一种利用斜井直达地震波走时计算地层地震波速度的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用斜井直达地震波走时计算地层地震波速度的方法，该方法假设激发地震波的位置为炮点S，其二维坐标为(xs,zs)，沿钻井井轨迹有N个地震波接收点，这些接收点从上到下按从小到大的顺序依次记为R1,R2,R3,...,RN，相应的接收点坐标记为(x1,z1),(x2,z2),(x3,z3),...,(xN,zN)，各接收点所接收到直达地震波的实际走时依次记为t1,t2,t3,...,tN。本发明专利技术适用于斜井、并可估算出光滑的地层地震波速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地震勘探
，涉及一种计算地层地震波速度的方法，尤其是一种利用斜井直达地震波走时计算地层地震波速度的方法。
技术介绍
地震勘探领域，井中地震方法在钻井井壁放置检波器接收人工激发的地震波，根据所接收的地震波传播时间(也称为走时)可估计地层的地震波传播速度或用于反射波数据处理分析，进而可研究地层的孔隙度、含油气、泊松比等物理性质，应用于油气勘探和开发。目前利用斜井直达地震波走时估计地层速度的方法一般基于垂直井假设。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种利用斜井直达地震波走时计算地层地震波速度的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：这种利用斜井直达地震波走时计算地层地震波速度的方法，包括以下步骤：1)设激发地震波的位置为炮点S，其二维坐标为(xs,zs)，沿钻井井轨迹有N个地震波接收点，这些接收点从上到下按从小到大的顺序依次记为R1,R2,R3,...,RN，相应的接收点坐标记为(x1,z1),(x2,z2),(x3,z3),...,(xN,zN)，各接收点所接收到直达地震波的实际走时依次记为t1,t2,t3,...,tN；设地下有N个水平地层，从上到下按从小到大的顺序从1开始依次编号，各地层底界面纵坐标从上到下依次对应接收点的纵坐标z1,z2,z3,...,zN，各地层速度从上到下依次为v1,v2,v3,...,vN；2)按地震波以直线传播的假设从上到下逐层计算地层速度，计算公式为：vi=(ti-Σj=1i-1Lj·vj)/Li---(1)]]>其中，Lj表示从炮点S到接收点Rj的地震波传播路径(也称为地震射线)在第j个地层里的长度，其计算公式为：3)对以上计算得到的层速度vi(i＝1,2,3,...,N)采用(2M+1)点滑动窗口平均进行光滑处理，计算公式如下：vi=Σj=11+2MLj·vj/(2M+1),1≤i≤MΣj=i-Mi+MLj·vj/(2M+1),M<i<N-MΣj=N-2MNLj·vj/(2M+1),N-M≤i≤N---(3)]]>其中，M的大小反映计算结果的光滑程度，M的值在M<(N-1)/2条件下任意选取，计算时根据实际情况确定；令迭代次数iter的值为1；4)根据地震波Snell定律计算在速度vi(i＝1,2,3,...,N)下的理论直达地震波走时Ti(i＝1,2,3,...,N)，并计算理论走时Ti(i＝1,2,3,...,N)和实际走时ti(i＝1,2,3,...,N)的均方根误差rms_error；理论直达地震波走时的计算方法采用射线追踪法，追踪过程采用密集射线打靶法；首先从炮点S开始，在沿着以炮点为圆心、以炮点S到接收点Ri方向为中心的90°扇形范围内，以小角度(如0.01°)间隔发射密集的地震波射线，射线穿过各地层界面后的出射角θi按以下Snell定律计算θi=arcsin(visinθi-1vi-1),i=1,2,3,...,N---(4)]]>其中，θi-1表示射线从第i-1层进入第i层的入射角；射线在各地层界面的交点坐标(Xi,Zi)采用以下两式计算：Xi=xs-(zi-zS)tanθi-1,(i=1)xs-(zi-zi-1)tanθi-1,(i=2,3,4,...,N)---(5)]]>Zi＝zi,i＝1,2,3,...,N(6)然后选取这些射线与垂线x＝xi的交点到Ri最近的射线作为成功射线，并根据下式计算地震波走时Ti=Σj=1iLjvj,i=1,2,3,...,N---(7)]]>其中，Lj由下式计算Lj=(X1-xs)2+(Z1-zs)2,(j=1)Σk=1j(Xk-Xk-1)2+(Zk-Zk-1)2,(j=2,3,4,...,N)---(8)]]>由上可计算得到各接收点直达地震波走时以及相应的射线路径在各地层界面上的交点坐标。理论走时Ti(i＝1,2,3,...,N)和实际走时ti(i＝1,2,3,...,N)的均方根误差rms_error用下式计算rms_error=Σi=1N(Ti-Ti)2N---(9)]]>5)设定一个正数eps以及一个最大迭代次数Nmax，例如eps＝0.01及Nmax＝100。若计算的理论走时Ti(i＝1,2,3,...,N)和实际走时ti(i＝1,2,3,...,N)的均方差rms_error>eps，并且迭代次数iter<Nmax，则按下式更新速度：dvi=(i-1)(Ti-ti)NΣj=1iLj,i=1,2,3,...,N---(10)]]>然后令迭代次数iter的值增1并返回步骤4)；否则，输出vi(i＝1,2,3,...,N)作为最终计算结果，计算结束。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开一种利用斜井直达地震波走时、适用于斜井、并可估算出光滑的地层地震波速度的方法。附图说明图1为井中地震波观测示意图；图2为井中实测地震波记录图；图3(a)为拾取的实际直达地震波走时，图3(b)为计算的地层速度曲线；图4为利用所计算地层速度处理得到的反射地震波成像剖面图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：如图1所示，假设激发地震波的位置为炮点S，其二维坐标为(xs,zs)，沿钻井井轨迹有N个地震波接收点，这些接收点从上到下按从小到大的顺序依次记为R1,R2,R3,...,RN，相应的接收点坐标记为(x1,z1),(x2,z2),(x3,z3),...,(xN,zN)，各接收点所接收到直达地震波的实际走时依次记为t1,t2,t3,...,tN。1.假设地下有N个水平地层，从上到下按从小到大的顺序从1开始依次编号，各地层底界面纵坐标从上到下依次对应接收点的纵坐标z1,z2,z3,...,zN，各地层速度从上到下依次为v1,v2,v3,...,vN。2.按地震波以直线传播的假设从上到下逐层计算地层速度，计算公式为vi=(ti-Σj=1i-1Lj·vj)/Li---(1)]]>其中，Lj表示从炮点S到接收点Rj的地震波传播路径(也称为地震射线)在第j个地层里的长度，其计算公式为3.对以上计算得到的层速度vi(i＝1,2,3,...,N)采用(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用斜井直达地震波走时计算地层地震波速度的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设激发地震波的位置为炮点S，其二维坐标为(xs,zs)，沿钻井井轨迹有N个地震波接收点，这些接收点从上到下按从小到大的顺序依次记为R1,R2,R3,...,RN，相应的接收点坐标记为(x1,z1),(x2,z2),(x3,z3),...,(xN,zN)，各接收点所接收到直达地震波的实际走时依次记为t1,t2,t3,...,tN；设地下有N个水平地层，从上到下按从小到大的顺序从1开始依次编号，各地层底界面纵坐标从上到下依次对应接收点的纵坐标z1,z2,z3,...,zN，各地层速度从上到下依次为v1,v2,v3,...,vN；2)按地震波以直线传播的假设从上到下逐层计算地层速度，计算公式为：vi=(ti-Σj=1i-1Lj·vj)/Li---(1)]]>其中，Lj表示从炮点S到接收点Rj的地震波传播路径在第j个地层里的长度，其计算公式为：3)对以上计算得到的层速度vi，采用(2M+1)点滑动窗口平均进行光滑处理，其中i＝1,2,3,...,N，计算公式如下：vi=&Sigma;j=11+2MLj·vj/(2M+1),1≤i≤MΣj=1i-Mi+MLj·vj/(2M+1),M<i<N-MΣj=N-2MNLj·vj/(2M+1),N-M≤i≤N---(3)]]>其中，M的大小反映计算结果的光滑程度，M的值在M<(N‑1)/2条件下任意选取；令迭代次数iter的值为1；4)根据地震波Snell定律计算在速度vi下的理论直达地震波走时Ti，并计算理论走时Ti和实际走时ti的均方根误差rms_error，其中i＝1,2,3,...N；理论直达地震波走时Ti的计算方法采用射线追踪法；5)设定一个正数eps以及一个最大迭代次数Nmax，例如eps＝0.01及Nmax＝100，若计算的理论走时Ti(i＝1,2,3,...,N)和实际走时ti(i＝1,2,3,...,N)的均方差rms_error>eps，并且迭代次数iter<Nmax，则按下式更新速度：dvi=(i-1)(Ti-ti)NΣj=1iLj,i=1,2,3,...,N---(10)]]>然后令迭代次数iter的值增1并返回步骤4)；否则，输出vi(i＝1,2,3,...,N)作为最终计算结果，计算结束。...

【技术特征摘要】
2015.03.03 CN 20151009564671.一种利用斜井直达地震波走时计算地层地震波速度的方法，其特征
在于，包括以下步骤：
1)设激发地震波的位置为炮点S，其二维坐标为(xs,zs)，沿钻井井轨
迹有N个地震波接收点，这些接收点从上到下按从小到大的顺序依次记为
R1,R2,R3,...,RN，相应的接收点坐标记为(x1,z1),(x2,z2),(x3,z3),...,(xN,zN)，
各接收点所接收到直达地震波的实际走时依次记为t1,t2,t3,...,tN；
设地下有N个水平地层，从上到下按从小到大的顺序从1开始依次编
号，各地层底界面纵坐标从上到下依次对应接收点的纵坐标z1,z2,z3,...,z
N，各地层速度从上到下依次为v1,v2,v3,...,vN；
2)按地震波以直线传播的假设从上到下逐层计算地层速度，计算公
式为：
vi=(ti-Σj=1i-1Lj·vj)/Li---(1)]]>其中，Lj表示从炮点S到接收点Rj的地震波传播路径在第j个地层里
的长度，其计算公式为：
3)对以上计算得到的层速度vi，采用(2M+1)点滑动窗口平均进行光
滑处理，其中i＝1,2,3,...,N，计算公式如下：
vi=Σj=11+2MLj·vj/(2M+1),1≤i≤MΣj=1i-Mi+MLj·vj/(2M+1),M<i<N-MΣj=N-2MNLj·vj/(2M+1),N-M≤i≤N---(3)]]>其中，M的大小反映计算结果的光滑程度，M的值在M<(N-1)/2条件
下任意选取；令迭代次数iter的值为1；
4)根据地震波Snell定律计算在速度vi下的理论直达地震波走时Ti，
并计算理论走时Ti和实际走时ti的均方根误差rms_error，其中i＝1,2,3,...
N；理论直达地震波走时Ti的计算方法采用射线追踪法；
5)设定一个正数eps以及一个最大迭...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘池阳，黄翼坚，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61