一种基于形态反演的全空间变速成图方法及系统与流程

1.本发明属于石油勘探领域中的地震勘探与开发技术，具体涉及一种基于形态反演的全空间变速成图方法及系统。


背景技术：

2.地球物理中至关重要的两个参数是反射时间和速度，而随着油气勘探的不断深入，对地震技术的发展提出更高要求，从成像精度到岩性分析，从采集到资料处理解释，速度信息分析与利用显得尤为重要。
3.在地震勘探中涉及到速度概念的运用更多的是在地震资料处理和解释中，由于应用的环节不同而存在众多的速度概念。例如，在地震资料处理过程中，动校正速度是叠加速度，偏移处理使用偏移速度，而在资料解释过程中时深转换涉及平均速度，地层岩性解释中涉及层速度概念等。
4.在建立成图速度过程中，通常是求取各地层的层速度或各地震界面的平均速度。地层产状和物性横向变化不大的情况下，由共中心点道集得到的成像速度(叠加速度)接近于均方根速度。在地层倾角较大的位置，叠加速度须做倾角校正，校正后的速度也接近于该点各地层的均方根速度。其叠加速度倾角校正公式为：
[0005]vr
＝vscosθ
[0006]
其中：vr为均方根速度，vs为叠加速度，θ为地层倾角。地层倾角由叠加速度和构造图得到。
[0007]
利用均方根速度通过dix公式转换即可得到各地层的层速度。由均方根速度计算层速度公式为：
[0008][0009]
式中：t
0,n
为地震从第1层到第n层的旅行时，为第n层的均方根速度。
[0010]
平均速度狭义定义为一组水平层状介质中某一界面以上介质的平均速度就是地震波垂直穿过该界面以上各层的总厚度与总的传播时间之比。n层水平层状介质的平均速度是：
[0011][0012]
式中：va为平均速度，hi，vi分别为每层的厚度与速度。
[0013]
地震波在介质中的传播遵从“沿所需时间最短的路程”这一原理，即费马原理。根据工区特点和所用于时深转换的速度类型的差异，变速成图方法有很大的不同。目前，应用较多的主要有平均速度法、曲射线法和折射线法。另外，在资料处理中，可以直接利用偏移速度场进行叠前深度偏移得到深度域资料，通过深度域解释，直接得到深度域构造图。
[0014]
平均速度法是最常采用的时深转换方法。该方法是直接从叠加速度场中提取某反射界面的平均速度，利用时深转换的方法得到反射界面的深度图。
[0015]
利用叠加速度形成的速度场进行时深转换，是基于水平层状介质和cmp道集反射波时距曲线为双曲线的假设条件下实现速度分析。当速度横向变化较大时，用上述方法将造成较大误差。
[0016]
综上，亟需一种更有效更准确更具普适性的方法进行构造成图。


技术实现要素：

[0017]
为解决现有建立成图速度过程中，对于靶区构造复杂、速度横向变化较大时，存在较大误差的问题，在本发明的第一方面提供了一种基于形态反演的全空间变速成图方法，包括：获取目标构造的三维时间域地震数据体，建立形态反演成图的速度数学模型，并根据所述速度数学模型构建速度场；根据所述速度场对所述三维时间域地震数据体进行时深转换，并计算形态校正因子；将所述形态校正因子代入所述速度数学模型中，校正所述速度场；判断所述形态校正因子是否低于阈值：若是，则将该形态校正因子代入所述速度数学模型中，得到最终速度场；根据所述最终速度场确定目标构造的深度构造图。
[0018]
在本发明的一些实施例中，所述根据所述速度场对所述三维时间域地震数据体进行时深转换，并计算形态校正因子包括：根据所述速度场对所述三维时间域地震数据体进行时深转换得到多条测线相应的时间域地震剖面形态、深度域地震剖面形态、时间构造形态和深度构造形态；对比每条测线的时间域与深度域地震剖面形态，得到每条测线的剖面形态差异；对比每条测线的时间构造图与深度构造图的形态，得到每条测线的构造形态差异；根据所述每条测线的剖面形态差异和构造形态差异，计算形态校正因子。
[0019]
进一步的，所述形态校正因子通过如下方法计算：
[0020][0021]
其中，δn为第n个样点的形态校正因子，a为构造成图相对误差精度，其取值范围为0－0.003；h为构造深度；h0为基准面海拔；t0为反射时间；v为成图速度；n表示样点的序号，numsamples(v)为成图速度的样点数量。
[0022]
在本发明的一些实施例中，所述速度数学模型包括：从叠加速度场中提取目标构造的反射界面的平均速度；利用偏移速度场进行叠前深度偏移，得到深度域资料。
[0023]
在本发明的一些实施例中，所述根据所述最终速度场确定目标构造的深度构造图包括：根据所述最终速度场计算目标构造的视深度构造图；对所述视深度构造图进行校正，得到目标构造的深度构造图。
[0024]
在上述的实施例中，所述根据所述速度数学模型构建速度场包括：输入目标构造的叠加速度场；获取等t0构造图，并根据其求取倾角校正因子；根据所述倾角校正因子对所述叠加速度场进行倾角校正；根据校正后的叠加速度场依次进行均方根速度场、层速度场和平均速度场的计算，得到目标构造的平均速度场。
[0025]
本发明的第二方面，提供了一种基于形态反演的全空间变速成图系统，包括：构建模块，用于获取目标构造的三维时间域地震数据体，建立形态反演成图的速度数学模型，并根据所述速度数学模型构建速度场；计算模块，用于根据所述速度场对所述三维时间域地
震数据体进行时深转换，并计算形态校正因子；校正模块，用于将所述形态校正因子代入所述速度数学模型中，校正所述速度场；确定模块，用于判断所述形态校正因子是否低于阈值：若是，则将该形态校正因子代入所述速度数学模型中，得到最终速度场；根据所述最终速度场确定目标构造的深度构造图。
[0026]
进一步的，所述计算模块包括：转换单元，用于根据所述速度场对所述三维时间域地震数据体进行时深转换得到多条测线相应的时间域地震剖面形态、深度域地震剖面形态、时间构造形态和深度构造形态；对比单元，用于对比每条测线的时间域与深度域地震剖面形态，得到每条测线的剖面形态差异；对比每条测线的时间构造图与深度构造图的形态，得到每条测线的构造形态差异；计算单元，用于根据所述每条测线的剖面形态差异和构造形态差异，计算形态校正因子。
[0027]
本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明第一方面提供的基于形态反演的全空间变速成图方法。
[0028]
本发明的第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面提供的基于形态反演的全空间变速成图方法。
[0029]
本发明的有益效果是：
[0030]
1.应用形态反演法全空间变速成图技术，可以实现不同复杂程度构造、高精度成图，为准确落实构造、井位部署勘探开发及油田增产上储提供指导；
[0031]
2.通过形态校正因子的迭代，消除了深度构造图与t0构造图的形态差异；由形态反演法成图速度场获得的深度构造图，构造变化平缓，断裂刻画更加细腻，构造特征明显，结果比较合理，精度高。
附图说明
[0032]
图1为本发明的一些实施例中的基于形态反演的全空间变速成图方法的基本流程示意图；
[0033]
图2为本发明的一些实施例中的基于形态反演的全空间变速成图方法的具体流程示意图；
[0034]
图3a为本发明的一些实施例中的目标构造的等t0构造图；
[0035]
图3b为本发明的一些实施例中的利用现有技术预测的目标构造图；
[0036]
图3c为本发明的一些实施例中的利用本发明预测的目标构造图；
[0037]
图3d为本发明的一些实施例中的利用现有技术得到的速度云图；
[0038]
图3e为本发明的一些实施例中的利用本发明得到的速度云图；
[0039]
图4a为本发明的一些实施例中的本发明预测的目标构造的深度构造图；
[0040]
图4b为本发明的一些实施例中的利用现有技术预测的目标构造的深度构造图；
[0041]
图5为本发明的一些实施例中的基于形态反演的全空间变速成图系统的具体结构示意图；
[0042]
图6为本发明的一些实施例中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0043]
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0044]
参考图1与图2，在本发明的第一方面，提供了一种基于形态反演的全空间变速成图方法，包括：s100.获取目标构造的三维时间域地震数据体，建立形态反演成图的速度数学模型，并根据所述速度数学模型构建速度场；s200.根据所述速度场对所述三维时间域地震数据体进行时深转换，并计算形态校正因子；s300.将所述形态校正因子代入所述速度数学模型中，校正所述速度场；s400.判断所述形态校正因子是否低于阈值：若是，则将该形态校正因子代入所述速度数学模型中，得到最终速度场；根据所述最终速度场确定目标构造的深度构造图。
[0045]
在本发明的一些实施例的步骤s200中，所述根据所述速度场对所述三维时间域地震数据体进行时深转换，并计算形态校正因子包括：s201.根据所述速度场对所述三维时间域地震数据体进行时深转换得到多条测线相应的时间域地震剖面形态、深度域地震剖面形态、时间构造形态和深度构造形态；s202.对比每条测线的时间域与深度域地震剖面形态，得到每条测线的剖面形态差异；s203.对比每条测线的时间构造图与深度构造图的形态，得到每条测线的构造形态差异；s204.根据所述每条测线的剖面形态差异和构造形态差异，计算形态校正因子。需要说明的是，测线的长度和形状可以根据需要设置，例如测线可由直线、曲线或多段线一种或多种构成等。
[0046]
可以理解，利用地震处理叠加速度构建成图速度场进行时深转换，是基于水平层状介质和cmp(common middle point，共中心点)道集反射波时距曲线为双曲线的假设条件下实现的速度分析。但当靶区构造复杂、速度横向变化较大时，现有技术方法将造成较大误差，其局限性显现。有鉴于此，引入形态校正因子δ，其涵盖了构造起伏及速度变化信息，从而克服这一缺陷。进一步的，所述形态校正因子通过如下方法计算：
[0047][0048]
其中，δn为第n个样点的形态校正因子，a为地震勘探行业内构造成图相对误差精度，其取值范围为0－0.003；h为构造深度，单位为米；h0为基准面海拔，单位为米；t0为反射时间；v为成图速度，单位米/秒；n表示样点的序号，numsamples(v)为成图速度的样点数量。
[0049]
示意性地，图3a－图3e分别示出了利用现有技术和本发明预测目标构造的相关构造图，其中利用现有技术进行预测图3b中左下的圆圈所示区域与图3a中左下的圆圈所示区域存在明显变形，而应用本技术实施例方法后的图3c与图3a构造形态基本一致。图3d是现有技术方法成图速度，圆圈内的区域局部速度倒转，畸变明显，而图3e是本技术实施例方法成图速度，纵向成层趋势明显，横向变化均匀合理。
[0050]
图4(a)、图4(b)分别为利用本技术中实施例的方法进行预测与利用现有技术进行预测的结果的对比示意图。通过对比可以明显看出，现有方法预测平面变化较大，构造形态存在变形，而形态反演法全空间变速成图方法成图结果，构造变化平缓，断裂刻画更加细腻，靶区东南角“花状”构造特征明显，结果比较合理，精度更高。具体测量误差请见下表：
[0051][0052]
在上述实施例中，所述速度数学模型包括：从叠加速度场中提取目标构造的反射界面的平均速度；利用偏移速度场进行叠前深度偏移，得到深度域资料。
[0053]
在上述实施例中，所述根据所述最终速度场确定目标构造的深度构造图包括：根据所述最终速度场计算目标构造的视深度构造图；对所述视深度构造图进行校正，得到目标构造的深度构造图。
[0054]
参考图2，在上述实施例中，所述根据所述速度数学模型构建速度场包括：输入目标构造的叠加速度场；获取等t0构造图，并根据其求取倾角校正因子；根据所述倾角校正因子对所述叠加速度场进行倾角校正；根据校正后的叠加速度场依次进行均方根速度场、层速度场和平均速度场的计算，得到目标构造的平均速度场。
[0055]
参考图2，在一个具体的实施例中，第一步，首先建立形态反演法成图速度数学模型；第二步，计算一个全空间速度场，使用该速度场对三维解释地震数据体进行时深转换。对比任意测线的时间域与深度域地震剖面形态、时间构造图与深度构造图的形态；第三步，计算形态差异(形态校正因子)；第四步，将形态校正因子带入形态反演法成图速度数学模型，校正成图速度场；第五步，重复第二、第三、第四过程，直至形态校正因子小于规定值。此迭代方法消除了深度构造图与t0构造图的形态差异，由形态反演法成图速度场获得的深度构造图可以达到很高的精度要求。
[0056]
实施例2
[0057]
参考图5，本发明的第二方面，提供了一种基于形态反演的全空间变速成图系统1，包括：构建模块11，用于获取目标构造的三维时间域地震数据体，建立形态反演成图的速度数学模型，并根据所述速度数学模型构建速度场；计算模块12，用于根据所述速度场对所述三维时间域地震数据体进行时深转换，并计算形态校正因子；校正模块13，用于将所述形态校正因子代入所述速度数学模型中，校正所述速度场；确定模块14，用于判断所述形态校正因子是否低于阈值：若是，则将该形态校正因子代入所述速度数学模型中，得到最终速度场；根据所述最终速度场确定目标构造的深度构造图。可以理解，形态校正因子反应了目标构造的视构造深度的相对误差。
[0058]
进一步的，所述计算模块12包括：转换单元，用于根据所述速度场对所述三维时间域地震数据体进行时深转换得到多条测线相应的时间域地震剖面形态、深度域地震剖面形态、时间构造形态和深度构造形态；对比单元，用于对比每条测线的时间域与深度域地震剖面形态，得到每条测线的剖面形态差异；对比每条测线的时间构造图与深度构造图的形态，得到每条测线的构造形态差异；计算单元，用于根据所述每条测线的剖面形态差异和构造形态差异，计算形态校正因子。
[0059]
实施例3
[0060]
参考图6，本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，
使得所述一个或多个处理器实现本发明第一方面的方法。
[0061]
电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(rom)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(ram)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram 503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、rom 502以及ram 503通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o)接口505也连接至总线504。
[0062]
通常以下装置可以连接至i/o接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器(lcd)、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图6示出了具有各种装置的电子设备500，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。
[0063]
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从rom 502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开的实施例的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开的实施例所描述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd－rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
[0064]
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个计算机程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：
[0065]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c 、python，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序
设计语言。程序代码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)。
[0066]
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、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、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码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。也应当注意，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，两个接连地表示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操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。
[0067]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。