薄层溶洞高度计算方法、装置、电子设备及介质与流程

1.本发明涉及地球物理领域，更具体地，涉及一种薄层溶洞高度计算方法、装置、电子设备及介质。


背景技术：

2.ricker最早研究了薄层反射问题，随后苏联顾尔维奇、sengbush就分别发现当地层厚度等于1/4子波长时，反射波振幅会出现异常。因此，又将λ/4称为地层的调谐厚度。1982年kallweit提出分辨地震波的实际极限。kallweit利用widess模型研究了振幅和视厚度随层厚的调谐规律—他们的工作为解释厚度小于λ/4(λ为地震波长)的地层奠定了基础。自此，地层厚度预测揭开了新的篇章。关于薄层的研究已有几十年的历史，主要是研究地震分辨薄层的技术、薄层振幅响应的意义、薄层厚度估算方法。
3.国内外石油地震工作者，一直致力于利用调谐波估算薄层厚度方法及其提高计算精度方法方面的研究工作，包括一种利用地震波叠加的谐波法进行储层的薄互层厚度的估算方法，在目前它也用于碳酸盐岩溶洞的高度的计算之中，为目前主要流行的处理方法。
4.然而，该方法在处理应用之中明显存在以下三个问题，使得求取结果的准确性及通用性存在一定的问题：
5.模型简单，方法采用简单的单频谐波的模型，这与实际情况不符、相差甚远；
6.常规的谐波法采用单点值标定，由于噪声、随机性、调谐程度不同等原因，使得参数估算造成相当大的误差；
7.非完全谐波性，只以主频为标准，更高频率是不能形成复合波的，因而难以求得准确的参数。
8.因此，有必要开发一种利用地震资料的薄层溶洞高度计算方法、装置、电子设备及介质。
9.公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

10.本发明提出了一种薄层溶洞高度计算方法、装置、电子设备及介质，其能够针对任何波形的模型，通过一系列的点来进行拟合，得到一个优化的薄层或溶洞的高度结果，因而计算结果更为准确可靠。
11.第一方面，本公开实施例提供了一种薄层溶洞高度计算方法，包括：
12.确定子波模型，计算确定薄层或溶洞的顶、底部的反射波；
13.计算由薄层或溶洞的顶、底部的反射波而形成的复合波；
14.根据所述复合波，计算薄层或溶洞的高度。
15.优选地，通过公式(1)计算薄层或溶洞的顶、底部的复合波：
[0016][0017]
其中，h为薄层或溶洞的高度，v为层速度，t为薄层顶底反射时间的平均值，t为反射波的视周期，rs为复合波，asi为复合波的反射振幅，根据傅里叶变换，任意反射波为多个正弦波和余弦波的叠加，ai是每个正弦波的振幅，ti是每个正弦波的周期，n是反射波由n个正弦波组成。
[0018]
优选地，根据所述复合波，计算薄层或溶洞的高度包括：
[0019]
计算所述复合波的积分公式；
[0020]
计算所述积分公式的一元一次拟合公式；
[0021]
根据所述一元一次拟合公式绘制拟合曲线，计算所述拟合曲线的斜率，进而计算薄层或溶洞的高度。
[0022]
优选地，所述复合波的积分公式为：
[0023][0024]
其中，h为薄层或溶洞的高度，v为层速度，t为薄层顶底反射时间的平均值，t为反射波的视周期，rs为复合波。
[0025]
优选地，以为y，以为x，则所述积分公式的一元一次拟合公式为：
[0026][0027]
优选地，所述复合波的积分公式为：
[0028][0029]
其中，
[0030]
优选地，以为y，以为x，则所述积分公式的一元一次拟合公式为：
[0031][0032]
作为本公开实施例的一种具体实现方式，
[0033]
第二方面，本公开实施例还提供了一种薄层溶洞高度计算装置，包括：
[0034]
反射波确定模块，确定子波模型，计算确定薄层或溶洞的顶、底部的反射波；
[0035]
复合波计算模块，计算由薄层或溶洞的顶、底部的反射波而形成的复合波；
[0036]
薄层溶洞高度计算模块，根据所述复合波，计算薄层或溶洞的高度。
[0037]
优选地，通过公式(1)计算薄层或溶洞的顶、底部的复合波：
[0038][0039]
其中，h为薄层或溶洞的高度，v为层速度，t为薄层顶底反射时间的平均值，t为反射波的视周期，rs为复合波，asi为复合波的反射振幅，根据傅里叶变换，任意反射波为多个正弦波和余弦波的叠加，ai是每个正弦波的振幅，ti是每个正弦波的周期，n是反射波由n个正弦波组成。
[0040]
优选地，根据所述复合波，计算薄层或溶洞的高度包括：
[0041]
计算所述复合波的积分公式；
[0042]
计算所述积分公式的一元一次拟合公式；
[0043]
根据所述一元一次拟合公式绘制拟合曲线，计算所述拟合曲线的斜率，进而计算薄层或溶洞的高度。
[0044]
优选地，所述复合波的积分公式为：
[0045][0046]
其中，h为薄层或溶洞的高度，v为层速度，t为薄层顶底反射时间的平均值，t为反射波的视周期，rs为复合波。
[0047]
优选地，以为y，以为x，则所述积分公式的一元一次拟合公式为：
[0048][0049]
优选地，所述复合波的积分公式为：
[0050][0051]
其中，
[0052]
优选地，以为y，以为x，则所述积分公式的一元一次拟合公式为：
[0053][0054]
第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
[0055]
存储器，存储有可执行指令；
[0056]
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的薄层溶洞高度计算方法。
[0057]
第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的薄层溶洞高度计算方法。
[0058]
其有益效果在于：
[0059]
1、本发明采用了更符合实际的谐波模型，参数的计算精度明显提高；
[0060]
2、克服随机性，使计算结果更可靠；
[0061]
3、剔除无效波(非叠加波)，可克服方法带来的计算误差，从而可提高计算参数的准确性。
[0062]
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
[0063]
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0064]
图1示出了根据本发明的一个实施例的薄层溶洞高度计算方法的步骤的流程图。
[0065]
图2示出了根据本发明的一个实施例的溶洞地质模型的示意图。
[0066]
图3示出了根据本发明的一个实施例的tk667井道地震数据的示意图。
[0067]
图4示出了根据本发明的一个实施例的tk252井道地震数据的示意图。
[0068]
图5示出了根据本发明的一个实施例的k837井道地震数据的示意图。
[0069]
图6示出了根据本发明的一个实施例的tk667-tk252标准化复合波拟合曲线的示意图。
[0070]
图7示出了根据本发明的一个实施例的tk667-tk837标准化复合波拟合曲线的示意图。
[0071]
图8示出了根据本发明的一个实施例的tk667-tk824标准化复合波拟合曲线的示意图。
[0072]
图9示出了根据本发明的一个实施例的一种薄层溶洞高度计算装置的框图。
[0073]
附图标记说明：
[0074]
201、反射波计算模块；202、复合波计算模块；203、薄层溶洞高度计算模块。
具体实施方式
[0075]
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
[0076]
本发明提供一种薄层溶洞高度计算方法，包括：
[0077]
确定子波模型，计算确定薄层或溶洞的顶、底部的反射波。
[0078]
具体地，设薄层或溶洞顶底部的任意反射波为f
顶
(t)、f
底
(t)，由于任何函数可分解
成余弦的叠加，即：
[0079][0080]
因此有：
[0081][0082][0083]
计算由薄层或溶洞的顶、底部的反射波而形成的复合波；在一个示例中，通过公式(1)计算薄层或溶洞的顶、底部的复合波：
[0084][0085]
其中，h为薄层或溶洞的高度，v为层速度，t为薄层顶底反射时间的平均值，t为反射波的视周期，rs为复合波，asi为复合波的反射振幅，根据傅里叶变换，任意反射波为多个正弦波和余弦波的叠加，ai是每个正弦波的振幅，ti是每个正弦波的周期，n是反射波由n个正弦波组成。
[0086]
具体地，根据公式(7)-(8)，则有薄层(或溶洞顶底)复合反射就是顶底反射的登加：
[0087][0088]
展开余弦函数并进行合并，上式可得公式(1)。
[0089]
根据复合波，计算薄层或溶洞的高度。在一个示例中，根据复合波，计算薄层或溶洞的高度包括：计算复合波的积分公式；计算积分公式的一元一次拟合公式；根据一元一次拟合公式绘制拟合曲线，计算拟合曲线的斜率，进而计算薄层或溶洞的高度。
[0090]
在一个示例中，复合波的积分公式为：
[0091][0092]
其中，h为薄层或溶洞的高度，v为层速度，t为薄层顶底反射时间的平均值，t为反射波的视周期，rs为复合波。
[0093]
在一个示例中，以为y，以为x，则积分公式的一元一次拟合公式为：
[0094]
[0095]
在一个示例中，复合波的积分公式为：
[0096][0097]
其中，
[0098]
在一个示例中，以为y，以为x，则积分公式的一元一次拟合公式为：
[0099][0100]
具体地，可通过复合波直接求取高度：对公式(1)的前两项进行积分，通过公式(2)计算复合波的积分公式；以为y，以为x，则积分公式的一元一次拟合公式为公式(3)；根据一元一次拟合公式绘制拟合曲线，计算拟合曲线的斜率，进而计算薄层或溶洞的高度。
[0101]
也可通过复合波振幅谱求取高度：
[0102]
在一个示例中，复合波的积分公式为：对公式(1)的后两项进行积分，通过公式(4)计算复合波的积分公式；以为y，以为x，则积分公式的一元一次拟合公式为公式(5)；根据一元一次拟合公式绘制拟合曲线，计算拟合曲线的斜率，进而计算薄层或溶洞的高度。
[0103]
由上可知：(1)该种方法是对任何波形的模型的情况下(不只是单频波)得到的计算方法；(2)方法不只是对一点来进行计算，而是一系列的点来进行拟合，从而得到一个优化的结果，因而计算结果更为准确可靠。
[0104]
本发明还提供一种薄层溶洞高度计算装置，包括：
[0105]
反射波确定模块，确定子波模型，计算确定薄层或溶洞的顶、底部的反射波。
[0106]
具体地，设薄层或溶洞顶底部的任意反射波为f
顶
(t)、f
底
(t)，由于任何函数可分解成余弦的叠加，即公式(6)，因此有公式(7)-(8)。
[0107]
复合波计算模块，计算由薄层或溶洞的顶、底部的反射波而形成的复合波；在一个示例中，通过公式(1)计算薄层或溶洞的顶、底部的复合波：
[0108][0109]
其中，h为薄层或溶洞的高度，v为层速度，t为薄层顶底反射时间的平均值，t为反射波的视周期，rs为复合波，asi为复合波的反射振幅，根据傅里叶变换，任意反射波为多个正弦波和余弦波的叠加，ai是每个正弦波的振幅，ti是每个正弦波的周期，n是反射波由n个
正弦波组成。
[0110]
具体地，根据公式(7)-(8)，则有薄层(或溶洞顶底)复合反射就是顶底反射的叠加，即为公式(9)，展开余弦函数并进行合并，上式可得公式(1)。
[0111]
薄层溶洞高度计算模块，根据复合波，计算薄层或溶洞的高度。在一个示例中，根据复合波，计算薄层或溶洞的高度包括：计算复合波的积分公式；计算积分公式的一元一次拟合公式；根据一元一次拟合公式绘制拟合曲线，计算拟合曲线的斜率，进而计算薄层或溶洞的高度。
[0112]
在一个示例中，复合波的积分公式为：
[0113][0114]
其中，h为薄层或溶洞的高度，v为层速度，t为薄层顶底反射时间的平均值，t为反射波的视周期，rs为复合波。
[0115]
在一个示例中，以为y，以为x，则积分公式的一元一次拟合公式为：
[0116][0117]
在一个示例中，复合波的积分公式为：
[0118][0119]
其中，
[0120]
在一个示例中，以为y，以为x，则积分公式的一元一次拟合公式为：
[0121][0122]
具体地，可通过复合波直接求取高度：对公式(1)的前两项进行积分，通过公式(2)计算复合波的积分公式；以为y，以为x，则积分公式的一元一次拟合公式为公式(3)；根据一元一次拟合公式绘制拟合曲线，计算拟合曲线的斜率，进而计算薄层或溶洞的高度。
[0123]
也可通过复合波振幅谱求取高度：
[0124]
在一个示例中，复合波的积分公式为：对公式(1)的后两项进行积分，通过公式(4)
计算复合波的积分公式；以为y，以为x，则积分公式的一元一次拟合公式为公式(5)；根据一元一次拟合公式绘制拟合曲线，计算拟合曲线的斜率，进而计算薄层或溶洞的高度。
[0125]
本发明还提供一种电子设备，电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述的薄层溶洞高度计算方法。
[0126]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的薄层溶洞高度计算方法。
[0127]
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出四个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
[0128]
实施例1
[0129]
图1示出了根据本发明的薄层溶洞高度计算方法的步骤的流程图。
[0130]
如图1所示，该薄层溶洞高度计算方法包括：步骤101，确定子波模型，计算确定薄层或溶洞的顶、底部的反射波；步骤102，计算由薄层或溶洞的顶、底部的反射波而形成的复合波；步骤103，根据复合波，计算薄层或溶洞的高度。
[0131]
利用地震波模型，对地下介质进行数值模拟。这个模型是碳酸盐岩具有溶洞情况，
[0132]
利用本发明的方法进行溶洞高度的确定。模型的具体参数的如下。
[0133]
(1)溶洞距离表层距离不同；
[0134]
(2)溶洞大小不同；
[0135]
(3)单层溶洞；
[0136]
图2示出了根据本发明的一个实施例的溶洞地质模型的示意图。
[0137]
图3示出了根据本发明的一个实施例的tk667井道地震数据的示意图。
[0138]
图4示出了根据本发明的一个实施例的tk252井道地震数据的示意图。
[0139]
图5示出了根据本发明的一个实施例的k837井道地震数据的示意图。
[0140]
如图2所示的模型有四口井(tk667、tk252、tk837、tk824)、钻遇溶洞，抽取井上道地震数据，tk667、tk252、tk837的井道地震数据分别如图3-5所示。
[0141]
图6示出了根据本发明的一个实施例的tk667-tk252标准化复合波拟合曲线的示意图。
[0142]
图7示出了根据本发明的一个实施例的tk667-tk837标准化复合波拟合曲线的示意图。
[0143]
图8示出了根据本发明的一个实施例的tk667-tk824标准化复合波拟合曲线的示意图。
[0144]
根据前面的理论，对其复合波进行积分处理。在对多种插值方法及积分方法实验研究的基础上，对地震进行积分处理。分别获得tk667-tk252、tk667-tk837、tk667-tk824的标准化复合波拟合曲线图如图6-8所示，其中，tk667-tk252的实际高度为15.00m，计算结果为14.99m；tk667-tk837的实际高度为19.00m，计算结果为19.79m；tk667-tk824的实际高度为36.30m，计算结果为33.67m。
[0145]
为了表明该方法比常规方法更准确可靠，进行正演模型计算，用正演模型数据进
行洞的高度计算，进而说明该方法比常规方法更为准确可靠。三个模型的的计算结果与误差如表1所示。
[0146]
表1
[0147][0148]
根据表1结果，可看出：
[0149]
(1)常规法的计算结果，明显比本方法的计算结果误差大，特别在标定井与目标位置高度相差较大时，误差较大，且呈非线性增长；
[0150]
(2)从原理上来看，振幅法对子波有严格的要求，只能是正弦或余弦波；积分法对任何子波都成立。相比于振幅法更能抗干扰，误差不会呈非线性增长的原因之一，因而本方法的计算结果更可靠、准确。
[0151]
实施例2
[0152]
图9示出了根据本发明的一个实施例的一种薄层溶洞高度计算装置的框图。
[0153]
如图9所示，该薄层溶洞高度计算装置，包括：
[0154]
反射波计算模块201，确定子波模型，计算确定薄层或溶洞的顶、底部的反射波；
[0155]
复合波计算模块202，计算由薄层或溶洞的顶、底部的反射波而形成的复合波；
[0156]
薄层溶洞高度计算模块203，根据复合波，计算薄层或溶洞的高度。
[0157]
作为可选方案，通过公式(1)计算薄层或溶洞的顶、底部的复合波：
[0158][0159]
其中，h为薄层或溶洞的高度，v为层速度，t为薄层顶底反射时间的平均值，t为反射波的视周期，rs为复合波，asi为复合波的反射振幅，根据傅里叶变换，任意反射波为多个正弦波和余弦波的叠加，ai是每个正弦波的振幅，ti是每个正弦波的周期，n是反射波由n个正弦波组成。
[0160]
作为可选方案，根据复合波，计算薄层或溶洞的高度包括：
[0161]
计算复合波的积分公式；
[0162]
计算积分公式的一元一次拟合公式；
[0163]
根据一元一次拟合公式绘制拟合曲线，计算拟合曲线的斜率，进而计算薄层或溶洞的高度。
[0164]
作为可选方案，复合波的积分公式为：
[0165][0166]
其中，h为薄层或溶洞的高度，v为层速度，t为薄层顶底反射时间的平均值，t为反
射波的视周期，rs为复合波。
[0167]
作为可选方案，以为y，以为x，则积分公式的一元一次拟合公式为：
[0168][0169]
作为可选方案，复合波的积分公式为：
[0170][0171]
其中，
[0172]
作为可选方案，以为y，以为x，则积分公式的一元一次拟合公式为：
[0173][0174]
实施例3
[0175]
本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述薄层溶洞高度计算方法。
[0176]
根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。
[0177]
该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。
[0178]
该处理器可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。
[0179]
本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
[0180]
有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
[0181]
实施例4
[0182]
本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的薄层溶洞高度计算方法。
[0183]
根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全
部或部分步骤。
[0184]
上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：cd－rom和dvd)、磁光存储介质(例如：mo)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置rom的媒体(例如：rom盒)。
[0185]
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
[0186]
以上已经描述了本发明的各实施例，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。