專利名稱：從已獲得的壓縮波反射數(shù)據(jù)估算剪切波反射數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從已獲得的壓縮波反射信息估算剪切波反射信息的方法。
在地球物理學(xué)研究中，壓縮波或P波反射特性的用途是眾所周知的。各種地震剖面一般都是從可提供關(guān)于地層特性有用信息的各種壓縮波地下反射特性產(chǎn)生的。近代，在獲得能更多地提供有關(guān)各種地下地層特性有用信息的各種地震剪切波或S波地震剖面方面，人們的關(guān)注日益增長，因為這些有用信息能與從壓縮波地震剖面得到的信息一起使用。例如，壓縮波地震剖面能提供關(guān)于地下各地層的可壓縮性方面的有用信息，而剪切波地震剖面能提供關(guān)于地下地層剛度方面的有用信息。剪切波地震反射波的噪聲比壓縮波地震反射波的噪聲大，因而使判斷困難。此外對剪切波的反射波的檢測比壓縮波的反射波的檢測更為困難。剪切波反射波的幅值一般比壓縮波的反射波小得多，因而使檢測困難;并且為了使剪切波面直接在地下地層中傳播以感生出一種剪切波反射波，同為了獲得壓縮波反射特性的要求相比，則前者需要專用傳感器和更多步驟。這就使剪切波反射波特性的獲得更加困難。成本更高而且耗時更多。
剪切波特性是難以獲得的，然而它在勘探烴類物質(zhì)方面卻很有用處。產(chǎn)生壓縮波反射波幅度反?，F(xiàn)象的烴類礦層并不產(chǎn)生類似的剪切波反射波幅度異?，F(xiàn)象。出現(xiàn)這樣一種結(jié)果是因為剪切波并不響應(yīng)于任何流體，因此，對氣體、油類和水并不產(chǎn)生不同的幅度異?，F(xiàn)象?？墒牵惓r性卻會引起壓縮波幅度的異?，F(xiàn)象，例如鹽、煤和硬巖夾層也通常都具有相同的異常剪切波特性。然而，因為大多數(shù)所研究的幅度異?，F(xiàn)象是出現(xiàn)在近海的，而剪切波地震數(shù)據(jù)只能在岸上錄出，所以剪切波信息的這樣一種用途并沒得到廣泛利用。
若干年來一直都在進行著要把剪切波信息應(yīng)用于提供有用數(shù)據(jù)的努力。由S.Domenico著并于1984年刊載在“Geophysic(地球物理學(xué))”雜志49卷第8期上的題為<根據(jù)剪切壓縮波速度確定巖性和孔隙度>一文和題為<利用剪切、壓縮波地震特性解釋地層的情況研究>(由M.McCormik等人著、在1984年“Geophysics”雜志49卷第5期上刊載的)一文都集中地以Vp/Vs比值作為巖性和孔隙度的一個有用特征。但是在許多情況下，Vp和Vs是密切相關(guān)的。因此為了從剪切波特性抽取關(guān)于地層透視方面的有用信息，就有必要在相當(dāng)細(xì)的間隔中測量Vp/Vs比值的較小變化。實踐證明，這樣一種可能性用現(xiàn)有的剪切波技術(shù)是難以實現(xiàn)的。
然而，存在有一種Vs與Vp具有截然不同特性的情況，這種情況出現(xiàn)于因在孔隙中存在有氣體而強烈影響巖石特性的地球下表面部分中。當(dāng)某一多孔巖石的孔內(nèi)流體從海水變?yōu)闅怏w而沿著某一斷層上升時，則Vp一般是減低的。在高度多孔的弱固結(jié)巖石中，Vp將大為減低，并產(chǎn)生反射比和烴類物質(zhì)指示標(biāo)記的明顯橫向變化。相反，所述孔隙中的流體變化只引起Vs的小量變化，結(jié)果使反射比的橫向變化可忽略不計。因此，當(dāng)烴類物質(zhì)指示標(biāo)記應(yīng)在壓縮波地震剖面上突出為幅度異常時，則在相應(yīng)的剪切波地震剖面上即使有幅度異常也極小。如果壓縮波幅度異常是由諸如鹽或煤的巖性異常所引起的話，則在剪切波剖面上也同樣應(yīng)顯現(xiàn)。因此，剪切波的最好的可能用途應(yīng)當(dāng)是用來辨別真實的(烴類物質(zhì))和假的(巖性)幅度異常現(xiàn)象。
人們久已認(rèn)識到壓縮波的反射率是入射角的一個函數(shù)。Zoeppritz公式描述了這種性能，該公式包含剪切波速度信息。雖然剪切波數(shù)據(jù)可通過從幅度水平錯距數(shù)據(jù)提取這樣的剪切波數(shù)據(jù)而根據(jù)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)估算出來，但是有許多問題使它難于從真實的地震數(shù)據(jù)獲得剪切波反射率的有效估算值。例如，這種剪切波反射估算值(下文稱為偽剪切波估算)對于NMO速度方面的小量誤差是極為敏感的。各偽剪切波值都是通過在每個層位的某一NMO校正后的CDP集合中測量P波數(shù)據(jù)的幅度特性而得到的。為了防止引入各種速度誤差而對時間或速度所進行的校正是使各軌跡之間產(chǎn)生近于完全的時間校正，對該CDP集合中的每個反射量來說是需要的。但是，盡管在進行NMO校正時、對于堆垛速度的確定給予了注意，常用的NMO校正方法還總趨于遺留某些地震數(shù)據(jù)的殘留標(biāo)準(zhǔn)時差以致對后來進行的各羥泄浪闃狄敫髦治蟛?。因此悲d⒚韉囊桓瞿康氖俏玫驕返奈奔羥惺荻峁┮恢址椒ā 因此，本發(fā)明歸屬于一種從壓縮波反射信息產(chǎn)生剪切波反射信息的方法，它包括下列各步驟a)從若干聲波源產(chǎn)生逐漸下降的聲波，并在若干接收機處接收和記錄在某一地下界面上產(chǎn)生的逐漸上升的波形;
b)把所述錄下的反射波集合成具有某一公共反射邊界的各不同源和接收機的水平錯距組;
c)對所述集合的反射波進行規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時差校正;
d)在給定的時間點上為不同的源接收機水平錯距值測量所述集合波的幅值;
e)對所述集合波軌跡確定平滑的區(qū)間速度函數(shù);
f)根據(jù)所述平滑的區(qū)間速度函數(shù)和所述水平錯距確定所述集合軌跡的入射角;
g)直接從所述測得的幅度水平錯距值確定剪切波反射信息以使所述信息等效于直接利用剪切波所測得的剪切波反射信息。
現(xiàn)將參考各附圖對本發(fā)明進行更詳細(xì)地描述，附圖中

圖1說明利用一系列源和接收機的一個海底地震勘探系統(tǒng);
圖2說明一個壓縮反射波軌跡的CDP集合和表示具有水平錯距的軌跡幅度變化曲線圖;
圖3以流程圖的形式說明一種根據(jù)在某一進行地震勘探的區(qū)域中所得到的壓縮波反射特性而為該區(qū)域估算剪切波反射特性的方法;
圖4a至d以流程圖的形式說明另外的一些用于把由地震勘探中所得到的壓縮波特性同用圖3的方法所估算出的偽剪切波反射特性進行對比以便為引起壓縮波反射和/或偽剪切波反射特性的異?，F(xiàn)象而確定存在有烴類物質(zhì)可靠標(biāo)志的方法;
圖5說明通過圖1和2的方法所得到的一種壓縮波地震剖面。
圖6說明一種通過圖3的方法，同時利用圖5的數(shù)據(jù)而估算出的偽剪切波地震剖面;
圖7說明圖5的壓縮波平方值的地震剖面;以及圖8說明通過把壓縮波反射信息與估算出的偽剪切波反射信息進行比較的比較分析方法而計算出的一種地震剖面。
圖9以流程圖的方式說明一種對地震數(shù)據(jù)的殘留標(biāo)準(zhǔn)化時差(RNMO)進行校正的方法;
圖10a說明被構(gòu)成圖9方法的一部分的推演濾波器的帶通特性;
圖10b說明圖10a的推演濾波器的頻域構(gòu)成;
圖11說明對地震數(shù)據(jù)進行RNMO校正的效果;以及圖12以流程圖的方式說明對所產(chǎn)生的壓縮波進行計算其入射角的另一種方法。
參考各附圖，圖1說明一般用于海底地震勘測的源和接收機組。應(yīng)當(dāng)清楚，所述機組同樣也適用于陸地上的地震勘測，并且本發(fā)明可應(yīng)用于這兩種勘測所收集的數(shù)據(jù)。但是當(dāng)用于陸地勘測時，就要用一附加的靜態(tài)校正(這將在下面詳述)，而這種校正在海上環(huán)境中是不需要的。
在收集數(shù)據(jù)期間，一般是使源S1……Sn順序啟動以產(chǎn)生部份地從各地表界面層反射回來的遞減聲波，同時產(chǎn)生由接收機R1……Rn所接收并記錄的遞升反射信號(軌跡)。在后繼的為產(chǎn)生地震剖面的處理過程期間，所記錄的信號經(jīng)常是收集作為共深點(CDP)堆的。在圖2中為離得近和遠(yuǎn)的各配對的源和接收機以及介于二者距離間的各配對的源和接收機示出一個典型的共深點集合。在這個集合中的各信號都已經(jīng)用某一公知方法對其進行過標(biāo)準(zhǔn)時差(NMO)校正的。如果涉及陸地發(fā)射，則在圖2中所記錄的信號集合也都已預(yù)先經(jīng)礱嬉恢灤躍蔡Ｕ砉?。NMO校正和表面一致性靜態(tài)校正二者都是本技術(shù)中所公知的，因而這里不再重復(fù)對此詳述了。然后，通常對圖2所述的信號集合進行CDP堆疊以便提高反射信號的信噪比，于是把該堆疊成的軌跡用來產(chǎn)生壓縮反射波特性的地震剖面。
本發(fā)明的方法使用了對水平錯距進行過CDP集合的壓縮波的幅度變化值〔在這里表示為Ap(X)〕以便在各時間選定點上估算出剪切波反射數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)又可用來產(chǎn)生相應(yīng)于所述CDP堆疊的壓縮波地震剖面的偽剪切波地震剖面。正如在本技術(shù)領(lǐng)域中所公知的，水平錯距指的是用以產(chǎn)生某一信號軌跡的、配對的源和接收機間的距離。圖2還示出隨著在兩個時間選定點tl、tl+△t上所集合成的軌跡的水平錯距而變化的幅度變化值A(chǔ)p(X)。
為了搞清本發(fā)明的方法，就有必要對于隨水平錯距而變的幅度變化產(chǎn)生影響的各種因數(shù)進行討論。這些因數(shù)是P波反射系數(shù)Rp(在某一反射界面上的壓縮波的反射系數(shù))，各傳送通道因數(shù)(聲波擴散和傳播特性)，源-接收機組和地表界面層的位置的幾何特征、以及諸如傳感器耦合等的隨機變化(主要是用于陸地式發(fā)射的小型地震儀)以及淺水衰減。關(guān)于這些因數(shù)，通過適當(dāng)選擇發(fā)射條件可使大多數(shù)因數(shù)(Rp除外)對值A(chǔ)p(X)影響最小。但是所有這些因素(Rp除外)都不能徹底被消除，而在本發(fā)明的處理步驟中將得到補償，這些步驟將在下面進行更詳細(xì)的描述。在本發(fā)明中把影響Ap(X)值的各種因數(shù)進行量化，以便為提供剪切波反射波幅值的信息而可確定因剪切波反射波所造成的Ap(X)值的變化影響。
所述反射系數(shù)Rp是必須用本發(fā)明的方法來確定的最重要的因數(shù)之一，眾所周知的Zoeppritz公式涉及所述反射系數(shù)Rp同各變量ρ、Vp、Vs、ρ′、Vp′、Vs′的關(guān)系，其中ρ、Vp和Vs分別是在某一地層界面處、上部介質(zhì)中的密度、壓縮波速度和剪切波速度，而ρ′、Vp′和Vs′分別是在該界面處、下部介質(zhì)中的密度、壓縮波速度和剪切波速度。
在考慮Zoeppritz公式中的這些因數(shù)的關(guān)系的同時，可作某些假設(shè)。首先假設(shè)，穿過某一反射邊界的相對速度/密度的變化都是小的，其次假設(shè)配對的源和接收機間的入射角θ都是小的。一般，為了保證第二假設(shè)是準(zhǔn)確的，在所收集的各軌跡中可使用同源和接收機間的法線所成的角為22°以下的各種角度。在這些假設(shè)的簡化條件下，Zoeppritz冪級數(shù)公式可擴展成它的分量，通過略去其二次項而產(chǎn)生下列簡式Rp(θ)≈P+Qsin2θ (1)P＝Rpo(2)Q＝Rpo-8T2Rso+(2T2-1/2)△ρ/ρ (3)其中△ρ＝ρ-ρ′;
θ是同配對的源和接收機間的聲波通道的法線所成的角;以及T＝Vs/Vp的平均值 (4)R 是規(guī)定的入射P波反射系數(shù);而Rso是規(guī)定的入射S波反射系數(shù)(Rpo和Rso都代表垂直于某一反射邊界而傳送的P和S波的系數(shù))。
對于上面討論過的各一次因數(shù)(例如傳送通道因數(shù)、幾何特征、隨機變化等)來說，它們都沒有通過恰當(dāng)?shù)剡x擇發(fā)射條件和預(yù)處理而消除，相反、它們?nèi)栽谟绊懼S水平錯距而變的幅度變化Ap(X)，該Ap(X)可由下式表達
Fi～1+gisin2θ (5)式中i＝1至N個影響因數(shù)。
因此，可以把所有剩下的影響因數(shù)總的表達為Ap(θ)≈(F1F2…Fn)Rp(θ) (6)也可將Ap(θ)值表達為下面的通式Ap(θ)＝P+Qsin2θ (7)其中P＝Rpo(8)以及Q＝GRpo-8T2Rso+(2T2-1/2) (9)其中G=ΣiNgi]]>(10)公式(10)表示由上面論及的各種影響因數(shù)(例如傳送通道因數(shù)、幾何特征、隨機變化等，它們都未通過發(fā)送條件或預(yù)處理而從各集合的軌跡中消除)所引起的對集合軌跡中的總的幅度影響。
對于以已知水平錯距所記錄的軌跡來說，公式(7)可改寫為Ap(x)～P+Qfx2(11)其中X表示由圖1的源和接收機組的空間定位所確定的已知水平錯距值，Ap(X)是為某一確定的水平錯距X而測得的幅值，而f表示為把水平錯距換算成入射角(它是根據(jù)NMO校正而導(dǎo)出的)的換算因數(shù)。
f＝(VINT/tVst) (12)其中VINT是某一估算出的區(qū)間速度(P波通過研究中介質(zhì)的速度)，而Vst是某一估算出的堆垛速度(把某一堆棧排成一行行軌跡所用的有效速度)，以及t是一種雙向傳送時間。
公式(11)可對每個選定時間點求解P和Q值，同時利用一種例如迭代最小均方程序以求出P和Q點的最佳“擬合值”。根據(jù)所算得的P和Q值，用公式(8)可求出各Rpo值。此外，如果T，G，和△ρ/ρ各值都是已知，則可將所確定的Q值代入公式(9)以確定Rso(即規(guī)定的剪切波反射系數(shù))。T值〔公式(4)〕對Q的關(guān)系可說明如下T= (Q)/(VP/VS) Q1.4 GRpo-4Rso+1/2△ρ/ρ2.0 GRpo-2Rso4.0 GRpo-1/2Rso-3/8△ρ/ρ表中指出，如T＝Vp/Vs＝2.0，則△ρ/ρ在計算Q時為零即消除了一個因數(shù)。在許多場合下，T值甚至為2.0，但是現(xiàn)在就可利用壓縮和剪切波鉆孔記錄來獲得各Vp/Vs的直接測量值，因而在確定了△ρ/ρ和G值的同時就可根據(jù)T、Q和Rpo的確定值來確定Rso值。
△ρ/ρ值經(jīng)?？筛鶕?jù)已知的地表特性而相當(dāng)準(zhǔn)確地預(yù)測出。一般，△ρ/ρ～1/n Rpo，其中n是對某一特定區(qū)域的觀察值，并且一般等于5。也可直接從某一勘探區(qū)域的實際測井記錄中作為測得值而獲得△ρ/ρ值(因為△ρ/ρ＝△Vp/Vp)。
G值是可估算的;因為當(dāng)源和接收機組中使用小型陸地振動速度地震儀時，G通常具有G～0的值。對于海洋爆破所用的水中地震檢測源和接收機來說G通常具有G～1的值。但是也有可能更準(zhǔn)確地估算G值。茲將其計算技術(shù)描述如下選出公式(2)和(3)P＝Rpo(2)Q＝GRpo-8T2Rso+(2T2-1/2)△ρ/ρ (3)對于所述CDP軌跡集合中的每個時間點而言，P和Q是可用例如最小均方計算方法來估算的。通過假設(shè)△ρ/ρ～1/n(Rpo)，就可使公式(3)中的密度項△ρ/ρ去除。于是公式(3)就化成Q=G+(2T2-1/2nRPO)-8T2RSO(13)]]>在簡化Zoeppritz方程的過程中，曾經(jīng)假定T和G是隨時間(因而當(dāng)然是深度)而緩慢地變化的。因此估算它們的值所需要的一切就是一種由它們的各組成部份組成的、平滑的或經(jīng)低通濾波的型式。這可根據(jù)在就近的各鉆孔中所測得P波和S波鉆探記錄數(shù)據(jù)中取得。因此，當(dāng)P和S波的速度(Vp′，Vs′)都取自相應(yīng)的鉆探記錄中時，函數(shù)T就可估算為
其中<>指的是一種低通濾波操作。
其次，如果合成的P和S波的反射波Rpo′和Rso′都是從P和S波鉆探記錄中導(dǎo)出的，則通過組合公式(8)和(9)以及低通濾波而形成下面的估算函數(shù)GG≈(⟨PQ⟩P2)+8T2(R′POR′SO)RPO′2-(2T2-1/2)n(15)]]>一旦G是已知值，則(9)式就能解出Rso。
Rso＝(1/n(G+2T2-1/2)P-Q)/8T2(16)因此，首先利用迭代過程解方程(7)以確定P(其中P＝Rpo)和Q，然后解方程(9)以確定Rso，所述壓縮波反射系數(shù)Rpo和剪切波反射系數(shù)Rso二者都可根據(jù)測得的隨水平錯距而變化的幅度變化值A(chǔ)p(X)而確定?？梢杂眠@些值來同時作出壓縮波和剪切波地震剖面以便判斷和分析。
接著轉(zhuǎn)向圖3，現(xiàn)將公開本發(fā)明的方法。這一方法是可借助一種能在現(xiàn)有的通用數(shù)字計算機上運行的典型計算機程序而實施的。
在步驟101開始，運用圖1的地震數(shù)據(jù)采集設(shè)備得到VRMS、T、S諸值和采集(發(fā)射的)和物理的參數(shù)，并輸入到計算機，其中VRMS表示堆垛速度(Vst)，T＝<Vs′/Vp′> (17)該T值是一種從實際鉆孔記錄中所得到的濾波后平滑的Vs′/Vp′型式;以及S=⟨RP′RS′⟩⟨RP′2⟩]]>該S值也是從實際鉆孔記錄中所得到的濾波后(平滑的)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。這些采集參數(shù)包括用于數(shù)組參數(shù)中的源和接收機的類型方面的參數(shù)。所述物理參數(shù)包括彈性衰減參數(shù)q。
接著進行到步驟103，將按NMO校正的CDP軌跡集合讀入計算機(這些軌跡也都是在需要時預(yù)先處理過的，以便作附近表面的靜態(tài)校正，例如對陸地發(fā)射的校正)。然后在步驟104，按照圖9的方法對NMO校正后的CDP軌跡進行殘留的NMO校正。
偽剪切波的估算值對NMO速度的少量誤差都是很敏感的。標(biāo)準(zhǔn)時差是一種對于隨增加著的源和接收機間的水平錯距而延長反射時間的有規(guī)則的移位。在讀入計算機之前，上面所用校正CDP軌跡集合的一種典型標(biāo)準(zhǔn)時差的校正方法將使沿著時間層位的各地震事件(seismicevents)拉平。雖然NMO校正方法多少有點效果，但它卻趨于使所述數(shù)據(jù)遺留某些殘留標(biāo)準(zhǔn)時差。可以把各標(biāo)準(zhǔn)時差的誤差表達為可顯著降低地震位移測量結(jié)果質(zhì)量的堆垛速度方面的誤差，并將引起各幅值偏差以致又將掩蓋來自土壤內(nèi)反射層的真實幅度-水平錯距特性。對殘留標(biāo)準(zhǔn)時差的校正是根據(jù)主要反射層的幅度偏移性能的確定對每個時間取樣進行估算的。
現(xiàn)在來描述殘留標(biāo)準(zhǔn)化時差的校正方法，該方法通過對在已經(jīng)完成標(biāo)準(zhǔn)時差(NMO)校正之后為獲得地震數(shù)據(jù)的原始反射層R(X，T)幅度偏移特性的每個時間采樣，估算其殘留標(biāo)準(zhǔn)時差。準(zhǔn)確到一級(firstorder)的物理特性變化的所需結(jié)果是R(xT0)=ρ(T0)+[Q0-δVVoldT0(V0Vold)2ρ′]X2T02V02(18)]]>
其中Vold+δV是準(zhǔn)確的堆垛速度;
To是在規(guī)定入射角時的雙向傳送時間;
X是水平錯距;
Vo是基準(zhǔn)速度;
P和Qo均是Zoeppritz公式的一次展開式(first order expansion)對于P波反射比的系數(shù);而P′是P的一次導(dǎo)數(shù)根據(jù)公式(18)，δV是根據(jù)如下的時間偏移統(tǒng)計而估算的δV=p′Q0-δVVoldT0(V0Vold)2ρ12ρ12(19)]]>其中<>是在某一以To為中心的窗口中的時間平均值與<P′P′>相比，<P′Qo>將多般是可忽略不計的。因此具有時間量綱的公式(19)就變?yōu)棣膖=δVVoldTo(VoVold)2(20)]]>為使時間偏移t與辛鬘MO發(fā)生關(guān)系，就產(chǎn)生TRES=TO-δt(x2To2Vo2) (21)]]>借助圖9，公開了本發(fā)明的殘留NMO影響的校正方法。在步驟1030，把可靠的CDP數(shù)據(jù)的各隅角頻率(f1、f2、f3、f4)(如在圖10a中所說明、并由眾所周知的CDP數(shù)據(jù)分析方法所確定)，諸如NMO-校正后的CDP集合、軌跡長度、采樣速率以及水平錯距等物理參數(shù)輸入某一通用數(shù)字計算機。在本發(fā)明的另一些實施例中也可將關(guān)于信/噪比(S/Nmin)的下限和堆垛速度曲線圖包括在作為該數(shù)字計算機的輸入中。當(dāng)需要選定加有時間偏移的數(shù)據(jù)時，就可使用該信/噪比。當(dāng)需要對堆垛速度進行校正時，就可使用這些堆垛速度曲線圖。該數(shù)字計算機或者可以是與執(zhí)行圖3的估算偽剪切波算法的同一數(shù)字計算機，或者可以是與通過傳統(tǒng)方法確定該剪切波估算過程中所用數(shù)字計算機相連接的第二數(shù)字計算機。
在步驟1050，計算帶限推濾波器，其方法是采用一個加權(quán)的、“最小二乘方”法，該二乘方適于由隅角頻率f1、f2、f3和f4、采樣速率和軌跡長度(即濾波器長度)〔這些用于形成推演濾波器〕轉(zhuǎn)化而來的某一梯形加權(quán)函數(shù)導(dǎo)數(shù)的“iω”頻率響應(yīng)。參考圖10b，應(yīng)當(dāng)注意從時間零起以+n△t隔開的一對不對稱的峰值+An的離散傅里葉變換是-2An＊Sin(2πn△f)。因此，將求解濾波器最佳(2m+1)點的過程簡化為使m個正弦波擬合到某一線性曲線的過程。
返回到圖9的步驟1070，進行對于該輸入的CDP數(shù)據(jù)執(zhí)行RNMO校正的迭代次數(shù)的選定。已經(jīng)證明凡是堆垛速度誤差呈現(xiàn)為大的殘留NMO誤差，即5-10%誤差者，將在少于10次迭代后就可使諸反射事件獲得近于完善的時間校正。對于本發(fā)明的一般使用來說，所述CDP的精心分析將會使速度誤差限制到小于3%。因此認(rèn)為選定五次迭代可特別滿意地消除所述預(yù)期的速度誤差。在步驟1090來擬合每個時間點上的水平錯距特性，從而為每個時間點計算出噪聲的估算值。對于這樣一種計算來說，使所述水平錯距特性在所述輸入CDP特性的每個時間點上適于下面的公式P+Q(X2VO2TO2) (22)]]>雖然為了計算穩(wěn)定而推薦某一任意選定的Vo＝6，000英尺/秒，但Vo可假設(shè)為任意可變的速度。假設(shè)R(To，X)為在NMO校正時間To時根據(jù)所述輸入CDP軌跡的水平錯距數(shù)據(jù)，則R(TO,X)～P(TO)+Q(TO)X2V02T02(23)]]>于是就可利用在本技術(shù)領(lǐng)域中公知的方法，從公式(23)解出P(To)和Q(To)。在可測得S/Nmin值的本發(fā)明的實施例中，在這里也可按照下式計算出信噪比ρ2(TO)ρ2(TO)+σ2(TO)(24)]]>其中方差δ2(To)是按照下式估算的σ2(TO)=(1N-2) ［(R(TO,X)-P(TO) -Q(TO) (X2VO2TO2)2］]]>
繼續(xù)進行到步驟1110，使在步驟1050確定的推演濾波器與在步驟1090的向前10個P軌跡的傅里葉變換進行卷積以計算頻域P′軌跡，然后再將其變換回到所述時域。在步驟1130，根據(jù)下面的關(guān)系式確定V/V<P′Q>/<P′2> (26)其中<P′Q>/<P′2>是在各移動的時間窗口中算出的。
由于已知Q=-(δVVold)T0(V0Vold)2ρ′-----(27)]]>P′是通過對某一以To為中心的時間窗口進行加權(quán)最小二乘方擬合而解出的，于是δVVoldT0(V0Vold)2=ΣWtPt′QtΣWtPt′2=δt---(28)]]>式中Wt是對該窗口內(nèi)的Tth采樣的余弦加權(quán);
P′、Q和P′2是通過與某一自乘的(raised)余弦加權(quán)函數(shù)W進行卷積然后通過除法而形成的以便求取每個時間點上的估算值。
在步驟1150，為利用各種信噪比的本發(fā)明的實施例而確定各可靠的時間。當(dāng)某一信噪比已經(jīng)提供時，該輸入就對于應(yīng)當(dāng)使用多少個由上面所確定的(δV，時間)值提供一種截止值。在所述曲線的確定過程中將在各數(shù)值之間利用這些可用值的線性判讀。
繼續(xù)進行到步驟1170，以正好與堆垛初始NMO校正數(shù)據(jù)的相同方法來形成一種堆垛速度函數(shù)Vst。在步驟1190，按照下面的公式修改這些堆垛速度Vnew=Vold+ ［δVVoldToVoVold］VoldTo(VoldVo)2(29)]]>
繼續(xù)進行到步驟1210，確定通過速度校正的CDP數(shù)據(jù)的所需迭代次數(shù)是否已經(jīng)完成。如果需要附加該CDP迭代次數(shù)，則程序就返回到步驟1090以便對在步驟1190中所計算的校正后速度CDP數(shù)據(jù)進行下一次速度校正的迭代。如果在步驟1210確定所有CDP集合已經(jīng)完成必需次數(shù)的速度校正的迭代，從而已經(jīng)消除了NMO校正后CDP數(shù)據(jù)的RNMO水平錯距;則本發(fā)明方法就以步驟1250返回到圖3的步驟105。
通過參考圖11就可看到一個從地震數(shù)據(jù)中消除RNMO水平錯距的實例，圖11表明在RNMO校正之前的NMO校正的CDP數(shù)據(jù)以及準(zhǔn)確到5、10、15和20次迭代的RNMO數(shù)據(jù)。在圖3的步驟105，在某一時間記數(shù)器中置定時間T＝0。隨后在步驟107，則對于該時間記數(shù)器中所置定的時間可按下式計算出“深度”＝ZZ＝VRMS·時間/2 (30)這是一種速度VINT的估算區(qū)間，以及關(guān)于對于水平錯距特性的幅度產(chǎn)生影響的各種因數(shù)的決定性分量Gdet。例如，某些決定性因數(shù)是由某些已知公式所支配。這些因數(shù)包括球面展開(spherical spreading)，它可定義為SS＝-(1/2)V(3)/VINT3(31)其中V3＝(1/T)STOVINT3·tdt (32)其中T＝單向傳送時間;源、接收機組的方向性系數(shù)(SRD)，它可定義為SRD＝-1/6(πsl)2/V2INT(33)其中S表示源信號的頻率1＝機組長度;以及衰減(AT)，它可定義為
AT＝-/q(πsl/V2INT)VRMS(34)利用這些公式就可為這些影響因數(shù)而確定Gdet。其后，在步驟109，使計數(shù)器置位，此時用于該集合軌跡的近距水平錯距值×具最小的入射角θ，而在步驟111，這一入射角θ是用下式估算的sin2θ =(VI N TVR M S·X2X2+4X2) (35)]]>在后繼步驟113，使水平錯距記數(shù)器X遞增，它的下一個水平錯距值為X(向具有最遠(yuǎn)水平錯距的軌跡移動的集合中的下一軌跡的水平錯距)，然后在步驟115，做出是否所有水平錯距(所有軌跡)已經(jīng)處理完畢的判定。如果為“否”、則就為在步驟113中所遞增的最新水平錯距估算入射角θ。
雖然上述方法可產(chǎn)生關(guān)于入射角θ的滿意估算值，但是也可利用下面的另一方法更精確地計算入射角θ，現(xiàn)將參考圖12來描述這種方法。
地震勘探一般是對具有不同地質(zhì)特性的若干層組成的地下地層而進行的。例如參見圖1，圖中示出所要研究的兩個作為舉例的地下地層。為進行下面的推導(dǎo)起見，在這里把Ui定義為層1頂部的速度，把t定義為所產(chǎn)生的地震能量進入層1時的時間，Vi是層1內(nèi)的速度，而α具有加速度的量綱并且是一種輸入?yún)?shù)。因此，地層1內(nèi)的速度Vi是用如下式的步驟2030來確定的Vi＝Ui+αi(t-ti) (36)然后按照下面的方法、在步驟2050確定各軌跡的Ui值。從下面的速度均方值的定義開始Vi2=(1/ti)∫otrV2dt(37)]]>于是ti+1Vi+12-tivi2=∫trtr-1V1dt(38)]]>假設(shè)該地層的速度是線性地增加的，則將給出ti+1Vi+12-tivi2=∫trtr-1[Ui+ai(t-ti)]2dt---(39)]]>
該式結(jié)果產(chǎn)生下面Ui的二次方程表達式(ti+1-ti)U2i+αi(ti+1-ti)2Ui+(αi/3)(ti+1-ti)3-ti+1vi+12+tiV2i＝0 (40)在用步驟2050算出Ui以后，就在步驟2070通過對每個界面處的兩個速度估算值進行平均，并對各結(jié)果值按某一三次樣條函數(shù)進行內(nèi)插而獲得一種濾清的區(qū)間速度函數(shù)。
然后在步驟2090根據(jù)用步驟2070算得的濾清的區(qū)間速度函數(shù)的水平錯距和片刻計算各入射角。為下面的推導(dǎo)起見，使用下面的符號t＝單向傳送時間;
ρ＝密度;
α＝壓縮波速度;
β＝剪切波速度;
θ＝入射角(其中θi將表示第i個反射層的入射角，而θo將表示在表面處的入射角);
P＝sinθiαi＝sinθoαoV(n)＝(l/t)∫toαn(t′)dt′Zi＝第i層厚度;
Xi＝為第i層的射線所橫過的側(cè)距;
X＝總的水平錯距于是對任一地層來說Xj＝Zjtanθj＝Zj[Pαj+1/2P3αj3…] (41)通過積分就產(chǎn)生X＝∫zoPαdz+(1/2)∫zoP3α3dz+… (42)代入dZ＝αdt，因而X＝ρV2t+(1/2)0ρ3V4t+… (43)通過變換，并代入P＝(Sinθ/α)，則得
sinθ =αxv2t-α2v4v2(xv2t)3+… (44)sin2θ=a2v2［-(2x)2(2x)2+4v2t2］ (45)]]>在本發(fā)明的這個實施例中，在算出入射角以后，該算法在步驟2110返回到圖3的步驟1107，在哪里為了按照圖3的步驟111至115的方法估算各對應(yīng)的入射角θ而已經(jīng)處理了所有的水平錯距以后或者利用圖12的方法算出所有的入射角以后，該處理計算機就繼續(xù)進行到步驟117，在那里，利用公式(7)和最小均方的遞歸處理技術(shù)計算P和Q值。接著，計算機進到步驟119，在那里對不是由步驟107中算得的剪切波速度分量Gdet所造成的水平錯距特性估算其幅度分量。這個估算值G是按照下面公式而進行估算的G ≈PQP2+ 8T2S -(2T2-1/2)n-Gd e t(46)]]>隨后，用步驟121，根據(jù)下式算出剪切波反射比分量RRS= - ［Q- ［Gd e t+δG+2T2-1/2n］ P ］/8T2(47)]]>該式是公式(16)的一種重寫型式。于是，計算機進到步驟123，在那里使時間計數(shù)器遞增。在下一步驟125中，確定被處理的軌跡是否已經(jīng)結(jié)束。如果沒有結(jié)束，則計算機返回到步驟107，利用一個新的軌跡時間值，并重復(fù)進行步驟107到123。如果，在步驟125中確定已經(jīng)結(jié)束，則隨后計算機進到步驟127，在哪里確定所有的NMO校正的集合是否都已處理過。如果已全部處理過，則程序就結(jié)束;如果不是，則計算機進行到步驟103，并開始處理一個新的軌跡集合。
在步驟121中，計算機算出各剪切波反射比系數(shù)，然后才可將其加到這些集合的軌跡中以產(chǎn)生代表剪切波反射波軌跡的各軌跡。于是這些剪切波軌跡就可以傳統(tǒng)的方式(CDP堆垛)來產(chǎn)生偽剪切波地震剖面。
在用步驟121完成某一偽剪切波地震剖面計算之時，開始進行壓縮波和剪切波地震剖面的幅度異?，F(xiàn)象的對比分析，以便判定是否存在有正的烴類物質(zhì)標(biāo)記。通過分別參考圖6和圖7就可看到某一地層的估算的偽剪切波剖面和壓縮波剖面。在圖6和7中，重點突出了包括可指示出或者存在烴類物質(zhì)或者存在巖性地層的幅度異?，F(xiàn)象的各地震剖面部份。參考圖4a至d的流程圖可更精確地描述另一些比較壓縮波地震剖面和相關(guān)的估算偽剪切波地震剖面的方法。
借助于圖4a，本發(fā)明的第一種比較分析方法以步驟151開始，在相同的增益條件下輸入各地震剖面Rp和Rs。在步驟153，選定包括指出正在研究的地下地層中可能存在烴類物質(zhì)的幅度異常現(xiàn)象的壓縮波地震剖面部份。用步驟155選擇對應(yīng)于該已選Rp剖面部分的Rs剖面部分。在步驟157比較所選定的Rp和Rs剖面。通過為所選定的異?，F(xiàn)象而確定Rp-Rs的值就可進行Rp對Rs的比較。如果在步驟159，指示該兩種所選異常現(xiàn)象之間有著高度的相似性(即Rp-Rs＝0)，則在步驟161中就對所選定的Rp剖面部分判定為存在負(fù)的烴類物質(zhì)。如果在步驟159中指示該兩種所選異?，F(xiàn)象之間的相似程度低(即Rp-Rs并不趨于零)，則在步驟163中，對所選定的Rp剖面部分判定為存在正的烴類物質(zhì)。如果在步驟165確定所研究的最后壓縮波地震剖面幅度異?，F(xiàn)象已經(jīng)處理過了，則該算法就結(jié)束。如果還有別的壓縮波地震剖面幅度異?，F(xiàn)象待研究，則該算法就在步驟167返回到步驟153以便作進一步處理。
其次借助圖4b，用步驟176開始本發(fā)明的第二個比較分析方法，在該步驟中以相等的增益輸入各地震剖面Rp和Rs。緊接著到步驟178，計算壓縮波地震剖面同偽剪切波地震剖面的幅度差值(Rp-Rs)。在步驟180，選定包括可指示出在該所研究的地下地層中可能存在烴類物質(zhì)的幅度異?，F(xiàn)象的壓縮波地震剖面部分。在步驟182選定對應(yīng)于所選Rp剖面部份的(Rp-Rs)剖面部分。在步驟184，將對應(yīng)于先前選定的Rp剖面部分的所選Rp-Rs剖面同所選定的Rp剖面進行對比。如果在步驟186，指示出低的相似度(即Rp剖面的所選定部分的幅度異常現(xiàn)象大，而(Rp-Rs)剖面的所選定部分即使有幅度異常也極小)，則在步驟188，對該Rp剖面的所選定部分判定為存在負(fù)的烴類物質(zhì)。如果在步驟186指示出高度的相似性(即Rp和(Rp-Rs)剖面的所選定部分存在著相同的幅度異?，F(xiàn)象)，則在步驟190，對該Rp剖面的所選定部分判定為存在正的烴類物質(zhì)。如果在步驟192，判定所研究的最后壓縮波地震剖面幅度異?，F(xiàn)象已處理過，則該算法就結(jié)束。如果還有別的壓縮波地震剖面幅度異常現(xiàn)象待研究，則該算法就在步驟194返回到步驟180以便作進一步處理。
其次借助圖4C，在步驟201，以相等的增益輸入地震剖面Rp和Rs，從而開始本發(fā)明的第三種比較分析方法。在步驟203，對壓縮波地震剖面R乘方，以便計算出壓縮波地震剖面的R2p。緊接著，進到步驟205，計算壓縮波和偽剪切波地震剖面的幅度之差(Rp-Rs)。在步驟207，通過將該幅度差值(Rp-Rs)乘以Rp而將該幅度差值定標(biāo)到與R2p地震剖面相同的數(shù)值。通過分別參考圖7和8，就可看到對同一地震數(shù)據(jù)進行R2p和Rp(Rp-Rs)地震剖面的比較。在圖7和8中，重點突出了與圖5和6幅度異常現(xiàn)象有關(guān)的地震剖面部分。
返回到圖4C，在步驟209選定一個壓縮波地震剖面部分，該剖面部份包括有一種可指示出在調(diào)查研究中的地下地層中可能有烴類物質(zhì)的一種幅度異?，F(xiàn)象。在步驟211，選定對應(yīng)于所選定的Rp剖面部分的Rp(Rp-Rs)和R2p的剖面部分。步驟213將對應(yīng)于先前所選定的Rp剖面部分的所選定的Rp(Rp-Rs)剖面和所選R2p剖面進行對比。如果在步驟215，指示出低的相似度(即所選R2p剖面部分具有大的幅度異?，F(xiàn)象而所選Rp(Rp-Rs)剖面部分即使有幅度異常現(xiàn)象也極小)，則在步驟217，對所選Rp剖面部分判定為存在負(fù)的烴類物質(zhì)。如果在步驟215指示出高的相似度(即所選R2p和Rp(Rp-Rs)剖面部分出現(xiàn)相似的幅度異?，F(xiàn)象)，則在步驟219，對所選Rp剖面部分判定為存在正的烴類物質(zhì)。如果在步驟221中判定該所研究的最后壓縮波地震剖面幅度異?，F(xiàn)象已經(jīng)處理過了，則結(jié)束該算法。如果還有別的壓縮波地震剖面幅度異常現(xiàn)象待研究，則該算法就在步驟223返回到步驟209以便進一步處理。
借助圖4d，在步驟226，以同一增益輸入地震剖面Rp和Rs，從而開始本發(fā)明的第四種比較分析方法。在步驟228，使壓縮波地震剖面Rp乘以-1，以對該壓縮波地震剖面算出帶符號的SgnRp。緊接著，進到步驟230，計算壓縮波和偽剪切波地震剖面的幅度差值(Rp-Rs)。在步驟232，選定一個壓縮波地震剖面部分，該剖面部分包括有一種可指示出在所研究的地下地層中存在烴類物質(zhì)的幅度異?，F(xiàn)象。在步驟234，選定SgnRp和對應(yīng)于所選Rp剖面部分的(Rp-Rs)剖面部分。在步驟236，將所選SgnRp剖面同對應(yīng)于先前所選定Rp剖面部分的所選(Rp-Rs)剖面進行對比。如果在步驟238指示出低的相似度(即所選定的SgnRp剖面部分具有大的幅度異?，F(xiàn)象而所選定的(Rp-Rs)剖面部分幾乎沒有幅度異?，F(xiàn)象)，則在步驟240，對所選的Rp剖面部分判定為存在負(fù)的烴類物質(zhì)。如果在步驟238，指示出高的相似度(即對所選SgnRp和(Rp-Rs)剖面部分呈現(xiàn)大的幅度異?，F(xiàn)象)，則在步驟242，對所選Rp剖面部分判定為存在正的烴類物質(zhì)。如果在步驟244，斷定所研究的最后的壓縮波地震剖面幅度異常現(xiàn)象還未經(jīng)處理，則該算法就在步驟246返回到步驟232以便進一步處理。
權(quán)利要求
1.一種從壓縮波反射波信息產(chǎn)生剪切波反射波信息的方法，特征在于包括以下各步驟a)從若干聲波源產(chǎn)生逐漸下降的聲波，并在若干接收機處接收和記錄在某一地下界面上所產(chǎn)生的逐漸上升的聲波；b)把所述錄下的反射波集合成具有某一公共反射邊界的各不同源和接收機間的各水平錯距組；c)對所述集合的反射波進行規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時差校正；d)在給定的時間點上對不同的源和接收機間的水平錯距值測量所述集合波的幅值；e)對所述集合軌跡確定平滑的區(qū)間速度函數(shù)；f)根據(jù)所述平滑的區(qū)間速度函數(shù)和所述水平錯距確定所述集合軌跡的入射角；g)直接從所述測得的幅度水平錯距值和所述入射角確定剪切波反射信息，以使所述信息等效于直接利用剪切波會測得的剪切波反射信息。
2.權(quán)利要求1的方法，特征在于其中根據(jù)所述水平錯距的所述平滑后的區(qū)間速度函數(shù)而確定所述集合后軌跡的入射角θ的步驟是按照下面的公式計算的β in2θ =α2V2［(2X)2(2X)2+4V2t2］]]>其中α是在某一給定深度處的區(qū)間速度;V是某一堆垛速度X是所述源/接收機間的水平錯距，以及t是到所述給定深度的單向傳送時間。
3.權(quán)利要求1或2的方法，特征在于其中步驟g)包括以下步驟-為每個所述時間點確定某一值Gdef，該值表示隨水平錯距而影響所述測得的幅度變化的已知因數(shù)的量化值;-為每個所述時間點估算隨水平錯距不同而異的幅度分量G，該分量G不是歸因于某一剪切波分量，并且不是構(gòu)成Gdef的;以及-為每個所述時間點、按照下式確定剪切波反射比分量RsRS=- ［Q- ［Gd e t+δG+2T2-1/2n］ P ］/8T2]]>此時P＝Rpv以及Q＝GRpo-8T2Rso+(2T2-1/2)△ρ/ρ式中Rpo＝標(biāo)準(zhǔn)的入射壓縮波反射系數(shù);Rso＝標(biāo)準(zhǔn)入射剪切波反射系數(shù);T＝(Vs/Vp′)平均值ρ＝密度G＝由隨水平錯距而影響聲波幅度變化的所述已知因數(shù)引起的幅度影響的總額。
4.權(quán)利要求3中所說明的方法，特征在于其中所述值δG是按照下式確定的δGiO..⟨PO⟩⟨P2⟩+8T2S-(2T2-1/2)n-Gde]]>式中<PQ>表示PQ的濾波后的值而<P2>代表P2的某一濾波后的值。
全文摘要
剪切波反射信息的產(chǎn)生，步驟是a)從多個源產(chǎn)生漸降聲波并在多個接收機處接收和記錄漸升的反射波；b)把所述記錄波集合成有共用反射邊界的不同的源接收機錯距組；c)對所述集合波進行標(biāo)準(zhǔn)時差校正；d)為不同水平錯距值測量各給定時間的所述集合波的幅值；e)為所述集合軌跡確定平滑的區(qū)間速度函數(shù)；f)根據(jù)所述錯距和所述速度函數(shù)確定所述集合軌跡的入射角；以及g)直接從所述測量值和所述入射角確定所述信息。
文檔編號G01V1/28GK1033113SQ8810687
公開日1989年5月24日 申請日期1988年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月21日
發(fā)明者斯坦利·杰拉爾·拉斯特, 尼爾·羅德尼·戈因斯, 雷·史蒂文·斯普拉特 申請人:無比石油公司