一種基于旅行時(shí)法確定地層裂隙裂縫走向的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體的講是一種基于旅行時(shí)法確定地層裂隙裂縫 走向的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 裂隙裂縫是油氣的儲(chǔ)集空間和滲濾通道，也是水、煤層氣富集、儲(chǔ)存、運(yùn)移的場(chǎng)所。 探明地下裂隙裂縫及其分布對(duì)油氣預(yù)測(cè)、鉆井設(shè)計(jì)、預(yù)防瓦斯爆炸及煤礦頂\底板突水等 都至關(guān)重要。
[0003] 地震技術(shù)是探測(cè)地下裂隙裂縫及其分布最有效的手段之一。目前利用地震技術(shù)探 測(cè)裂隙裂縫的方法有多種，如橫波分裂法、橫波極化圖法、縱波方位振幅、縱波方位速度橢 圓法等。橫波法最早用于裂縫探測(cè)，但由于橫波數(shù)據(jù)采集比較困難，采集的成本也比較高， 獲得的數(shù)據(jù)質(zhì)量不及縱波，再加上很多地區(qū)都有三維縱波采集數(shù)據(jù)，因此，近十多年來(lái)，人 們大量研發(fā)縱波裂隙裂縫探測(cè)方法。理論上，利用上述方法都可很好地探測(cè)地下裂隙裂縫， 尤其是裂縫的走向，但無(wú)論是橫波數(shù)據(jù)還是縱波數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)采集的誤差以及環(huán)境噪聲 的存在（也是不可避免的）、地層本身的非均值性等都影響利用這些方法探測(cè)裂隙裂縫結(jié) 果的準(zhǔn)確性，如縱波方位AVO法，影響振幅的因素就很多，除炮檢距和方位之外，還有采集 偏差、上覆層非均勻性等。利用縱波方位旅行時(shí)特征探測(cè)地下裂隙裂縫也是常用的方法之 一，目前，這種方法多是采用兩對(duì)正交測(cè)線方向上方位旅行時(shí)差計(jì)算裂隙裂縫方位角，即選 擇兩對(duì)正交測(cè)線，利用這兩對(duì)正交測(cè)線方向上方位旅行時(shí)差，按下式計(jì)算裂縫方位角或用 交會(huì)分析法確定裂縫方向，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于旅行時(shí)法確定地層裂隙裂縫走向的方法，其特征在于，所述的方法包括： 步驟1，獲取三維動(dòng)校正前的共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)、共中心點(diǎn)坐標(biāo)及縱測(cè)線方位角，其中， 所述縱測(cè)線方位角為縱測(cè)線與正北方向夾角； 步驟2,以所述共中心點(diǎn)坐標(biāo)為圓心，所述縱測(cè)線方位角的方位為起始方位，逆時(shí)針以 預(yù)設(shè)角度為間隔布設(shè)測(cè)線，獲得L條方位測(cè)線； 步驟3,根據(jù)所述的方位測(cè)線從所述共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)中獲取方位共中心點(diǎn)道集數(shù) 據(jù)； 步驟4,根據(jù)所述方位共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)選取目標(biāo)層，確定所述L條方位測(cè)線的目標(biāo)層 的多個(gè)偏移距方位旅行時(shí)； 步驟5,將所述的L條方位測(cè)線中相互垂直的測(cè)線進(jìn)行兩兩組合，生成$對(duì)方位測(cè)線； 步驟6,根據(jù)所述L條方位測(cè)線的目標(biāo)層的旅行時(shí)和式（1)確定所述:f對(duì)方位測(cè)線的 2 每對(duì)方位測(cè)線的第一方位旅行時(shí)差， Δ?{-(χ) = t'2(x)-tl(x) ( I ) 其中，i表示第i對(duì)方位測(cè)線，x表示偏移距，彳(J和以·^分別為第i對(duì)方位測(cè)線中第I 條方位測(cè)線和第2條方位測(cè)線上目標(biāo)層方位旅行時(shí)，測(cè)線對(duì)內(nèi)測(cè)線序號(hào)（即第1條方位測(cè) 線和第2條方位測(cè)線）按逆時(shí)針編號(hào)，△ & (X)為第i對(duì)方位測(cè)線的第一方位旅行時(shí)差； 步驟7,對(duì)所述每對(duì)方位測(cè)線的方位旅行時(shí)差進(jìn)行兩兩組合，按式（2)和式（3)重新計(jì) 算每組內(nèi)方位旅行時(shí)差，生成組第二方位旅行時(shí)差， 4 Aif (x) = Ati (x) (2) Atj (,?) = [Atj(jc)- Mj(j:)cos2φα)/sir? 2φ0 (3) 其中，k表示第k組方位旅行時(shí)差，由步驟6所述的第i對(duì)方位測(cè)線的方位旅行時(shí)差和 第j對(duì)方位測(cè)線的方位旅行時(shí)差組成，Λ ti (X)和Λ h(x)分別表示步驟6所述的第i對(duì)方 位測(cè)線的方位旅行時(shí)差和第j對(duì)方位測(cè)線的方位旅行時(shí)差，Δ?/G和分別為重新計(jì)算 后第k組的第二方位旅行時(shí)差，Φ ^為進(jìn)行兩兩組合的第i對(duì)方位測(cè)線與第j對(duì)方位測(cè)線間 的夾角； 步驟8,分別以各組中的第二方位旅行時(shí)差Δ/f(対P為橫、縱坐標(biāo)軸，對(duì)每組內(nèi)多 偏移距第二方位旅行時(shí)差進(jìn)行交會(huì)，獲得離散交會(huì)點(diǎn)； 步驟9,對(duì)所述的每組離散交會(huì)點(diǎn)進(jìn)行線性擬合，根據(jù)式（4)進(jìn)行計(jì)算，獲得各組裂隙 裂縫方位角，
(4) 其中，a k為第k組方位旅行時(shí)差獲得的裂隙裂縫方位角，i為步驟7所述的第i對(duì)正 交測(cè)線，Θ為步驟2中布設(shè)測(cè)線的預(yù)設(shè)角度，(K為第k組方位旅行時(shí)差交會(huì)擬合直線與橫 坐標(biāo)軸的夾角； 步驟10,根據(jù)確定的各組的裂隙裂縫方位角、所述縱測(cè)線方位角和式（5)確定地層裂 隙裂縫走向，
(5) 其中，α為裂隙裂縫與正北方向的夾角，N為步驟7所述的方位旅行時(shí)差組的組數(shù)， a k為步驟9所述的第k組方位旅行時(shí)差獲得的裂隙裂縫方位角，為所述的縱測(cè)線方位 角，Wk為加權(quán)系數(shù)，由所述的離散交會(huì)點(diǎn)與擬合直線偏離程度決定，且
2. 如權(quán)利要求1所述的基于旅行時(shí)法確定地層裂隙裂縫走向的方法，其特征在于，所 述步驟4中，根據(jù)所述方位共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)選取目標(biāo)層，確定所述L條方位測(cè)線的目標(biāo)層 的方位旅行時(shí)包括： 分別拾取每一個(gè)方位測(cè)線上方位共中心點(diǎn)道集目標(biāo)層頂部和底部反射波旅行時(shí)。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于旅行時(shí)法確定地層裂隙裂縫走向的方法，其特征在于， 一層裂隙裂縫層時(shí)，所述的方位旅行時(shí)為目標(biāo)層底部反射波旅行時(shí)； 有多層裂隙裂縫層時(shí)，所述的方位旅行時(shí)為目標(biāo)層頂部和底部反射波旅行時(shí)的差。
4. 一種基于旅行時(shí)法確定地層裂隙裂縫走向的裝置，其特征在于，所述的裝置包括： 數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取三維動(dòng)校正前的共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)、共中心點(diǎn)坐標(biāo)及縱測(cè)線 方位角，其中，所述縱測(cè)線方位角為縱測(cè)線與正北方向夾角； 測(cè)線布設(shè)模塊，以所述共中心點(diǎn)坐標(biāo)為圓心，所述縱測(cè)線方位角的方位為起始方位，逆 時(shí)針以預(yù)設(shè)角度為間隔布設(shè)測(cè)線，獲得L條方位測(cè)線； 方位共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)獲取模塊，用于根據(jù)所述的方位測(cè)線從所述共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù) 中獲取方位共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)； 方位旅行時(shí)確定模塊，根據(jù)所述方位共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)選取目標(biāo)層，確定所述L條方 位測(cè)線的目標(biāo)層的方位旅行時(shí)； 方位測(cè)線組合模塊，用于將所述的L條方位測(cè)線中相互垂直的測(cè)線進(jìn)行兩兩組合，生 L 成對(duì)方位測(cè)線； 第一方位旅行時(shí)差確定模塊，根據(jù)所述L條方位測(cè)線的目標(biāo)層的旅行時(shí)和式（1)確定 所述:對(duì)方位測(cè)線的每對(duì)方位測(cè)線的第一方位旅行時(shí)差，
(1) 其中，i表示第i對(duì)方位測(cè)線，X表示偏移距，彳(J和以i分別為第i對(duì)方位測(cè)線中第1 條方位測(cè)線和第2條方位測(cè)線上目標(biāo)層反射波方位旅行時(shí)，測(cè)線對(duì)內(nèi)測(cè)線序號(hào)（即第1條 方位測(cè)線和第2條方位測(cè)線）按逆時(shí)針編號(hào)，△ & (X)為第i對(duì)方位測(cè)線的第一方位旅行時(shí) 差； 第二方位旅行時(shí)差確定模塊，對(duì)所述每對(duì)方位測(cè)線的方位旅行時(shí)差進(jìn)行兩兩組合，按 式（2)和式（3)重新進(jìn)行計(jì)算，生成N= 組第二方位旅行時(shí)差， 4
其中，k表示第k組方位旅行時(shí)差，由第一方位旅行時(shí)差確定模塊確定的所述的第i對(duì) 方位測(cè)線的方位旅行時(shí)差和第j對(duì)方位測(cè)線的方位旅行時(shí)差組成，Ati(X)和At^x)分別 表不第一方位旅行時(shí)差確定模塊確定的所述的第i對(duì)方位測(cè)線的方位旅行時(shí)差和第j對(duì)方 位測(cè)線的方位旅行時(shí)差，和分別為重新計(jì)算后第k組的第二方位旅行時(shí)差， 第i對(duì)方位測(cè)線與第j對(duì)方位測(cè)線間的夾角； 交會(huì)分析模塊，分別以各組中的第二方位旅行時(shí)差和為橫、縱坐標(biāo)軸，對(duì)每 組內(nèi)多偏移距第二方位旅行時(shí)差進(jìn)行交會(huì)，獲得離散交會(huì)點(diǎn)； 裂隙裂縫方位角確定模塊，對(duì)所述的每組離散交會(huì)點(diǎn)進(jìn)行線性擬合，根據(jù)式（4)進(jìn)行 計(jì)算，獲得各組裂隙裂縫方位角，
(4) 其中，ak為第k組方位旅行時(shí)差獲得的裂隙裂縫方位角，i為第一方位旅行時(shí)差確定 模塊確定的所述的第i對(duì)正交測(cè)線，Θ為權(quán)利要求1步驟2中布設(shè)測(cè)線的預(yù)設(shè)角度，(K為 第k組方位旅行時(shí)差交會(huì)擬合直線與橫坐標(biāo)軸的夾角； 裂隙裂縫走向確定模塊，根據(jù)確定的各組的裂隙裂縫方位角、所述縱測(cè)線方位角和式 (5)確定地層裂隙裂縫走向，
(δ) 其中，a為裂隙裂縫與正北方向的夾角，N為第二方位旅行時(shí)差確定模塊確定的所述 的N組方位旅行時(shí)差，a k為裂隙裂縫方位角確定模塊確定的第k組方位旅行時(shí)差獲得的裂 隙裂縫方位角，為所述的縱測(cè)線方位角， Wk為加權(quán)系數(shù)，由離散點(diǎn)與擬合直線偏離程度 決定，且.
5. 如權(quán)利要求4所述的基于旅行時(shí)法確定地層裂隙裂縫走向的裝置，其特征在于，所 述方位旅行時(shí)確定模塊根據(jù)所述方位共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)選取目標(biāo)層，確定所述L條方位測(cè) 線的目標(biāo)層的方位旅行時(shí)包括： 分別拾取每一個(gè)方位測(cè)線上方位共中心點(diǎn)道集目標(biāo)層頂部和底部反射波旅行時(shí)。
6. 如權(quán)利要求5所述的基于旅行時(shí)法確定地層裂隙裂縫走向的裝置，其特征在于， 一層裂隙裂縫層時(shí)，所述的方位旅行時(shí)為目標(biāo)層底部反射波旅行時(shí)； 多層裂隙裂縫層時(shí)，所述的方位旅行時(shí)為目標(biāo)層頂部和底部反射波旅行時(shí)的差。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種基于旅行時(shí)法確定地層裂隙裂縫走向的方法及裝置，方法包括：獲取三維動(dòng)校正前的共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)、共中心點(diǎn)坐標(biāo)及縱測(cè)線方位角；以共中心點(diǎn)坐標(biāo)為圓心，縱測(cè)線方位角的方位為起始方位，逆時(shí)針以預(yù)設(shè)角度為間隔布設(shè)測(cè)線；根據(jù)方位測(cè)線從共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)中獲取方位共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)；根據(jù)方位共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)選取目標(biāo)層，確定目標(biāo)層的多個(gè)偏移距方位旅行時(shí)；利用統(tǒng)計(jì)和加權(quán)平均方法，通過(guò)對(duì)多對(duì)方位測(cè)線及每對(duì)方位測(cè)線上不同偏移距方位旅行時(shí)差進(jìn)行最小二乘法線性擬合和加權(quán)平均，獲得裂隙裂縫的走向。本發(fā)明降低現(xiàn)有方位旅行時(shí)差法預(yù)測(cè)裂隙裂縫方向時(shí)誤差的隨機(jī)性和不確定性，提高方位旅行時(shí)差法裂隙裂縫預(yù)測(cè)結(jié)果的精度和穩(wěn)定性。
【IPC分類(lèi)】G01V1-28
【公開(kāi)號(hào)】CN104769457
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480002781
【發(fā)明人】楊順偉
【申請(qǐng)人】楊順偉
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2014年7月25日