专利名称：：二参数转换波速度分析及动校正方法
技术领域：
：本发明属于勘探石油领域中对地震资料处理解释方法，涉及转换波地震信号室内处理部分，具体地说是一种二参数转换波速度分析及动校正方法。
背景技术：
：地下地层多为成层状分布，它们是由不同地质时期的沉积物经过沉积、埋藏、压实、成岩等，以及后期的构造形变、风化、侵蚀等漫长的地质作用而形成的。与此同时，死去的动、植物尸体夹裹在泥土、沙粒中随之一起被埋藏在地下，在一定的地下温热条件下，埋藏在地下的有机质经过一系列生化、催化等降解作用，就变成了天然气和石油。这些生成的石油和天然气在经过运移，到达有空隙、裂缝、溶洞等储集空间的砂岩等地层以后，在封盖条件具备的情况下，就保存了起来。这样，就形成了等待开发的油气藏和油田。地震勘探就是一种寻找和发现埋藏于地下石油的地球物理勘探方法。地震勘探的简单工作原理是利用人工地震方法——如爆炸，在地面产生振动，激发的地震波向地下传播，遇到岩层后发生发射，向上传播到地面，在地面上用检波器接收这种地层反射信号数据；而后对这些携带有地质岩层界面信息的信号数据经过地震资料计算机处埋流程，进一步对信号数据进行处理，将地质界面的空间分布状态比较直观地描述出来，利用这种处理结果便可寻找潜在油气藏。由于地下介质的复杂性，与地下传播着的地震波场是极其复杂多变的，复杂性的表现之一便是波型的转换，即激发产生的震源纵波随着在地下连续传播会发生波型的转换，生成两类转换横波，同理，横波震源激发时也同样如此。这些不同种类的波场都可以用于油气藏的勘探，只不过不同种类的波需要采用不同的勘探技术而已。就转换波地震勘探技术而言，其敏探过程大致可分为三步，第一步转换波地震信号野外采集，这项工作在室外完成。在野外，人工产生地震，用检波器接收地震信号就完成了地震信号的野外采集工作。第二步转换波地震信号室内处理，在野外采集到的地震资料叫做原始资料，其中含有很多噪音，这些噪音淹没了有用的转换波地震信号，必须加以滤除；同时，针对转换波的传播特点有针对性地研制专门的处理方法与技术，如转换波静校正方法、转换波共转换点位置的计算与共转换点道集的抽取方法、转换波速度分析方法、转换波偏移成像方法等，从而使转换波地震信号得以显现和增强。这个过程就叫做信号的处理，通常是在大型计算机上研制专门的方法和软件来完成。第三步转换波地震资料解释，对转换波地震信号室内处理结果进行解释、分析，识别和寻找能够反映含油气地层的特征转换波地震信号，从而为找油找气提供可靠的地震依据。这三步环环相扣，前一步是后一步成功的基础，尤其是第二步，既是基础，又是前后两歩衔接关乎整个勘探成败的关键所在，在野外采集技术发展到一定地步的前提下，只有尽可能最大化地、真实地将有效地震信号处理出来，使之最大可能真实地反映地下地层的变化，才能有效地提高地震勘探的成功率。本发明涉及的就是第二步室内一系列处理过程中的其中一项关键环节。从某种意义上说，整个地震资料处理关键是速度，因为它基本上左右着地震成像的质量和面貌，如速度大了向斜可以变成背斜，速度小了背斜可以变成向斜，从而会误导整个勘探方向性地错误。实际资料处理中不乏这样的实例，如塔里木低幅度构造处理、礁丘平底界弯曲畸变等等。转换波速度分析技术研究现状据刘洋2005年第40巻第5期文章《转换波三参数速度分析及动校正方法》，目前，较多的用于转换波速度分析的方法有双曲时距方程法、双平方根方程法和高阶非双曲方程法。当排列较短时，转换波时距曲线方程可以近似写成双曲线方程形式。但由于转换波传播传播的特殊性，即使在均匀介质中，转换波时距方程也不是双曲线。随着排列长度的增加，双曲线方程计算的误差变大。刘洋曾经分析了双曲线时距方程对纵波资料处理的影响，其结论同样适用于转换波。可见，采用双曲线时距方程对转换波资料进行处理误差较大，尤其是对于大炮检距转换波资料处理。李录明等讨论了在均匀介质中采用纵波速度和横波速度来描述转换波时距方程，人们习惯称此方程为双平方根方程。为了提高转换波时距方程的精度，Thomsen推导出转换波高阶时距方程，此方程与双曲方程相比，虽然具有较高的精度，但在均匀介质中也不是精确成立。该方程的不足之处主要在于方程中有个别参数物理意义不太明确。Yuan等推导出了弱各向异性介质中的转换波时距方程，其本质是将地下介质等效为均匀弱各向异性介质。实际上，由于地层垂向的非均质性所引起的等效各项异性明显强于介质本身的各向异性。刘洋等提出了采用转换波三参数时距方程提高转换波速度分析和动校正的思路，并于上述所列文章中推导出了三参数时距方程，明确了三个参数的物理意义，发展了相应的速度分析和动校正方法。目前，实际应用较多的是转换波三参数速度分析及动校正方法，其具体做法如下。单参数方法用反射规律分析转换波动校速度<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>双参数方法扫描分析纵横波速度比7<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>三参数方法扫描分析各向异性值g<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>相应的技术流程为:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(3)抽取转换波共中心点道集丄转换波等效动校速度分析纵波动校速度数学公式计算纵横波速度比土扫描分析各向异性值gT共转换点道集抽取从上述转换波三参数分析及动校正方法流程图可以看出，现有转换波速度分析存在以下缺点(1)转换波与纵波时距曲线方程差别较大，用纵波时距曲线方程分析的方法来分析转换波等效动校速度，误差较大。(2)速度比是关联计算值，不是直接速度比谱分析得到的值；各向异性值是扫描分析得到的。国内现有商业化多波处理系统没有速度比及各向异性值谱分析模块。(3)分析速度比时需已知纵波速度Fp;分析g时需已知Fp与速度比。输入参数多，分析误差大。(4)速度分析与共转换点道集抽取是相互关联、互为因果的，二者相互制约，误差相互传递，形成一个自我封闭的误差循环縮放系统，无法通过反复迭代来最终消除。
发明内容鉴于上述转换波三参数分析及动校正方法存在的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种二参数转换波速度分析及动校正方法，应用本发明分析转换波等效动校速度和计算速度比的误差小，转换波的速度分析处理像常规纵波一样简便，能够提高处理质量和效率。为了研究本发明所述的二参数转换波速度分析，我们研究得到表达式如下:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中，K"为纵波均方根速度;y为横波与纵波速度比值；X为偏移距；^、.、,为转换波垂直旅行时/"为转换波旅行时。这就是转换波二参数时距方程，本发明所指的二参数分别是纵波速度^与速度比^。相应的转换波动校正表达式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>并将上述式(A)与式(B)编制程序软件，制作成相应的数据处理模块。本发明利用常规数据采集方法所得到的转换波共炮点道集数据等基础数据，利用下述步骤进行数据处理，其技术方案为第一步、抽取纵波共中心点道集即CMP道集，进行常规叠加速度分析，求取纵波动校正速度；第二步、初始速度比分析抽取转换波共中心点道集；转换波共中心点道集数据为输入，利用下式(A)进行初始速度比分析<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式中^为纵波均方根速度；7为横波与纵波速度比值;JC为偏移距；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>/，,为转换波垂直旅行时；;,为转换波旅行时；这可减少常规共转换点位置计算时速度比扫描分析的盲目性。第三歩、以转换波共炮点道集数据为输入，利用分析得到的纵波动校正速度、初始速度比进行共转换点位置的计算，进而抽取共转换点道集即CCP道集；第四歩、将CCP道集数据，利用式(A)进行速度比分析；第五步、动校正利用纵波动校正速度和速度比分析结果，利用下式(B)进行转换波CCP道集动校正7+1.0/MV7+11/222/7+1.+X0(B)式中A、,为正常时差；分析道集是否校平，如转换波CCP道集校正不平，就重复第三步第五步，直至转换波CCP道集校平；如转换波CCP道集校平，则进行下一步；第六步、抽取最终转换波CCP道集及转换波叠加。本方法转换波速度分析技术流程如下抽取纵波共中心点道集初始速度比分析I纵波动校正速度分析速度比谱分析速度比否丄共转换点道集抽取抽取最终共转换点道集，叠加本发明具有以下优点1、本发明抽纵波共中心点道集分析纵波动校正速度常规方法抽转换波共中心点道集分析转换波等效动校正速度；2、本发明分析速度比时只输入纵波速度，输入参数为一个；而常规方法计算速度比时要同时输入纵波与转换波速度，输入参数为两个。3、本发明用速度比谱分析的方法来分析速度比，速度比值分析精度高；而常规方法是通过数学公式来转换计算速度比值，为关联参数；由于是间接计算，中间环节多，累积误差大。本发明依据转换波的走时特点，借鉴常规地震资料处理中叠加速度分析的思路，推导出了转换波二参数时距方程，其中二参数分别指纵波速度和横波速度，进而研制相应的处理模块，使得转换波的速度分析处理像常规纵波一样简便，以提高处理质量和生产效率。图1是简单单界面实验验证模型；图l中l一第一地层，2—第二地层；图2(a)是对图1模型进行数值模拟生成的Z分量CMP道集，图2(b)是对图1模型进行数值模拟生成的X分量CMP道集；图2(a)、图2(b)中a—为纵波，即P波，b—为转换波，即P-SV波；图3(a)是X分量正偏移距道集；图(b)是X分量正偏移距道集速度比的;k谱；图3(c)是X分量正偏移距道集速度比的y拾取曲线；图4(a)是X分量全偏移距道集，其中包括正、负偏移距道集；图4(b)是X分量全偏移距道集速度比的;k谱；图4(c)是X分量全偏移距道集速度比的7拾取曲线；图5是多界面复杂实验验证模型；图5中l一第一地层，2—第二地层，3—第三地层，4—第四地层，5—第五地层；图6(a)是图5相应数值Z分量的模拟记录；图6(b)是图5相应数值X分量的模拟记录；图6(a)、图6(b)中a—为纵波，即P波，b—为转换波，即P-SV波；图7是应用本发明计算出来的图5所示复杂模型的速度比谱；图8(a)是应用本发明计算出来的图5所示复杂模型动校道集；图8(b)是应用常规方法计算出来的图5所示复杂模型动校道集；图9是本发明与常规方法的绝对误差曲线图；图9中A线为常规方法速度比误差曲线，B线为本方法速度误差比速度曲线；图IO是本发明与常规方法的相对误差图；图ll(a)是该实际探区的Z分量共中心点道集记录；图ll(b)是该实际探区的X分量共转换点道集记录；图12(a)是常规纵波速度的速度谱分析图；图12(b)是拾取的常规纵波速度曲线图；图13(a)用常规处理系统提供的P波速度作为输入参数计算出来的初始速度比谱；图13(b)用SU即SeismicUnix(下同)重新分析的P波速度作为输入参数，计算出来的初始速度比谱；图14(a)是用常规处理系统分析的纵波速度作为输入参数计算出来的初始转换波速度叠加得到的X分量水平叠加剖面；图14(b)是用SU重新分析的纵波速度作为输入参数计算出来的初始转换波速度叠加得到的X分量水平叠加剖面；图15用初次计算的CCP道集作为输入数据计算得到的速度比谱；图16(a)是常规转换波速度分析方法共转换点道集动校叠加剖面；图16(b)是本发明速度分析方法共转换点道集动校叠加剖面。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步说明分析第一、理论应用效果分析i、方法测试最能检验处理方法正确性的手段之一莫过于地震数值模拟技术，因为可以借助于该技术，用已知的物性参数生成一组模拟地震记录，进而用该记录作为测试数据，作为软件研制过程中物探即地球物理探测方法正确性与可靠性验证、程序运行效率测试、处理效果检验的验证数据。验证数据应该先用最简单的数据，然后再逐步使用复杂的数据，最后再进行多波多分量实际地震数据的处理，使研制软件真正应用于实际生产中，解决勘探生产中的实际问题。图1所示是的简单单界面实验验证模型；其中第一地层l的模拟参数为纵波速度为3000米/秒，横波速度为1730米/秒，密度为2.2克/厘米3;第二地层2的模拟参数为纵波速度为4500米/秒，横波速度为2605米/秒，密度为2.4克/厘米3。图2(a)、图2(b)分别是对图1模型进行数值模拟生成的Z分量和X分量CMP道集。图3(a)、图3(b)、图3(c)是X分量正偏移距道集速度比计算结果，图3(a)、图3(b)、图3(c)分别是正偏移距道集、/谱及/拾取曲线。图4(a)、图4(b)、图4(c)是X分量全偏移距道集速度比计算结果，图4(a)是全偏移距道集，其中包括正、负偏移距道集，图4(b)、图4(c)分别是y谱和^拾取曲线。从图2(a)至图4(c)可以看出用不同的偏移距道集数据计算出的y值与模型;/值相符，说明算法及其编程实现是正确的；对称道集只需取其一半，即取正偏移距道或取负偏移距道来进行y分析即可，这样可提高计算速度和处理效率。ii、模型数据测试效果分析在完成方法研究及其软件模块研制的基础上，还应该应用模型数据对其应用效果进行检验。为了检验本发明方法的应用效果，特设计了如图5较为复杂的试验模型，模型分为五层，其中第一地层1模拟参数纵波速度为3000米/秒，横波速度为1730米/秒，密度为2.2克/厘米3;第二地层2模拟参数纵波速度为4724.49米/秒，横波速度为2737.449米/秒，密度为2.567克/厘米3;第三地层3模拟参数纵波速度为3987.54米/秒，横波速度为2302.773米/秒，密度为2.381克/厘米3;第四地层4模拟参数纵波速度为4486.66米/秒，横波速度为2597.129米/秒，密度为2.633克/厘米3;第五地层5参数与第一地层1参数相同。相应数值模拟记录如图6(a)与图6(b)所示，其中图6(a)为Z分量，图6(b)为X分量。图7是用本发明计算出来的图5所示的复杂模型的速度比谱。图8(a)是用本发明计算出来的图5所示的复杂模型的动校道集，图8(b)为相应常规方法计算的图5所示复杂模型的动校道集结果。从图8(a)与图8(b)的比较可以看出常规速度分析方法动校道集向上弯曲，校正过量；而本发明动校道集被校平了，说明本发明的应用效果较好。iii、二参数转换波速度分析方法精度分析如图9是本发明与常规方法的绝对误差曲线图，其中A线为常规方法速度比误差曲线，B线为本方法速度误差比速度曲线。图10是本发明与常规方法的相对误差图。从图9与图IO误差分析的结果明显看出本发明的误差较小，说明本发明的速度分析精度较高。第二、实际应用效果本发明经某勘探工区的实际应用，取得的一些效果。图ll(a)是该实际探区的Z分量共中心点道集记录，图ll(b)是该实际探区的X分量共转换点道集记录。图12(a)与图12(b)是常规纵波速度分析速度谱和拾取曲线，分析出来的纵波速度是下一歩进行转换波速度分析的输入参数，其分析精度直接影响着转换波速度分析的精度，为此，我们进行了初始速度比对比分析，输入数据为X分量共中心点道集，图13(a)是用常规处理系统分析的纵波速度作为输入参数计算出来的初始速度比谱，图13(b)是用SU重新分析的纵波速度作为输入参数计算出来的初始速度比谱，从图13(a)与图13(b)可以看出，纵波速度比重新分析后较为准确，谱能量团集中，谱质量较高；而常规纵波速度不太准确，谱质量较差。这说明了速度比谱的质量与纵波速度分析的精度有关，同时也说明了转换波速度分析过程是一个误差累积放大的过程，每一步都应尽可能少地引入无法避免的误差。图14(a)是用常规处理系统分析的纵波速度作为输入参数计算出来的初始转换波速度叠加得到的X分量水平叠加剖面，图14(b)是用SU重新分析的纵波速度作为输入参数计算出来的初始转换波速度叠加得到的X分量水平叠加剖面，从图14(a)与图14(b)可以看出，后者的叠加成像质量效果明显优于前者，这至少说明了两方面的问题其一，常规方法分析误差大、精度低、叠加成像质量低，而本方法分析误差小、精度高、叠加成像质量高；其二、常规方法无法直接分析转换波动校速度，而是通过三个参数—一转换波动校速度、纵横波速度比和垂向各向异性参数，来近似描述的，这里表现为用双曲方程法来求解初始参数即转换波动校速度，这也是常规方法的无奈之举，而且这种描述本身也是内在矛盾的，即最终要分析的是转换波动校速度，而又将之作为中间过渡性参数来最终求解转换波动校速度，见式(1)(3);而对于本方法来说，不存在多参数描述的问题，它一步到位，直接分析转换波的动校速度，见式(A)，而且在地下地层较平缓的探区，直接用转换波共中心点道集来分析速度，见式(A)，进而叠加就可满足构造勘探的要求，见图14(b)，不需要计算共转换点位置、抽取共转换点道集，可提高工区矿产普查效率。为了满足精细岩性勘探的要求，可在普査勘探的基础上进行精细的转换波速度分析，即以在转换波共中心点道集分析的转换波速度为初始迭代速度，计算共转换点位置、抽取共转换点道集即CCP道集，见图ll(b)，它是初次计算的CCP道集，以CCP道集为输入数据，循环迭代分析转换波速度，如图15是用初次计算的CCP道集作为输入数据计算得到的速度比谱。图16(a)是常规转换波速度分析方法共转换点道集动校叠加剖面，图16(b)是本发明的共转换点道集动校叠加剖面，从图16(a)与图16(b)的对比可以看出，本方法较常规方法剖面局部有较明显的改善。权利要求1、一种二参数转换波速度分析及动校正方法，按下述步骤进行第一步、抽取纵波共中心点道集即CMP道集，进行常规叠加速度分析，求取纵波动校正速度；第二步、初始速度比分析抽取转换波共中心点道集；转换波共中心点道集数据为输入，利用下式(A)进行初始速度比分析全文摘要本发明属于勘探石油领域中对地震资料处理解释方法，是一种二参数转换波速度分析及动校正方法。按下述步骤进行抽取CMP道集，进行常规叠加速度分析，求取纵波动校正速度；抽取转换波共中心点道集；转换波共中心点道集数据为输入，利用式(A)进行初始速度比分析；以转换波共炮点道集数据为输入，利用分析得到的纵波动校正速度、初始速度比进行共转换点位置的计算，进而抽取CCP道集；利用式(A)进行速度比分析；利用式(B)进行转换波CCP道集动校正；抽取最终转换波CCP道集及转换波叠加。文档编号G01V1/28GK101251604SQ20081009220公开日2008年8月27日申请日期2008年4月12日优先权日2008年4月12日发明者刘军迎,刘卫华,李胜军,雍学善,高建虎申请人:中国石油集团西北地质研究所