井间地震层析成像中自动生成初始速度模型的方法研究.pdf

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1、第?卷第?期?年?月石油物探?!?!?!?,?,?文章编号?一?一?一?井间地震层析成像中自动生成初始速 度模型的方法研究陈国金,“,高志凌“,吴永检?中国科学院地质与地球物理研究所,北京?中国石化石油勘探开发研究院南京石油物探研究所,江苏南京?摘要?初始速度模型对走时层析成像的质量和收敛速度影响很大,但对初始速度如何选择这一问题的探讨不多。经初步研究,提出了一种 自动求取层析成像初始速度模型的方法。该方法假定激发点到接收点间的射线是直射线,并利用从地震记录上拾取的初至走时来求取初始速度模型。初始速度模型 的建立由程序自动实现,无需人工干预。最后,用数值模拟和物理模型进行了验算,将获得的初始速

2、度模型用于同时 迭代重建技术?层析成像处理,处理结果与真实速度模型基本对应。关健词?井间地震?层析成像?初始速度模型?数值模拟?物理模型中圈分类号?文献标识码?利用地震层析成像方法?可以得到较为精确的速度资料,为进一步地震资料处理?如地震偏移?提供准确的速度模型一?。但是,在众多的走时层析成像?包括直达波或反射波?方法中,都需要人工给定一个初始速度模型,而关于如何选择初始速度模型的讨论却很少。从已有的文献资料巨卜叼看,通常给出初始速度模型的方法有?种?人工给出一个均匀背景速度,作为层析成像的初始速度模型?依据工区已有 的地球物理资料及声波测井速度资料,经过内插获得一个初始速度模型?采用其它地震

3、方法获得速度资料,并参照地质资料,通过分析,给出一个初始速度模型。第?种方法简单易行,但这样 给出的初始速度模型随意性很大,有可能造成算法收敛缓慢甚至不收敛?第?种方法合理可靠,但在没有声波测井速度资料的情况下无法得到初始速度模型?第?种方法太复杂,给出的初始速度模型也不一定合适。因此,我们提出了假定从激发点到接收点间的射线是直射线,利用在地震记录上拾取的直达波初至走时作为输人来求取初始速度模型的方法。该方法在程序实现中自动完成初始速度模型的建立,避免了人工给出初始速度模型的局限性。?方法原理初始速度模型具有一定的合理性,无须较高的精度?另外,假定地球模型是各向同性的,具有一定的均匀性和成层性

4、,因此,可以认为从激发点到接收点间的射线是直射线。求取初始速度模型的具体过程如下?在地震记录上拾取直达波初至走时?,并将它作为输人?计算从激发点到接收点间的直射线长度叭?根据公式?一?计算某条射线通过网格的速度,同一条射线经过不同网格的速度值是一样的,且每个网格内部速度是常速?重复 步骤?和?,直至所 有射线计 算完毕?统计通过每个网格的射线数?将同一网格不同射线通过的所有速度值求和平均,即得到初始速度模型。由此获得的速度,能够作为?层析反演?。的初始速度模型。如图?所示,设炮点数为?,接收点数为?,总的射线数为?从?。模型剖分为?一?一?一?,表示总的网格数,?表示水平方向的剖分点数,?表示

5、深度方向的剖分点数。根据公式?,计算某条射线?一?,?,?所通过的某个网格?一?,?,?的常速度为?。一?、?六式中,?,和?,分别表示该条射线的直线长度和观测走时。重复上述计算,直至计算完所有可利用的收稿日期?一?一?改回日期?一?一?。作者简介?陈国金?一?男?高级工程师,博士在读?现主要从事地震层析成像方法研究工作。?石油物探第?卷射线。与此同时,统计通过每个网格 的射线数?,将不同射线通过同一 网格的所有常速度值求和平均,即?答马一万自巧?,?,?得到的速度值马作为层析成像的初始速度模型。?模型验证?救学模型的脸证?模型?图?为一个均匀背景速度模型,模型的尺寸为?,?为激发点,激发间距

6、为?,激发点数?个?为接收点,接收间距为?,接收点数?个,共有射线数?条。利用最短路径树?弯曲射线追踪法得到初至波走时。图?为利用本文方法得到的初始速度模型,可见,其与真实数学模型的相对误差最大不超过?,且较大的误差基本集中在模型的上部和下部,模型中部的相对误差约为?。将此速度模型作为?层析成像方法的初始模型,图?示出的是经过?次迭代后的层析成像结果。与真实的数学模型相比,两者基本一致,相对 误差最大不超过?。?模型?图?为一个复杂模型,模型 尺寸为?。?为激发点,激发间距为?,激发点数?个?为接收点,接收间距为?,接收点数?个,共有射线数?条。初 至波的走时由?弯曲射线追踪方法 得到。图?为

7、利用本文方法得到的初始速度模型,可见,其与真实数学模型在速度值的相对大小上具有可 比性,断层所在的水平层和下部的隆起隐约可见。将此速度模型作为?层析成像方法的初始速度模型,图?所示是经过?次迭代的层析成像结果,可以看到,块体、断层和隆起可辨,位置与数学模型基本一致,但尖灭不够清晰。?物理模型的验证?模型?图?为低速斜条模型,尺寸为?,低速斜条的厚度为?,速度为?,其它介质的厚度和速度如图所示。?为激发点,激发间距为?,激发点数?个?为接收点,接收间距为?,接收点数?个。图?所示为第?炮的地震记录,共拾取了?个初至波走时?红色线条?。图?。为用本文方法得到的速度模型,可以看到,其与真实数学模型在

8、速度值的相对大小上具有可比性,即高速与高速相对应,低速与低速相对应?低速斜条的速度值最低。将此速度模型作为?层析成像方法的初始速度模型,经过?次迭代后的成像结果如图?所示,可以看到,低速斜条及?个水平层清晰可辨。但图中有一些干扰,这可能是低速斜条与其周围速度相差太大所致。?模型?图?为高速层?红色?加断层模型,模型 尺寸为?,高速层的速度为?,背景速度为?。?为激发点,激发 间距 为?,激发点数?个?为接收点,接收间距 为?,接收点数?个。从模型记录上共拾取了?个初至波走时。图?是用本文方法得到的初始速度模型,可见,其与真实数学模型在速度值的相对大小上具有可 比性。高速层“大”的“一横”速度最

9、高,“一捺”速度次之,整个“大”位于的区域由于受方法的平均效应影响速度较低,模型上下两端速度最小。将此速度模型作为?层析成像方法的初始速度模型,图?。是经过?次迭代后的层析成像结果,可见,高速层及断层基本可辨。高速层“大”的“一撇”和“一捺”不够清晰,究其原因,一是走时拾取困难,二是高速层与背景速度相差太大,达?。但用本文方法得到的初始速度模型能够满足层析成像的需要。?结束语数值模拟和物理模型结果表明,在地震走时层析成像中,采用本文方法求取的初始速度模型是可行的,而且具有如下优点?简单易实现,在层析成像过程中能自动建立初始速度模型?完全基于拾取的初至走时,不依赖于测井数据?可以避免人工给出初始

10、速度模型的不确定性?提高了地震层析成像算法的效率、稳定性和收敛速度。感谢曹辉教授给予的支持和帮助?感谢实验室赵群等同志提供的物理模型资料。参考文献?,?,?,etal.Tomogr aphiedeter r r unationofveloeityan ddepthinlateral lyvaryingme diaJ.Ge ophysies,1985,50(6):9039252HarrisJM,N OIen一 Hoeksef n aRC,l刁nganRT,et第4期陈国金等.井间地震层析成像中自动生成初始速度模型的方法研究341al.Highr e solutioner ossw el lir

11、n agingofawestTex asc arb onat ereser voir,Partl:Pr o jeetsun甘na rya ndin ter-pr etatio nJ.Ge ophysies,1995,60(3):667681Nak an ishil,Yam aguehiKAnurner iealexperi mentonn online arim agereeon str ueti onfr omfirstar rivalti mesf ortw odim ension alislandar cstr uetureJ.Joum alofPhysic a lE arth,1986

12、,34(2):195201Pr attRP.seismiew av ef or minversioninthefr equeneydo盯坦in,Par tl:Tho o即andverifieationinaphysiealsealemo delJ.Ge O 如ysies,1999,64(3):888901KosloffD,Sudm anY.Uneertaintyindeter miningin-t er valveloeitiesfr omsurf aeer ef leetionseis而esJ.G e-oPhysies,2002,67(3):9529636吴律.层析基 础及其在井间地展中的应

13、用M.北京:石油工业出版社,1997.32667杨文采,李幼铭.应用地震层析成像M.北 京:地质出版社,1993.1一488MoserTJ.ShortestP athealeulation ofseism ier aysJ.Ge ophysies,1991,56(l):59一679欧庆贤,韩震,王举红,等.立体地震法开发地震中的新工具J.石油物探,1998,37(4):1 5311 0陈国金,曹辉,吴永栓,等.最短路径层析成像技术在井间地震中的应用 J.石油物探,2004,45(4):327330(本文编样:张仪宁)图2数学模型 Ia真实模型;b初始速度模型;。S IRT层析成像结果342石油

14、物探第4 4卷图3数学模型 1 1真实模型;b初始速度模型;cS IR T层析成像结果图4物理模型 I真实模型;b第 4 5炮地震记录;c初始速度模型;dS IR T层析成像结 果图5物理模型 1 1真实模型;b初始速度模型;S IR丁层析成像结果2GEOPHYSICAIJPR()SPECTINGF)R P EI,ROLEUM2005m司e lP a r a m e t e r;u 冈a t e;t om o g r a p h y,prestaekdepthmi一51,a l/n o i s e ra t i o o f s e i s mi e d a t a i np a r a l i

15、 e z on e.g r a t i o nK e yw o r d S:s ea h a t t o m ri n g i n g;a i rb u b b l e e ff e c t;l a n d Pi e-刀.旋加嗯,XianJiongtongUniversity,Xian710049,。e le e t r i e i t y ge o P h o n e;n d 娜详sitioni呢;r n at e 拓飞6 l te rC h i n a,”lgy川0.堪,GeophysiealExploration&压v e l o p me n t吻rp.,She眼1 1 O i l f

16、 i e l dA d n l i n i st r a t i o n Bu r e a u,SIN-Em划o t曲林确血.翻血曰脚到比加创n眨灿月t s O fS a.面t o n eO P E C,伪n g 勇n g 2 5 7 1 0 0,China代蜘d 勺恤八,。,川践l 翔唱J 加n,W翻堪S 抽叫笋u a n d Y uJ l u G PP,2加5,44(4):334338Pedbn”别侧况.n d a 即】i c a ti o n o f 山g l回争叩伙价.加,月。U nd e r t h e d if f e r e n t c o n fi n i 呢p r e ss

17、u r e,asuitofelastieM田州I S.G 即Jh a,MaG仪闷吨汤田吧为日i 雌,z加犯叼扣na l x lv e l o c i t ie s r e s e r v oi r s a n d s t o ne s 俪t h wi d e l y v a r yi n g p e t r o一H.叮1 9 2 饭碑留认G P P,2005,44(4):348351ph”i c al p r o 伴r t ie s w a s m ea s u r e d u si n g u l t r a so n i e p u l s eT h e a d v en t o f M

18、E MS b a s e d di g i t a l s e n s or s h a s be e nt r a n s mi s s i o n t e e hn i q u e.T h ee x 洋r i m en t a l r e s u l ts w e r e i n一improvedasthenextgreatadvaneeinlandseismieaequisi-te印r e t e db a s e d on t h e t h e or e t i e a l m o de l o f B i o tf l o w a n dt i o n,liketheshiftto

19、24一bitsreeordingsystemstenyears闪u i r t f l ow,即d th e e f f e e t s of t w o d i s P er s i o n m e eh a n i s m o na s o.C O m p a r in g n o r m a lg e o p h o n es w i t h t h ed i g i t a l ge o-e x p e t a l r e s ul t s a r e a l s og i v e n t o a na l y z e t h e因s s i b i l i t yp h on e e

20、 o n t a i ns t h e b e n e f it s o f a b r oa d b a n d l i ne a r a m p l i tu d eo f a p p l外吃t h e l a比r a t o r y r es u l t s t o i os i t u s e i s mi e e x p l o r a一andphaseres因n s e,州de r d 卿a mi e r a n g e,smallerbulktio几黝m e i m p or t a n t c o n e lu s i o n s w er e d r a w th a t s

21、 q u i r ta n dm a s s,andthefulldigitaltransmission,and15akindoffluidseriouslyinflueneetheex伴r i m e nt a l r e s u l t so f v e l o c i一伴r fe e t t h r e e-c o m 即n e n tg e o p h o n e.T h e p a 沐r p r e s e nt e dt y,朋dl a b o r a t o ry v e l o c i t yr e s u l t s a tu l t r a s o n i ef r e q

22、 u e n e yt h e详r f o r m a ne e o f d i g i t al g e o p h o n ef i r s t l y,andtheneom-cannotbeappliedtolow-f明u e n e y o fs e i s m i e ex p l o r a t i o np a r in g r e s u l t se o l l e e t e d on f i e l d b yd i g i t a l a nd c o i l e d ge o-d i r e c t l yi f t h e 阅ui r t n u i d 1 5 t

23、h a d o m i n an t d i s p e r s io n m e e h a一phonesseparatelyweregive几F i na l l y,thefabrieationofnism书ifthedominantdis谬rs i o n 1 5 B i ot f l o w t h a td o n o t a f一digitalgeophoneinthedC阳巴t i e r n a rk e t i s d i 义u黔司b r i e f l丫f e c t t h ev e l o c i t y r es u l t s a p p ar e n t l y

24、,thela比r a t or y v e l o e i t yK e yw o n l s:M E M S d i gi t a l g e o p ho n e;m o vi n g一coilgeo-resultsean即p l yt o t 掩l f明u e n c y of S e i s m i e ex p 1 0 r a t l o r rp h on e;a m p l i tu d e r e s 即n se;p h a s er e s 即n s e;f r 四u e n e yr e-K 叮钾份山:v e l o ci t y d i s 详r s io n;B i o

25、 t f l ow;s q u i r tf l o w;G a s一s因ns e;d”a mi e r a n g e;re s o l u t i o ns m a n n阅u a t i o n;re s e r v o i r s a nd s t o n e sG 佣J i a n,Nanji眼I n s t it u t e o f G e op h y s i e a lP r o s p e e t i 昭,0.招Jl 川n,CNPCKeyLabofGeophysiealExploration,ResearehInstituteofPetroleumExplorationand

26、Produe-C肠n a Un i v e r s i r yo f P e t r o l e u m,玫i j i n g1 0 2 2 4 9,Chination,SINOPEC,Nanjing210014,ChinaA月加.幼口山y 肠山山呢t 触加t 训v e l 阅t y m 阴触1 i nt h e s e i s-比沙p 限1 5 1 佣业亩翻川c s u 刊e y a t t h eT I 山e 成I nd d C a d 川阳t e.恤c c r 翻的川e 坛.呛r a P h y.C加翔G 呵i n,GOO劝i l i n g a n d州,犯rvolr.硒L讨几G P

27、P,2005,44(4):352356WuY.姻由哑GP P,2加5,44(4):339342Theoriginalseismiedataofmajor011ProvineeattheAimtotheinitialvelocityehose,thismeth记1 5 s u p一Taheoilfieldeannotmeettheneedsofhighpreeisionseis-pos归d th a t t h e r a yf r o m s h o tt o r e e e i v e r1 5 s t r a i g ht,andthemieteehnol眼笋T h e p a 碑r a

28、i m e d t os e i s m i c-ge o l o g i e c o nd i-o b s e r v e dt r a v e l t i me s p i e k e df r o m t h e se i s m i e s e ct i o n s,thetionandearbonatereservoireharaeteristieinthei劝ek e-i n i t i a l v el o c i t y m o de l u s e d i nt h e s e i s m ie t o m o g r a ph y e a n b es a 眼t a m u

29、 b l o ck,tohighpreeisionseismieexploration15caleulated.Thaadvant眼e 1 5n o t d e 详nd e d o n t h el 眼d a t a,diseussed.Basedonexplorationproduetion,theexistedbasedontheobservedtraveltlmesoompletely.TheSimul一problemsareanalyzedusingplentyofseismogeol眼i e da t a蒸洲蒸i n th e t a r g e t ar e凡B y t h ek

30、i 刃w n t h e c a v em b汉y s ei s-m i ew a v e 右e l d,fo刚a 司n联I e l 呱,illununatlon,Ptsthenextthetechi】呸戮o n h i g hP找犯isionsei二。exPloratlorLKeywonls:Taheoilfield;earbonaterock;eavern;highpreeisionseismie;forwardmodeli呢你L讨n,NorthwestCOmpanyExploration衣氏v e l o p me n tK 叮佣找肠:s e i s mi e e r o s s h o

31、 l e;t o m o g r ap h y;i n i t ia l v e l o c i t yA e ad e m v.s I No P 砚,ururnai5300一l,ChinarnO0el价nurnerlCn1o口eling书Pnyslcalno口elC加”G咧加,沃幻l o g y a n d Ge o p h 邓i e sI n s t i t u t e of C h i n e s eV i 翻目d s t a 功.圈卿泪能”t 川a t f o n.d 路亩即f o r s e妇耐e a 闪双肠月-A c a d e my,压i j i 昭1 0 0 1 0 1,Chi

32、natione叼袱询吧.拍,改.onGIS.XuWei劝u,习a o Y u幻.hi,几nS h 以门u a n,T山唱T i 飞恤i,YangJinga耐Zh u肠门加国.o r s e 如耐c,旧,即i nn e d t i c 叨d n比.Ivedlr比t h一Yuan”坦几6 尸P,2005,44(4):357361.加.翻招y 幽略G P P,2005,44(4):M3347TheteehniquesandmeansofdevelopingarediseussedFOrthecomplieatedsurfaeeenvironrnentofneritieindetail.Atfirst

33、,someissuesrelatedtodesigningofavis-,seis而e s u r ve y i n t h i sa r e a e 幻s t si t s u n i q u ep r o b l e m su a ld a t a m a n ag e m e n t p l a tf o r m a r e de s e r i b e d,ineludi叩t h eb 笙.u s eo f t w o e nt i r e l y d i f f er e n t o 详r at i o n m e th 司5.F o rr e l at i o n b e r w

34、e en G I S a n dd a t a b a s e,thedatastruetureandexarnple,problemofeha叱i 眼g e o m e tr y i n a m p hi b i a n a r e一thesoftwarestruetureoftheplatfo队N e xt,manykeyas,datadiffereneebasedonthedifferentgeophoneandteehniquesofdevelopi呢a p l a t f o r ma r e i n t r o du e e d.f o re x-s o u r c e,卯s i

35、t i o n sh i f t i 吧o f ge o p h o n e i nt h e w a t e r,ghostofample.hierarehyprojeetdataman眼e m e n t,seismieexplo-seabottom,and500几T h ey i m 阳e t th e q u a l i t yo f s e i s m i er i n gi n f o r m a t i on q u e r y d r ov e b y l ay e r s o f m ap.d a t a pr o-d a t a,andredueeS/Nratioandre

36、solutionofthedata.Ineessingforsurfaeestruetureinvestigating,SPS(ShellPro-ordertoresolvi吧t h e s e p r o bl e m s,asetofPertineneetech一eessingSup因r t)f i l e p r oe e s s i 昭a nd s u r v e y di s p l a y a n da-n i q u e a nd m e t h 叼1 5 沁s en t e d o nI a 兮s t a e k i ng v e r t i e a ln a l ys i s

37、,seismiedataquantirariveanal邓1 5.et e.A t I as r,souree,landpie众l e c t r i e i t yg e o p h o n e,firstbreak因s i t i o一softwaredevelopedshowstheteehniquesandeffeets.块-n i 咚o fr e e e i v e r sa n d w e a k e ni 眼g h o s tw a v e.B y沈h e a p p l i一velopi呢a s ei s m i e a e q u is i t i o n d a t am

38、a n a g e me n t p l a t f or me a t i o n of P r a e t i e es e i s m i e su r v e y,theresultshowsthatbasedonGISsettleswellthedatainthecourseofseismieeffectoftheteehniqueandmethods15verydistinettore一aequisitionengineeri眼,andprovidesdataprocessingmod-tnovethediffereneeofseismiedata,improvepreeisionandulesformainteehniquessteps,inordertooffer详汀代t 哭r v-