高速顶界面提取的方法和装置与流程

本发明涉及地球物理勘探领域，尤其涉及一种高速顶界面提取的方法和装置。

背景技术：

近年来，随着地震勘探逐步向着精细化、目标化方向发展，勘探区域表层结构的纵、横向变化产生的速度层静校正对地震数据处理结果的影响越来越重要。如今在对于速度层顶界面的提取方式中，通常采用三种方法，这几种方法在不同的情况下，有一定的适用范围，但在复杂近地表区，也都存在着一定的局限性或缺陷：

1)高程下移平滑法：是将地表高程向下平移一定距离(如100m)后再将界面平滑的方法。一般适用于地表相对平缓、表层结构较为简单、风化层厚度比较稳定的区域，提取界面后风化层厚度基本就是向下平移的距离。但是复杂近地表区，风化层厚度不稳定，在纵、横向上变化剧烈，这种方法得到的风化层厚度与实际情况严重不符，因此目前该方法几乎很少应用。

2)等速界面平滑法：是选定某一稳定速度值后提取其顶界面并加以平滑的方法，该方法是提取层析反演速度场速度顶界面最常用的方法。该方法需要一个稳定的速度值，但这个值不易确定。因为在一定的数值范围内，不同的速度值都比较稳定(如1800m/s、2000m/s、2200m/s)，可是不同的速度顶界面对应着不同的静校正量，造成了层析反演静校正的多解性。在复杂近地表区，根据不同速度顶界面计算的静校正量之间差异不是一个恒值，一般在-30～30ms之间，甚至达到±50ms以上，这样大的静校正量差异会严重影响剖面的成像效果。因此，速度值的不易确定是该方法的最大缺陷。

3)外部数据导入法：是将野外表层模型的高速顶界面的高程值直接导入层析反演速度场中，该方法严重依赖外部高速顶界面高程数据的精度。野外表层模型的高速顶界面是通过微测井的解释成果内插获得。在勘探过程中，尤其是在复杂近地表区，不同的微测井密度会直接影响近地表模型的精度。若是微测井的密度不能满足建模需求，则会影响表层模型的精度，进而影响了层析静校正量的精度。可见该方法应用过程中也存在局限性。

在地震勘探过程中，特别是复杂近地表区，普遍存在高速顶界面难以准确确定的问题，所以，如何寻找到与野外实际浅层地质条件尽可能接近的高速顶界面是一个急需解决的问题。

技术实现要素：

为了提取尽可能接近野外实际浅层地质条件的高速顶界面，本发明提供了一种高速顶界面提取的方法和装置。

第一方面，本发明提供一种高速顶界面提取的方法，所述方法包括：

对地震数据进行层析反演计算，得到近地表速度场；

根据所述近地表速度场和微测井位置处的高速顶界面高程值，确定微测井位置处的层析反演瞬时速度；

根据所述层析反演瞬时速度，确定高速顶界面。

第二方面，本发明提供一种高速顶界面提取的装置，所述装置包括：

确定近地表速度场模块，用于对地震数据进行层析反演计算，得到近地表速度场；

层析反演瞬时速度模块，用于根据所述近地表速度场和微测井位置处的高速顶界面高程值，确定微测井位置处的层析反演瞬时速度；

高速顶界面确定模块，用于根据所述层析反演瞬时速度，确定高速顶界面。

本发明提供的一种高速顶界面提取的方法和装置，通过层析反演瞬时速度提取出最大可能地接近野外工区实际的高速顶界面，提高表层模型精度。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的高速顶界面提取的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的层析反演的近地表速度场；

图3为本发明实施例提供的6口微测井高速顶界面高程位置处对应的层析反演速度；

图4为本发明实施例提供的大炮初至时间；

图5为本发明实施例提供的基于本发明高速顶界面的静校正量的水平叠加剖面；

图6为本发明实施例提供的常速2300m/s高速顶界面静校正量的水平叠加剖面；

图7为本发明实施例提供的平滑处理前的高速顶界面；

图8为本发明实施例提供的平滑处理后的高速顶界面；

图9为本发明实施例提供的常速2300m/s提取的高速顶界面；

图10为本发明实施例提供的6口微测井在测线上的位置及高速顶界面高程值；

图11为本发明实施例提供的高速顶界面提取的装置的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在地震勘探过程中，勘探区域表层结构的纵、横向变化产生的速度层静校正对地震数据处理结果的影响越来越重要，然而在复杂的近地表区，普遍存在高速顶界面与实际野外浅层地质条件不尽相同的情况，为了解决上述缺点，本发明实施例提供一种高速顶界面提取的方法和装置。如图1所示，图1为本发明实施例提供的高速顶界面提取的方法的流程示意图。图1中，该方法包括：

步骤101，对地震数据进行层析反演计算，得到近地表速度场。

具体为，表层模型层析反演是一种非线性模型反演技术，它利用地震初至波射线的走时和路径反演介质速度结构，不受地表及近地表结构纵横向变化的约束。对接收到的地震数据进行层析反演的多次迭代处理，得到近地表速度场。如图2所示，图2为本发明实施例提供的层析反演的近地表速度场。

步骤102，根据近地表速度场和微测井位置处的高速顶界面高程值，确定微测井位置处的层析反演瞬时速度。

具体为，可以将近地表速度场理解为由多个层析反演瞬时速度组成的速度集合，其中每个速度对应一个高速顶界面高程值，所以，当近地表速度场和高速顶界面高程值确定后，其对应的层析反演瞬时速度也就确定了。如图3所示，图3为本发明实施例提供的6口微测井高速顶界面高程位置处对应的层析反演速度，其中s1、s2、s3、s4、s5、s6代表6口微测井高速顶界面高程层析反演速度，依次是1915m/s、2067m/s、2035m/s、2030m/s、2178m/s、1598m/s。在本发明实施例中，用到的测井技术是微测井。微测井是表层结构调查的主要手段之一，因其在地面直接接收来自井下不同深度处激发的上行波信息，受地形的影响小，所以解释精度高。

步骤103，根据层析反演瞬时速度，确定高速顶界面。

具体为，由于高速顶界面是由一连串高速顶界面高程值连线构成的，所以在确定每个高速顶界面高程值后，其对应的高速顶界面的构图也就形成了。此时，每个层析反演瞬时速度对应一个高速顶界面高程值，所以能够根据层析反演瞬时速度，确定高速顶界面。

本发明实施例通过层析反演瞬时速度提取出最大可能地接近野外工区实际的高速顶界面，提高表层模型精度。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：对地震数据进行层析反演计算，得到近地表速度场包括：

对所述地震数据进行大炮初至的拾取，得到大炮初至时间；

对大炮初至时间进行层析反演计算，得到所述地震数据的近地表速度场。

具体为，对工区内2d测线/3d线束开展大炮初至精确拾取，得到大炮初至时间，如图4所示，图4为本发明实施例提供的大炮初至时间。之后对2d测线/3d线束的大炮初至时间进行层析反演，层析反演的网格参数在纵测线(inline)和横测线(crossline)方向上为0.5～8倍道距，纵向上为2～20m，初至的偏移距范围采用1000～6000m，在8～10次迭代反演后获得2d测线/3d线束的近地表速度场，需要说明的是，本发明实施例中对2d测线或3d线束处理不限于大炮初至这一种算法。

本发明实施例通过大炮初至和层析反演这两套成熟的技术，得到的近地表速度场，更靠近地表速度层模型。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：根据层析反演瞬时速度，确定高速顶界面包括：

根据微测井位置处的层析反演瞬时速度，确定每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度；

根据每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度和近地表速度场，确定每个炮点和每个检波点的高速顶界面。

具体为，微测井方法能够较准确地确定测点处表层速度随深度变化的规律，但在厚度和速度变化较大的地区，必须加密测点，成本较高。所以，在微测井位置处确定层析反演瞬时速度后，其围绕在微测井旁的炮点和检波点可根据其最靠近的微测井位置处的层析反演瞬时速度，确定每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度。

由近地表速度场、每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度，就能确定在近地表速度场中，与每个层析反演瞬时速度相对应的高速顶界面高程值，把这些高速顶界面高程值连成线，就得到了高速顶界面。

本发明实施例通过微测井位置处的层析反演瞬时速度，确定每口微测井位置旁的每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度，更加精确了高速顶界面的模型。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：根据层析反演瞬时速度，确定高速顶界面，之后还包括：

根据每个炮点和每个检波点的风化层厚度、每个炮点和每个检波点的风化层速度、基准面高程值和替换速度，得到层析反演静校正量。

具体为，根据要求给定工区以统一的基准面高程值和替换速度。其中，在本发明实施例中，给定基准面高程值为3000m，替换速度为2500m/s，在这里，基准面高程值和替换速度是根据实际要求进行设定，不是固定值。

层析反演静校正量是由风化层厚度、风化层速度、基准面高程值、替换速度和高速层顶界面高程值5个变量确定的。层析反演静校正量计算公式如下：

式中：t为炮点或检波点静校正量(ms)；

hi为第i层介质的风化层厚度(m)；

vi为第i层介质的风化层速度(m/s)；

τ为井深或检波器埋深时间(ms)，是确定的值；

hd为基准面高程值(m)；

hg为高速层顶界面高程值(m)；

vs为替换速度(m/s)。

如图5和图6所示，图5为本发明实施例提供的基于本发明高速顶界面的静校正量的水平叠加剖面；图6为本发明实施例提供的常速2300m/s高速顶界面静校正量的水平叠加剖面；图中可以得出，基于本发明高速顶界面的静校正量的水平叠加剖面，比常速2300m/s高速顶界面静校正量的水平叠加剖面的成像效果更好。

本发明实施例解决层析反演静校正量多解性问题，提高层析反演静校正精度，改善剖面的成像效果。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：根据每个炮点和每个检波点的风化层厚度、每个炮点和每个检波点的风化层速度、基准面高程值和替换速度，得到层析反演静校正量包括：

根据预设的半径值，对每个炮点和每个检波点的高速顶界面进行平滑处理，得到平滑处理后的高速顶界面；

根据平滑处理后的高速顶界面和每个炮点、检波点的地表高程值，得到每个炮点和每个检波点的风化层厚度；

根据每个炮点和每个检波点的风化层厚度和近地表速度场，确定每个炮点和每个检波点的风化层速度。

具体为，如图7所示，图7为本发明实施例提供的平滑处理前的高速顶界面。对每个炮、检点的高速顶界面高程以200～1000m半径平滑后，得到最终的高速顶界面高程。本发明实施例优选500m半径进行平滑处理，如图8所示。

在图9中，采用的是常规2300m/s提取的高速顶界面，图中可以看出，常速2300m/s提取的高速顶界面都位于微测井高速顶界面的下方，与实际的近地表条件相悖。

将平滑处理后的高速顶界面作为最终的高速顶界面，与每个炮点、检波点的地表高程值求差，得到每个炮点和每个检波点的风化层厚度。当每个炮点和每个检波点的风化层厚度确定后，查看近地表速度场，根据一一对应关系，也能得到每个炮点和每个检波点的风化层速度。

本发明实施例通过层析反演方法来提高静校正精度，该方法可以应用到二维、三维地震勘探领域中；并且通过对高速顶界面进行平滑处理，使得最终得到的高速顶界面更靠近野外浅层地质现状。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：根据近地表速度场和微测井位置处的高速顶界面高程值，确定微测井位置处的层析反演瞬时速度，之前还包括：

根据微测井技术测到微测井位置处的地表高程值和风化层厚度，得到微测井位置处的高速顶界面高程值。

具体为，微测井技术测到微测井位置处的地表高程值和风化层厚度之差，得到微测井位置处的高速顶界面高程值。如图10所示，图10为本发明实施例提供的6口微测井在测线上的位置及高速顶界面高程值。以5号微测井为例，该微测井的地表高程q为2782.9m，厚度值为389.6m，则其高速顶界面高程m5为2782.9-389.6＝2393.3m。通过相同的方法，可以获得其余微测井的高速顶界面高程值，即m1、m2、m3、m4、m6的值。

本发明实施例通过计算获得微测井位置处的高速顶界面高程值，提高后续得到的高速顶界面的精确度。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：根据微测井位置处的层析反演瞬时速度，确定每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度包括：

对微测井位置处的层析反演瞬时速度进行内插方法的计算，得到每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度；

其中，内插方法包括：反距离加权平均法、线性插值三角法、径向基函数插值法。

具体为，将每口微测井位置处的层析反演瞬时速度作为参数，对其进行距离加权平均法、线性插值三角法、径向基函数插值法等数学内插方法，得到每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度。需要说明的是，本发明实施例不对数学内插方法作具体限定。

本发明实施例通过对每口微测井位置处的层析反演瞬时速度做计算，使得得到每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度具有依据性和可信度。

根据本发明的另一个方面，本发明实施例还提供一种高速顶界面提取的装置，参见图11，图11为本发明实施例提供的高速顶界面提取的装置的框图。该装置用于在前述各实施例中进行高速顶界面提取的形成。因此，在前述各实施例中高速顶界面提取的方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。

如图所示，该装置包括：

确定近地表速度场模块1101，用于对地震数据进行层析反演计算，得到近地表速度场；

层析反演瞬时速度模块1102，用于根据近地表速度场和微测井位置处的高速顶界面高程值，确定微测井位置处的层析反演瞬时速度；

高速顶界面确定模块1103，用于根据层析反演瞬时速度，确定高速顶界面。

本发明实施例通过层析反演瞬时速度提取出最大可能地接近野外工区实际的高速顶界面，提高表层模型精度。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：确定近地表速度场模块1101包括：

大炮初至时间确定单元，用于对所述地震数据进行大炮初至的拾取，得到大炮初至时间；

层析反演计算单元，用于对大炮初至时间进行层析反演计算，得到所述地震数据的近地表速度场。

本发明实施例通过大炮初至和层析反演这两套成熟的技术，得到的近地表速度场，更靠近地表速度层模型。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：高速顶界面确定模块1103包括：

炮点和检波点瞬时速度确定单元，用于根据微测井位置处的层析反演瞬时速度，确定每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度；

炮点和检波点高速顶界面确定单元，用于根据每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度和近地表速度场，确定每个炮点和每个检波点的高速顶界面。

本发明实施例通过微测井位置处的层析反演瞬时速度，确定每口微测井位置旁的每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度，更加精确了高速顶界面的模型。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：还包括：

层析反演静校正量确定模块，用于根据每个炮点和每个检波点的风化层厚度、每个炮点和每个检波点的风化层速度、基准面高程值和替换速度，得到层析反演静校正量。

本发明实施例解决层析反演静校正量多解性问题，提高层析反演静校正精度，改善剖面的成像效果。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：层析反演静校正量确定模块1102包括：

平滑处理单元，用于根据预设的半径值，对每个炮点和每个检波点的高速顶界面进行平滑处理，得到平滑处理后的高速顶界面；

风化层厚度确定单元，用于根据平滑处理后的高速顶界面和每个炮点、检波点的地表高程值，得到每个炮点和每个检波点的风化层厚度；

风化层速度确定单元，用于根据每个炮点和每个检波点的风化层厚度和近地表速度场，确定每个炮点和每个检波点的风化层速度。

本发明实施例通过层析反演方法来提高静校正精度，该方法可以应用到二维、三维地震勘探领域中；并且通过对高速顶界面进行平滑处理，使得最终得到的高速顶界面更靠近野外浅层地表现状。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：还包括：

高速顶界面高程值确定模块，用于根据微测井技术测到微测井位置处的地表高程值和风化层厚度，得到微测井位置处的高速顶界面高程值。

本发明实施例通过计算获得微测井位置处的高速顶界面高程值，提高后续得到的高速顶界面的精确度。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：炮点和检波点瞬时速度确定单元包括：

计算单元，用于对微测井位置处的层析反演瞬时速度进行内插方法的计算，得到每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度；

其中，内插方法包括：反距离加权平均法、线性插值三角法、径向基函数插值法。

本发明实施例通过对每口微测井位置处的层析反演瞬时速度做计算，使得得到每个炮点和每个检波点的层析反演瞬时速度具有依据性和可信度。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。