多信息融合地震速度建模方法与流程

本发明涉及油气勘探地震资料处理技术领域，特别是涉及到一种多信息融合地震速度建模方法。

背景技术：

地震波速度在地震资料的采集、处理、解释和评价中起着必不可少的作用。随着油气勘探程度的不断提高，勘探区域地质条件变得越来越复杂，地下介质非均质性强、速度纵横向变化大、高陡构造发育等问题对地震成像和速度建模方法提出了挑战。

在地震勘探中，因为起伏地形和近地表速度变化对偏移成像有重要影响，静校正处理难以适用于复杂情况，而基于起伏地表的叠前深度偏移需要建立由浅到深的速度模型。受技术条件和实际资料的限制，现在还难以通过反演直接获取由地表到深部的速度模型。常用的做法是应用初至波层析成像反演近地表速度模型，应用速度分析得到中深层速度模型，之后将两者拼接或融合，得到由浅到深的初始速度模型。对于双复杂地质条件的探区，应用速度分析等常规处理得到的深层模型精度低，不利于之后的迭代反演，所得结果易出现不收敛的情况。应用更多信息(构造、测井等)，研究速度建模方法，提高起伏地表速度模型的精度是十分必要的，这将促进层析反演的迭代收敛，进而有利于起伏地表叠前深度偏移的准确性。为此我们发明了一种新的多信息融合地震速度建模方法，解决了以上技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于插值算法的多信息融合地震速度建模方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：多信息融合地震速度建模方法，该多信息融合地震速度建模方法包括：步骤1，输入建模所需的信息；步骤2，对声波测井速度进行平滑；步骤3，设定虚拟井数量，构造虚拟井；步骤4，分别将各测井数据沿构造倾角填充速度模型，之后基于高斯基函数，求取各测井数据的加权系数，加权求和，得到测井速度插值模型；步骤5，将测井速度插值模型融合先验偏移速度，并统计结果与先验偏移速度的比值，基于比值对结果进行调整，得到中深层速度模型；步骤6，基于近地表模型的射线覆盖情况，确定近地表模型的融合顶面以及融合区域；步骤7，通过对近地表速度和中深层速度在融合区域的融合，获得统一的全速度场，作为最终结果输出，并导出模型与测井速度的相对误差。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，输入的信息包括近地表速度、近地表模型的射线覆盖、构造倾角、声波测井速度、时深转换得到的先验偏移速度，其中构造倾角是对深度成像剖面进行倾角扫描分析得到的。

在步骤2中，基于高斯窗口对声波测井速度进行局部平滑。

在步骤3中，根据测井分布情况，设定虚拟井的数量，基于先验偏移速度，构造虚拟井速度信息，以控制地下的复杂构造。

在步骤3中，将工区沿横纵向划分成面元，以含有井的面元和工区边界为起始位置，标记其相邻面元，之后以被标记的面元为中心，进一步标记其相邻面元，以此类推，逐步至整个工区，并寻找最晚被标记的面元，并以该面元及其先验偏移速度作为虚拟井位置和速度，在此基础上进行下一口虚拟井的构建，以此类推，完成设定的数量，以控制地下的复杂构造。

在步骤4中，测井速度插值方法如下：已知n口井的速度vi,(i＝1,…,n)，将第i口井所测速度沿构造倾角方向外推至第j口井的位置处，作为外推结果，以此类推，n口井速度共获得n×n外推结果，以作为目标函数，式中vj为第j口井所测的速度，λi为第i口井的权重系数，v′i,j为第i口井外推至第j口井的结果，||xi-xj||2表示第i口井与第j口井的距离，为随距离变化的高斯基函数，具体形式为r为距离；基于最小二乘思想，求解得到各口井的权重，把各个外推数据进行加权求和，得到插值点处的速度值，逐点加权求和，得到测井速度插值模型。

在步骤5中，将测井速度插值模型中无速度值的网格填充先验偏移速度，并对填充边界附近的速度进行线性加权，得到融合速度模型。

在步骤5中，对于融合速度模型，基于一大尺度滑动窗口，逐步统计先验偏移速度与融合速度模型不同区域的比值，并将融合速度与相应的比值相乘，结果作为中深层速度模型。

在步骤6中，基于近地表模型的射线覆盖情况，以射线覆盖大于设定值的区域边界作为近地表模型的融合顶面，融合顶面以上完全采用近地表速度。

在步骤6中，以融合顶面下的给定厚度的区间作为近地表与中深层模型的融合区域。

在步骤7中，基于与融合区域顶底界面的距离，对近地表速度和中深层速度进行反距离线性加权求和，获得统一的全速度场。

在步骤7中，以模型与测井速度的相对误差作为质量控制参考，其中vmodel为井位置上的模型结果，vsmooth_log为平滑后的测井速度。

本发明中的多信息融合地震速度建模方法，通过多信息融合地震速度建模方法可提高起伏地表初始速度模型的精度，所得速度分布包含了更多常规结果所没有的高频速度细节，确保地震深度域成像的精度，为之后的地震层析反演奠定了基础，并具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的多信息融合地震速度建模方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中工区概况图；

图3为本发明的一具体实施例中两口井速度曲线图；

图4为本发明的一具体实施例中虚拟井的应用图；

图5为本发明的一具体实施例中图3的测井速度与先验偏移速度融合的结果的示意图；

图6为本发明的一具体实施例中最终结果显示图；

图7为本发明的一具体实施例中不同速度的偏移剖面图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

图1为本发明多信息融合地震速度建模方法的流程图。

步骤一，输入近地表速度及射线覆盖、构造倾角、声波测井速度、时深转换得到的先验偏移速度，其中构造倾角是对深度成像剖面进行倾角扫描分析得到的。

步骤二，基于高斯窗口对声波测井速度进行局部平滑。

步骤三，根据测井分布情况，设定虚拟井的数量，并将工区沿横纵向划分面元，将井的位置投影到相应的面元上，以含有井的面元和工区边界为起始位置，标记其相邻面元，之后以被标记的面元为中心，进一步标记其相邻面元，以此类推，逐步至整个工区，并寻找最晚被标记的面元，并以该面元及其先验偏移速度作为虚拟井位置和速度，在此基础上进行下一口虚拟井的构建，以此类推，完成设定的数量，以控制地下的复杂构造。

步骤四，分别将各测井数据沿构造倾角填充速度模型，之后基于高斯基函数，求取各测井数据的加权系数，加权求和，得到测井速度插值模型，其中插值权重的求取方法如下：已知n口井的速度vi,(i＝1,…,n)，将第i口井所测速度沿构造倾角方向外推至第j口井的位置处，作为外推结果，并以此类推，获得n×n外推结果，以作为目标函数，式中vj为第j口井所测的速度，λi为第i口井的权重系数，v′i,j为第i口井外推至第j口井的结果，||xi-xj||2表示第i口井与第j口井的距离，为随距离变化的高斯基函数，具体形式为r为距离。基于以上目标函数，结合最小二乘思想，可求解得到各口井的权重。

步骤五，将测井速度插值模型中无速度值的网格填充先验偏移速度，并对填充边界附近的速度进行线性加权，得到融合速度模型，在此基础之上，逐步统计先验偏移速度与融合速度模型不同区域的比值，并将融合速度与相应的比值相乘，结果作为中深层速度模型。

步骤六，基于近地表模型的射线覆盖情况，以射线覆盖大于设定值的区域的边界作为近地表模型的融合顶面，融合顶面以上完全采用近地表速度。以融合顶面下的设定区间作为近地表与中深层模型的融合区域。

步骤七，基于与融合区域顶底界面的距离，对近地表速度和中深层速度进行反距离线性加权求和，得到统一的全速度场，并以模型与测井速度的相对误差作为质量控制参考，其中vmodel为井位置上的模型结果，vsmooth_log为平滑后的测井速度。

在应用本发明的一具体实施例中，图2为工区概况图，图中灰色区域为工区范围，小正方形表示测井位置。处理流程如下：

(1)输入构造倾角信息、声波测井速度曲线和时深转换得到的先验偏移速度；

(2)对测井速度曲线进行平滑处理，结果如图3所示，图3(a)和3(b)为两口井平滑前后的对比，其中灰线为声波测井曲线，黑线为平滑结果；

(3)根据测井分布情况，添加2口虚拟井，通过设置的算法，确定的虚拟井位置如图4(a)中的三角形所示，图4(b)为图4(a)中的竖线处的剖面，图4(c)为未添加虚拟井的结果，图4(d)为添加虚拟井的结果，对比两者可知，虚拟井的添加改善了因复杂构造区测井信息缺失而造成的结果不准确；

(4)分别将各个测井数据沿构造倾角填充速度模型，之后基于高斯基函数，求取各测井数据的反距离加权系数，加权求和，得到测井速度插值模型；

(5)将测井速度插值模型融合先验偏移速度，得到融合速度模型，图5(a)和图5(b)为图3的测井速度与先验偏移速度融合的结果，其中灰线为先验偏移速度，黑线为融合速度，之后统计结果与先验偏移速度的比值，基于比值对结果进行调整；

(6)基于近地表模型的射线覆盖情况，确定近地表模型的融合底面，并确定融合区域，融合底面以上完全采用近地表速度；

(7)通过对近地表速度和中深层速度在融合区域的反距离加权求和，获得统一的全速度场，作为最终结果输出，并导出模型与测井速度的相对误差。图6(a)为先验偏移速度，图6(b)为融合建模结果，图6(c)为模型与所用测井速度的相对误差，可用于评价最终结果。图7(a)为应用先验偏移速度的剖面，图7(b)为应用本方法结果的剖面，对比结果，基于本方法的剖面对大断面的成像更为清晰。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的专利涵盖范围内。