表层结构调查中纵横波微测井资料联合交互解释方法

摘要

本发明公开了一种表层结构调查中纵横波微测井资料联合交互解释方法，该方法包括建立纵横波微测井资料联合交互处理解释框架、进行实时联合交互通讯、实现交互解释及交互解释方案的选择与输出四步，改进现有的纵、横波速度分层只能分开解释的方式，在框架内子窗口之间建立纵横波数据信息实时联合交互通讯；采用人机交互方式，实现人机交互解释模式和完全靠解释参数控制的自动解释模式；通过交互解释方案选择实现解释方案优选，从而提高纵横波微测井资料处理结果的准确性。

说明书

技术领域

本发明属于近地表地层参数调查技术领域，涉及一种表层结构调查中资料联合交互解释方法，具体地说是表层结构调查中纵横波微测井资料联合交互解释方法。

背景技术

在石油天然气勘探、地质矿产勘查、土建工程探查等行业中，纵横波联合表层结构调查可以更加精细地表征表层结构特征参数，始终是从事表层结构调查及纵横波地震资料处理的地球物理工作者不断研究的课题，但对于纵横波表层结构同步观测调查方面仍有待进一步研究及技术突破。

地震纵波表层结构调查所表征的是表层结构的纵波特征，是表层结构骨架架构与其中所含流体的综合响应，体现出低降速带与高速层的表层架构纵波特征，潜水面以下表层结构因富含水而导致其骨架特征难以得到有效表征；地震横波表层结构调查可以更加精确地表征表层结构的岩性特征及骨架架构，所表征的表层结构架构更加丰富，岩性特征更加清晰可靠，且不会受到潜水面及表层结构含水度的影响。由此可知，表层结构调查中实现纵横波联合可以更加全面客观地表征表层结构，研究意义重大。

从现有的表层结构调查中纵横波微测井资料分析，近地表纵横波速度变化规律都有各自的影响因素，速度分层界面对应不明确，无法在地球物理特征与地质沉积特征两个方面给出统一结论。现有的纵横波微测井资料不管是在处理解释过程、解释结果、成果应用上都没有交互融合的思路，给横波微测井资料解释、横波静校正量计算和表层横波资料应用带来很大影响，同时，由于纵横波微测井资料速度分层解释具有多解性，目前还没有多方案解释结果预存思路，缺少解释结果优选方法。

发明内容

本发明的目的，是提供一种表层结构调查中纵横波微测井资料联合交互解释方法，通过同窗口同尺度显示技术，同步进行纵横波联合人工、自动交互解释等技术手段，达到提高表层结构调查中纵横波测井资料联合交互解释效率及结果准确性的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

表层结构调查中纵横波微测井资料联合交互解释方法，包括依次进行的以下步骤：

S1.建立纵横波微测井资料联合交互处理解释框架

将纵横波微测井初至数据显示于主窗口，建立包含人工交互解释模式、自动交互解释模式及辅助功能控制模块的纵横波微测井资料联合交互处理解释框架；

所述纵横波微测井初至数据包括纵波初至数据及横波初至数据，两种数据分别同尺度显示于主窗口下的子窗口；

其中，在纵、横波微测井资料处理窗口下分左(纵波初至)右(横波初至)两个子窗口，同时加载纵横波初至数据，在主窗口下设置“人工交互解释”、“自动交互解释”两种解释模式及辅助功能控制模块。

S2.进行实时联合交互通讯

在纵横波微测井资料联合交互处理解释框架中，对纵横波微测井初至数据资料采用联合交互解释，通过监控纵横波速度分层在各自子窗口的信息并调用纵横波解释过程代码，使用结构体和共用体变量指针解释中间结果和最终结果；

采用私有数据结构体指针变量处理中间结果、最终结果中的私有数据，动态分配存储空间并保存私有数据；

采用公用数据共用体指针变量处理纵横波微测井初至数据资料中的公用的数据，动态分配存储空间，实现纵横波微测井初至数据资料速度分层解释的实时联合交互通讯；

S3.实现交互解释

通过线性函数拟合处理纵波初至数据，得纵波分层节点结果，显示于一侧子窗口；

通过非线性函数拟合处理横波初至数据，采用人机交互方式，得到横波分层节点结果，显示于另一侧子窗口；

其中，在进行横波解释过程中，通过监控相应的事件、在事件过程中调用纵波子窗口解释过程代码、中间结果数据和最终结果数据，对中间结果数据采用结构体指针变量处理，对中间结果数据和最终结果数据的公用数据采用共用体指针变量处理，得到处理结果，动态分配管理存储空间，实现实时联合交互通讯；

图形绘制采用C++Builder的VCL图形组件，在图形对象(如Form，Image等)的画布(Canvas)中绘制，而不是直接在对象中绘制。画布是图形对象的属性，同时它本身又是对象，程序通过调用画布对象的绘图方法可直接在控件的画布上绘图。

S4.交互解释方案的选择与输出

交互解释方案的选择指标包括：纵横波分层结果中不含水地层界面一致性、岩性分层界面一致性、解释结果与环境区域及用途一致性；

交互解释方案的输出方式为解释结果数据和纵横波联合解释成果图。

优选为，交互解释方案选择纵横波分层结果中不含水地层界面一致性高、岩性分层界面一致性高、解释结果与环境区域其它调查点一致性高及解释结果与所解决问题(即用途)一致性高的方案，具体为：

①不含水地层界面一致性高、岩性分层界面一致性高。减小纵、横波解释结果的矛盾性，不含水地层的界面应尽量一致，含水层顶面可以不对应，但岩性分层界面要一致性高，这里横波速度受压实影响要比纵波敏感，采用非线性分层方法来提高岩性分层界面的对应性。

②解释结果与环境区域其它调查点一致性高。优选原则是纵横向兼顾，不是分层越细越好，平面插值精度与分层粗细有直接关系，针对不同的地表地理特征、沉积环境其近地表结构纵、横波速度分层对应关系是不同的，不单个体调查点的解释参数应优选，还应与相同地理特征、沉积环境区域范围内各调查点的解释方案有高一致性。

③解释结果与所解决问题(即用途)一致性高。要因解释结果的用途不同而有所变化，针对不同的应用需求纵、横波速度分层的着重点也是不同的，对于地震勘探激发井深设计最佳激发岩性段的选择就比较偏重于速度和岩性，要选取小的横波的速度拟合时差参数；若针对高精度静校正量提取的选择就要偏重于多数测点解释精度的一致性，分层拟合参数要有规律性，不能变化剧烈。

作为本发明的一种限定，所述辅助功能控制模块包括参数设置模块、自动交互细化对比模块、解释方案保存模块及预存解释方案调取模块。

其中，参数设置模块包括固定参数；

自动交互细化对比模块的功能是应用固定参数，通过一种波的速度分层节点协调控制另一种波的速度分层节点达到纵横波分层节点的一致性；

解释方案保存模块的功能是对交互解释结果以独立文件的形式保存；

预存解释方案调取模块的功能是调用及查看解释方案保存模块实现解释方案选择，输出交互解释方案。

作为本发明的另一种限定，所述纵横波微测井初至数据处理结果通过解释图形在各自的子窗口显示。

作为本发明的进一步限定，所述解释图形是将纵横波微测井初至数据处理结果采用C++Builder的VCL图形组件绘制。

作为本发明的第三种限定，

所述线性函数为H＝V×T，

其中，H代表深度(单位：米)；V代表速度(单位：米/秒)；T代表对应的时间(单位：秒)。

所述非线性函数为Vs＝a

其中，Vs代表横波分层速度(单位：米/秒)；a

根据上述2个分层函数分别对纵、横波微测井资料进行速度分层预处理，得到纵、横波微测井资料速度分层信息，即预处理结果提交的是各速度层的速度、厚度等分层节点信息。

作为本发明的第四种限定，

所述人机交互方式由人工交互解释和自动交互解释组成；

所述人工交互解释是通过人工移动一侧子窗口的分层结果，控制另一侧子窗口内的分层结果对应更新。

作为本发明的第五种限定，所述自动交互解释是人工交互解释完成后，通过输入所述固定参数来完成自动交互解释，得到纵横波微测井速度分层解释成果图。

作为进一步限定，所述固定参数包括：纵波速度拟合门槛值、横波拟合时差系数、纵横波速度分层界面允许范围值、纵波横波相邻层速度差值的百分比参数和横波分层节点同界面的最大距离参数。

作为本发明的第六种限定，该方法通过具有人工交互解释、自动交互解释、细化对比、交互解释控制参数设置及解释方案保存模块的软件实现。

作为进一步限定，所述软件为PSWISS，已申报软件著作权，著作权证书编号：软著登字第7487061号，软件登记号：2021SR0764435，可被公众获取使用。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

本发明的方法，通过在一个主窗口下同尺度显示，同步进行纵横波联合交互解释等技术手段，能够合理地解释表层纵横波微测井资料，从而绘制准确的表层纵横波低降速带速度模型，提高纵横波表层调查的精度和资料处理环节的效率；

本发明建立纵横波微测井资料联合交互处理解释框架改进了现有的纵、横波速度分层只能分开解释的方式，在框架内子窗口之间建立纵横波数据信息实时联合交互通讯，改进现有的纵、横波速度分层互不参考的解释方式，采用人机交互方式，实现了人机交互解释模式和完全靠解释参数控制的自动解释模式，通过交互解释方案选择实现解释方案优选，从而提高纵横波微测井资料处理结果的准确性。

本发明可应用于石油地震勘探近地表地层参数调查技术领域。进一步满足高精度表层调查、常规地震勘探和多分量地震勘探资料处理解释的多项需求，为多波地震勘探资料处理提交高精度的纵波和横波表层静校正量，提升油气勘探成效。

下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。

附图说明

图1为实施例1中纵横波微测井资料联合交互处理解释框架窗口图；

图2为实施例1中自动交互解释的交互解释参数设定图；

图3为实施例2中阿拉新三分量区块表层地理特征区域划分示意图；

图4为实施例2中江湾区-拟合时差0.5ms纵横波联合解释成果图；

图5为实施例2中江湾区-拟合时差1.0ms纵横波联合解释成果图；

图6为实施例2中江湾区-拟合时差1.5ms纵横波联合解释成果图；

图7为实施例2中江湾区-拟合时差2.0ms纵横波联合解释成果图；

图8为实施例2中旱田区-拟合时差0.5纵横波联合解释成果图；

图9为实施例2中旱田区-拟合时差1.0纵横波联合解释成果图；

图10为实施例2中旱田区-拟合时差1.5纵横波联合解释成果图；

图11为实施例2中高岗区-拟合时差0.5纵横波联合解释成果图；

图12为实施例2中高岗区-拟合时差1.0纵横波联合解释成果图；

图13为实施例2中高岗区-拟合时差1.5纵横波联合解释成果图；

图14为实施例2中高岗区-拟合时差2.0纵横波联合解释成果图；

图15为实施例2中阿拉新工区纵波检波点静校正量平面示意图；

图16为实施例2中阿拉新工区横波检波点静校正量平面示意图。

具体实施方式

实施例1一种表层结构调查中纵横波微测井资料联合交互解释方法

本具体实施例该方法通过具有人工交互解释、自动交互解释、细化对比、交互解释控制参数设置及解释方案保存模块的软件PSWISS来实现，包括依次进行的以下步骤：

S1.建立纵横波微测井资料联合交互处理解释框架

将纵波初至数据及横波初至数据，两种数据分别同尺度显示于主窗口下的子窗口，建立包含人工交互解释模式、自动交互解释模式及辅助功能控制模块的纵横波微测井资料联合交互处理解释框架；

其中，辅助功能控制模块包括参数设置模块、自动交互细化对比模块、解释方案保存模块及预存解释方案调取模块，如图1所示。

其中，参数设置模块包括固定参数；固定参数包括：纵波速度拟合门槛值、横波拟合时差系数、纵横波速度分层界面允许范围值、纵波横波相邻层速度差值的百分比参数和横波分层节点同界面的最大距离参数。

自动交互细化对比模块是通过纵波的速度分层节点控制横波的速度分层节点或者是由横波的速度分层节点控制纵波的速度分层节点，最后通过纵横波速度分层界面位置对应允许范围误差、纵横波相邻层之间的速度差值百分比参数来控制交互解释分层节点的对应关系，更好的体现纵横波分层节点的一致性。

解释方案保存模块是将一组交互解释参数的解释结果保存成一个单独的文件，这个文件包含该物理点纵横波微测井资料的初至时间及相应的速度、厚度分层参数成果，可以保存多个解释方案，方便优选；

预存解释方案调取模块就是调用查看预存的解释方案方便进行优选，最终保留输出最佳的纵横波微测井资料的联合交互解释成果。

S2.进行实时联合交互通讯

在纵横波微测井资料联合交互处理解释框架中，对纵横波微测井初至数据采用交互解释，通过监控相应的纵横波速度分层各自子模块窗口的信息，并且在监控过程中调用纵、横波解释过程代码，使用结构体和共用体变量指针解释中间结果和最终结果中间结果，采用私有数据结构体指针变量处理最终结果中的私有数据，根据需要动态分配管理存储空间，通过动态分配存储空间，保存私有数据。

对于纵横波微测井初至数据中两者公用的数据，采用公用数据共用体指针变量，动态分配存储空间，可供纵波、横波解释过程调用，同时在相应的子窗口显示区采用C++Builder的VCL图形组件绘制相应的解释图形，实现纵横波微测井初至数据实时联合交互通讯；S3.实现交互解释

通过线性函数H＝V×T拟合处理纵波初至数据，得到纵波分层结果，显示于子窗口；

通过非线性函数Vs＝a

其中，线性函数中H代表深度(单位：米)；V代表速度(单位：米/秒)；T代表对应的时间(单位：秒)。非线性函数中Vs代表横波分层速度；a

根据上述2个分层函数分别对纵、横波微测井资料进行速度分层预处理，得到的纵波分层结果及横波分层结果为纵横波微测井资料速度分层信息，是各速度层的速度、厚度等分层节点信息。

人工交互解释是通过人工移动主窗口的分层节点信息，通过点击并拖动相应信息至新位置，松开，即可控制子窗口内的分层节点信息对应更新。

自动交互解释是人工交互解释完成后，通过输入固定参数，实现自动交互解释，如图2所示。

S4.交互解释方案的选择与输出

交互解释方案选择纵横波分层结果中不含水地层界面一致性高、岩性分层界面一致性高、解释结果与环境区域其它调查点一致性高及解释结果与所解决问题(即用途)一致性高的方案，具体为：

①不含水地层界面一致性高、岩性分层界面一致性高。减小纵、横波解释结果的矛盾性，不含水地层的界面应尽量一致，含水层顶面可以不对应，但岩性分层界面要一致性高，这里横波速度受压实影响要比纵波敏感，采用非线性分层方法来提高岩性分层界面的对应性。

②解释结果与环境区域其它调查点一致性高。优选原则是纵横向兼顾，不是分层越细越好，平面插值精度与分层粗细有直接关系，针对不同的地表地理特征、沉积环境其近地表结构纵、横波速度分层对应关系是不同的，不单个体调查点的解释参数应优选，还应与相同地理特征、沉积环境区域范围内各调查点的解释方案有高一致性。

③解释结果与所解决问题(即用途)一致性高。要因解释结果的用途不同而有所变化，针对不同的应用需求纵、横波速度分层的着重点也是不同的，对于地震勘探激发井深设计最佳激发岩性段的选择就比较偏重于速度和岩性，要选取小的横波的速度拟合时差参数；若针对高精度静校正量提取的选择就要偏重于多数测点解释精度的一致性，分层拟合参数要有规律性，不能变化剧烈。

交互解释方案的输出方式为纵横波联合解释结果数据和纵横波联合解释成果图。

实施例2表层结构调查中纵横波微测井资料联合交互解释方法效果

在大庆探区利用近地表结构微测井纵、横波联合同步调查及处理解释技术共完成了三块三分量地震勘探三维采集工程项目，合计处理三分量微测井1237口。

本实施例采用实施例1的方法，选用了近地表结构变化规律比较突出的2011年度松辽盆地西部斜坡阿拉新工区表层结构调查纵横波微测井资料，如图3所示，选择针对单点纵横波交互解释的3个点，图中五星标记，分别代表江湾河道区、旱田区、高岗区表层结构调查结果，通过各交互解释参数组合对比分析，论证本发明的纵横波微测井资料联合交互解释的过程和效果，总结归纳出不同地表沉积特征区域的纵横波微测井资料交互解释方法思路。

分析1)横波拟合时差参数分析

对江湾河道区、旱田区、高岗区3个点均进行四种拟合时差参数的分析，保持单一变量，即其它交互解释参数与纵波分层结果采用固定的最佳结果，仅拟合时差参数不同，结果如下：

①江湾河道区

表1江湾区交互解释结果

此物理点位于嫩江江湾里，此区域受河流改道摆动，季节性水流变化及过水量的大小的影响，使得该区域表层沉积非常复杂，表层沉积物变化较快，而且该区域潜水面埋藏较浅，纵波微测井只能观测到两层速度，潜水面以下的岩性变化观测不到，而横波速度分层对岩性变化能够非常清晰的识别出来。通过对该点4种拟合时差进行分析可以看出，采用的拟合时差较小即0.5ms时，如图4所示，横波的分层比较精细，能分辨出同一岩性段内局部小的层段，有利于寻找稳定岩性介质层即寻找最佳的激发岩性层位。但是不利于分辨沉积岩性的分界面，不能清晰的描述横波表层结构变化。如图5所示，从拟合时差为1.0ms的交互解释结果可以看出，分层节点位置合理，对横波速度变化规律描述清晰，而且纵波高速层以下的岩性界面能够被很好地解释。图6-7的1.5ms、2.0ms的两种横波拟合时差对横波的速度分层体现不出横波的速度变化规律，仅观测到纵波高速层以下的岩性界面位置，所以经过综合分析认为拟合时差为0.5ms即图4的交互解释效果较好。

②旱田区

表2旱田区交互解释结果

此物理点位于旱田地内，属于地势平缓的低洼地带，不同拟合时差参数解释结果分别见图8-10。由于该点位纵波高速顶层节点位置有两个位置可选，分别是8米和10米左右，而横波在8米左右的节点比较清晰，具体可看图9，所以通过此点可以看出，横波的分层节点位置对纵波的分层有一定的指导作用，对纵波微测井的分层精度提高意义比较大。

③高岗区域

此物理点位于高岗上，属于高岗上地势较平缓的区域，潜水面埋藏较深，表层沉积岩性比较稳定，该物理点纵波微测井资料同样只有简单的2层，而且该物理点的高速层速度分层界面是岩性分层界面，高速层界面以上的岩性界面同样也观测不到，通过采用4种交互解释参数的对比分析得出(见表3)，拟合时差参数1交互解释效果最佳，横波速度分层对表层沉积岩性变化界面的刻画比较精确，不同拟合时差参数解释结果分别见图11-14。

表3高岗区交互解释结果

通过以上3个不同地理条件与沉积特点的物理点纵、横波微测井资料联合交互解释采用的4种拟合时差数值的对比分析，得出以下两条结论：

第一根据不同地理环境所采用的拟合时差要有不同，即在水动力或者其他的动力频繁发生的区域要采取小的拟合时差参数，大致范围在0.5-1.0区间，目的是既要分辨出物性变化(岩性变化)和同种物性条件内部压实度的变化来(横波速度的变化)。在其它的表层结构相对稳定的区域，可以适当的加大拟合时差参数，因为在该区域不管是从物源、沉积环境等因素都比较稳定，而且形成的时间也较久远，可追踪性和规律性较强，所以在该区块比较适合1.0-1.5ms左右的拟合时差，详见表4。

表4不同区域优选拟合参数统计表

第二根据实际需求所采用的拟合时差要有不同，表层结构调查的目的无非就是两个：确定激发位置和构建精细准确的纵、横波表层结构模型。精确的激发位置的确定需要横波拟合时差能分辨出2-3米的稳定岩性介质，即2-3米横波速度梯度为“0”的层位，通过以上几个点的分析，拟合时差在0.5左右就能满足此要求。

构建精细准确的纵横波表层结构模型的条件是：既要在纵向上能体现横波的速度变化规律来，又要在横向上体现出变化规律和追踪连层，进而保证纵、横波模型的层位的可追踪性、规律性及合理性，所以在进行纵横波微测井资料交互解释过程中通过分析勘探工区各区域拟合时差参数的规律来确定沉积岩性横向的变化规律，来完成构建勘探工区准确合理的纵横波近地表模型。

分析2)纵横波静校正量成果实施例分析

图15为纵波检波点静校正量平面图，图16为横波检波点静校正量平面图，两个平面图的背景都是该工区地表高程色标变化图，从图上不难看出在地势较高潜水面低的区域，纵横波静校正量与高程的变化的关系是一致的，同样也说明在此类型区域纵、横波分层一致性和速度变化规律的一致性较好，在潜水面较高的低洼地及河道区域，纵波的静校正量变化规律性不强，因为此区域的高速顶界面就是潜水面位置，对其它的因素的变化没有反应，而横波的静校正量由于应用了基于拟合参数寻优的速度分层手段使得其规律性以及对沉积岩性介质的刻画更清晰一些，也体现了近地表纵横波微测井资料联合解释过程中相互制约和互补的优势。

上述分析表明，本发明的方法即可以在表层结构调查中纵横波测井资料联合解释中体现其高效率及结果的合理准确性，也能通过应用于纵横波表层结构模型的构建得出准确合理的结论。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。