利用叠加速度求取高精度地震波速度的方法

摘要

本发明是物探技术中利用叠加速度求取高精度地震波速度的方法，提出了在地表、地下地质条件的地区，基准面、静校正不准、地层岩性和厚度的局部变化、偏移距等对叠加速度的都有影响，建立了复杂区叠加速度与均方根速度的关系。本发明通过以下步骤实现：1)求取基准面为近地表下的叠加速度；2)用有限面元内叠加速度或叠加层速度的平均消除静校正不准和地层非均质性的影响；3)用层状速度模型时距曲线正演，估算偏移距形成叠加速度误差。经过多口VSP测井检验，深度误差在10米之内，计算结果可靠，精度高。

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术，属于地震资料处理和解释的技术范畴，是一种利用叠加速度 求取高精度地震波速度的方法

技术背景

在地震勘探中，地震波速度是一个很重要的参数，特别是地震资料处理、地震资料解释、偏 移成像、AVO油气检测等都需要地震波速度参数。在地震资料处理中，获得了大量的速度谱 资料，处理员解释的叠加速度主要用于动校正，可以把CMP道集的反射波同相轴校平，但用 它计算地震波速度时，与VSP测井、地震合成记录标定结果的误差较大；相邻叠加速度的变 化也很大，变化差能达到350m/s，也不符合地质规律，都说明用叠加速度的误差较大。在地 震勘探界普遍认为用叠加速度求取地震波速度误差较大，不能应用于精确的速度研究，只能做 速度的变化趋势，参考性的作用。高精度地震速度信息主要用测井资料和VSP测井获得。

对于层状介质，叠加速度(Va)与圴方根速度(Vr)的关系是：Vr＝Va*cosφ，φ为反射层倾角(见 陆基孟主编的地震勘探原理217页)，现有的国内外地震勘探的处理和解释软件中都是应用的 这个公式。对理想的层状介质，这个关系是成立的，但实际的地震勘探中，地表是复杂的的、 地下地层也有局部变化、非圴质的，因此会许多误差。

对陆上地震勘探，地表条件比较复杂，需要做静校正后才能进行速度分析，在基准面P上(图 1)，扫描的叠加速度Va，p与圴方根速度没有上述公式的关系，因为改变了射线传播路径(图 2)，需要求取基准面在近地表G下的叠加速度；另外静校正不准、地下岩性局部非均质性变 化及排列长度对叠加速度都有的影响，消除这些影响才可获得高精度的地震波速度。

发明内容

发明的目的是提供一种利用叠加速度求取高精度地震波速度的方法

本发明的利用叠加速度求取高精度地震波速度的方法，建立了在地表、地下地质条件复杂地 区叠加速度与圴方根速度的关系，提出了消除基准面、静校正不准、地层岩性和厚度的局部 变化、排列长度等对叠加速度影响的方法，采用如下步骤：

1)采用以下公式求取基准面为近地表下的叠加速度(Va)和垂直入射双程旅行时间(To)：

$\mathrm{Va}=\frac{{\mathrm{xV}}_{a,p}}{{\sqrt{(\sqrt{x^2+V_{a,p}^2{t}_{0,p}^2}}-{\mathrm{\Delta \tau V}}_{a,p})}^2-{(t_{0,p}-\mathrm{\Delta \tau })}^2{V}_{a,p}^2}$

To＝t_0，p-Δτ

上述式中：x为炮检距，是炮点到检波点的距离，可取任一常数，如1000米，Δτ为静校正量， 是地震采集排列内、从地面到基准面P(做叠加速度谱时的基准面)的静校正量；V_a，p为基准面 P下的叠加速度，t_o，p为基准面P下的垂直入射双程旅行时间；其有益效果是消除基准面对叠加 速度的影响。

2)用以下公式求取基准面为近地表下的圴方根速度(Vr)：

Vr＝(Va-ΔVs-ΔVd-ΔVe)*Cosφ

上述式中：Va为基准面在近地表时的叠加速度，φ为反射层的倾角，ΔVs为由静校正不准引 起近、远道时差形成的叠加速度误差，ΔVd为由岩性、厚度的局部性变化引起近、远道时差 形成的叠加速度误差，ΔVe为层状介质在大偏移距时，非双曲线化引起的叠加速度误差；其 有益效果是建立了在地表地下地质复杂地区，叠加速度与圴方根速度的关系。

3)在有限面积元内(一定面积范围作为1个面元)，分别对同一层的叠加层速度(由叠加速度 Va经DIX公式算出)进行平均，消除ΔVs、ΔVd的随机影响，计算出各层的层速度；其有益 效果是消除静校正不准、

岩性及厚度的局部变化引起叠加速度误差。

4)根据地震层速度模型和最大偏移距长度，通过层速度模型正演的射线时距曲线和时距双曲 线的进行比较，估算ΔVe值，其有益效果是消除ΔVe的误差。

5)在实施2)、3)步骤中，其中当地层近似水平，倾角φ≈0时，用有限面积元内、叠加速 度按相同To时间进行平均，消除ΔVs、ΔVd的随机影响，计算出圴方根速度；其有益效果 是快速，不要求在地震剖面上进行层位解释。

附图说明

图1是地震反射波时距曲线示意图，X是偏移距，T是时间，G是地面或近地表面，P是做速 度谱时的基准面，Δτ为地面G到基准面P的静校正量。

图2是水平层状介质共心点地震波传播路径示意图，V₁、h₁分别是第一层的地震波速度和厚度， V₂、h₂分别是第二层的地震波速度和厚度，Vi、hi分别是第i层的地震波速度和厚度，Vn、 hn分别是第n层的地震波速度和厚度，共有n层，G是地面，P是做速度谱时的统一基准面或 浮动基准面，Vo、ho分别是静校正的填充速度和基准面P到地面的高程差。

图3是本发明求取的B1井地震波平均速度和VSP实测的平均速度对比图，V是地震波平均速 度，To是垂直入射双程旅行时间。图中实线为本发明求取的B1井地震波平均速度，点划线 是B1井VSP实测的平均速度。

图4是本发明求取的A1井地震波平均速度和VSP实测的平均速度对比图，V是地震波平均速 度，To是垂直入射双程旅行时间。图中实线为本发明求取的B1井地震波平均速度，点画线 是A1井VSP实测的地震波平均速度。

具体实施方式

本发明通过如下技术步骤实现：

1)解释叠加速度谱，解释地震剖面上反射层，收集计算静校正量。

2)采用以下公式求取基准面为近地表下的叠加速度Va和垂直入射双程旅行时间To：

$\mathrm{Va}=\frac{{\mathrm{xV}}_{a,p}}{{\sqrt{(\sqrt{x^2+V_{a,p}^2{t}_{0,p}^2}}-{\mathrm{\Delta \tau V}}_{a,p})}^2-{(t_{0,p}-\mathrm{\Delta \tau })}^2{V}_{a,p}^2}$

To＝t_0，p-Δτ

上述式中：x为炮检距，是炮点到检波点的距离，可取任一常数，如1000米；Δτ为静校正 量，是一个排列内、从地面到基准面P(做叠加速度谱时的基准面)的静校正量；V_a，p为基 准面P下的叠加速度，t_o，p为基准面P下的垂直入射双程旅行时间。

3)采用以下公式求取基准面为近地表下的圴方根速度Vr：

Vr＝(Va-ΔVs-ΔVd-ΔVe)*Cosφ

上述式中：Va为基准面在近地表时的叠加速度；φ为反射层倾角；ΔVs为静校正速度不准引 起近、远道时差，形成的叠加速度误差；ΔVd为岩性、厚度的局部性变化引起近、远道时差， 形成的叠加速度误差；ΔVe为层状介质在大偏移距时，非双曲线化引起的叠加速度误差。

4)根据测井资料和合成记录标定结果，以及叠加速度资料，初定一个该区各大层层速度或平 均速度曲线，估算各层初始角度。

5)根据DiX公式由叠加速度计算各层的叠加层速度Vi。

6)在有限面积元内，对同一层的叠加层速度进行平均，消除ΔVs、ΔVd的随机影响，计算出 各层的层速度，获得地震层速度模型。把一定面积范围作为1个面积元。

7)根据地震层速度模型和最大偏移距长度，通过比较层速度模型正演的射线时距曲线和时距 双曲线，估算ΔVe

8)根据新获得地震层速度模型计算地层倾角φ，重复步骤3)，5)，6)，7)，8)直到层速度 模型变化很小，即获得最终的层速度模型。

9)如地层近似水平，倾角φ≈0时，用有限面积元内、叠加速度按相同To时间进行平均， 消除ΔVs、ΔVd的随机影响，计算出圴方根速度，根据DIX公式求取层速度，换算成平均速 度，不需做步骤4)、5)、6)、8)工作。

9)把获得最终的层速度模型与静校正的速度模型结合，就可获得基准面为统一基准面下的层 速度模型。

实施例1

用本发明求取的B1井井点地震波速度，以该井点为中心，用面元内20个叠加速度谱为基础 资料，求得的平均速度，其与B1井VSP实测的地震平均速度对比(图3)，其与VSP实测误 差小于10米，说明精度是非常高的。

实施例2

用本发明求取的A1井井点地震波速度，以该井点为中心，用面元内14个叠加速度谱为基础 资料，求得的平均速度与A1井VSP实测的地震平均速度对比(图4)，其与VSP实测误差10 米左右，说明精度是很高的。