一種利用斜井直達地震波走時計算地層地震波速度的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于地震勘探技術領域，涉及一種計算地層地震波速度的方法，尤其是一 種利用斜井直達地震波走時計算地層地震波速度的方法。
【背景技術】
[0002] 地震勘探領域，井中地震方法在鉆井井壁放置檢波器接收人工激發的地震波，根 據所接收的地震波傳播時間（也稱為走時)可估計地層的地震波傳播速度或用于反射波數 據處理分析，進而可研究地層的孔隙度、含油氣、泊松比等物理性質，應用于油氣勘探和開 發。目前利用斜井直達地震波走時估計地層速度的方法一般基于垂直井假設。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種利用斜井直達地震波走時 計算地層地震波速度的方法。
[0004] 本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：
[0005] 這種利用斜井直達地震波走時計算地層地震波速度的方法，包括以下步驟：
[0006] 1)設激發地震波的位置為炮點S，其二維坐標為(Xs，zs)，沿鉆井井軌跡有N個地震 波接收點，這些接收點從上到下按從小到大的順序依次記為Ri，R 2，R3, ...，Rn，相應的接收 點坐標記為(Χ?,ζ?)，（X2，Z2)，（X3，Z3)，. . .，（ΧΝ,ΖΝ)，各接收點所接收到直達地震波的實際走 時依次記為tl，t2，t3, · · ·，tN;
[0007] 設地下有N個水平地層，從上到下按從小到大的順序從1開始依次編號，各地層底 界面縱坐標從上到下依次對應接收點的縱坐標Zl，Z2，Z3, ...，ZN，各地層速度從上到下依次 為Vl，V2，V3, · · ·，VN;
[0008] 2)按地震波以直線傳播的假設從上到下逐層計算地層速度，計算公式為：
[0009]
⑴.
[0010] 其中，Lj表示從炮點S到接收點Rj的地震波傳播路徑(也稱為地震射線)在第j個地 層里的長度，其計算公式為：
[0011]
(2) 1 3)對以上計算得到的層速度以丨=1，2,3，...，《采用（21+1)點滑動窗口平均進 行光滑處理，計算公式如下：
[0013]
(3)
[0014] 其中，Μ的大小反映計算結果的光滑程度，Μ的值在Μ〈(Ν-1)/2條件下任意選取，計 算時根據實際情況確定;令迭代次數iter的值為1;
[0015] 4)根據地震波Snell定律計算在速度vi(i = l，2,3,. . .，N)下的理論直達地震波走 時Ti(i = l，2,3, . . .，N)，并計算理論走時Ti(i = l，2,3, . . .，N)和實際走時ti(i = l，2， 3, ...，N)的均方根誤差rms_error;理論直達地震波走時的計算方法采用射線追蹤法，追蹤 過程采用密集射線打靶法;首先從炮點S開始，在沿著以炮點為圓心、以炮點S到接收點Ri方 向為中心的90°扇形范圍內，以小角度(如0.01°)間隔發射密集的地震波射線，射線穿過各 地層界面后的出射角按以下Snell定律計算
[0016]
(4)
[0017] 其中，Θη表示射線從第i-Ι層進入第i層的入射角;射線在各地層界面的交點坐標 (Χ^ζο采用以下兩式計算：
[0018]
(5)
[0019] Zi = zi，i = l，2,3, · · ·，N (6)
[0020] 然后選取這些射線與垂線X = Xl的交點到心最近的射線作為成功射線，并根據下式 計算地震波走時
[0021]
)
[0022]其中，k由下式計算
[0023](8) Κ.Λ=1
[0024] 由上可計算得到各接收點直達地震波走時以及相應的射線路徑在各地層界面上 的交點坐標。理論走時Ti(i = l，2,3, . . .，Ν)和實際走時ti(i = l，2,3,. . .，Ν)的均方根誤差 rms_error用下式計算 到
(9)
[0026] 5)設定一個正數eps以及一個最大迭代次數Nmax，例如eps = 0.01及Nmax = 100。若 計算的理論走時Ti(i = l，2,3,. . .，N)和實際走時ti(i = l，2,3,. . .，N)的均方差rms_error> eps，并且迭代次數iter〈Nmax，則按下式更新速度： (10)
[0027]
[0028]然后令迭代次數iter的值增1并返回步驟4);否則，輸出Vl(i = l，2,3, . . .，N)作為 最終計算結果，計算結束。
[0029]本發明具有以下有益效果：
[0030] 本發明公開一種利用斜井直達地震波走時、適用于斜井、并可估算出光滑的地層 地震波速度的方法。
【附圖說明】
[0031] 圖1為井中地震波觀測示意圖；
[0032] 圖2為井中實測地震波記錄圖；
[0033] 圖3(a)為拾取的實際直達地震波走時，圖3(b)為計算的地層速度曲線；
[0034] 圖4為利用所計算地層速度處理得到的反射地震波成像剖面圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述：
[0036] 如圖1所示，假設激發地震波的位置為炮點S，其二維坐標為(Xs，zs)，沿鉆井井軌跡 有N個地震波接收點，這些接收點從上到下按從小到大的順序依次記為辦，1? 2，1?3, . . .，Rn，相 應的接收點坐標記為(ΧΙ,ΖΙ)，（X2，Z2)，（X3，Z3)，. . .，（ΧΝ,ΖΝ)，各接收點所接收到直達地震波 的實際走時依次記為tl，t2，t3, . . .，tN。
[0037] 1.假設地下有N個水平地層，從上到下按從小到大的順序從1開始依次編號，各地 層底界面縱坐標從上到下依次對應接收點的縱坐標 21，22,23, ...，ZN，各地層速度從上到下 依次為V1，V2，V3, · · ·，VN〇
[0038] 2.按地震波以直線傳播的假設從上到下逐層計算地層速度，計算公式為
[0039]
⑴
[0040]其中，Lj表示從炮點S到接收點Rj的地震波傳播路徑(也稱為地震射線)在第j個地 層里的長度，其計算公式為
[0041]
[0042] 3.對以上計算得到的層速度^(丨=1，2,3，...，《采用（21+1)點滑動窗口平均進 行光滑處理，計算公式如下
[0043]
[0044] 其中，Μ的大小反映計算結果的光滑程度，其值可在M〈(N_l)/2條件下任意選取，計 算時根據實