估算等效品質(zhì)因子方法及用其估算地層品質(zhì)因子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及勘探地球物理領(lǐng)域，特別涉及估算等效品質(zhì)因子方法及采用該方法來 估算地層品質(zhì)因子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)衰減特征進(jìn)行品質(zhì)因子Q值估算的常用方法有振幅比法、頻譜比值 法、質(zhì)心頻移法和上升時(shí)間法等。質(zhì)心頻移法在頻率域利用非彈性介質(zhì)中子波延展度加寬 的特征來進(jìn)行品質(zhì)因子的估算，而上升時(shí)間法直接在時(shí)間域利用子波延展加寬特征進(jìn)行品 質(zhì)因子Q值估計(jì)，兩者相比，質(zhì)心頻移法具有更高的可實(shí)現(xiàn)性及穩(wěn)定性，與振幅比法和頻譜 比值法相比，質(zhì)心頻移法受地震波幾何擴(kuò)散、反射、透射等干擾因素的影響較小，計(jì)算穩(wěn)定 性更高，估算結(jié)果所揭示的地質(zhì)信息也更為可靠。但是常規(guī)質(zhì)心頻移法所利用的吸收量與 質(zhì)心頻移量之間簡(jiǎn)單的線性關(guān)系是在震源頻譜為高斯譜的假設(shè)前提下推導(dǎo)得出的，且只有 其形態(tài)較好時(shí)才能得出質(zhì)心頻移量與吸收量之間的解析關(guān)系，這大大限制了質(zhì)心頻移法的 適用性及其估算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是，為了消除常規(guī)質(zhì)心頻移法在品質(zhì)因子Q值估算中震源頻譜為高 斯譜的假設(shè)，進(jìn)而提高品質(zhì)因子Q值計(jì)算精度，拓展質(zhì)心頻移法的應(yīng)用范圍。
[0004] 本發(fā)明具體技術(shù)方案是：
[0005] 估算等效品質(zhì)因子的方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：
[0006]步驟一：在震源點(diǎn)提取震源子波，接收點(diǎn)提取接收子波；計(jì)算震源子波的振幅譜、 接收子波的振幅譜；拾取震源子波、接收子波間的旅行時(shí)；
[0007]步驟二：根據(jù)接收子波的計(jì)算質(zhì)心頻率函數(shù)關(guān)于等效品質(zhì)因子單調(diào)遞增性，采用 二分法進(jìn)行求解，計(jì)算出接收點(diǎn)接收子波的計(jì)算質(zhì)心頻率與真實(shí)質(zhì)心頻率相近似時(shí)的等效 品質(zhì)因子，即估算出震源點(diǎn)與接收點(diǎn)間的等效品質(zhì)因子。
[0008] 進(jìn)一步，在步驟一中，
[0009] 針對(duì)零偏VSP數(shù)據(jù)，將近地表檢波器接收的直達(dá)波作為震源子波，將遠(yuǎn)地表檢波 器接收到的直達(dá)波作為接收子波；
[0010] 對(duì)提取的震源子波和接收子波分別應(yīng)用傅里葉變換方法計(jì)算出對(duì)應(yīng)振幅譜；
[0011] 對(duì)于提取的震源子波和接收子波可以利用相同的拾取法則，分別拾取出震源子波 初至?xí)r間ts和接收子波初至?xí)r間tr，則震源子波和接收子波間旅行時(shí)st可以用下式計(jì) 算：
[0012] 8t=tr~ts 公式 1。
[0013] 進(jìn)一步，所述相同的拾取法則是指在震源子波、接收子波的零點(diǎn)拾取或在波谷點(diǎn) 拾取或在波峰點(diǎn)拾取初至?xí)r間。
[0014] 進(jìn)一步，所述接收的直達(dá)波為從起跳點(diǎn)開始截取1. 5個(gè)周期的地震波波長(zhǎng)。
[0015] 進(jìn)一步，所述步驟二的具體步驟為：
[0016] 步驟1 :建立接收子波的計(jì)算質(zhì)心頻率函數(shù)，具體包括下列步驟：
[0017] 步驟a:確立震源子波的振幅譜與接收子波的振幅譜的關(guān)系
[0018] 如果震源子波的振幅譜為S(f)，接收子波的振幅譜為R(f)，僅考慮利用振幅譜質(zhì) 心頻率情況下，兩者間可以用以下關(guān)系式表征：
[0019] R(f)=S(f) ?exp(-3ift/Q,) 公式 2 ;
[0020] 其中t為震源點(diǎn)到接收點(diǎn)的旅行時(shí)；Q'為震源點(diǎn)與接收點(diǎn)間的等效品質(zhì)因子；
[0021] 步驟b:計(jì)算接收子波真實(shí)質(zhì)心頻率
[0022] 接收子波振幅譜R(f)的質(zhì)心頻率fK定義為：
[0023]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 估算等效品質(zhì)因子的方法，其特征在于：該方法包括如下步驟： 步驟一：在震源點(diǎn)提取震源子波，接收點(diǎn)提取接收子波；計(jì)算震源子波的振幅譜、接收 子波的振幅譜；拾取震源子波、接收子波間的旅行時(shí)； 步驟二：根據(jù)接收子波的計(jì)算質(zhì)心頻率函數(shù)關(guān)于等效品質(zhì)因子單調(diào)遞增性，采用二分 法進(jìn)行求解，計(jì)算出接收點(diǎn)接收子波的計(jì)算質(zhì)心頻率與真實(shí)質(zhì)心頻率相近似時(shí)的等效品質(zhì) 因子，即估算出震源點(diǎn)與接收點(diǎn)間的等效品質(zhì)因子。
2. 如權(quán)利要求1所述的估算等效品質(zhì)因子的方法，其特征在于：在步驟一中， 針對(duì)零偏VSP數(shù)據(jù)，將近地表檢波器接收的直達(dá)波作為震源子波，將遠(yuǎn)地表檢波器接 收到的直達(dá)波作為接收子波； 對(duì)提取的震源子波和接收子波分別應(yīng)用傅里葉變換方法計(jì)算出對(duì)應(yīng)振幅譜； 對(duì)于提取的震源子波和接收子波可以利用相同的拾取法則，分別拾取出震源子波初至 時(shí)間ts和接收子波初至?xí)r間tr，則震源子波和接收子波間旅行時(shí)St可以用下式計(jì)算： 6 t=tr-ts 公式1〇
3.如權(quán)利要求2所述的估算等效品質(zhì)因子的方法，其特征在于：所述相同的拾取法則 是指在震源子波、接收子波的零點(diǎn)拾取或在波谷點(diǎn)拾取或在波峰點(diǎn)拾取初至?xí)r間。
4.如權(quán)利要求2所述的估算等效品質(zhì)因子的方法，其特征在于：所述接收的直達(dá)波為 從起跳點(diǎn)開始截取1. 5個(gè)周期的地震波波長(zhǎng)。
5.如權(quán)利要求1到4任意一權(quán)利要求所述的估算等效品質(zhì)因子的方法，其特征在于： 所述步驟二的具體步驟為： 步驟1 :建立接收子波的計(jì)算質(zhì)心頻率函數(shù)，具體包括下列步驟： 步驟a:確立震源子波的振幅譜與接收子波的振幅譜的關(guān)系 如果震源子波的振幅譜為S (f)，接收子波的振幅譜為R(f)，僅考慮利用振幅譜質(zhì)心頻 率情況下，兩者間可以用以下關(guān)系式表征： R(f)=S (f)?exp(-3ift/Q,) 公式2 ; 其中t為震源點(diǎn)到接收點(diǎn)的旅行時(shí)；Q'為震源點(diǎn)與接收點(diǎn)間的等效品質(zhì)因子； 步驟b:計(jì)算接收子波真實(shí)質(zhì)心頻率 接收子波振幅譜R(f)的質(zhì)心頻率定義為：
假設(shè)接收點(diǎn)接收到的接收子波真實(shí)振幅譜為RMal (f)，將其帶入公式3得到接收子波真 實(shí)質(zhì)心頻率fK real
步驟C:計(jì)算接收子波的計(jì)算質(zhì)心頻率 根據(jù)公式2可知，在震源子波和接收子波間旅行時(shí)st已定，即可看做為震源點(diǎn)到接收 點(diǎn)的旅行時(shí)；根據(jù)公式2,接收點(diǎn)接收子波計(jì)算振幅譜Rda(f)可由下式計(jì)算： Rcla (f) =S(f)exp(-f 8 t/Q,) 公式5 ; 則根據(jù)公式3,接收子波計(jì)算質(zhì)心頻率fKc;al (Q'）可以由下式計(jì)算
步驟d:建立關(guān)于等效品質(zhì)因子的單調(diào)遞增函數(shù) 建立函數(shù) F(Q，)=fEeal-fEreal 公式 由質(zhì)心頻率的定義和地層衰減的性質(zhì)知，在傳播時(shí)間一定的情況下，接收點(diǎn)接收子波 的計(jì)算質(zhì)心頻率&。31 (Q'）與等效品質(zhì)因子Q'值成單調(diào)遞增關(guān)系，即Q'值越小對(duì)震源子波 高頻部分的吸收衰減相對(duì)越大，計(jì)算得到的質(zhì)心頻率越小，反之亦然；由于接收子波真實(shí) 質(zhì)心頻率〖^^是個(gè)實(shí)測(cè)的定值，因而F(Q'）為關(guān)于Q'值的單調(diào)遞增函數(shù)； 步驟2 :采用二分法求解等效品質(zhì)因子 根據(jù)零點(diǎn)定理，對(duì)于公式7確定的單調(diào)函數(shù)F(Q'）， 如果存在Qmin，和Qmax 使得F(Qmin )-fRc;al(Qmin )_fRc;al〈〇，且F(Qmax )-fReal(Qmax )-fRcal > 0,則存在唯一的Q'，滿足Qmin' <Q' <Qmax'，使得F(Q'）=fKc;al (Q'）-fKc;al=0 ; 該方程通常使用二分法求解，其計(jì)算流程如下： 步驟a:根據(jù)要求取的等效品質(zhì)因子的精度確定算法的迭代終止條件；所述迭代終止 條件為： F(Qh'）=0 公式 8; 或U彡U 公式9 ; 其中，Qm'為品質(zhì)因子允許的最大計(jì)算誤差； 步驟b:根據(jù)工區(qū)介質(zhì)已有資料，確定品質(zhì)因子經(jīng)驗(yàn)范圍，即估計(jì)介質(zhì)的最小品質(zhì)因子U、最大品質(zhì)因子； 步驟C:應(yīng)用公式7,如果F(Qmax'）和F(Qmin'）如果存在F(Qmin'）>0或F(Qmax'）<0， 則初值異常，返回步驟b重新確定介質(zhì)的最小品質(zhì)因子〇_'或最大品質(zhì)因子Q_' ； 否則，進(jìn)入下一步； 步驟d:令Qh'=(Qmin'+Qmax'）/2; 如果F(Qh'）> 0,則令Qmin' =Qh' ； 否則 =Qh' ； 步驟e:如果Qmin'和Q_'滿足式公式9或者F(Qh，）滿足公式8,即認(rèn)為迭代終止條件， 得到的Qh'即為震源點(diǎn)與接收點(diǎn)間的等效品質(zhì)因子Q' ； 否則，返回步驟d重新計(jì)算，直到滿足迭代終止條件為止。
6.采用權(quán)利要求1到權(quán)利要求5任意一權(quán)利要求所述的估算等效品質(zhì)因子的方法來估 算地層品質(zhì)因子的方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1 :以井中兩相鄰檢波器的距離為厚度把介質(zhì)分成若干薄層； 步驟2 :采用權(quán)利要求1到權(quán)利要求5任意一權(quán)利要求所述的估算介質(zhì)等效品質(zhì)因子 的方法計(jì)算震源點(diǎn)與各檢波點(diǎn)間的等效品質(zhì)因子； 步驟3 :計(jì)算各薄層的品質(zhì)因子 由于上述等效品質(zhì)因子代表由震源點(diǎn)傳播到各檢波點(diǎn)深度的地層的總的吸收效應(yīng)對(duì) 應(yīng)于總時(shí)間的均值，而非相鄰檢波點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的層品質(zhì)因子，則兩者間的關(guān)系如下，
式中，當(dāng)k=l時(shí)，Atk為由震源點(diǎn)傳播至第一級(jí)檢波點(diǎn)的旅行時(shí)，Qk為震源點(diǎn)與第一級(jí) 檢波點(diǎn)間的地層品質(zhì)因子；當(dāng)k>l時(shí)，Atk為第k-1級(jí)檢波點(diǎn)到第k級(jí)檢波點(diǎn)的旅行時(shí)，Qk 為第k-1級(jí)檢波點(diǎn)與第k級(jí)檢波點(diǎn)間的地層品質(zhì)因子；Q/為震源點(diǎn)與第i個(gè)檢波點(diǎn)間地層 的等效品質(zhì)因子； 根據(jù)公式10,可由如下遞歸關(guān)系式求取Qi Q^Q/ 公式 11 ;
7.采用權(quán)利要求1到權(quán)利要求5任意一權(quán)利要求所述的估算等效品質(zhì)因子的方法來估 算地層品質(zhì)因子的方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1 :在井中各地層的分界點(diǎn)設(shè)置檢波器； 步驟2 :采用權(quán)利要求1到權(quán)利要求5任意一權(quán)利要求所述的估算介質(zhì)等效品質(zhì)因子 的方法計(jì)算震源點(diǎn)與各檢波點(diǎn)間的等效品質(zhì)因子； 步驟3:計(jì)算各層的品質(zhì)因子 由于上述等效品質(zhì)因子代表由震源點(diǎn)傳播到各檢波點(diǎn)深度的地層的總的吸收效應(yīng)對(duì) 應(yīng)于總時(shí)間的均值，而非相鄰檢波點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的層品質(zhì)因子，則兩者間的關(guān)系如下，
式中，當(dāng)k=l時(shí)，Atk為由震源點(diǎn)傳播至第一級(jí)檢波點(diǎn)的旅行時(shí)，Qk為震源點(diǎn)與第一級(jí) 檢波點(diǎn)間的地層品質(zhì)因子；當(dāng)k>l時(shí)，Atk為第k-1級(jí)檢波點(diǎn)到第k級(jí)檢波點(diǎn)的旅行時(shí)，Qk 為第k-1級(jí)檢波點(diǎn)與第k級(jí)檢波點(diǎn)間的地層品質(zhì)因子；Q/為震源點(diǎn)與第i個(gè)檢波點(diǎn)間地層 的等效品質(zhì)因子； 根據(jù)公式10,可由如下遞歸關(guān)系式求取Qi Q^Q/ 公式 14 ;
【專利摘要】本發(fā)明公開了估算等效品質(zhì)因子方法及用其估算地層品質(zhì)因子的方法，該方法以品質(zhì)因子Q值的衰減公式和質(zhì)心頻率的定義為基礎(chǔ)，在確定質(zhì)心頻率隨品質(zhì)因子Q值變化的單調(diào)性的基礎(chǔ)上，提出了基于二分算法的質(zhì)心頻移品質(zhì)因子Q值估算方法。該發(fā)明可以消除常規(guī)質(zhì)心頻移法在品質(zhì)因子Q值計(jì)算中震源頻譜為高斯譜的假設(shè)，拓展了質(zhì)心頻移法的應(yīng)用范圍，提高了品質(zhì)因子Q值計(jì)算精度。
【IPC分類】G01V1-28, G01V1-30
【公開號(hào)】CN104570108
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310520815
【發(fā)明人】陳雨茂, 王延光, 劉浩杰, 魏國華, 鄭靜靜, 王興謀, 林松輝, 李民龍, 揭景榮
【申請(qǐng)人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月29日