处理过程中速度转化的次数，因而降低了数据处理中产生的误差，从而提高了生成的构造图的准确性，进而使得构造图更加接近实际情况。
优选的，在步骤[1]中，所述震源数据与叠加炮集数据经过预处理，所述预处理包括静校正、动校正、滤波、反褶积、振幅补偿、剩余静校正及速度分析中的一种或者多种处理方式。
优选的，在步骤[2]中，对叠前道集数据进行叠前时间偏移前，先对叠前道集数据进行水平叠加处理，了解工区地层的基本构造形态，用以辅助叠前时间偏移剖面的对比解释，建立初始的实体模型。
优选的，步骤[3]具体包括如下步骤：
[3-1]把水平层状介质情况下的反射波时距曲线近似地当成双曲线，求出地震波在水平层状介质中传播的叠前时间偏移均方根速度；
所述第n层水平层状介质的均方根速度的计算公式为：
[3-2]通过dix转换将步骤[3-1]得到的叠前时间偏移均方根速度转换为每一层水平层状介质的层速度剖面；
所述dix转换的基础公式为：
[3-3]利用步骤[3-2]得到的层速度剖面拟合全区速度变化趋势，并结合钻井测得的层速度获得综合初始速度场，所述钻井测得的层速度为由工区内及邻区已完钻井反算得到的各控制层的层速度；
[3-4]利用叠前道集数据中拾取的地层界面顶、底的时间和步骤[3-3]得到的综合初始速度场计算地层界面的深度，从而建立速度深度模型。
进一步优选的，步骤[3-2]用叠前时间偏移均方根速度进行dix转换估算层速度包括以下步骤：
[3-2-1]对于模型中的每一层，在与地层界面底对应的叠前道集数据中，拾取地层界面顶、底的时间，得到的地层界面顶、底的时间用于代替dix转换的基础公式中的双程零偏移距时间；
[3-2-2]提取各地层的均方根速度；
[3-2-3]通过步骤[3-2-1]获取的界面顶、底的时间和步骤[3-2-2]得到的均方根速度，用dix转换的基础公式计算得到每一层的层速度。
优选的，在步骤[4]中，所述对速度深度模型进行优化迭代的方法包括如下步骤：
[4-1]在叠前深度偏移剖面上进行层位、断层解释，再次建立实体模型；
[4-2]利用叠前深度偏移剖面，根据深度域解释的层位，进行沿层剩余速度分析，拾取剩余速度值，并结合步骤[3]得到的综合初始速度场生成新的速度场；
[4-3]利用步骤[4-1]得到的实体模型及步骤[4-2]得到的新的速度场，生成新的速度深度模型，对新的速度深度模型再一次进行叠前深度偏移，获得新的叠前深度偏移剖面；
[4-4]若对新的叠前深度偏移剖面成像不满意，需进一步修改实体模型和速度场，则将新的叠前深度偏移剖面带入步骤[4-1]和步骤[4-2]重复建立速度深度模型。
优选的，在步骤[4]中，判断成像满意的规则为叠前深度偏移剖面需满足如下要求：
一、叠前深度偏移剖面成像需符合工区的地质规律；
二、叠前深度偏移剖面成像较叠前时间偏移成像在反射波阻特征和接触关系方面有改善；
三、叠前深度偏移剖面成像与工区内已完钻井深度误差需在工业生产允许的范围内。
优选的，在步骤[5]中，对叠前深度偏移数据进行各向异性叠前深度偏移的方法包括如下步骤：
[5-1]利用步骤[4]中获得的叠前深度偏移数据获得在已完钻井的井点位置偏移速度，以及井点位置反算的速度，计算各向异性参数δ和ε；
ε的计算公式为：
其中α0为地震波中垂直p波的速度，αh为地震波中水平p波的速度；
δ的计算公式为：
其中α0为垂直p波的速度，νnmo为各向异性介质中水平反射面的动校正速度；
[5-2]利用步骤[4]得到的叠前深度偏移剖面建立速度深度模型，将步骤[5-1]得到的各向异性参数δ和ε拟合到建立的速度深度模型中，再与步骤[1]获得的叠前数据进行各向异性叠前深度偏移处理，
各向异性叠前偏移的公式为：
其中t为从震源到反射面再到检波点的双时间，t0为双程零偏移距时间，x为炮检偏移距离，a2、a4和a为系数：
优选的，在步骤[5]之后还包括步骤[6]，所述步骤[6]为：
在步骤[5]得到构造图后，对构造图进行可靠性验证，所述可靠性验证为确认叠前道集数据中的深度域道集、叠前深度偏移剖面、模型解释层位、对比解释层位和构造图相同位置的深度一致，
所述模型解释层位来自于步骤[4]中建立实体模型的修改后的对比解释层位，
所述对比解释层位来自于步骤[5]最终对比解释层位，用于生成构造图的层位。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.在建立速度深度模型的过程中，现有技术中采用经dix公式转换得到的层速度，这种处理方式随着地层的深入，会逐渐产生较大的误差。而本申请中采用综合速度场代替现有技术中采用的层速度，综合速度场中考虑了随着钻井的深入而获得的测井、录井和vsp测得的层速度，从而消除了随着地层深入而产生的误差，使得速度深度模型更加准确，进而使得本发明方法得到的构造图与实际地层构造更加接近。
2.与现有技术中获得叠前深度偏移剖面后直接成像的方案相比，本发明的技术方案对叠前深度剖面进行迭代优化，优化后的叠前深度偏移剖面成像质量更好，且成像更加符合实际的地层结构。
3.在获得满意的叠前深度偏移数据后，不再进行多次深时转换和时深转换，而是进行各向异性偏移。由于减少了处理过程中速度转化的次数，因而降低了数据处理中产生的误差，从而提高了生成的构造图的准确性，进而使得构造图更加接近实际情况。
综合上述三点，本发明对于地表起伏大、地腹构造复杂、两翼侧转逆掩断裂带十分发育等复杂地质构造区域，其所获得的构造图误差小，能够更好的指导确定地下井位目标。
附图说明
图1为现有处理流程示意图。
图2为本发明处理流程参照示意图。
图3为时间域对比解释。
图4为时间域对比解释立体显示。
图5为时间域实体模型的建立。
图6为叠前时间偏移均方根速度体(vrms)。
图7为层速度体(均方根速度体经dix公式转换)。
图8为综合速度体。
图9为某层沿层均方根速度(左)、层速度(中)及综合速度(右)平面分布对比。
图10为速度深度模型。
图11为深度域对比解释。
图12为深度域实体模型。
图13为深度域剩余速度的拾取。
图14为优化速度深度模型。
图15为各向异性参数分析。
图16为深度域对比解释。
图17为生成构造图(下二叠统底界地震反射构造图)。
图18为叠前深度偏移验证(“五对口”)。
图19为新老成果对比(左：老成果，右：新成果)。
图20为新老成果对比(上：老成果，下：新成果)。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
一种对叠前深度偏移剖面进行迭代优化的方法，包括以下步骤，
[1]通过震源数据与叠加炮集数据获取叠前道集数据；
[2]将叠前道集数据进行叠前时间偏移，得到叠前时间偏移数据，获得叠前时间偏移剖面，进行对比解释，得到控制层断层和层位数据,建立初始实体模型；
[3]将叠前时间偏移均方根速度经dix公式转换得到的层速度以及钻井测得的层速度结合获得综合初始速度场，将综合初始速度场与步骤[2]获得的控制层断层数据和层位数据结合，建立速度深度模型；
[4]将步骤[1]获得的叠前道集数据结合步骤[3]得到的速度深度模型，解波动方程获得叠前深度偏移数据，继而获得叠前深度偏移剖面；再对叠前深度偏移剖面进行对比解释和剩余速度的拾取，并进一步建立速度深度模型并对速度深度模型进行优化迭代，经多次迭代后判断叠前深度偏移剖面成像是否满意，如果否，则重新建立速度深度模型并再次进行本步骤，如果是，则获取叠前深度偏移数据备用；
[5]分析各向异性参数，将步骤[4]最终获取的叠前深度偏移数据进行各向异性叠前深度偏移，得到最终叠前深度偏移数据，继而获得叠前深度偏移剖面，对叠前深度偏移剖面进行精细对比解释，利用解释结果获得构造图。
作为优选，在步骤[1]中，所述震源数据与叠加炮集数据经过预处理，所述预处理包括静校正、动校正、滤波、反褶积、振幅补偿、剩余静校正及速度分析中的一种或者多种处理方式。所述静校正为地表因素的校正；所述滤波为改变原始波形函数的频谱组成，保留有效波的频率成分，滤掉干扰波的频率成分，从而对地震记录面貌进行改造，以便达到突出有效波，压制干扰波，提高信噪比的目的；所述反褶积是通过压缩地震记录中的基本地震子波，压制交混回响和短周期多次波，从而提高时间分辨率，再现地下地层的反射系数；所述振幅补偿是对信号的能量进行恢复和保持处理，并尽量保证在提高地震资料分辨率的同时，提高地震资料的信噪比和保真度；所述剩余静校正为消除野外静校正未消除的地表因素。
作为优选，在步骤[2]中，对叠前道集数据进行叠前时间偏移前，先对叠前道集数据进行水平叠加处理，了解工区地层的基本构造形态，用以辅助叠前时间偏移剖面的对比解释，建立初始的实体模型。
作为优选，步骤[3]具体包括如下步骤：
[3-1]把水平层状介质情况下的反射波时距曲线近似地当成双曲线，求出地震波在水平层状介质中传播的叠前时间偏移均方根速度；
所述第n层水平层状介质的均方根速度的计算公式为：
其中，vr为均方根速度；vi为单程垂直旅行速度的平方；ti为单程垂直旅行时间；
[3-2]通过dix转换将步骤[3-1]得到的叠前时间偏移均方根速度转换为每一层水平层状介质的层速度剖面；
所述dix转换的基础公式为：
其中；vne为上面第(n-1)个地层界面和下面第n个地层界面限制的地层速度。τn和τn-1为双程零偏移距时间,vn和vn-1为相应的均方根速度。
当已知第n层、第(n-1)层的均方根速度，以及这两层的τn和τn-1为双程零偏移距时间，就可以采用dix公式计算第n层的层速度。上述dix转换方程是建立在层界面是平的而且用于估算均方根速度vn和vn-1的偏移距范围对应小排列。另外的，需要注意方程中所用的均方根速度，是基于直射线的假设；这样，dix转换不考虑在地层界面的射线弯曲。
[3-3]利用步骤[3-2]得到的层速度剖面拟合全区速度变化趋势，并结合钻井测得的层速度获得综合初始速度场，所述钻井测得的层速度为由工区内及邻区已完钻井反算得到的各控制层的层速度；
[3-4]利用叠前道集数据中拾取的地层界面顶、底的时间和步骤[3-3]得到的综合初始速度场计算地层界面的深度，从而建立速度深度模型。
步骤[3-4]中，如果时间来自未偏移的叠加剖面，用垂直射线进行深度反演；如果输入时间来自一个偏移叠加剖面，用成像射线进行深度反演。所述叠加剖面为在步骤[1]中，对做过动、静校正且按炮检距排列的共中心点道集数据，给定一个时窗长，将一个共中心点道集内所以炮检距进行等权叠加。
进一步优选，步骤[3-2]用叠前时间偏移均方根速度进行dix转换估算层速度包括以下步骤：
[3-2-1]对于模型中的每一层，在与地层界面底对应的叠前道集数据中，拾取地层界面顶、底的时间，得到的地层界面顶、底的时间用于代替dix转换的基础公式中的双程零偏移距时间；
[3-2-2]提取各地层的均方根速度；
[3-2-3]通过步骤[3-2-1]获取的界面顶、底的时间和步骤[3-2-2]得到的均方根速度，用dix转换的基础公式计算得到每一层的层速度。
所述层速度为地震波在一组水平层状介质中的某一层中传播的平均速度，即地震波垂直穿过盖层以上各层的总厚度与总的传播时间之比：
其中vav是平均速度；hi是第n层的垂直厚度；δti是第n层的垂直旅行时间。
作为优选，在步骤[4]中，所述波动方程为：
其中，
作为优选，在步骤[4]中，所述对速度深度模型进行优化迭代的方法包括如下步骤：
[4-1]在叠前深度偏移剖面上进行层位、断层解释，再次建立实体模型；
[4-2]利用叠前深度偏移剖面，根据深度域解释的层位，进行沿层剩余速度分析，拾取剩余速度值，并结合步骤[3]得到的综合初始速度场生成新的速度场；
[4-3]利用步骤[4-1]得到的实体模型及步骤[4-2]得到的新的速度场，生成新的速度深度模型，对新的速度深度模型再一次进行叠前深度偏移，获得新的叠前深度偏移剖面；
[4-4]若对新的叠前深度偏移剖面成像不满意，需进一步修改实体模型和速度场，则将新的叠前深度偏移剖面带入步骤[4-1]和步骤[4-2]重复建立速度深度模型。
作为优选，在步骤[4]中，判断成像满意的规则为叠前深度偏移剖面需满足如下要求：
一、叠前深度偏移剖面成像需符合工区的地质规律；
二、叠前深度偏移剖面成像较叠前时间偏移成像在反射波阻特征、接触关系方面有改善；
三、叠前深度偏移剖面成像与工区内已完钻井深度误差需在工业生产允许的范围内。
作为优选，在步骤[5]中，对叠前深度偏移数据进行各向异性叠前深度偏移的方法包括如下步骤：
[5-1]利用步骤[4]中获得的叠前深度偏移数据获得在已完钻井的井点位置偏移速度，以及井点位置反算的速度，计算各向异性参数δ和ε；
对各向异性的讨论，主要限制在p波在各向异性岩石中传播中，p波速度取决于各向异性参数δ和ε，而不是参数γ。事实上，sv波速度也仅取决于δ和ε，而sh波速度仅取决于γ。
p波相位速度为：
(αθ)＝α0(1+δsin2θ+εsin4θ)
垂直入射，θ＝0度以上方程给出垂直p波速度α0，
水平入射，θ＝90度由以上方程得出：
αh＝α0(1+ε)
解ε，可得：
参数ε表明了岩石各向异性的程度，可作为垂直p波速度和水平p波速度αh之间的部分差异。因为对于大多数岩石ε>0，注意水平p波速度大于垂直p波速度。
在各向异性介质中水平反射面的动校正速度νnmo(φ＝0，φ为倾角)，由thomsen(1986)给出：
在δ＝0的特例中，时差速度与各向同性介质的速度相同。
动校正速度νnmo由步骤[1]进行速度分析用于消除炮检距变化在不同叠加道中所造成的反射波的旅行时差进行动校正获得。
[5-2]利用步骤[4]得到的叠前深度偏移剖面建立速度深度模型，将步骤[5-1]得到的各向异性参数δ和ε拟合到建立的速度深度模型中，再与步骤[1]获得的叠前数据进行各向异性叠前深度偏移处理，
各向异性叠前偏移的公式为水平反射面的p波旅行时方程，由tsvankin和thomsen(1994)给出：
其中t为从震源到反射面再到检波点的双时间，t0为双程零偏移距时间，x为炮检偏移距离，a2、a4和a为系数：
为了比较，用通用的符合写出各向同性介质中水平反射面的旅行时方程与下列方程进行分析：
各向同性的速度分析，我们仅需要扫描一个参数，即速度。用水平反射面的p波旅行时方程进行各向异性速度分析。
作为优选，在步骤[5]之后还包括步骤[6]，所述步骤[6]为：
在步骤[5]得到构造图后，对构造图进行可靠性验证，即“五对口”验证，所述可靠性验证为确认叠前道集数据中的深度域道集、叠前深度偏移剖面、模型解释层位、对比解释层位和构造图相同位置的深度一致，
所述模型解释层位来自于步骤[4]中建立实体模型的修改后的对比解释层位，
所述对比解释层位来自于步骤[5]最终对比解释层位，用于生成构造图的层位。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1：
以某地表起伏大、地腹构造复杂、两翼侧转逆掩断裂带十分发育等复杂地质构造区域为例，图3为时间域对比解释，图4为时间域对比解释立体显示；图5为时间域实体模型的建立，图6为叠前时间偏移均方根速度体(vrms)，图7为均方根速度体经dix公式转换得到的层速度体，图8为在层速度体的基础上，引用测井、录井、vsp测得的层速度进行校正后加入实体模型得到的综合速度体，图9为某层沿层均方根速度(左)、层速度(中)及综合速度(右)的平面分布对比图，图10为利用时间域实体模型及综合速度体比例至深度域，建立的初始速度深度模型，图11为解波动方程后得到的数据体进行的叠前深度偏移剖面对比解释，图12为深度域实体模型，图13为深度域剩余速度的拾取，图14为迭代优化后速度深度模型，图15为通过井资料和地震资料结合计算的各向异性数据体进行的各向异性参数分析，计算的各向异性参数剖面显示，图16最终得到的叠前深度偏移剖面进行的深度域对比解释，图17为最终生成的下二叠统底界地震反射构造图(下二叠统底界地震反射构造图)，图18为叠前深度偏移的“五对口”验证。
图19为利用常规方法得到的叠前深度偏移剖面成像的老成果图和利用本申请的方法得到的叠前深度偏移剖面成像的新成果图的对比。从对比图可见，新成果剖面成像质量明显优于老成果，且新成果的偏移成果与实钻倾角资料更吻合，在该井出现复杂情况下(地层倾向发生变化、地层加厚)，老成果无法指导钻井，而甲方根据叠前深度偏移剖面，采取降斜措施，继续向下钻，最终钻进40m，成功钻遇目的层。
实施例2
图20为另一工区的利用常规方法得到的叠前深度偏移剖面成像的老成果图和利用本申请的方法得到的叠前深度偏移剖面成像的新成果图的对比。该井根据老成果资料进行定井，从定井剖面上看，原设计的靶点位置资料较为连续，并无复杂情况出现，但实钻过程中，出现复杂情况，与原设计存在较大差异。采用本申请的方法进行叠前深度偏移后得到的新成果，从剖面成像质量较老成果有一定改善，且新成果目的层高点位置较老成果向西偏移约500m，该井底位置在深度偏移剖面上资料连续性差，为资料复杂带，与实钻更为吻合。根据新成果建议甲方侧钻石炭系，并兼探飞仙关鲕滩，最终成功钻遇飞仙关鲕滩储层，且测试获气。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
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