基于地震波資料對(duì)地表中淺層進(jìn)行建模的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于地震波資料對(duì)地表淺層進(jìn)行建模的方法和裝置，該方法包括：對(duì)地震波原始資料進(jìn)行預(yù)處理，并得到第一模型，基于該第一模型和感興趣深度來(lái)確定早至波的傳播時(shí)間和偏移距；根據(jù)傳播時(shí)間和偏移距來(lái)從原始資料中提取關(guān)于早至波的觀測(cè)數(shù)據(jù)；在第一模型基礎(chǔ)上根據(jù)確定的傳播時(shí)間ts和偏移距來(lái)產(chǎn)生關(guān)于早至波的計(jì)算數(shù)據(jù)；對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)域擬合，以得到梯度，從而進(jìn)一步得到速度更新模型；將第一模型與速度更新模型進(jìn)行疊加得到第二模型，上述步驟重復(fù)執(zhí)行，直到求取的速度更新模型達(dá)到全局最優(yōu)。僅使用部分早至波信息，減小了目標(biāo)函數(shù)的非線性，采用小偏移距信息，減少了誤差積累，因此本發(fā)明更易收斂到全局最優(yōu)解。
【專利說(shuō)明】基于地震波資料對(duì)地表中淺層進(jìn)行建模的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地震勘探技術(shù)，具體說(shuō)，涉及一種在地震勘探中基于地震波資料對(duì)地表中淺層進(jìn)行建模的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地震勘探是利用地下介質(zhì)彈性和密度的差異，通過(guò)觀測(cè)和分析大地對(duì)人工激發(fā)地震波的響應(yīng)，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)的地球物理勘探方法。地震勘探是鉆探前勘測(cè)石油、天然氣資源、固體資源地質(zhì)找礦的重要手段，在煤田和工程地質(zhì)勘查、區(qū)域地質(zhì)研究和地殼研究等方面得到廣泛應(yīng)用。
[0003]在地表以人工方法激發(fā)地震波，在向地下傳播時(shí)，遇有介質(zhì)性質(zhì)不同的巖層分界面。地震波將發(fā)生反射與折射，在地表或井中用檢波器接收這種地震波。收到的地震波信號(hào)與震源特性、檢波點(diǎn)的位置、地震波經(jīng)過(guò)的地下巖層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過(guò)對(duì)地震波記錄進(jìn)行處理和解釋，可以推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。地震勘探在分層的詳細(xì)程度和勘查的精度上，都優(yōu)于其他地球物理勘探方法。
[0004]然而，在地震勘探中，對(duì)地表淺層進(jìn)行建模的技術(shù)一直是速度建模的難點(diǎn)。目前，較為常用的是基于射線類的初至走時(shí)層析反演的方法。這類方法計(jì)算簡(jiǎn)單，不要求準(zhǔn)確的背景速度場(chǎng)，適用于復(fù)雜地表情況，是近年來(lái)解決近地表及淺層速度建模的常用方法。但是，這種方法基于高頻假設(shè)的最短路徑原理，在低速體發(fā)育的情況下，該技術(shù)存在建模的“盲區(qū)”。此外，射線類方法對(duì)射線密度敏感。當(dāng)速度變化劇烈，即使是高速異常體，由于全反射現(xiàn)象的發(fā)生，將嚴(yán)重影響射線的密度，繼而降低反演的精度。
[0005]此外，在實(shí)際資料應(yīng)用中，初至波資料的拾取工作量巨大，人工拾取存在誤差，且當(dāng)?shù)乇韽?fù)雜的情況下很難準(zhǔn)確地拾取到所有的初至波資料。
[0006]雖然,現(xiàn)有技術(shù)中還存在通過(guò)全波形反演(Full Waveform Inversion, FWI)方法來(lái)進(jìn)行建模的技術(shù)。但這一新方法的實(shí)現(xiàn)還有很多的限制，如需要針對(duì)資料具有大偏移距、低頻信息等的特點(diǎn)，才能使用。
[0007]因此，需要提供一種對(duì)原始資料要求不那么嚴(yán)格并且又能準(zhǔn)確反映實(shí)際地表結(jié)構(gòu)的建模方法和技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于地震波資料對(duì)地表淺層進(jìn)行建模的方法，其包括以下步驟:
[0009]S101、對(duì)地震波原始資料進(jìn)行預(yù)處理，并得到第一模型，基于該第一模型和感興趣深度來(lái)確定早至波的傳播時(shí)間ts和偏移距；
[0010]S102、根據(jù)所述傳播時(shí)間ts和偏移距來(lái)從原始資料中提取關(guān)于早至波的觀測(cè)數(shù)據(jù)
d0bs ;
[0011]S103、采用波動(dòng)方程方法在所述第一模型基礎(chǔ)上根據(jù)確定的傳播時(shí)間％和偏移距來(lái)產(chǎn)生關(guān)于早至波的計(jì)算數(shù)據(jù)CU1 ;
[0012]S104、基于反演算法對(duì)所述觀測(cè)數(shù)據(jù)Cl-和所述計(jì)算數(shù)據(jù)deal進(jìn)行數(shù)據(jù)域擬合，以得到梯度，從而進(jìn)一步得到速度更新模型；
[0013]S105、將所述第一模型與速度更新模型進(jìn)行疊加得到第二模型，將所述第二模型作為第一模型并反復(fù)執(zhí)行步驟S103和步驟S104，直到求取的速度更新模型達(dá)到一預(yù)設(shè)值時(shí)，將最后這次得到的第二模型作為反映真實(shí)地層結(jié)構(gòu)的最終速度模型進(jìn)行輸出。
[0014]在本發(fā)明中，早至波為到達(dá)檢波器的所有在第一層基巖傳播的波。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟SlOl中，傳播時(shí)間ts選取為小于零炮距反射波到達(dá)的時(shí)間。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟SlOl中，結(jié)合近地表實(shí)際情況來(lái)確定偏移距。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟S104中，所述反演算法的目標(biāo)函數(shù)為誤差函數(shù)C Cm):
【權(quán)利要求】
1.一種基于地震波資料對(duì)地表淺層進(jìn)行建模的方法，其特征在于，包括以下步驟: S101、對(duì)地震波原始資料進(jìn)行預(yù)處理，并得到第一模型，基于該第一模型和感興趣深度來(lái)確定早至波的傳播時(shí)間ts和偏移距； S102、根據(jù)所述傳播時(shí)間ts和偏移距來(lái)從原始資料中提取關(guān)于早至波的觀測(cè)數(shù)據(jù)d0bs ; S103、采用波動(dòng)方程方法在所述第一模型基礎(chǔ)上根據(jù)確定的傳播時(shí)間ts和偏移距來(lái)產(chǎn)生關(guān)于早至波的計(jì)算數(shù)據(jù)C^1 ； S104、基于反演算法對(duì)所述觀測(cè)數(shù)據(jù)d-和所述計(jì)算數(shù)據(jù)(Im1進(jìn)行數(shù)據(jù)域擬合，以得到梯度，從而進(jìn)一步得到速度更新模型； S105、將所述第一模型與速度更新模型進(jìn)行疊加得到第二模型，將所述第二模型作為第一模型并反復(fù)執(zhí)行步驟S103和步驟S104，直到求取的速度更新模型達(dá)到一預(yù)設(shè)值時(shí)，將最后這次得到的第二模型作為反映真實(shí)地層結(jié)構(gòu)的最終速度模型進(jìn)行輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，早至波為到達(dá)檢波器的所有在第一層基巖傳播的波。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟SlOl中，傳播時(shí)間ts選取為小于零炮距反射波到達(dá)的時(shí)間。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟SlOl中，結(jié)合近地表實(shí)際情況來(lái)確定偏移距。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S104中，所述反演算法的目標(biāo)函數(shù)為誤差函數(shù)C Cm):
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟S104中，所述梯度通過(guò)采用伴隨狀態(tài)法來(lái)得到。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述梯度通過(guò)以下公式來(lái)計(jì)算:
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟SlOl中，采用初至層析反演方法得到所述第一模型。
9.一種基于地震波資料對(duì)地表淺層進(jìn)行建模的裝置，其特征在于，包括: 預(yù)處理裝置，其對(duì)地震波原始資料進(jìn)行預(yù)處理，并得到第一模型，基于該第一模型和感興趣深度來(lái)確定早至波的傳播時(shí)間ts和偏移距； 早至波觀測(cè)數(shù)據(jù)提取裝置，其根據(jù)所述傳播時(shí)間ts和偏移距來(lái)從原始資料中提取關(guān)于早至波的觀測(cè)數(shù)據(jù)cLs ； 早至波計(jì)算數(shù)據(jù)提取裝置，其采用波動(dòng)方程方法在所述第一模型基礎(chǔ)上針對(duì)確定的傳播時(shí)間ts和偏移距來(lái)產(chǎn)生關(guān)于早至波的計(jì)算數(shù)據(jù)(Im1 ； 擬合裝置，其基于反演算法對(duì)所述觀測(cè)數(shù)據(jù)d-和所述計(jì)算數(shù)據(jù)deal進(jìn)行數(shù)據(jù)域擬合，從而求取梯度，進(jìn)而求取速度更新模型； 最終速度模型迭代輸出裝置，其將所述第一模型與速度更新模型進(jìn)行疊加得到第二模型，將所述第二模型作為第一模型傳送給所述早至波計(jì)算數(shù)據(jù)提取裝置，并反復(fù)進(jìn)行早至波計(jì)算數(shù)據(jù)提取和擬合，直到在所述擬合裝置中求取的速度更新模型達(dá)到一預(yù)設(shè)值時(shí)，將最后這次得到的第二模型作為反映真實(shí)地層結(jié)構(gòu)的最終速度模型進(jìn)行輸出， 其中，早至波信息為到達(dá)檢波器的所有在第一層基巖傳播的波的信息。
【文檔編號(hào)】G01V1/28GK103913768SQ201410023845
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】胡光輝, 王立歆, 孫晶梅, 王杰, 何劍波, 賈春梅, 沈忠秋, 尹力, 王振宇 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院