构建近地表速度模型的方法及装置与流程

本发明涉及地震勘探领域，特别涉及一种构建近地表速度模型的方法及装置。

背景技术：

1、西部油田已成为我国油气勘探的主战场，但是西部地区近地表结构复杂，主要存在高程起伏变化大、低降速带发育、噪声发育严重等问题，该地区为有效进行油气勘探带来极大的挑战，尤其是对于高精度的近地表速度模型构建提出来新的技术要求。

2、传统基于地震大炮数据的近地表建模方法主要采用纵波初至层析反演手段，但是该方法仅用于纵波地震资料，通过纵波地震资料构建速度模型的近地表细节刻画精度不高，对于地层厚度及层数的体现不精确。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种构建近地表速度模型的方法及装置，能够解决通过纵波地震资料构建速度模型的近地表细节刻画精度不高的问题。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种构建近地表速度模型的方法，所述方法包括：

3、获取目标区域的地震炮三维面波数据，其中，所述地震炮三维面波数据包括所述目标区域内的多个检波点的面波数据，多个检波点在水平面上的投影点呈矩阵式分布；

4、在所述多个检波点中的每个近偏移距检波点的面波数据中，分别获取呈线性分布的部分数据，得到每个近偏移距检波点的线性面波数据；

5、对每个近偏移距检波点的线性面波数据，分别进行高信噪比相位谱成像处理，得到每个近偏移距检波点的相位谱数据；

6、对每个近偏移距检波点的相位谱数据，分别进行批量自动拾取，得到每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据；

7、基于所述每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据和半波长曲线计算公式，建立所述目标区域的可变层初始模型，其中，所述可变层初始模型包括多个检波点处每个地层对应的厚度、面波频率和面波速度；

8、将所述可变层初始模型设置为目标模型，并设置循环参考量s的取值为1；

9、基于所述可变层初始模型计算第一预测频散曲线数据；

10、计算每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据和所述第一预测频散曲线数据的差值，将其作为第一差值集合；

11、基于s的取值确定所述目标模型对应的合并地层模型，并基于所述目标模型中每个地层对应的历史处理次数确定所述目标模型对应的拆分地层模型，其中，所述地层对应的历史处理次数是在得到所述目标模型中所述地层对应的数据的过程中所经过的拆分处理和合并处理的次数；

12、基于所述拆分地层模型计算第一频散曲线数据，基于所述合并地层模型计算第二频散曲线数据；

13、计算所述第一频散曲线数据和每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据的差值，将其作为第二差值集合；

14、计算所述第二频散曲线数据和每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据的差值，将其作为第三差值集合；

15、比较所述第一差值集合中所有差值的第一平均值、所述第二差值集合中所有差值的第二平均值、与所述第三差值集合中所有差值的第三平均值，如果所述第一平均值小于所述第二平均值与所述第三平均值则将所述可变层初始模型确定为更新模型，如果所述第二平均值小于所述第一平均值与所述第三平均值，则将所述拆分地层模型确定为更新模型，如果所述第三平均值小于所述第一平均值与所述第二平均值，则将所述合并地层模型确定为更新模型；

16、基于所述更新模型计算第二预测频散曲线数据，计算每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据和所述第二预测频散曲线数据的差值；

17、基于每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据和预测频散曲线数据的差值，计算所述目标模型中每个检波点处的每个地层的速度的修正量，将修正量叠加至所述更新模型，得到二次更新模型；

18、如果不满足循环结束条件，则将所述二次更新模型，设置为目标模型，并将s的取值加1，转至执行基于s的取值确定所述目标模型对应的合并地层模型，并基于所述目标模型中每个地层对应的历史处理次数确定所述目标模型对应的拆分地层模型，如果满足循环结束条件，则将所述二次更新模型确定为可变层优化模型；

19、通过三维插值算法处理所述可变层优化模型，得到所述目标区域的三维可变层速度模型；

20、基于所述三维面波数据中的检波点位置信息和高程信息，建立所述目标区域的工区高程面模型；

21、将所述三维可变层速度模型与所述工区高程面模型融合，得到所述目标区域的近地表速度模型。

22、在一种可能的实现方式中，所述线性面波数据包括多个时间点对应的面波振幅，所述对每个近偏移距检波点的线性面波数据，分别进行高信噪比相位谱成像处理，得到每个近偏移距检波点的相位谱数据，包括：

23、基于每个近偏移距检波点的线性面波数据，确定每个近偏移距检波点的面波振幅与频率的关系函数、以及每个近偏移距检波点的速度；

24、基于公式确定每个近偏移距检波点的初始相位谱数据，其中,f表示初始相位谱数据，φi表示第i个近偏移距检波点的线性面波数据的傅里叶变换，ω表示频率，ri表示第i个近偏移距检波点的偏移距，a(ω，ri)表示第i个近偏移距检波点的面波振幅与频率的关系函数，vi表示第i个近偏移距检波点的速度，n表示道数；

25、在所有近偏移距检波点的初始相位谱数据中，确定存在线性干扰的数据单元；

26、基于存在线性干扰的数据单元中的波速和频率，确定线性干扰速度；

27、在所述每个近偏移距检波点的初始相位谱数据中，滤除所述线性干扰速度对应的数据，得到每个近偏移距检波点的相位谱数据。

28、在一种可能的实现方式中，所述对每个近偏移距检波点的相位谱数据，分别进行批量自动拾取，得到每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据，包括：

29、基于每个近偏移距检波点的位置，对所有近偏移距检波点进行分组，得到多个组；

30、对于每个组，在所述组包含的多个近偏移距检波点的相位谱数据中，抽取部分相位谱数据，通过最大能量法确定所述部分相位谱数据对应的频散曲线，作为所述组对应的种子曲线；

31、确定每个组对应的种子曲线的速度范围，对每个组对应的种子曲线的速度范围进行预设的扩大调整，得到每个组对应的扩大调整后的速度范围，确定所有组对应的扩大调整后的速度范围的并集，得到目标速度范围；

32、在每个近偏移距检波点的相位谱数据中，获取所述目标速度范围对应的相位谱数据，得到每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据。

33、在一种可能的实现方式中，所述基于s的取值确定所述目标模型对应的合并地层模型，包括：

34、对所述目标模型中第s个地层和第s+1个地层进行合并得到合并地层模型。

35、在一种可能的实现方式中，所述基于所述目标模型中每个地层对应的历史处理次数确定所述目标模型对应的拆分地层模型，包括：

36、在所述目标模型的所有地层中，确定对应的历史处理次数最少的地层中位置最靠上的目标地层，对所述目标模型中的所述目标地层进行拆分得到拆分地层模型。

37、在一种可能的实现方式中，所述基于所述每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据和预测频散曲线数据的差值计算修正量，包括：

38、求解得到更新模型中每个检波点处的每个地层的速度的修正值。

39、其中：φ表示为待求解变量，a表示预设的阻尼因子，w表示预设的加权矩阵，δb表示每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据和预测频散曲线数据的差值，δx表示目标模型中每个检波点处的每个地层的速度的修正值，δx为待求解变量，j表示雅克比矩阵，σ0表示预设的加权因子，x0表示预设的约束模型。

40、另一方面，提供了一种构建近地表速度模型的装置，所述装置包括：

41、第一获取模块，用于获取目标区域的地震炮三维面波数据，其中，所述地震炮三维面波数据包括所述目标区域内的多个检波点的面波数据，多个检波点在水平面上的投影点呈矩阵式分布；

42、第二获取模块，在所述多个检波点中的每个近偏移距检波点的面波数据中，分别获取呈线性分布的部分数据，得到每个近偏移距检波点的线性面波数据；

43、成像模块，对每个近偏移距检波点的线性面波数据，分别进行高信噪比相位谱成像处理，得到每个近偏移距检波点的相位谱数据；

44、自动拾取模块，对每个近偏移距检波点的相位谱数据，分别进行批量自动拾取，得到每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据；

45、第一建立模块，用于基于所述每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据和半波长曲线计算公式，建立所述目标区域的可变层初始模型，其中，所述可变层初始模型包括多个检波点处每个地层对应的厚度、面波频率和面波速度；

46、第一设置模块，用于将所述可变层初始模型设置为目标模型，并设置循环参考量s的取值为1；

47、第一计算模块，用于基于所述可变层初始模型计算第一预测频散曲线数据；

48、第二计算模块，用于基于计算每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据和所述第一预测频散曲线数据的差值，将其作为第一差值集合

49、确定模块，用于基于s的取值确定所述目标模型对应的合并地层模型，并基于所述目标模型中每个地层对应的历史处理次数确定所述目标模型对应的拆分地层模型，其中，所述地层对应的历史处理次数是在得到所述目标模型中所述地层对应的数据的过程中所经过的拆分处理和合并处理的次数；

50、第三计算模块，用于基于所述拆分地层模型计算第一频散曲线数据，基于所述合并地层模型计算第二频散曲线数据；

51、第四计算模块，用于计算所述第一频散曲线数据和每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据的差值，将其作为第二差值集合；

52、第五计算模块，用于计算所述第二频散曲线数据和每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据的差值，将其作为第三差值集合；

53、比较模块，用于比较所述第一差值集合中所有差值的第一平均值、所述第二差值集合中所有差值的第二平均值与所述第三差值集合中所有差值的第三平均值，如果所述第一平均值小于所述第二平均值与所述第三平均值则将所述可变层初始模型确定为更新模型，如果所述第二平均值小于所述第一平均值与所述第三平均值，则将所述拆分地层模型确定为更新模型，如果所述第三平均值小于所述第一平均值与所述第二平均值，则将所述合并地层模型确定为更新模型；

54、第六计算模块，用于基于所述更新模型计算第二预测频散曲线数据，计算每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据和所述第二预测频散曲线数据的差值；

55、第七计算模块，用于基于每个近偏移距检波点的批量频散曲线数据和第二预测频散曲线数据的差值，计算所述目标模型中每个检波点处的每个地层的速度的修正量，将修正量叠加至所述更新模型，得到二次更新模型；

56、更新模块，用于如果不满足循环结束条件，则将所述二次更新模型，设置为目标模型，并将s的取值加1，转至执行基于s的取值确定所述目标模型对应的合并地层模型，并基于所述目标模型中每个地层对应的历史处理次数确定所述目标模型对应的拆分地层模型，如果满足循环结束条件，则将所述二次更新模型确定为可变层优化模型；

57、差值处理模块，用于通过三维插值算法处理所述可变层优化模型，得到所述目标区域的三维可变层速度模型；

58、第二建立模块，用于基于所述三维面波数据中的检波点位置信息和高程信息，建立所述目标区域的工区高程面模型；

59、融合模块，用于将所述三维可变层速度模型与所述工区高程面模型融合，得到所述目标区域的近地表速度模型。

60、本发明提出一种构建近地表速度模型的方法及装置。利用面波的传播规律建立近地表速度模型，在构建近地表速度模型的过程中更新地层厚度及层数，建立更精确的近地表速度模型，更好地表现地表变化的细节特征，解决了现有技术中构建速度模型的近地表细节刻画精度不高的问题。