Vsp-cdp疊加方法及三維vsp覆蓋次數(shù)計算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種VSP?CDP疊加方法及三維VSP覆蓋次數(shù)計算方法。所述方法包括輸入下行波與上行波的均方根速度譜；基于三維均方根速度模型劃分成像網(wǎng)格，網(wǎng)格間距為三維地面地震成像網(wǎng)格大小，依據(jù)網(wǎng)格依次尋找對應(yīng)的接收點；布設(shè)三維VSP觀測系統(tǒng)；將基于面元迭代的VSP?CDP疊加方法應(yīng)用到觀測系統(tǒng)覆蓋次數(shù)計算上。其中，基于面元迭代的VSP?CDP疊加方法用橫向變化速度場代替基于單井速度模型，用面元的迭代法代替基于反射點的解析法。本發(fā)明進(jìn)一步提升了VSP疊加成像的精度，并且能確保目標(biāo)區(qū)域獲得足夠的覆蓋次數(shù)，顯著減少采集設(shè)計的時間。
【專利說明】
VSP-CDP疊加方法及三維VSP覆蓋次數(shù)計算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及垂直地震勘探三維觀測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種于， 改進(jìn)的三維垂直地震剖面(VSP)-共深度點（CDP)疊加技術(shù)及基于改進(jìn)的VSP-⑶P疊加技術(shù) 的三維垂直地震剖面覆蓋次數(shù)快速計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了克服覆蓋區(qū)域上有一定角度限制的缺陷，發(fā)展了井周區(qū)域全方位激發(fā)的三維 垂直地震剖面(統(tǒng)稱VSP)技術(shù)。三維VSP資料分辨率高，可以對井眼附近區(qū)域地面地震無法 成像的小構(gòu)造進(jìn)行成像。三維VSP資料的各向異性信息豐富，可以實現(xiàn)井周高分辨率三維成 像，有利于巖性特征研究和井位評價。三維VSP觀測系統(tǒng)設(shè)計取決于地面炮數(shù)、井下可利用 檢波器數(shù)目、井源距、檢波點深度、炮點分布和檢波點分布等方面，設(shè)計合理的觀測系統(tǒng)能 夠改善井孔附近地層的三維成像效果。通?？梢酝ㄟ^覆蓋次數(shù)等面元屬性參數(shù)來衡量三維 VSP觀測系統(tǒng)設(shè)計的合理性。
[0003] 三維VSP覆蓋次數(shù)計算通常采用基于CRP覆蓋次數(shù)的射線追蹤統(tǒng)計方法，由于該方 法采用射線法深度域建模，因此存在以下不足:①很難建立準(zhǔn)確的深度域模型，且層速度內(nèi) 部橫向無漸變;②依賴于射線追蹤參數(shù)，結(jié)果隨參數(shù)變化而變化，且參數(shù)填寫不當(dāng)會出現(xiàn)照 明盲區(qū)；③由于統(tǒng)計方法不同，CRP覆蓋次數(shù)與采集后覆蓋次數(shù)統(tǒng)計存在較大差異，且成像 范圍存在差異，難以檢測設(shè)計的準(zhǔn)確性;④"三維"垂直地震剖面覆蓋次數(shù)計算存在計算效 率低下等問題。因此，三維VSP采集觀測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計需要尋求新的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的 一個或多個問題。例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種面向地質(zhì)目標(biāo)成像的三維VSP覆蓋 次數(shù)計算新方法，該方法首次將改進(jìn)的VSP-CDP疊加技術(shù)用于采集設(shè)計覆蓋次數(shù)計算中，基 于工區(qū)空變的均方根速度模型進(jìn)行VSP-CDP疊加成像處理來模擬成像范圍和垂向覆蓋次 數(shù)。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種基于面元迭代的VSP-⑶P疊加方 法。所述疊加方法包括以下步驟:通過三維地面地震獲得均方根速度模型，所述均方根速度 模型包括縱波和橫波速度模型，將所述縱波或橫波速度模型作為VSP的上行波速度譜(又稱 為速度模型)輸入，將所述縱波速度模型作為VSP的下行波速度模型輸入;在所述上行波和 下行波速度模型上以三維地面地震的網(wǎng)格間距劃分成像網(wǎng)格;布設(shè)三維垂直地震剖面觀測 系統(tǒng)（即三維VSP觀測系統(tǒng)）；假設(shè)預(yù)定成像網(wǎng)格點與其相鄰成像網(wǎng)格點之間的間距為m，則 以預(yù)定成像網(wǎng)格點為中心，半徑為m/2的區(qū)域為所述預(yù)定成像網(wǎng)格點所在的成像網(wǎng)格，利用 下面的式（1)尋找出可用于所述預(yù)定成像網(wǎng)格點所在的成像網(wǎng)格成像的所有道，并將每個 可用于預(yù)定成像網(wǎng)格成像的道的樣點振幅移回預(yù)定成像網(wǎng)格進(jìn)行疊加：
[0006] xs+xr-&ffsei<^m 1)
[0007]其中，
[0010] 在式（1)、（2)和(3)中，Vd為下行波速度，VU為上行波速度，A為入射角，B為反射角， z w為檢波點沉降深度，z為成像網(wǎng)格點深度，offset為檢波點接收地震道的道頭字里的偏移 距，xs為與炮點最接近的成像網(wǎng)格點投影到地面的CDP點與炮點之間的距離，x r與炮點最接 近的成像網(wǎng)格點投影到地面的CDP點與接收井之間的距離。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明基于面元迭代的VSP-⑶P疊加方法的一個實施例，所述三維VSP觀測系 統(tǒng)可以呈束線狀、射線狀或環(huán)狀分布。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明基于面元迭代的VSP-⑶P疊加方法的一個實施例，根據(jù)垂直地震剖面 的炮線距、炮間距、級間距、檢波器沉降深度和井源距布設(shè)三維VSP觀測系統(tǒng)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明基于面元迭代的VSP-CDP疊加方法的一個實施例，優(yōu)選地，所述疊加方 法還包括根據(jù)動校正拉伸切除系數(shù)確定是否放棄對某道的疊加，具體地，若動校正拉伸切 除系數(shù)不大于拉伸切除率門檻值，則進(jìn)行所述疊加，若動校正拉伸切除系數(shù)大于拉伸切除 率門檻值，則放棄所述疊加，其中：
[0014] 動校正拉伸切除系數(shù)= (t_-t〇)/t〇， 式(4)
[0015] 在上式⑷中，to為炮點的自激自收時間，t_為動校正旅行時，t_ =上行波旅行 時+下行波旅行時。
[0016] 本發(fā)明另一方面提供一種三維VSP覆蓋次數(shù)計算方法。所述計算方法采用如上所 述基于面元迭代的VSP-CDP疊加方法進(jìn)行疊加，每找到一個可用于預(yù)定成像網(wǎng)格成像的道， 疊加1次，并且每疊加1次，所述預(yù)定成像網(wǎng)格所對應(yīng)的成像網(wǎng)格點的覆蓋次數(shù)加1次，最終 統(tǒng)計出每個成像網(wǎng)格點的總覆蓋次數(shù)。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明三維VSP覆蓋次數(shù)計算方法的一個實施例，所述計算方法還包括將所 述可用于預(yù)定成像網(wǎng)格成像的所有道的樣點振幅設(shè)定為固定值A(chǔ)，將疊加后的總振幅值除 以所述固定值A(chǔ)所得到的值作為所述預(yù)定成像網(wǎng)格所對應(yīng)的成像網(wǎng)格點的總覆蓋次數(shù)。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明三維VSP覆蓋次數(shù)計算方法的一個實施例，所述固定值A(chǔ)可以取值為1。 [0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能確保目標(biāo)區(qū)域獲得足夠的覆蓋次數(shù)，顯著減少采集設(shè) 計的時間。
【附圖說明】
[0020]通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點將會變得更加清 楚，其中：
[0021 ]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的三維VSP覆蓋次數(shù)計算方法的流程圖。
[0022]圖2為上、下行波速度譜示意圖。
[0023]圖3為三維垂直地震剖面炮檢點布設(shè)圖。
[0024] 圖4為VSP射線路徑示意圖。
[0025] 圖5為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的三維VSP覆蓋次數(shù)計算方法得到三維垂直地震 剖面覆蓋次數(shù)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]在下文中，將結(jié)合附圖和示例性實施例詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的基于面元迭代的 VSP-⑶P疊加方法及三維VSP覆蓋次數(shù)計算方法。
[0027]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的三維VSP覆蓋次數(shù)計算方法的流程圖。圖2 為上、下行波速度譜示意圖。圖3為三維垂直地震剖面炮檢點布設(shè)圖。圖4為VSP射線路徑示 意圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的三維VSP覆蓋次數(shù)計算方法得到三維垂直地震剖面 覆蓋次數(shù)示意圖。其中，在圖2和圖5中，X方向和y方向是大地坐標(biāo)，單位為米，z方向為時間 軸，單位是ms(毫秒）。在圖3中，標(biāo)號31代表地面布設(shè)的炮點位置，例如，第一個圓環(huán)和第二 個圓環(huán)之間的距離為100米，代表炮線距離為100米;炮線上每個炮點之間的距離為20米，代 表炮點間距；因為點屬性顯示較大，看起就像是一條線了。標(biāo)號32表示的檢波點的位置，沿 井軌跡布設(shè)，同樣是點半徑過大，檢波器間距15米太密，所以看起也是一條線。
[0028]如圖1所示，在步驟S101中，輸入下行波與上行波的均方根速度譜，速度模型包括 縱波和橫波速度模型，均方根速度可以通過三維地面地震速度獲得。
[0029] 具體地，本發(fā)明適用于在該工區(qū)已經(jīng)進(jìn)行過三維地面地震的情況，由三維地面地 震處理中間結(jié)果獲得均方根速度模型，均方根速度模型可包括縱波或橫波速度模型，將其 作為上行波和下行波的速度譜輸入，即將縱波或橫波速度模型作為上行波的速度譜輸入， 將縱波速度模型作為下行波的速度譜輸入，通常需要轉(zhuǎn)化為segy通用格式。
[0030] 在步驟S102中，基于三維均方根速度模型劃分成像網(wǎng)格，網(wǎng)格間距為三維地面地 震成像網(wǎng)格大小。
[0031] 具體地，在速度模型上依據(jù)已知的三維地面地震網(wǎng)格間距劃分成像網(wǎng)格，確定為 三維下的偏移距-時間網(wǎng)格(Zx，Zy，)，如(25米*25米*10ms)。
[0032]在步驟S103中，布設(shè)三維垂直地震剖面觀測系統(tǒng)，例如，布設(shè)束線狀、射線狀或環(huán) 狀分布的三維VSP觀測系統(tǒng)。如圖3所示，根據(jù)垂直地震剖面的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計三維VSP觀測系 統(tǒng)，關(guān)鍵參數(shù)包括炮線距(炮線之間的距離）、炮間距（炮點間距）、級間距(檢波點間距）、檢 波器沉降深度(檢波器放置的深度范圍）和井源距(井口和炮點之間的距離）。
[0033] 在步驟S104中，用改進(jìn)的VSP-⑶P疊加理論(方法)迭代出可用于預(yù)定成像網(wǎng)格成 像的所有道，這里，基于Snell定理，炮點試射之后經(jīng)成像網(wǎng)格點反射，可迭代出用于該網(wǎng)格 成像(面元）的道，然后將每道樣點振幅移回成像網(wǎng)格進(jìn)行疊加，每找到一個可用于預(yù)定成 像網(wǎng)格成像的道，疊加1次，并且每疊加1次，所述預(yù)定成像網(wǎng)格所對應(yīng)的成像網(wǎng)格點的覆蓋 次數(shù)加1次，最終統(tǒng)計出每個成像網(wǎng)格點的總覆蓋次數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，將可用于預(yù)定成像網(wǎng) 格成像的所有道的樣點振幅設(shè)為固定值A(chǔ)，將疊加后的總振幅值除以所述固定值A(chǔ)所得到的 值作為所述預(yù)定成像網(wǎng)格所對應(yīng)的成像網(wǎng)格點的總覆蓋次數(shù)。例如，將每個可用于預(yù)定成 像網(wǎng)格成像道樣點振幅設(shè)為"1"，則將可用于預(yù)定成像網(wǎng)格成像的所有到的樣點振幅值之 和作為總覆蓋次數(shù)。
[0034]其中，所述用改進(jìn)的VSP-⑶P疊加理論迭代出可用于預(yù)定成像網(wǎng)格成像的所有道 的具體操作為：
[0035]假設(shè)預(yù)定成像網(wǎng)格點與其相鄰成像網(wǎng)格點之間的間距為m，則以預(yù)定成像網(wǎng)格點 為中心，半徑為m/2的區(qū)域為所述預(yù)定成像網(wǎng)格點所在的成像網(wǎng)格，如圖4所示，以成像網(wǎng)格 點Ch為例:假設(shè)(Μ)2間距為m，則以(h為中心，半徑為m/2的區(qū)域都為0撕在成像網(wǎng)格。若炮點 Shot激發(fā)的地震波經(jīng)過(h所在成像網(wǎng)格反射至檢波器D1，在&點的反射滿足Snell定理：
[0040] 其中，vd為下行波速度，vu為上行波速度，A為入射角，B為反射角，zw為檢波點沉降 深度，z為網(wǎng)格點深度，需要將深度和時間進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，根據(jù)網(wǎng)格點所在的時間網(wǎng)格，可以 將其轉(zhuǎn)換成深度位置z。本段所提到的檢波點均是指VSP的檢波點。
[0041] 基于成像網(wǎng)格進(jìn)行覆蓋次數(shù)統(tǒng)計時，檢波點接收地震道的道頭字里的偏移距為 offset，炮點與1號⑶P點距離為xs，l號⑶P點與接收井距離為x r。則
[0045]通過式5即可尋找出用于貢獻(xiàn)該成像網(wǎng)格成像的所有的道，然后將每道樣點振幅 (此處將振幅設(shè)為T)移回成像網(wǎng)格進(jìn)行疊加，找到1道，疊加1次，此為總覆蓋次數(shù)計算的 判斷依據(jù)。
[0046]在步驟S105中，根據(jù)動校正拉伸切除系數(shù)確定是否放棄步驟S104中對某道的疊 加。
[0047]在覆蓋次數(shù)疊加的過程中，需要考慮拉伸切除因素，計算動校正旅行時tnmo(上行 波旅行時加上下行波旅行時），若動校正拉伸切除系數(shù)大于輸入的精度要求，則放棄疊加。 若CDP成像網(wǎng)格上疊加1次，則加"1"，最終可以統(tǒng)計出每個成像點的總覆蓋次數(shù)。
[0048]如圖4所示，若Shot激發(fā)的地震波經(jīng)過&所在面元反射至1號檢波器，其旅行時為 t_，若(t_-t0) /to (其中to為炮點shot的自激自收時間）滿足拉伸切除率門檻值，則最終認(rèn) 為(h所在成像網(wǎng)格產(chǎn)生一次覆蓋。若CDP成像網(wǎng)格上疊加1次，則加1，若疊加η次，就加η，最 終可以統(tǒng)計出每個成像點的總覆蓋次數(shù)。
[0049] 在步驟S106中，迭代并統(tǒng)計不同成像網(wǎng)格點，完成VSP-⑶Ρ疊加，并得到最終如圖5 所示的三維垂向覆蓋次數(shù)圖。
[0050] 綜上所述，本發(fā)明提出了一種改進(jìn)的VSP-⑶Ρ疊加方法及基于改進(jìn)的VSP-⑶Ρ疊加 理論的覆蓋次數(shù)計算方法。對于第一創(chuàng)新點基于面元迭代的VSP-CDP疊加技術(shù)，用橫向變化 速度場代替基于單井速度模型，用面元的迭代法代替基于反射點的解析法，進(jìn)一步提升了 VSP疊加成像的精度。它適用于三維VSP橫向變化速度場的復(fù)雜模型，可以導(dǎo)入ΡΡ波和PS波 速度進(jìn)行VSP-CCP疊加，并可用于更新速度場;針對第二創(chuàng)新點基于改進(jìn)的VSP-CDP疊加技 術(shù)的三維VSP覆蓋次數(shù)快速計算，不僅能實現(xiàn)VSP觀測系統(tǒng)的快速設(shè)計，而且能保證足夠的 覆蓋次數(shù)投射到目標(biāo)區(qū)域，進(jìn)一步改善井孔附近地層的三維成像效果。進(jìn)而為復(fù)雜山地條 件下油氣儲層預(yù)測、油藏描述的可靠性奠定了基礎(chǔ)，具有重要應(yīng)用價值。
[0051]盡管上面已經(jīng)通過結(jié)合示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清 楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明的示例性實施例進(jìn)行各 種修改和改變。
【主權(quán)項】
1. 一種基于面元迭代的三維垂直地震剖面-共深度點疊加方法，其特征在于，所述疊加 方法包括以下步驟： 通過三維地面地震獲得均方根速度模型，所述均方根速度模型包括縱波和橫波速度模 型，將所述縱波或橫波速度模型作為三維垂直地震剖面的上行波速度模型輸入，將所述縱 波速度模型作為三維垂直地震剖面的下行波速度模型輸入； 在所述上行波速度模型和下行波速度模型上以三維地面地震的網(wǎng)格間距劃分成像網(wǎng) 格； 布設(shè)三維垂直地震剖面觀測系統(tǒng)； 假設(shè)預(yù)定成像網(wǎng)格點與其相鄰成像網(wǎng)格點之間的間距為m，則以預(yù)定成像網(wǎng)格點為中 心，半徑為m/2的區(qū)域為所述預(yù)定成像網(wǎng)格點所在的成像網(wǎng)格，利用下面的式（1)尋找出可 用于所述預(yù)定成像網(wǎng)格點所在的成像網(wǎng)格成像的所有道，并將每個可用于預(yù)定成像網(wǎng)格成 像的道的樣點振幅移回預(yù)定成像網(wǎng)格進(jìn)行疊加，在式（1)、（2)和(3)中，vd為下行波速度，vu為上行波速度，A為入射角，B為反射角，zw* 檢波點沉降深度，z為成像網(wǎng)格點深度，offset為檢波點接收地震道的道頭字里的偏移距， Xs為與炮點最接近的成像網(wǎng)格點投影到地面的共深度點與炮點之間的距離，為與炮點最 接近的成像網(wǎng)格點投影到地面的共深度點與接收井之間的距離。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于面元迭代的三維垂直地震剖面-共深度點疊加方法，其特 征在于，所述三維垂直地震剖面觀測系統(tǒng)呈束線狀、射線狀或環(huán)狀分布。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于面元迭代的三維垂直地震剖面-共深度點疊加方法，其特 征在于，根據(jù)三維垂直地震剖面的炮線距、炮間距、級間距、檢波器沉放深度和井源距布設(shè) 三維垂直地震剖面觀測系統(tǒng)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于面元迭代的三維垂直地震剖面-共深度點疊加方法，其特 征在于，所述疊加方法還包括根據(jù)動校正拉伸切除系數(shù)確定是否放棄對某道的疊加，具體 地，若動校正拉伸切除系數(shù)不大于拉伸切除率門檻值，則進(jìn)行所述疊加，若動校正拉伸切除 系數(shù)大于拉伸切除率門檻值，則放棄所述疊加，其中， 動校正拉伸切除系數(shù)=(tnm〇-t())/t()，式(4) 在上式(4)中，t〇為炮點的自激自收時間，t_為動校正旅行時，t_ =上行波旅行時+下 行波旅行時。5. -種三維垂直地震剖面覆蓋次數(shù)計算方法，其特征在于，所述計算方法采用如權(quán)利 要求1至4中任意一項所述基于面元迭代的三維垂直地震剖面-共深度點疊加方法進(jìn)行疊 加，每找到一個可用于預(yù)定成像網(wǎng)格成像的道，疊加1次，并且每疊加1次，所述預(yù)定成像網(wǎng) 格所對應(yīng)的成像網(wǎng)格點的覆蓋次數(shù)加1次，最終統(tǒng)計出每個成像網(wǎng)格點的總覆蓋次數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維垂直地震剖面覆蓋次數(shù)計算方法，其特征在于，所述計算 方法還包括將所述可用于預(yù)定成像網(wǎng)格成像的所有道的樣點振幅設(shè)定為固定值A(chǔ)，將疊加 后的總振幅值除以所述固定值A(chǔ)所得到的值作為所述預(yù)定成像網(wǎng)格所對應(yīng)的成像網(wǎng)格點的 總覆蓋次數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維垂直地震剖面覆蓋次數(shù)計算方法，其特征在于，所述固定 值A(chǔ)取值為1。
【文檔編號】G01V1/30GK105866833SQ201610430716
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】黎書琴, 李亞林, 何光明, 羅仕遷, 耿春, 蔡力, 羅文 , 巫駿
【申請人】中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司