速度譜自動解釋方法及系統與流程
2023-06-21 00:38:11
本發明涉及地震勘探領域，更具體地，涉及一種速度譜自動解釋方法及系統。
背景技術：
在地震勘探領域，地震波速度是地震勘探中最重要的參數之一，它貫穿於地震處理和解釋的整個過程。但是在不同階段，該參數的來源、意義以及應用都是不同的。在地震資料處理初期，一般都沒有合適的速度模型，必須通過常規的速度分析來獲得疊加速度，而且都是將疊加速度等同於均方根速度，並以此來進行動校疊加，得到疊加剖面或者進行疊前時間偏移，或者基於均方根速度模型進行時深轉換並進一步進行偏移速度分析。因此，在油氣勘探地震資料的處理中，疊加速度分析既是基礎性也是非常重要的地震數據處理內容，它是實現地震勘探多次覆蓋cmp道集(共中心點道集)疊加的依據，也是支撐高精度地震成像速度建模的基礎。
疊加速度分析是基於速度譜的實現形式，根據地震信號的激發與接收之間存在的正常時差原理，採用預先給定的一系列速度曲線進行掃描，依次計算出cmp道集中各道的正常時差，繼而進行動校和迭加，得到時間-速度-疊加能量矩陣。疊加速度譜的解釋是基於同相疊加能量最大原理，就是當掃描速度正確時能夠正確計算出各道的正常時差和正常時差校正，實現cmp道集中各道數據的同相迭加，此時的疊加能量最大，因此，疊加速度譜的解釋是沿時間軸分析並揀選速度譜上相對可靠和疊加能量較大的能量團。
事實上，在實際的地震資料處理中影響疊加速度譜計算和解釋精度的因素很多，比如地震記錄中的隨機噪音、信噪比、複雜構造、波的幹涉、地層傾角 等等，這些影響因素不可能通過數學模型進行全面的描述和通過數據處理全面消除。因此，實際的反射波時距曲線已不是理想意義上的雙曲線形態，疊加速度譜通常會表現出能量團不聚焦，在時間軸上速度的變化趨勢不唯一、速度變化大或速度倒轉等等。
由於疊加速度分析的精度受制於地震勘探的條件和觀測資料的信噪比，在速度譜上表現出多解性和模糊性，因此，速度譜的解釋基本是採用人機互動模式，這也是目前常規地震資料處理中人工操作量最大的一個環節。因此，速度自動解釋方法也不斷推出，這些方法一般都是基於全局優化算法。例如基於蒙特卡洛方法等。這類方法具有算法易於設計，對目標函數要求不高從而應用廣泛的優點。但效率低，不能保證產生優化問題的最優解，並且結論常常帶有隨機性。另外一些是基於局部尋優的方法包括:牛頓法，共扼梯度法，神經網絡方法等。這類方法雖然有較高的計算效率，但算法複雜。往往需要利用導數為尋找極值點提供有效信息。直接方法對函數的分析性質沒有要求，而且根據一定的數學原理，用儘量少的計算量，通過直接比較函數值的大小來確定極值點的位置。
發明人發現，現有技術的速度譜自動解釋得到的結果不夠精確，導致不合理的層速度。因此，有必要開發一種精確的速度譜自動解釋方法及系統。
公開於本發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。
技術實現要素：
本發明提出了一種速度譜自動解釋方法及系統，其能夠通過構建模型並進行擾動和尋優，獲取每個共中心點的最終層速度和最終均方根速度，實現精確的速度譜自動解釋。
根據本發明的一方面，提出了一種速度譜自動解釋方法。所述方法可以包 括：基於共中心點道集數據，獲取所述共中心點道集數據的速度譜；基於所述共中心點道集數據的速度譜，獲取速度模型函數；基於所述速度模型函數，獲取初始均方根速度和初始層速度；以及基於初始均方根速度和初始層速度，獲取最終層速度和最終均方根速度。
根據本發明的另一方面，提出了一種速度譜自動解釋系統，所述系統可以包括：用於基於共中心點道集數據，獲取所述共中心點道集數據的速度譜的單元；用於基於所述共中心點道集數據的速度譜，獲取速度模型函數的單元；用於基於所述速度模型函數，獲取初始均方根速度和初始層速度的單元；以及用於基於初始均方根速度和初始層速度，獲取最終層速度和最終均方根速度的單元。
本發明的方法和裝置具有其它的特性和優點，這些特性和優點從併入本文中的附圖和隨後的具體實施例中將是顯而易見的，或者將在併入本文中的附圖和隨後的具體實施例中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施例共同用於解釋本發明的特定原理。
附圖說明
通過結合附圖對本發明示例性實施例進行更詳細的描述，本發明的上述以及其它目的、特徵和優勢將變得更加明顯，其中，在本發明示例性實施例中，相同的參考標號通常代表相同部件。
圖1示出了根據本發明的速度譜自動解釋方法的步驟的流程圖。
具體實施方式
下面將參照附圖更詳細地描述本發明。雖然附圖中顯示了本發明的優選實施例，然而應該理解，可以以各種形式實現本發明而不應被這裡闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了使本發明更加透徹和完整，並且能夠將本發明的範圍完整地傳達給本領域的技術人員。
實施例1
圖1示出了速度譜自動解釋方法的步驟的流程圖。
在該實施例中，根據本發明的速度譜自動解釋方法可以包括：步驟101，基於共中心點道集數據，獲取所述共中心點道集數據的速度譜；步驟102，基於所述共中心點道集數據的速度譜，獲取速度模型函數；步驟103，基於所述速度模型函數，獲取初始均方根速度和初始層速度；以及步驟104，基於初始均方根速度和初始層速度，獲取最終層速度和最終均方根速度。
該實施例通過構建模型並進行擾動和尋優，獲取每個共中心點的最終層速度和最終均方根速度，實現速度譜的精確的自動解釋。
下面詳細說明根據本發明的速度譜自動解釋方法的具體步驟。
獲取速度譜
在一個示例中，可以基於共中心點道集數據，獲取共中心點道集數據的速度譜。本領域技術人員應當理解，可以採用本領域已知的各種常規方法，獲取共中心點道集數據的速度譜。
在一個示例中，共中心點道集數據的速度譜可以是相似譜或互相關譜。
具體地，可以利用地面地震疊前數據的共中心點(cmp)道集數據產生速度譜。速度譜可以是相似譜，也可以是互相關譜。共中心點道集數據的速度譜的形式為s(t,vrms(t))，其中t為時間，vrms(t)是時間為t時的地層的均方根速度，s(t,vrms(t))表示在(t，vrms(t))處的速度譜。
獲取速度模型函數
在一個示例中，可以基於所述共中心點道集數據的速度譜，獲取速度模型函數。
在一個示例中，獲取速度模型函數可以包括：沿時間軸遍歷揀選速度譜上 使譜能量最大的均方根速度，應用所述均方根速度擬合速度模型函數，獲得速度模型函數的多個係數。其中，速度模型函數可以表示為：
vrms(t)＝v0+α·tβ(1)
在公式(1)中，t是時間，vrms(t)是時間為t時的地層的均方根速度，v0是時間為零時的地層的均方根速度，α、β為待定係數。
具體地，可以引入如公式(1)所示的速度模型函數。該速度模型函數可以適用於大多數地質情況。對於具體某個地區的某一次採集到的地震數據而言，v0，α，β為待定係數。因此確定這些係數需要利用速度譜。具體做法是，沿時間軸遍歷揀選速度譜上使譜能量s(t,vrms(t))最大的均方根速度vrms(t)，然後用這些均方根速度vrms(t)去擬合公式(1)，來獲得係數v0，α，β。從而，可以獲取速度模型函數。優選地，可以對每個共中心點都如此處理，以獲得每個共中心點相應的速度模型函數。
獲取初始均方根速度和初始層速度
在一個示例中，可以基於所述速度模型函數，獲取初始均方根速度和初始層速度。
在一個示例中，獲取初始均方根速度和初始層速度可以包括：基於所述速度模型函數，獲取每個共中心點的初始均方根速度；以及應用迪克斯公式，將每個共中心點的初始均方根速度轉換為每個共中心點的初始層速度。
具體地，在得到參數v0，α，β以後，就可以根據公式(1)得到當前共中心點下任意時刻的初始均方根速度vrms(t)，經過多次計算，可以得到每個共中心點的初始均方根速度。為了使得均方根速度有意義，或者說由其得到的層速度有意義，需要將每個共中心點的初始均方根速度vrms(t)用迪克斯(dix)公式轉換為每個共中心點的初始層速度vint(t)。本領域技術人員應當理解，可以採用本領域已知的各種常規方法，基於初始均方根速度vrms(t)來獲取初始層速度vint(t)。
獲取最終層速度和最終均方根速度
在一個示例中，可以基於初始均方根速度和初始層速度，獲取最終層速度和最終均方根速度。
在一個示例中，獲取最終層速度和最終均方根速度可以包括：對每個共中心點的初始層速度進行擾動，獲取擾動後的層速度；應用迪克斯公式，將擾動後的層速度轉換為擾動後的均方根速度；並且在與擾動後的均方根速度相對應的速度譜是當前共中心點的最大速度譜的情況下，將擾動後的層速度和擾動後的均方根速度作為最終層速度和最終均方根速度。
其中，獲取擾動後的層速度可以包括：對每個共中心點的初始層速度進行隨機擾動，獲取擾動後的層速度；並且根據具體地質情況對擾動後的層速度進行約束，使得擾動後的層速度處於每個時間點的層速度的上下限內。
具體地，基於初始均方根速度vrms(t)和初始層速度vint(t)，可以對初始層速度vint(t)進行優化。該優化可以是沿時間軸進行的，即對每一個時間點的初始層速度vint(t)進行擾動，該擾動可以是隨機擾動，並且擾動結果應在每個時間點的層速度的上下限內(也即，根據具體地質情況對擾動後的層速度vint(t)進行約束，使得擾動後的層速度vint(t)處於每個時間點的層速度的上下限內)，這樣，可以得到擾動後的層速度對於每個共中心點，可以應用迪克斯公式，將擾動後的層速度轉換為擾動後的均方根速度
然後，可以判斷速度譜s(t,vrms(t))中與擾動後的均方根速度相對應的速度譜是否是當前共中心點的最大速度譜smax。在與擾動後的均方根速度相對應的速度譜不是當前共中心點的最大速度譜smax的情況下，仍保留初始層速度vint(t)和初始均方根速度vrms(t)，再次進行優化，也即，重複前述步驟，對每一個時間點的初始層速度vint(t)進行擾動和約束，獲取擾動後的層速度和擾動後的均 方根速度
在與擾動後的均方根速度相對應的速度譜是當前共中心點的最大速度譜smax的情況下，將擾動後的層速度和擾動後的均方根速度作為當前時間點的最終層速度和最終均方根速度。
這樣，可以對每個共中心點的每個時間點進行多次隨機擾動和尋優，最終獲得所有共中心點道集數據在每個時間點的最終層速度和最終均方根速度，實現對速度譜的精確的自動解釋。
本領域技術人員應理解，上面對本發明的實施例的描述的目的僅為了示例性地說明本發明的實施例的有益效果，並不意在將本發明的實施例限制於所給出的任何示例。
實施例2
根據本發明的實施例，提供了一種速度譜自動解釋系統，所述系統可以包括：用於基於共中心點道集數據，獲取所述共中心點道集數據的速度譜的單元；用於基於所述共中心點道集數據的速度譜，獲取速度模型函數的單元；用於基於所述速度模型函數，獲取初始均方根速度和初始層速度的單元；以及用於基於初始均方根速度和初始層速度，獲取最終層速度和最終均方根速度的單元。
該實施例通過構建模型並進行擾動和尋優，獲取每個共中心點的最終層速度和最終均方根速度，實現速度譜的精確的自動解釋。
在一個示例中，獲取速度模型函數可以包括：沿時間軸遍歷揀選速度譜上使譜能量最大的均方根速度，應用所述均方根速度擬合速度模型函數，獲得速度模型函數的多個係數，其中，所述速度模型函數表示為：
vrms(t)＝v0+α·tβ
其中，t是時間，vrms(t)是時間為t時的地層的均方根速度，v0是時間為零時的地層的均方根速度，α、β為待定係數。
在一個示例中，獲取初始均方根速度和初始層速度可以包括：基於所述速 度模型函數，獲取每個共中心點的初始均方根速度；以及應用迪克斯公式，將每個共中心點的初始均方根速度轉換為每個共中心點的初始層速度。
在一個示例中，獲取最終層速度和最終均方根速度可以包括：對每個共中心點的初始層速度進行擾動，獲取擾動後的層速度；應用迪克斯公式，將擾動後的層速度轉換為擾動後的均方根速度；以及在與擾動後的均方根速度相對應的速度譜是當前共中心點的最大速度譜的情況下，將擾動後的層速度和擾動後的均方根速度作為最終層速度和最終均方根速度。
本領域技術人員應理解，上面對本發明的實施例的描述的目的僅為了示例性地說明本發明的實施例的有益效果，並不意在將本發明的實施例限制於所給出的任何示例。
以上已經描述了本發明的各實施例，上述說明是示例性的，並非窮盡性的，並且也不限於所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的範圍和精神的情況下，對於本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或對市場中的技術的改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。