一種地震尺度下的層速度確定方法及裝置與流程
本發(fā)明涉及石油地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能夠準(zhǔn)確反映地震波傳播旅行時信息的地震尺度下的層速度確定方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著油氣勘探開發(fā)的不斷深入，如何發(fā)揮測井資料在縱向上的高分辨率特征和三維地震資料在橫向上的控制能力，在有限測井資料的約束下提高儲層預(yù)測和含油氣性識別的可靠性是油氣地震勘探技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。井震標(biāo)定是測井資料與地震資料跨尺度精確標(biāo)定的橋梁，通過精細(xì)合成地震記錄制作能夠?qū)崿F(xiàn)井中彈性參數(shù)與井旁道反射特征之間的定量映射，建立井中地層、巖性、物性及含油氣性等特征與地震屬性之間的精確關(guān)系，能夠為地震資料的定量/半定量解釋奠定可靠的基礎(chǔ)。目前，在工業(yè)化應(yīng)用環(huán)節(jié)中通常直接基于測井資料中的信息采用一維褶積模型來制作合成地震記錄，沒有真正在地震尺度下考慮透射損失、多次波等復(fù)雜地震波場特征和地震資料處理過程等因素對井旁地震道的影響，忽略了測井資料與地震資料在尺度和頻率等方面所存在的差異。因此，如何在地震尺度下確定地層層速度并提高合成地震記錄制作精度能夠更好地反映地震波場真實傳播特征，對利用地震資料開展儲層預(yù)測和含油氣性識別來說具有非常重要的意義。其中，聲波測井的中心頻率通常為10-20khz，而地震勘探頻帶范圍通常為5-100hz，也就是說，聲波測井頻率與地震勘探資料在頻率方面存在較大差異，兩種不同頻率的資料在速度上存在明顯的頻散問題，兩種不同頻率下的速度特征差異導(dǎo)致合成地震記錄上存在差異，同時還影響著合成地震記錄制作過程中的時深轉(zhuǎn)換精度。另外，測井資料與地震資料在縱向分辨尺度上存在著較大的差異，直接在測井資料尺度下開展合成地震記錄制作必然導(dǎo)致與地震尺度下的井旁道之間存在一定的差異，不利于開展井震資料的精細(xì)標(biāo)定與對比。而且在實際生產(chǎn)過程中通常需要對合成地震記錄進(jìn)行人工拉伸/壓縮或者漂移，導(dǎo)致標(biāo)定結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，從而影響著地震解釋的精度，存在該問題的根源在于基于測井速度建立的時深關(guān)系不能滿足井旁地震道標(biāo)定的精度。
綜上所述，如何在地震尺度下獲得滿足井旁地震道標(biāo)定精度的層速度是解決測井資料與地震資料在尺度、頻率特征方面的差異以及常規(guī)合成地震記錄制作方法精度不高的關(guān)鍵所在。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明實施例的主要目的在于提出一種能夠準(zhǔn)確反映地震波傳播旅行時信息的地震尺度下的層速度確定方法及裝置，通過對測井資料進(jìn)行速度頻散校正、尺度粗化、基于vsp時深關(guān)系校正等方法獲得地震尺度下更為精確的層速度，從而實現(xiàn)地震尺度下的高精度合成地震記錄制作，改善合成地震記錄與井旁地震道之間的吻合程度，有效提高井震資料聯(lián)合標(biāo)定精度，為地震資料解釋和反演提供可靠的基礎(chǔ)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種地震尺度下的層速度確定方法，包括：
對實測的聲波測井信號進(jìn)行濾波處理，獲得測井頻帶下的層速度；
根據(jù)所述測井頻帶下的層速度及對應(yīng)的已知品質(zhì)因子確定巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)；
根據(jù)所述測井頻帶下的層速度以及所述巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)建立第一目標(biāo)函數(shù)，將所述測井頻帶下的層速度作為搜索起點并依次減小，在一定范圍內(nèi)尋找到使第一目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小的速度值，所述速度值即為滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度；
確定當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度，利用所述當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度獲得當(dāng)前位置處尺度粗化窗口的樣點數(shù)；并根據(jù)所述滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度以及對應(yīng)的樣點數(shù)確定當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度；
利用實際vsp資料中的初至旅行時間對所述當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度進(jìn)行校正，獲得準(zhǔn)確反映地震波傳播旅行時間信息的地震尺度下的層速度。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第一目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
其中，ω為聲波測井頻率，ωc為地震頻率，采用地震資料主頻，ω0為諧振頻率，q0為諧振頻率ω0處的品質(zhì)因子值，τ0＝1/ω0，δqi＝q'i-q0＞0，q'i＝a*vcib；a、b均表示為巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)，vci表示第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度，vwi為濾波處理后第i個采樣點處測井頻帶下的層速度，fi表示第i個采樣點的第一目標(biāo)函數(shù)。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度根據(jù)第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度對應(yīng)的地震波波長確定；其中，所述地震波波長利用第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度和地震資料主頻獲得。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述當(dāng)前位置處尺度粗化窗口的樣點數(shù)根據(jù)當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度及所述聲波測井信號的采樣間隔確定。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述利用實際vsp資料中的初至旅行時對所述當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度進(jìn)行校正的步驟包括：
利用所述當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度計算理論零偏vsp初至旅行時間；
以所述理論零偏vsp初至旅行時間與實際vsp初至旅行時間之間誤差最小原則建立第二目標(biāo)函數(shù)；
將實際vsp初至?xí)r間作為地震尺度下的層速度反演校正的約束條件，以所述當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度作為初始模型，在一定范圍內(nèi)利用所述第二目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行反演，獲得各層所對應(yīng)的理論零偏vsp初至旅行時間與實際vsp初至旅行時間之間誤差達(dá)到最小的地震尺度下的層速度。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第二目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
其中，δtsi為當(dāng)前位置處第二目標(biāo)函數(shù)，tvsp為反演位置處的實際vsp初至旅行時間，hi為尺度粗化時每一位置處采用的地層厚度，vsi為當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度，n表示尺度粗化時涉及的地層層數(shù)。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，還包括：
利用所述地震尺度下的層速度，在深度保持不變的條件下橫向平推建立起地震尺度下的二維水平層狀速度模型；
基于所述震尺度下的二維水平層狀速度模型模擬地震波反射特征，并采用有限差分方法求解波動方程開展地震波場正演模擬。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，還包括：
根據(jù)地震波場正演模擬建立觀測系統(tǒng)；
利用所述觀測系統(tǒng)對所述地震尺度下二維水平層狀介質(zhì)模型所對應(yīng)的單炮炮集進(jìn)行球面擴(kuò)散補(bǔ)償，拾取并切除初至波，并根據(jù)震源激發(fā)點與接收點之間的相互位置關(guān)系對反射地震道集進(jìn)行重新排列，抽取得到偏移距不同的共中心點道集；
根據(jù)所述地震尺度下的層速度計算出均方根速度作為共中心點道集的疊加速度場，并采用所述共中心點道集的疊加速度場對共中心點道集進(jìn)行動校正，同時對遠(yuǎn)道距出現(xiàn)的動校正拉伸現(xiàn)象進(jìn)行切除，在切除時則需要根據(jù)震源激發(fā)點和接收點之間的關(guān)系保留有效信息；
對切除處理后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加權(quán)疊加，獲得反映地震資料傳播特征的合成地震記錄。
對應(yīng)地，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種地震尺度下的層速度確定裝置，包括：
濾波單元，用于對實測的聲波測井信號進(jìn)行濾波處理，獲得測井頻帶下的層速度；
相關(guān)系數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述測井頻帶下的層速度及對應(yīng)的已知品質(zhì)因子確定巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)；
第一校正單元，用于根據(jù)所述測井頻帶下的層速度以及所述巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)建立第一目標(biāo)函數(shù)，將所述測井頻帶下的層速度作為搜索起點并依次減小，在一定范圍內(nèi)尋找到使第一目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小的速度值，所述速度值即為滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度；
尺度粗化單元，用于確定當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度，利用所述當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度獲得當(dāng)前位置處尺度粗化窗口的樣點數(shù)；并根據(jù)所述滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度以及對應(yīng)的樣點數(shù)確定當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度；
第二校正單元，用于利用實際vsp資料中的初至旅行時間對所述當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度進(jìn)行校正，獲得準(zhǔn)確反映地震波傳播旅行時間信息的地震尺度下的層速度。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第一校正單元建立的第一目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
其中，ω為聲波測井頻率，ωc為地震頻率，采用地震資料主頻，ω0為諧振頻率，q0為諧振頻率ω0處的品質(zhì)因子值，τ0＝1/ω0，δqi＝q'i-q0＞0，q'i＝a*vcib；a、b均表示為巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)，vci表示第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度，vwi為濾波處理后第i個采樣點處測井頻帶下的層速度，fi表示第i個采樣點的第一目標(biāo)函數(shù)。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述尺度粗化單元根據(jù)第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度對應(yīng)的地震波波長確定當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度；其中，所述地震波波長利用第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度和地震資料主頻獲得。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述尺度粗化單元根據(jù)當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度及所述聲波測井信號的采樣間隔確定所述當(dāng)前位置處尺度粗化窗口的樣點數(shù)。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第二校正單元包括：
理論零偏vsp初至旅行時間獲取模塊，用于利用所述當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度計算理論零偏vsp初至旅行時間；
第二目標(biāo)函數(shù)建立模塊，用于以所述理論零偏vsp初至旅行時間與實際vsp初至旅行時間之間誤差最小原則建立第二目標(biāo)函數(shù)；
反演模塊，用于將實際vsp初至?xí)r間作為地震尺度下的層速度反演校正的約束條件，以所述當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度作為初始模型，在一定范圍內(nèi)利用所述第二目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行反演，獲得各層所對應(yīng)的理論零偏vsp初至旅行時間與實際vsp初至旅行時間之間誤差達(dá)到最小的地震尺度下的層速度。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第二目標(biāo)函數(shù)建立模塊建立的第二目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
其中，δtsi為當(dāng)前位置處第二目標(biāo)函數(shù)，tvsp為反演位置處的實際vsp初至旅行時間，hi為尺度粗化時每一位置處采用的地層厚度，vsi為當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度，n表示尺度粗化時涉及的地層層數(shù)。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，還包括：
二維水平層狀速度模型建立單元，用于利用所述地震尺度下的層速度，在深度保持不變的條件下橫向平推建立起地震尺度下的二維水平層狀速度模型；
地震波場正演模擬單元，用于基于所述震尺度下的二維水平層狀速度模型模擬地震波反射特征，并采用有限差分方法求解波動方程開展地震波場正演模擬。
可選的，在本發(fā)明一實施例中，還包括：
觀測系統(tǒng)建立單元，用于根據(jù)地震波場正演模擬建立觀測系統(tǒng)；
共中心點道集獲取單元，用于利用所述觀測系統(tǒng)對所述地震尺度下二維水平層狀介質(zhì)模型所對應(yīng)的單炮炮集進(jìn)行球面擴(kuò)散補(bǔ)償，拾取并切除初至波，并根據(jù)震源激發(fā)點與接收點之間的相互位置關(guān)系對反射地震道集進(jìn)行重新排列，抽取得到偏移距不同的共中心點道集；
共中心點道集校正單元，用于根據(jù)所述地震尺度下的層速度計算出均方根速度作為共中心點道集的疊加速度場，并采用所述共中心點道集的疊加速度場對共中心點道集進(jìn)行動校正，同時對遠(yuǎn)道距出現(xiàn)的動校正拉伸現(xiàn)象進(jìn)行切除，在切除時則需要根據(jù)震源激發(fā)點和接收點之間的關(guān)系保留有效信息；
合成地震記錄獲取單元，用于對切除處理后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加權(quán)疊加，獲得反映地震資料傳播特征的合成地震記錄。
上述技術(shù)方案具有如下有益效果：
基于測井資料與地震資料在頻率和尺度方面存在很大的差異，本案考慮到不同頻率下彈性波速度存在的頻散現(xiàn)象，在測井資料預(yù)處理的基礎(chǔ)上開展了速度頻散校正和尺度粗化，并充分利用實測vsp資料中的初至旅行時間作為約束條件，在地震尺度下獲得有效滿足地震波傳播特征的層速度信息。進(jìn)一步利用波動方程開展正演模擬，獲得與地震尺度下的速度相吻合的地震波場，并在處理過程中充分考慮了地震資料處理因素的影響，確保了地震尺度下的合成地震記錄具備更加可靠和完整的地震波反射特征，且與實際地震資料處理過程更為接近，在地震尺度下為精細(xì)井震標(biāo)定提供了更為精確的合成地震記錄，具有更加明確和豐富的物理意義，同時也為儲層預(yù)測和含油氣性識別中建立更為可靠的井震關(guān)系提供了技術(shù)支持。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實施例提出的一種地震尺度下的層速度確定方法流程圖；
圖2為運(yùn)用本案獲得的地震尺度下的層速度的方法流程圖之一；
圖3為運(yùn)用本案獲得的地震尺度下的層速度的方法流程圖之二；
圖4為本實施例提出的一種地震尺度下的層速度確定裝置框圖；
圖5為運(yùn)用本案獲得的地震尺度下的層速度的裝置框圖之一；
圖6為運(yùn)用本案獲得的地震尺度下的層速度的裝置框圖之二；
圖7為本實施例基于本案精細(xì)合成地震記錄制作的流程圖；
圖8為聲波測井信號預(yù)處理前后數(shù)據(jù)的對比圖；
圖9為速度頻散校正前后的對比圖；
圖10為尺度粗化前后的對比圖；
圖11為基于vsp資料時深關(guān)系速度校正前后的對比圖；
圖12為基于vsp資料時深關(guān)系校正后建立的二維速度模型和相應(yīng)的地震觀測系統(tǒng)示意圖；
圖13為地震尺度下的二維水平層狀速度模型的單炮波動方程正演模擬記錄示意圖；
圖14為基于cmp道集資料動校正后的效果圖；
圖15為基于地震尺度下的精細(xì)合成地震記錄示意圖；
圖16為基于褶積模型的合成地震記錄示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本領(lǐng)域技術(shù)技術(shù)人員知道，本發(fā)明的實施方式可以實現(xiàn)為一種系統(tǒng)、裝置、設(shè)備、方法或計算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本公開可以具體實現(xiàn)為以下形式，即：完全的硬件、完全的軟件(包括固件、駐留軟件、微代碼等)，或者硬件和軟件結(jié)合的形式。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提出了一種地震尺度下的層速度確定方法及裝置。
此外，附圖中的任何元素數(shù)量均用于示例而非限制，以及任何命名都僅用于區(qū)分，而不具有任何限制含義。
下面參考本發(fā)明的若干代表性實施方式，詳細(xì)闡釋本發(fā)明的原理和精神。
本技術(shù)方案的工作原理為：在測井資料尺度粗化和頻散校正的基礎(chǔ)上，結(jié)合vsp資料提供的初至旅行時間反演出地震尺度下的層速度，采用波動方程來精確刻畫實際地震波場傳播特征，進(jìn)一步結(jié)合實際地震資料處理流程的影響在地震尺度下實現(xiàn)精細(xì)合成地震記錄制作。在具體實現(xiàn)過程中，首先需要在測井資料預(yù)處理的基礎(chǔ)上分別開展尺度粗化和速度頻散校正，然后利用vsp資料初至旅行時間作為約束條件反演地震尺度下的層速度信息，建立具有精細(xì)時深關(guān)系的二維地層模型，進(jìn)一步采用波動方程精確刻畫復(fù)雜地震波場，結(jié)合實際地震資料處理流程在地震尺度下制作精細(xì)合成地震記錄。
基于上述工作原理，本實施例提出一種地震尺度下的層速度確定方法，如圖1所示。包括：
步驟101)：對實測的聲波測井信號進(jìn)行濾波處理，獲得測井頻帶下的層速度；
在本實施例中，實測的聲波測井信號含有大量的環(huán)境噪聲及其他干擾，噪聲的存在會對深時轉(zhuǎn)換、層位解釋及地震反演等產(chǎn)生一定的影響，因而需要在一定程度上削弱信號中的噪聲。由于測井資料的奈奎斯特頻率通常要比地震資料高，采用低通濾波技術(shù)則可以降低測井資料的奈奎斯特頻率。其中，中值濾波法是一種非線性平滑技術(shù)，相當(dāng)于一個低通濾波器，通過連續(xù)多次濾波則能夠較好地解決重采樣信號的頻率混疊現(xiàn)象。
本案采用逐級改變時窗長度的連續(xù)多次中值濾波方法對測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，相比于固定時窗濾波，逐級改變時窗長度進(jìn)行濾波既有較好的濾波效果，又能夠保留原始測井資料的細(xì)節(jié)信息。該方法表述如下：對于一組速度序列
vwi＝med{vi-d,...,vi-1,vi,vi+1,...,vi+d}(1)
其中，d＝(mi-1)/2，vwi為濾波后第i個樣點處的測井頻帶下的層速度，vi為窗口內(nèi)速度序列排序之后中點位置處的速度值。
步驟102)：根據(jù)所述測井頻帶下的層速度及對應(yīng)的已知品質(zhì)因子確定巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)；
對于一定區(qū)域內(nèi)的目的層來說，速度與品質(zhì)因子之間在巖石物理特征上往往存在著一定的統(tǒng)計關(guān)系，本案采用測井頻帶下的層速度與已知的品質(zhì)因子qi之間巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)，為后續(xù)的速度頻散校正提供依據(jù)。測井速度與品質(zhì)因子之間的統(tǒng)計關(guān)系為：
其中，vwi為測井頻帶下的層速度，qi為對應(yīng)位置處的已知的品質(zhì)因子，a和b為根據(jù)已知測井頻帶下的層速度與已知的品質(zhì)因子所得到的巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)。
步驟103)：根據(jù)所述測井頻帶下的層速度以及所述巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)建立第一目標(biāo)函數(shù)，將所述測井頻帶下的層速度作為搜索起點并依次減小，在一定范圍內(nèi)尋找到使第一目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小的速度值，所述速度值即為滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度；
聲波測井與地震勘探都利用了彈性波在實際地層介質(zhì)中的傳播特征，受地層介質(zhì)吸收衰減特征的影響，不同頻率下傳播的彈性波速度并不一致，這種現(xiàn)象為頻散現(xiàn)象，加上聲波測井與地震勘探在工作原理和頻帶上的差異，聲波測井頻率遠(yuǎn)高于地震勘探有效頻帶，從而導(dǎo)致聲波測井速度大于地震波速度。因此，直接利用聲波測井資料計算反射系數(shù)并褶積得到的合成地震記錄與實際井旁地震道之間存在相位差，用該合成地震記錄來標(biāo)定地面地震資料必然會影響地震解釋結(jié)果的準(zhǔn)確性。本案針對此問題對測井速度資料開展頻散校正，從而在地震頻帶內(nèi)獲得更為可靠的等效聲波測井速度。該方法利用巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)來確定頻散校正所用的品質(zhì)因子參數(shù)q'i，根據(jù)第一目標(biāo)函數(shù)fi來反演出滿足速度頻散關(guān)系的地震頻帶下的層速度vci，由于地震頻帶下的層速度通常比測井頻帶下的速度要小，因此本案采用逐步搜索的方法，將測井頻帶下的層速度vwi作為搜索起點并依次減小，在一定范圍內(nèi)尋找到使第一目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小的速度值，該速度值即為滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度，從而實現(xiàn)將聲波測井頻率下的層速度校正到地震頻帶范圍內(nèi)，為后續(xù)合成地震記錄的制作提供準(zhǔn)確反映地震頻帶特征的層速度信息。第一目標(biāo)函數(shù)fi表示為：
其中，ω為聲波測井頻率，ωc為地震頻率，采用地震資料主頻，ω0為諧振頻率，q0為諧振頻率ω0處的品質(zhì)因子值，τ0＝1/ω0，δqi＝q'i-q0＞0，q'i＝a*vcib；a、b均表示為巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)，vci表示第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度，vwi為濾波處理后第i個采樣點處測井頻帶下的層速度，fi表示第i個采樣點的第一目標(biāo)函數(shù)。
步驟104)：確定當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度，利用所述當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度獲得當(dāng)前位置處尺度粗化窗口的樣點數(shù)；并根據(jù)所述滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度以及對應(yīng)的樣點數(shù)確定當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度；
考慮到聲波測井?dāng)?shù)據(jù)采樣間隔(約0.125m)遠(yuǎn)小于地震資料的分辨率(10m數(shù)量級)，導(dǎo)致測井尺度下的薄層信息在地震波長范圍內(nèi)很難準(zhǔn)確分析其地震波反射特征，因此需要進(jìn)一步對滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度vci進(jìn)行尺度粗化。尺度粗化的原則就是在盡可能不丟失原有地層細(xì)節(jié)信息的前提下，對測井?dāng)?shù)據(jù)中的薄層進(jìn)行等效處理。由于尺度粗化的過程與地震波波長有關(guān)，而在不同深度時的速度不同、波長不同，因此在尺度粗化時的窗口長度也應(yīng)該不同。本案根據(jù)第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度和地震資料主頻ωc計算出地震波波長，并將第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度對應(yīng)的地震波波長作為當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度，基于該窗口長度和聲波測井信號的采樣間隔即可確定當(dāng)前位置處尺度粗化窗口的樣點數(shù)n，從而實現(xiàn)在不同深度的采樣點位置處采用相應(yīng)的窗口長度來開展尺度粗化，確保尺度粗化時的速度能夠準(zhǔn)確反映地震尺度下的等效速度特征。在尺度粗化時，取測井尺度下對應(yīng)窗口內(nèi)的n(n一般取奇數(shù))個點速度平均值作為當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度：
vsi＝(vc(i-k)+vc(i-k+1)+...+vci+...+vc(i+k-1)+vc(i+k))/n(4)
其中，k＝(n-1)/2，vci為速度頻散校正后的層速度，vsi為地震尺度粗化后當(dāng)前位置處的層速度，在尺度粗化時通常采用比測井層厚度大很多的厚度按照等間隔的方式從淺到深依次開展尺度粗化。
步驟105)：利用實際vsp資料中的初至旅行時間對所述當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度進(jìn)行校正，獲得準(zhǔn)確反映地震波傳播旅行時間信息的地震尺度下的層速度。
對于步驟104)獲得的當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度來說，與實際地層中的地震波傳播速度之間依然存在一定的誤差，而在地震尺度下采集的vsp初至旅行時間則可以為層速度的進(jìn)一步校正提供最為可靠的依據(jù)。
本案利用實際vsp資料中的初至旅行時間對開展尺度粗化之后的層速度進(jìn)行校正，從而在地震尺度下獲取能夠準(zhǔn)確反映地震波傳播旅行時間信息的層速度。在具體實現(xiàn)過程中，基于步驟104)獲得的當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度計算理論零偏vsp初至旅行時間，并采用該速度所對應(yīng)的理論零偏vsp初至旅行時間與實際vsp資料旅行時間之間誤差最小的原則來建立第二目標(biāo)函數(shù)，從而在地震尺度下反演出能夠與實際vsp初至旅行時間信息更加吻合的層速度信息。即根據(jù)實際vsp初至?xí)r間作為地震尺度下層速度反演校正的約束條件，以步驟104)獲得的當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度作為初始模型，在一定范圍內(nèi)反演出使得各層所對應(yīng)的理論零偏vsp初至旅行時間與實際vsp初至?xí)r間之間的誤差達(dá)到最小的層速度值。該速度值即為準(zhǔn)確反映地震波傳播旅行時間信息的地震尺度下的層速度。該第二目標(biāo)函數(shù)表示為：
其中，δtsi為當(dāng)前位置處第二目標(biāo)函數(shù)，tvsp為反演位置處的實際vsp初至旅行時間，hi為尺度粗化時每一位置處采用的地層厚度，vsi為當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度，n表示尺度粗化時涉及的地層層數(shù)。采用實測vsp資料初至旅行時間約束反演所獲得的層速度不僅是在地震頻率和地震尺度上開展的，而且能夠與實際地震勘探的旅行時信息達(dá)到最佳吻合，此時的層速度也能夠更加精確地反映地震尺度下的層速度與旅行時之間的對應(yīng)關(guān)系。
利用本技術(shù)方案確定的準(zhǔn)確反映地震波傳播旅行時間信息的地震尺度下的層速度，可以開展地震波場正演模擬。如圖2所示，步驟包括：
步驟201)：利用所述地震尺度下的層速度，在深度保持不變的條件下橫向平推建立起地震尺度下的二維水平層狀速度模型；
步驟202)：基于所述震尺度下的二維水平層狀速度模型模擬地震波反射特征，并采用有限差分方法求解波動方程開展地震波場正演模擬。
利用上述開展的地震波場正演模擬，可以制作精細(xì)合成地震記錄。如圖3所示，在圖2的基礎(chǔ)上，還包括：
步驟203)：根據(jù)地震波場正演模擬建立觀測系統(tǒng)；
步驟204)：利用所述觀測系統(tǒng)對所述地震尺度下二維水平層狀介質(zhì)模型所對應(yīng)的單炮炮集進(jìn)行球面擴(kuò)散補(bǔ)償，拾取并切除初至波，并根據(jù)震源激發(fā)點與接收點之間的相互位置關(guān)系對反射地震道集進(jìn)行重新排列，抽取得到偏移距不同的共中心點道集；
步驟205)：根據(jù)所述地震尺度下的層速度計算出均方根速度作為共中心點道集的疊加速度場，并采用所述共中心點道集的疊加速度場對共中心點道集進(jìn)行動校正，同時對遠(yuǎn)道距出現(xiàn)的動校正拉伸現(xiàn)象進(jìn)行切除，在切除時則需要根據(jù)震源激發(fā)點和接收點之間的關(guān)系保留有效信息；
步驟206)：對切除處理后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加權(quán)疊加，獲得反映地震資料傳播特征的合成地震記錄。
本發(fā)明實施例還提供一種計算機(jī)可讀程序，其中當(dāng)在電子設(shè)備中執(zhí)行所述程序時，所述程序使得計算機(jī)在所述電子設(shè)備中執(zhí)行如圖1、2、3所述的方法。
本發(fā)明實施例還提供一種存儲有計算機(jī)可讀程序的存儲介質(zhì)，其中所述計算機(jī)可讀程序使得計算機(jī)在電子設(shè)備中執(zhí)行如圖1、2、3所述的方法。
應(yīng)當(dāng)注意，盡管在附圖中以特定順序描述了本發(fā)明方法的操作，但是，這并非要求或者暗示必須按照該特定順序來執(zhí)行這些操作，或是必須執(zhí)行全部所示的操作才能實現(xiàn)期望的結(jié)果。附加地或備選地，可以省略某些步驟，將多個步驟合并為一個步驟執(zhí)行，和/或?qū)⒁粋€步驟分解為多個步驟執(zhí)行。
如圖4所示，為本實施例提供的一種地震尺度下的層速度確定裝置，包括：
濾波單元401，用于對實測的聲波測井信號進(jìn)行濾波處理，獲得測井頻帶下的層速度；
相關(guān)系數(shù)確定單元402，用于根據(jù)所述測井頻帶下的層速度及對應(yīng)的已知品質(zhì)因子確定巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)；
第一校正單元403，用于根據(jù)所述測井頻帶下的層速度以及所述巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)建立第一目標(biāo)函數(shù)，將所述測井頻帶下的層速度作為搜索起點并依次減小，在一定范圍內(nèi)尋找到使第一目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小的速度值，所述速度值即為滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度；其中，
所述第一校正單元403建立的第一目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
其中，ω為聲波測井頻率，ωc為地震頻率，采用地震資料主頻，ω0為諧振頻率，q0為諧振頻率ω0處的品質(zhì)因子值，τ0＝1/ω0，δqi＝q'i-q0＞0，q'i＝a*vcib；a、b均表示為巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)，vci表示第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度，vwi為濾波處理后第i個采樣點處測井頻帶下的層速度，fi表示第i個采樣點的第一目標(biāo)函數(shù)。
尺度粗化單元404，用于確定當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度，利用所述當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度獲得當(dāng)前位置處尺度粗化窗口的樣點數(shù)；并根據(jù)所述滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度以及對應(yīng)的樣點數(shù)確定當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度；
在本實施例中，所述尺度粗化單元404根據(jù)第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度對應(yīng)的地震波波長確定當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度；其中，所述地震波波長利用第i個采樣點處滿足速度頻散關(guān)系的地震尺度下的層速度和地震資料主頻獲得。
所述尺度粗化單元404根據(jù)當(dāng)前位置處的尺度粗化窗口長度及所述聲波測井信號的采樣間隔確定所述當(dāng)前位置處尺度粗化窗口的樣點數(shù)。
第二校正單元405，用于利用實際vsp資料中的初至旅行時間對所述當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度進(jìn)行校正，獲得準(zhǔn)確反映地震波傳播旅行時間信息的地震尺度下的層速度。其中，所述第二校正單元包括：
理論零偏vsp初至旅行時間獲取模塊，用于利用所述當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度計算理論零偏vsp初至旅行時間；
第二目標(biāo)函數(shù)建立模塊，用于以所述理論零偏vsp初至旅行時間與實際vsp初至旅行時間之間誤差最小原則建立第二目標(biāo)函數(shù)；
所述第二目標(biāo)函數(shù)建立模塊建立的第二目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
其中，δtsi為當(dāng)前位置處第二目標(biāo)函數(shù)，tvsp為反演位置處的實際vsp初至旅行時間，hi為尺度粗化時每一位置處采用的地層厚度，vsi為當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度，n表示尺度粗化時涉及的地層層數(shù)。
反演模塊，用于將實際vsp初至?xí)r間作為地震尺度下的層速度反演校正的約束條件，以所述當(dāng)前位置處地震尺度粗化后的層速度作為初始模型，在一定范圍內(nèi)利用所述第二目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行反演，獲得各層所對應(yīng)的理論零偏vsp初至旅行時間與實際vsp初至旅行時間之間誤差達(dá)到最小的地震尺度下的層速度。
如圖5所示，為運(yùn)用本案獲得的地震尺度下的層速度的裝置框圖之一。包括：
二維水平層狀速度模型建立單元501，用于利用所述地震尺度下的層速度，在深度保持不變的條件下橫向平推建立起地震尺度下的二維水平層狀速度模型；
地震波場正演模擬單元502，用于基于所述震尺度下的二維水平層狀速度模型模擬地震波反射特征，并采用有限差分方法求解波動方程開展地震波場正演模擬。
如圖6所示，為運(yùn)用本案獲得的地震尺度下的層速度的裝置框圖之二。在圖5的基礎(chǔ)上，還包括：
觀測系統(tǒng)建立單元503，用于根據(jù)地震波場正演模擬建立觀測系統(tǒng)；
共中心點道集獲取單元504，用于利用所述觀測系統(tǒng)對所述地震尺度下二維水平層狀介質(zhì)模型所對應(yīng)的單炮炮集進(jìn)行球面擴(kuò)散補(bǔ)償，拾取并切除初至波，并根據(jù)震源激發(fā)點與接收點之間的相互位置關(guān)系對反射地震道集進(jìn)行重新排列，抽取得到偏移距不同的共中心點道集；
共中心點道集校正單元505，用于根據(jù)所述地震尺度下的層速度計算出均方根速度作為共中心點道集的疊加速度場，并采用所述共中心點道集的疊加速度場對共中心點道集進(jìn)行動校正，同時對遠(yuǎn)道距出現(xiàn)的動校正拉伸現(xiàn)象進(jìn)行切除，在切除時則需要根據(jù)震源激發(fā)點和接收點之間的關(guān)系保留有效信息；
合成地震記錄獲取單元506，用于對切除處理后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加權(quán)疊加，獲得反映地震資料傳播特征的合成地震記錄。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，可以通過計算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一般計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機(jī)存儲記憶體(randomaccessmemory，ram)等。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以了解到本發(fā)明實施例列出的各種功能是通過硬件還是軟件來實現(xiàn)取決于特定的應(yīng)用和整個系統(tǒng)的設(shè)計要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對于每種特定的應(yīng)用，可以使用各種方法實現(xiàn)所述的功能，但這種實現(xiàn)不應(yīng)被理解為超出本發(fā)明實施例保護(hù)的范圍。
此外，盡管在上文詳細(xì)描述中提及了裝置的若干單元，但是這種劃分僅僅并非強(qiáng)制性的。實際上，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，上文描述的兩個或更多單元的特征和功能可以在一個單元中具體化。同樣，上文描述的一個單元的特征和功能也可以進(jìn)一步劃分為由多個單元來具體化。
實施例
為了能夠更加直觀的描述本發(fā)明的特點和工作原理，下文將結(jié)合一個實際運(yùn)用場景來描述。
如圖7所示，為本實施例基于本案精細(xì)合成地震記錄制作的流程圖。包括：
步驟1)：聲波測井信號的預(yù)處理，獲得測井頻帶下的層速度；
如圖8所示，為聲波測井信號預(yù)處理前后數(shù)據(jù)的對比圖。在圖中，預(yù)處理前的數(shù)據(jù)構(gòu)成實線，預(yù)處理后的數(shù)據(jù)構(gòu)成點線。預(yù)處理的目的是進(jìn)行聲波測井曲線環(huán)境校正，如泥漿侵蝕校正和井徑校正等，并對采集信號以噪聲形式存在的干擾進(jìn)行壓制或在一定程度上對其進(jìn)行削弱。采用變時窗濾波對資料進(jìn)行預(yù)處理，相較于固定時窗有更好的濾波效果，而且可以減少高頻信號的影響。
步驟2)：確定巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)；其中，根據(jù)測井頻帶下的層速度及對應(yīng)的已知品質(zhì)因子確定巖石物理統(tǒng)計關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)。
步驟3)：地震頻帶下的層速度頻散校正；
如圖9所示，為速度頻散校正前后的對比圖。在圖中，速度頻散校正前的數(shù)據(jù)構(gòu)成實線，速度頻散校正后的數(shù)據(jù)構(gòu)成點線。由于聲波測井與地震勘探在工作原理和頻帶上的差異，不同頻率下波速存在頻散現(xiàn)象，聲波測井頻率遠(yuǎn)高于地震勘探主頻導(dǎo)致聲波測井速度大于地震波速度，對測井頻帶下的層速度進(jìn)行頻散校正能夠使其與地震速度資料更好地匹配。
步驟4)：地震尺度下的層速度粗化處理；
如圖10所示，為尺度粗化前后的對比圖。在圖中，尺度粗化前的數(shù)據(jù)構(gòu)成實線，尺度粗化后的數(shù)據(jù)構(gòu)成點線。由于聲波測井?dāng)?shù)據(jù)采樣間隔遠(yuǎn)小于地震采樣間隔，且只有當(dāng)相鄰兩層地層厚度及速度差均達(dá)到一定數(shù)值之后才會對地震反射產(chǎn)生影響。對測井資料進(jìn)行尺度粗化，為在地震尺度下獲得更為可靠的地震波傳播特征奠定基礎(chǔ)。
步驟5)：在地震尺度下基于vsp初至旅行時間反演的速度校正；
如圖11所示，為基于vsp資料時深關(guān)系速度校正前后的對比圖。在圖中，基于vsp資料時深速度校正前的數(shù)據(jù)構(gòu)成實線，基于vsp資料時深速度校正后的數(shù)據(jù)構(gòu)成點線。實測vsp資料中提供的初至波旅行時間是最為可靠的約束條件，基于該約束條件能夠反演出與地震尺度特征更加吻合的層速度信息，為后續(xù)地震尺度下波場特征的正演模擬與分析提供可靠的時深關(guān)系。
步驟6)：基于地震尺度下二維速度模型的地震波反射特征正演模擬；
如圖12所示，為基于vsp資料時深關(guān)系校正后建立的二維速度模型和相應(yīng)的地震觀測系統(tǒng)示意圖。以準(zhǔn)確反映地震波傳播旅行時間信息的地震尺度下的層速度為依據(jù)，在深度保持不變的條件下橫向平推建立起地震尺度下的二維水平層狀速度模型，二維速度模型寬1400m，深度為2900m，空間采樣間隔為3.5m(具體參數(shù)可根據(jù)實際資料來確定)。在該尺度下模擬地震波反射特征時采用震源從左到右依次激發(fā)、地表所有點接收的觀測方式，如圖12所示，激發(fā)點間隔和接收點間隔與模型空間采樣間隔一致。
如圖13所示，為地震尺度下的二維水平層狀速度模型的單炮波動方程正演模擬記錄示意圖。正演模擬震源及檢波點位于地表，從左到右依次激發(fā)，時間采樣間隔為0.3ms，時間采樣總長度為2.4s，地震子波為主頻30hz的雷克子波。采用有限差分方法求解波動方程開展地震波場正演模擬，從而獲得地震尺度下二維層狀介質(zhì)下對應(yīng)的地震反射波場。此處采用的波動方程公式為：
其中，p為波場值，v為地震尺度下的層速度。
根據(jù)地震尺度下獲取的可靠層速度信息開展二維建模，設(shè)計相應(yīng)的地震觀測系統(tǒng)能夠確保地震波的傳播特征能夠與實際地震波場更加吻合。
步驟7)：基于共中心點道集處理疊加的合成地震記錄制作；
如圖14所示，為基于cmp道集資料動校正后的效果圖。根據(jù)設(shè)計觀測系統(tǒng)對地震波正演道集進(jìn)行重排并抽取cmp道集，在速度分析的基礎(chǔ)上其進(jìn)行動校正和動校拉伸切除，為水平疊加獲取合成地震記錄提供可靠的資料基礎(chǔ)。如圖15所示，為基于地震尺度下的精細(xì)合成地震記錄示意圖；如圖16所示，為常規(guī)基于褶積模型得到的合成地震記錄示意圖。圖15與圖16對比可知，兩種合成地震記錄具有很強(qiáng)的相似性，表明本發(fā)明獲得的合成地震記錄是可靠的。同時，基于地震尺度下的精細(xì)合成地震記錄則考慮了更加豐富的地震波傳播現(xiàn)象，而且充分考慮了地震資料處理過程的影響，波形特征的變化更為平滑，具備了更加豐富的細(xì)節(jié)信息，且具備了與實際地震資料相比擬的基礎(chǔ)，具有更加明確和豐富的物理意義。
以上具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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