一种用于进行全方位纵波速度分析的方法和装置

摘要

本发明公开了一种用于进行全方位纵波速度分析的方法和装置。该方法包括：选择[δ

说明书

技术领域

本公开涉及地球物理领域，更具体地，涉及一种用于进行全方位纵波速度分析的方法和一种用于进行全方位纵波速度分析的装置。

背景技术

裂缝型储层是油气资源勘探的主要对象之一。据不完全统计，我国目前和在未来的几十年中，主要油气储量将来自裂缝型储层，约占总储量的60％以上。随着油气勘探深度的加大，这类储层在我国各油田均有分布。裂缝(例如垂直裂缝)会引起强的方位各向异性，地震波传播振幅、传播速度和衰减等属性都随着传播方位的变化而变化。通过研究介质的各向异性，可了解地质构造以及油气储藏情况等。

可通过在激发点(也可称为炮点)激发地震波，在观测点(也可称为检波点)接收地震波并对其进行分析来研究介质的各向异性等。当观测点和激发点位于同一位置(也称为自激自收)时，观测点观测得的地震波信息能直观地反映界面的情况。实际中，观测点和激发点通常并不位于同一位置，因此可对观测值进行分析和处理，以消除炮检距(即激发点和观测点之间的距离)对反射波(例如反射波的速度和旅行时等)的影响，以便于进一步了解界面情况。

纵波全方位地震数据的速度分析和动校正中主要需要考虑HTI的方位各向异性影响。目前对HTI方位各向异性介质进行速度分析和动校正的方法通常是将原始地震数据分解成多个方位数据体，并且在对每个方位数据体进行单独速度分析后，对多个方位的方位动校正速度场进行椭圆拟合，以建立方位各向异性速度场并进行全方位的旅行时动校正。这种方法不但计算量大，而且分方位后每个方位数据体的覆盖次数低，导致信号的信噪比低、速度谱分辨率低，使 得容易受速度谱解释误差影响，不便于准确了解地址构造信息和油气储藏情况等。

发明人意识到，提高HTI方位各向异性介质的全方位纵波速度分析的精度和效率是非常有必要的。

发明内容

本公开介绍了一种不需分方位即可对纵波进行全方位分析的方法和装置，以提高针对纵波的分析精度和效率。

根据本公开的一方面，提出了一种用于进行全方位纵波速度分析的方法，该方法包括：

从预定范围内选择至少两个[δ^(V),α]数据对，并基于下式得到对应于每个[δ^(V),α]数据对的方位动校正速度

其中δ^(V)为各向异性参数，α为裂缝方位角，为观测方位，为各向同性动校正速度；

对应每个[δ^(V),α]数据对，基于下式得到短排列的各道中每一道的旅行时t_S(x)：

其中t_p0为自激自收时间样点，x为偏移距；

对应每个[δ^(V),α]数据对，得到短排列的各道在与旅行时t_S(x)相关联的时窗内的总能量信息E1；

从所述至少两个[δ^(V),α]数据对中选择使总能量信息E1最大的[δ_d^(V),α_d]；

基于下式确定自激自收时间样点为t_p0时的方位动校正速度

根据本公开的另一方面，提出了一种用于进行全方位纵波速度分析的装置， 该装置包括：

用于从预定范围内选择至少两个[δ^(V),α]数据对、并基于下式得到对应于每个[δ^(V),α]数据对的方位动校正速度的单元：

其中δ^(V)为各向异性参数，α为裂缝方位角，为观测方位，为各向同性动校正速度；

对应每个[δ^(V),α]数据对，用于基于下式得到短排列的各道中每一道的旅行时t_S(x)的单元：

其中t_p0为自激自收时间样点，x为偏移距；

对应每个[δ^(V),α]数据对，用于得到短排列的各道在与旅行时t_S(x)相关联的时窗内的总能量信息E1的单元；

用于从所述至少两个[δ^(V),α]数据对中选择使总能量信息E1最大的[δ_d^(V),α_d]的单元；

用于基于下式确定自激自收时间样点为t_p0时的方位动校正速度的单元：

本公开的各方面可对短排列的各道进行分析以得到任意方位任意偏移距的方位动校正速度，提高对HTI介质进行速度分析的精度和效率，以便于更为直观和准确地了解地址构造和油气储藏情况等信息。

进一步地，本公开还可得到任意方位和任意偏移距的旅行时动校正量，以提高针对HTI介质的动校正精度和效率。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述 以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本公开的一个实施方式的用于进行全方位纵波速度分析的方法的流程图。

图2示出了根据本公开的一个实施方式的用于进行全方位纵波速度分析和动校正的方法的流程图。

图3示出了从共反射点道集中抽取的共偏移距道集。

图4示出了根据本公开的一个实施例得到的[δ^(V),α]谱的示意图。

图5示出了根据本公开的一个实施例得到的椭圆动校正速度的示意图。

图6示出了根据本公开的一个实施例对共反射点道集进行动校正后得到的共偏移距道集。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

以下介绍了本公开所基于的原理。应当理解的是，本公开中涉及的术语“长排列”和“短排列”是本领域技术人员根据需要和现场情况具体设定的。

针对单层介质，VTI介质的纵波长排列旅行时t_V(x)可表示为(Alkhalifah>

$t_V^2\left(x\right)=t_{p0}^2+\frac{x^2}{V_{nmo}^2}-\frac{2{\mathrm{\eta x}}^4}{V_{nmo}^2[V_{nmo}^2{t}_{p0}^2+(1+2\eta )x^2]},---\left(1\right)$

其中，t_p0是自激自收双程旅行时(也可称为自激自收时间样点)，x是偏移距，η是纵波各向异性参数，V_nmo是纵波动校正速度。根据等效VTI介质理论，HTI介质对称轴面的反射波旅行时方程为：

$t_H^2\left(x\right)=t_{p0}^2+\frac{x^2}{V_{nmo}^2\left(0\right)}-\frac{2{\eta }^{\left(V\right)}{x}^4}{V_{nmo}^2\left(0\right)[V_{nmo}^2\left(0\right)t_{p0}^2+(1+2{\eta }^{\left(V\right)})x^2]},---\left(2\right)$

其中η^(V)是HTI介质的等效纵波的各向异性参数，V_nmo(0)是HTI对称轴面(垂直裂缝面)的纵波动校正速度。在HTI介质的各向同性面内(平行裂缝面)，地震波传播速度为各向同性，其动校正速度为V_nmo(90)。

在HTI介质中，方位动校正速度呈椭圆特征。当裂缝的对称轴方位角(本公开中可简称为裂缝方位角)为α时，对应于任意观测方位的动校正速度为：

设纵波垂直速度为V_p0，则在各向同性面内有在对称轴面内有δ^(V)为各项异性参数。因此式(3)可简化为：

在弱各向异性条件下：

根据现有技术可得到：针对HTI介质，任意观测方位的旅行时方程(包括长排列和短排列)为：

其中，任意观测方位的短排列旅行时方程可简化表示为：

上述式(1)-(7)是本领域已知的公式。发明人经过深入研究后得到其中表示各向同性动校正速度，详细推导步骤可参见下列描述。

当输入全方位短排列时，可用各向同性动校正速度对全方位数据进行速度分析时，即使得用计算得到的旅行时与实际全方位旅行时误差最小，即：

式(8)中i可表示偏移距序号，j可表示观测方位序号，x_j,i表示偏移距序号i、观测方位序号j所对应的观测点的偏移距，表示观测方位序号j所对应的观测方位。

可得到(例如采用最小二乘原理)：

式(9)可写成积分形式，以得到积分公式：

把式(4)代入式(10)可得的表达式：

${\tilde{V}}_{nmo}=V_{p0}\sqrt{\frac{1+2{\delta }^{\left(V\right)}}{1+\frac{2}{3}{\delta }^{\left(V\right)}}}.---\left(11\right)$

把式(11)代回式(4)，则方位动校正速度可表示成各向异性参数δ^(V)和裂缝方位角α的函数，即：

任意方位任意偏移距的动校正量Δt可为：

本公开提供了一种用于进行全方位纵波速度分析的方法，该方法包括：

从预定范围内选择至少两个[δ^(V),α]数据对，并基于下式得到对应于每个[δ^(V),α]数据对的方位动校正速度

其中δ^(V)为各向异性参数，α为裂缝方位角，为观测方位，为各向同性动校正速度；

对应每个[δ^(V),α]数据对，基于下式得到短排列的各道中每一道的旅行时t_S(x)：

其中t_p0为自激自收时间样点，x为偏移距；

对应每个[δ^(V),α]数据对，得到短排列的各道在与旅行时t_S(x)相关联的时窗内的总能量信息E1；

从所述至少两个[δ^(V),α]数据对中选择使总能量信息E1最大的[δ_d^(V),α_d]；

基于下式确定自激自收时间样点为t_p0时的方位动校正速度

实施例1

图1示出了根据本公开的一个实施方式的用于进行全方位纵波速度分析的方法的流程图。该方法可包括以下步骤。

S101，从预定范围内选择至少两个[δ^(V),α]数据对，并得到对应于每个[δ^(V),α]数据对的方位动校正速度

基于上述式(12)可得其中，δ^(V)为各向异性参数，α为裂缝方位角，为观测方位，为各向同性动校正速度。

本领域技术人员可根据需要和/或经验等设置δ^(V)和α的预定范围，并且可以以任意顺序和图案(例如按照一定间隔扫描等)从预定范围选择[δ^(V),α]数据对。

各向同性动校正速度可以是基于短排列的各道确定的。例如，当介质为各向同性时，动校正速度可以被视为不随方位变化的各向同性动校正速度根据式(7)可得到：

$t_S^2\left(x\right)=t_{p0}^2+\frac{x^2}{{\tilde{V}}_{nmo}^2}.---\left(14\right)$

可基于式(14)利用本领域技术人员已知的任意技术手段对短排列的各道 进行全方位各向同性速度分析，以确定各向同性动校正速度

S102，对应于S101中所选择的每个[δ^(V),α]数据对，得到短排列的各道中每一道的旅行时t_S(x)。

基于上述式(7)可得t_S(x)：其中t_p0为自激自收时间样点，x为偏移距，并且

可对应于S101中所选择的每个[δ^(V),α]数据对，得到短排列的各道中每一道的t_S(x)。

S103，对应于S101中所选择的每个[δ^(V),α]数据对，得到短排列的各道在与旅行时t_S(x)相关联的时窗内的总能量信息E1。

该时窗可以是以各道的旅行时t_S(x)为中心的时窗，可以是矩形窗、汉明窗、汉宁窗等任何一种本领域技术人员认为适当的时窗。

可得到短排列的各道在时窗内的总能量信息E1。例如，针对每个[δ^(V),α]数据对，可将短排列的各道在该时窗内的所有数据的振幅相叠加，以作为用于衡量总能量的信息。

S104，从S101中所选择的至少两个[δ^(V),α]数据对中选择使总能量E1最大的[δ_d^(V),α_d]。

可选择S103中得到的最大的总能量信息E1所对应的[δ^(V),α]数据对，并将该[δ^(V),α]数据对标记为[δ_d^(V),α_d]。

S105，确定自激自收时间样点为t_p0时的方位动校正速度

可基于上述式(12)确定

可将上述方法S101～S105应用于纵波共反射点道集中的每个自激自收时间样点t_p0，即可得到该反射点的特定自激自收时间样点对应的速度谱。

图2示出了根据本公开的一个实施方式的用于进行全方位纵波速度分析和 动校正的方法的流程图。图2中的步骤S201～S205可对应于图1所示的实施方式中的S101～S105。其中，S201，可从预定范围内选择至少两个[δ^(V),α]数据对，并得到对应于每个[δ^(V),α]数据对的方位动校正速度S202，对应于每个[δ^(V),α]数据对，可得到短排列的各道中每一道的旅行时t_S(x)；S203，对应于每个[δ^(V),α]数据对，可得到短排列的各道在与旅行时t_S(x)相关联的时窗内的总能量信息E1；S204，从上述至少两个[δ^(V),α]数据对中选择使总能量E1最大的[δ_d^(V),α_d]；S205，可确定自激自收时间样点为t_p0时的方位动校正速度

进一步地，S206，还可从预定范围内选择至少两个η^(V)。

η^(V)可表示各向异性参数。本领域技术人员可根据需要和/或经验等设置η^(V)的预定范围。

S207，对应于S206中所选择的每个η^(V)，可得到长排列的各道中每一道的旅行时t_L(x)。

可基于上述式(6)得到t_L(x)：

其中t_p0为自激自收时间样点，x为偏移距，

S208，对应于S206中所选择的每个η^(V)，可得到长排列的各道在与旅行时t_L(x)相关联的时窗内的总能量信息E2。

该时窗可以是以各道的旅行时t_L(x)为中心的时窗，可以是矩形窗、汉明窗、汉宁窗等任何一种本领域技术人员认为适当的时窗。

可得到长排列的各道在该时窗内的总能量信息E2。例如，针对所选择的每个η^(V)，可将长排列的各道在该时窗内的所有数据的振幅相叠加，以作为用于衡量总能量的信息。

S209，可从S206中所选择的至少两个η^(V)中选择使总能量E2最大的η_d^(V)。

可选择S208中得到的最大的总能量信息E2所对应的η^(V)，可将该η^(V)标记为η_d^(V)。

S210，可确定全排列的各道中每一道的动校正量Δt。

可基于上述式(13)确定每一道的动校正量Δt：该确定动校正量Δt的公式可被应用至全排列的各道中的每一道。该全排列可包括道集中的长排列的各道和短排列的各道。

实施例2

本公开还公开了一种用于进行全方位纵波速度分析的装置，该装置可包括：用于从预定范围内选择至少两个[δ^(V),α]数据对、并基于下式得到对应于每个[δ^(V),α]数据对的方位动校正速度的单元：

其中δ^(V)为各向异性参数，α为裂缝方位角，为观测方位，为各向同性动校正速度；

对应每个[δ^(V),α]数据对，用于基于下式得到短排列的各道中每一道的旅行时t_S(x)的单元：

其中t_p0为自激自收时间样点，x为偏移距；

对应每个[δ^(V),α]数据对，用于得到短排列的各道在与旅行时t_S(x)相关联的时窗内的总能量信息E1的单元；

用于从所述至少两个[δ^(V),α]数据对中选择使总能量信息E1最大的[δ_d^(V),α_d]的单元；

用于基于下式确定自激自收时间样点为t_p0时的方位动校正速度的单元：

进一步地，该装置还可包括用于通过下面的步骤得到的单元：

基于可得到：

其中i可表示偏移距序号，j可表示观测方位序号，x_j,i可表示偏移距序号i、观测方位序号j所对应的观测点的偏移距，可表示观测方位序号j所对应的观测方位；

进一步可得到积分公式：

将代入所述积分公式，可得到的表达式：

${\tilde{V}}_{nmo}=V_{p0}\sqrt{\frac{1+2{\delta }^{\left(V\right)}}{1+\frac{2}{3}{\delta }^{\left(V\right)}}};$

将所述的表达式代回可得到：

进一步地，该装置还可包括：

可用于从预定范围内选择至少两个η^(V)的单元，其中η^(V)为各向异性参数；

对应每个η^(V)，可用于基于下式得到长排列的各道中每一道的旅行时t_L(x)的单元：

对应每个η^(V)，可用于得到长排列的各道在与旅行时t_L(x)相关联的时窗内的总能量信息E2的单元；

可用于从所述至少两个η^(V)中选择使总能量信息E2最大的η_d^(V)的单元；

可用于基于下式确定自激自收时间样点为t_p0时全排列的各道中每一道的动校正量Δt的单元，所述全排列包括短排列和长排列：

进一步地，各向同性动校正速度是基于短排列的各道确定的。

进一步地，与旅行时t_s(x)相关联的时窗是以旅行时t_S(x)为中心的时窗，和/或与旅行时t_L(x)相关联的时窗是以旅行时t_L(x)为中心的时窗。

应用示例

为便于理解本公开实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本公开，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本公开。

作为实验对象的HTI介质模型的各向异性参数δ^(V)＝-0.1，裂缝方位角α为50°，纵波垂直动校正速度V_nmo(90)＝V_p0＝3700m/s，裂缝对称轴面动校正速度$V_{nmo}\left(0\right)=V_{p0}\sqrt{1+2{\delta }^{\left(V\right)}}\text{=}3310m/s.$

观测系统的最小偏移距为0米，道间距200米，道数20道，界面深度1900米。

图3示出了从共反射点道集中抽取的偏移距为4200米的共偏移距道集。图3为屏幕显示图像，其中横坐标表示观测方位单位为degree(°)；纵坐标为旅行时，单位为ms(毫秒)。从图3中可以看出，同相轴随方位角旅行时存在时差，呈正弦状。这样的道集是不适合进行叠前方位裂缝预测等操作的。

对于每个共反射点道集，可针对其中的每个自激自收时间样点应用本公开所描述的方法或装置，通过对各向异性参数δ^(V)和裂缝方位角α进行扫描，以得到相应的[δ^(V),α]谱等值线图。图4示出了根据本公开针对特定共反射点道集的特定自激自收时间样点得到的[δ^(V),α]谱等值线图。图4的横坐标为各向异性参数δ^(V)的取值，纵坐标为裂缝方位角α的取值。可知最终所选择的[δ^(V),α]对的取值应该是谱能量团最大值处对应的横坐标和纵坐标的值。从图4中可以看出，其谱能量团最大值处对应的横坐标各项异性参数δ^(V)＝-0.1、纵坐标裂缝方位角α＝50°，该结果可很好地吻合于该HTI介质模型的设定参数。

图5示出了该示例中针对特定共反射点道集的特定自激自收时间样点得到的椭圆动校正速度的示意图。图5所示的椭圆速度拟合也很好地吻合于该HTI介质模型的设定参数。

进一步地，对于每个共反射点道集，针对其中每个自激自收时间样点应用本公开所描述的方法或装置以对其进行旅行时动校正，从校正后的全方位道集中抽取偏移距为4200米的共偏移距道集，如图6所示。图6为屏幕显示图像，其中横坐标表示观测方位单位为degree(°)；纵坐标为旅行时，单位为ms(毫秒)可以看出，同一层位的同相轴已被校平。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压 缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方 框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的 情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。