基于vsp旅行時雙加權層析反演速度場的方法及其裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及地球物理勘探技術領域，特別涉及一種基于VSP旅行時雙加權層析反 演速度場的方法及其裝置。
【背景技術】
[0002] 目前為止，中國西部地區疊前深度偏移仍然尚未取得顯著成效，其本質原因是由 于難以確定地下介質的速度場。在該種地區下，速度場難以確定存在諸多因素，其中包括： 在中國西部地區，干旱的山體低降速帶厚度大，達到500-1200米；普通小折射和微測井等 方法只能反演地區較淺部分的速度場，完全不能反演地區深部的速度場；采用打深井求表 層速度場的方法代價過大，且如此作業后獲得的速度場不足夠精確；普通層析方法中會遇 到射線下去后，回不到地面，形不成回折波的情況。以上諸多的因素最終都導致無法獲得滿 足要求的速度場。
[0003] 由于存在種種不利因素，常規的方法都無法奏效，本領域研究人員開始嘗試新的 方法來反演獲得地下介質的速度場，其中包括基于垂直地震剖面VSP (Vertical Seismic Profiling)初至時間層析的方法來反演地下介質的速度場。層析成像是一種利用在探測 目標表面觀測到的信號來求取目標內部信息的反演方法，最早應用于醫學領域，隨后擴展 到其它領。在地震勘探問題中，層析成像就是利用在地表或井中接收記錄到的地震波的旅 行時、振幅和波形等信息，來重建地下介質的速度等參數的分布。目前，在地震勘探領域應 用最廣泛的層析成像方法是射線旅行時層析成像，也就是利用地震波走時和其傳播的射線 路徑來反演地下介質速度。常用的旅行時層析成像方法有反投影法、代數重建法、聯合迭代 重建法、奇異值分解法、最小二乘QR分解法和最小二乘共輒梯度法等。本申請的發明人發 現上述這些算法均根據穿過單元網格的射線長度來分配走時誤差，走時誤差是從地面發炮 點出發找一條射線到達VSP井下某點，依據疊代速度場的速度，計算出其旅行走時，再與實 際VSP直達波到達時間求得的誤差時間，根據射線長度分配走時誤差雖然最終可以較為準 確的獲得井下遠處的地下介質速度，但是根據射線長度分配走時誤差反而會使得獲得的井 下井旁的地下介質速度越來越不準確，如此，井下井旁的地下介質速度的不準確性無法滿 足需求，進而導致根據地下介質速度進行層析反演的結果的精度和可靠性不足。
【發明內容】
[0004] 為了克服現有技術的上述缺陷，本發明實施例中提供了一種基于VSP旅行時雙加 權層析反演速度場的方法及裝置，其能夠提高層析反演結果的精度和可靠性。
[0005] 本發明實施例的具體技術方案是：
[0006] -種基于VSP旅行時雙加權層析反演速度場的方法，它包括：
[0007] 在區域內采集垂直地震剖面VSP地震數據從而得到VSP地震記錄的初至時間，根 據所述VSP地震記錄的初至時間得到所述區域的初始速度模型；
[0008] 在所述區域內的各個位置根據其距井的距離以及其距地表的深度建立所述區域 的可信度模型；
[0009] 基于采集VSP地震數據時的觀測參數、所述區域的初始速度模型和所述可信度模 型得到所述區域內網格慢度擾動值；
[0010] 通過所述區域內網格慢度擾動值對所述區域的初始速度模型中網格的速度進行 修正得到所述區域的新的速度模型；
[0011] 基于所述新的速度模型得到初至理論走時，判斷所述初至理論走時與實際走時之 差是否滿足預定的閥值，若滿足，則輸出層析反演速度場。
[0012] -種基于VSP旅行時雙加權層析反演速度場的的裝置，它包括：
[0013] 初始速度模型建立模塊，其根據區域內采集的垂直地震剖面VSP地震數據建立所 述區域的初始速度模型；
[0014] 可信度模型建立模塊，其根據所述區域內的各個位置距井的距離以及其距地表的 深度建立所述區域的可信度模型；
[0015] 網格慢度擾動值計算模塊，其根據所述區域的初始速度模型、可信度模型和采集 VSP地震數據時的觀測參數得到所述區域內網格慢度擾動值；
[0016] 層析反演速度場模塊，其通過所述區域內網格慢度擾動值對所述區域的初始速度 模型中網格的速度進行修正得到所述區域的新的速度模型，進而計算得到初至理論走時， 當所述初至理論走時與實際走時之差滿足規定的閥值時，輸出層析反演速度場，當所述初 至理論走時與實際走時之差不滿足規定的閥值時，則基于觀測參數、所述區域的新的速度 模型和所述可信度模型重新得到所述區域內網格慢度擾動值，進而進行迭代，直至所述初 至理論走時與實際走時之差滿足規定的閥值。
[0017] 本發明實施例中的基于VSP旅行時雙加權層析反演速度場的方法及裝置，其在走 時誤差分配計算時，除了單元網格的射線長度外，還引入了可信度模型，利用單元網格的射 線長度和可信度來修正網格慢度擾動值，控制走時誤差的分配，從而提高了層析反演結果 的可靠性和精度，改善了速度層析成像結果。
【附圖說明】
[0018] 在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發明公開的范 圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本發明的理解，并 不是具體限定本發明各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本發明的教導下，可 以根據具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本發明。
[0019] 圖1為本發明在實施例中的流程圖。
[0020] 圖2為本發明實施例中正演模擬采用的地質模型和VSP觀測井。
[0021] 圖3為本發明實施例中正演模擬觀測系統示意圖。
[0022] 圖4為本發明實施例中建立的初始速度模型。
[0023] 圖5為本發明實施例中建立的可信度模型。
[0024] 圖6為本發明實施例中層析反演得到的速度場。
[0025] 圖7為本發明實施例中裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 結合附圖和本發明【具體實施方式】的描述，能夠更加清楚地了解本發明的細節。但 是，在此描述的本發明的【具體實施方式】，僅用于解釋本發明的目的，而不能以任何方式理解 成是對本發明的限制。在本發明的教導下，技術人員可以構想基于本發明的任意可能的變 形，這些都應被視為屬于本發明的范圍。
[0027] 圖1為本發明在實施例中的流程圖，如圖1所示，一種基于VSP旅行時雙加權層析 反演速度場的方法，它包括以下步驟：
[0028] SlOl :在區域內采集垂直地震剖面VSP地震數據從而得到VSP地震記錄的初至時 間，根據VSP地震記錄的初至時間得到區域的初始速度模型，其包括以下步驟：
[0029] S201 :在區域內通過射線追蹤正演模擬的方法采集深井垂直地震剖面VSP地震數 據，利用初至時間拾取軟件拾取VSP地震記錄的初至時間。圖2為本發明實施例中正演模 擬采用的地質模型和VSP觀測井，如圖2所示，圖2中上部為井架，圖2中垂直的黑線為觀 測井。在區域內找3至5 口井，將多級井下檢波器下到不同深度，靠近井壁，并在井口安置 GPS授時地震儀；然后采用放小炮的方法，可以采用0. 5kg至Ikg的藥量，根據區域地質構 造的復雜程度，可以在山上用GPS授時爆炸機進行放炮；圖3為本發明實施例中正演模擬觀 測系統示意圖，如圖3所示，炮距為100米，倒距25米，放炮的規模為101炮*215道。利用 GPS授時地震儀全天候接收VSP地震記錄。根據GPS授時地震儀接收的VSP地震記錄拾取 零井源距VSP的初至時間，具體過程如下，利用初至時間拾取軟件，拾取零井源距VSP每一 道的初至時間TR(I)，I = 1…N，其中，I為地震記錄道序號，N為VSP地震記錄總道數。
[0030] S202 :利用區域已知的地質構造信息建立初始構造模型。
[0031] 根據區域已知的地質構造信息建立初始構造模型，已知的地質構造信息至少包括 地下反射界面的深度、反射界面的形態、斷層位置和斷層走向之一。
[0032] S203 :基于VSP地震記錄的初至時間反演得到井周的層速度，通過層速度對初始 構造模型進行處理得到網格的初始模型速度。
[0033] 基于拾取零井源距VSP的初至時間進行反演得到井周的層速度，具體而言在零井 源距條件下，根據零井源距VSP的初至時間得到不同深度的初至到達的時差，再計算出各 深度上的層速度，也就得到了井周的層速度。然后通