【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地球物理学，具体涉及一种基于大炮初至的近地表三维速度建模方法。
技术介绍
1、我国西部地区油气勘探潜力大，但近地表地质条件复杂，地形起伏剧烈，速度横向变化大，造成地震波传播速度多样化分布，近地表速度建模难度大，使得如何准确构建近地表速度模型已成为复杂表层速度分析的关键问题。
2、目前，三维高精度地震勘探技术的广泛应用给地震数据处理工作带来了巨大的挑战，且三维复杂表层速度结构分析工作直接关系到后续的静校正和偏移成像的效果。地震层析成像技术利用地震数据反演地下物性参数，通过输入地震波初至走时数据和初始速度模型，利用初至波层析成像的输出结果作为近地表速度模型，该过程中初至波三维层析成像仅需要地震资料中准确的初至时间，无需区分初至波的类型，就能得到地下的速度值，且结果也基本符合低降速带并非严格成层的实际地质情况。近些年的研究也表明，利用初至信息的非线性层析成像方法可以适应近地表速度的空间变化，已成为改善地震资料成像品质的有效手段。
3、因此，亟需提出一种基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，准确获取近地表速度模型，有利于指导地震野外采集确定激发井深以及改善激发效果，为后续地下结构解释和成像工作奠定了坚实的基础。
技术实现思路
1、针对近地表速度建模难度大的问题，本专利技术提出了一种基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，将基于多次回溯的高精度三维射线追踪方法以及基于小折射和微测井等先验信息约束的层析反演方法相结合，同时引入多种优化手段，提升迭代效率，同时
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，包括以下步骤：
4、步骤1，获取地震初至走时数据，对地震初至走时数据进行预处理，确定反演工区信息；
5、步骤2，根据微测井和小折射资料确定低降速带和高速层速度在反演工区内的分布，建立初始速度模型，并根据表层调查资料中的速度信息在原始初至走时数据中添加虚拟检波点；
6、步骤3，对初始速度模型进行高精度三维射线追踪，获得地震波射线传播路径和理论旅行时；
7、步骤4，利用高精度三维射线追踪所确定地震波射线传播路径的理论旅行时与实际地震初至时间之间的差值共同构建层析反演方程组，并使用多种优化手段约束方法求解初始速度模型的慢度修正量，得到更新后理论速度模型，并将更新后理论速度模型的网格慢度传递至地震波射线追踪的网格中；
8、步骤5，根据更新后的理论速度模型的质量，调整理论速度模型，重复步骤3和步骤4进行反演，待反演次数达到预设反演总次数后，输出近地表三维速度模型。
9、优选地，所述步骤1中，对地震初至走时数据进行预处理时，绘制地震初至时间随炮检距的变化关系散点图，剔除奇异点后，保留预处理后的地震初至走时数据；根据工区内炮点和检波点的大地坐标，确定反演工区信息，包括工区的长度a、宽度b和深度c。
10、优选地，所述步骤2中，根据微测井和小折射资料获取速度信息和厚度信息，确定低降速带和高速层速度在反演工区所处空间位置上的分布，获取反演工区内各地层之间的分界点后，沿地层线性内插构建浅层速度模型，并将反演工区内剩余深度处的速度随深度作梯度递增，构建初始速度模型；
11、根据表层调查资料，在原始初至走时数据中添加虚拟检波点，增加近炮检距内检波点数量，所述虚拟检波点设置于炮点和距离炮点最近的检波点之间，虚拟检波点所接收到的地震波初至时间为炮点至虚拟检波点的距离与表层调查资料中速度的比值。
12、优选地，所述步骤3中，包括以下步骤：
13、步骤3.1，将初始速度模型置于三维空间坐标系中进行离散化处理得到三维网格模型，三维空间坐标系中三维网格模型的长度方向为x轴方向、宽度方向为y轴方向、深度方向为z轴方向，将震源放在三维空间坐标系的原点处；
14、步骤3.2，基于多次回溯的高精度三维射线追踪方法，将多次回溯引入三维射线追踪中得到高精度三维射线传播路径，设置高精度三维射线追踪的追踪半径r，确定三维网格模型中高精度三维射线追踪的搜索顺序后，采用波前扩散的方式在工区内根据追踪半径进行搜索，搜索过程中逐步计算三维网格模型中所有信息未知点的旅行时以及确定各信息位置点的前一节点，获取三维网格模型内各网格点的信息；
15、步骤3.3，根据三维网格模型内所有网格点的信息，从检波点出发反向追踪得到从震源到检波点的射线路径，获取射线路径内的网格点坐标信息和走时，得到地震波射线传播路径和理论旅行时。
16、优选地，所述高精度三维射线追踪的搜索范围是以计算点为中心、边长为2r+1的三维立方体，高精度三维射线追踪搜索过程中，将信息已知点的最小走时记作、信息未知点的最小走时记作，信息已知点储存有前一节点的空间坐标，信息未知点的储存的前一节点的空间坐标为（-1，-1），高精度三维射线从震源处出发，对三维网格模型中的各网格点进行搜索，计算得到三维网格模型中各网格点信息；
17、所述高精度三维射线追踪的搜索过程中，在追踪半径内按照直线路径计算网格点m和网格点n之间的旅行时，得到网格点m和网格点n之间的旅行时为，网格点n的最小旅行时为；若网格点m为网格点n的前一节点，则网格点n的信息为，下次计算时将网格点n作为已知信息点。
18、优选地，所述步骤4中，包括以下步骤：
19、步骤4.1，确定层析反演网格的尺寸，根据高精度三维射线追踪得到的地震波射线传播路径的理论旅行时与实际地震初至时间之间的差值，建立层析反演方程组；
20、步骤4.2，基于联合迭代重建法求解层析反演方程组，对初始速度模型进行多次迭代计算，更新得到理论速度模型的慢度修正量；
21、所述步骤4.2中，基于联合迭代重建法求解层析反演方程组时，设置迭代总次数；
22、求解层析反演方程组进行第次迭代计算时，根据第次迭代后各网格的慢度向量和第次迭代后各网格的慢度修正量，计算第次迭代的估算值与第道地震波射线路径的地震道初至时间之间的差值，得到第次迭代时各网格的慢度修正量；
23、同时，限制各网格的慢度修正量不超过自身网格慢度的或或；
24、步骤4.3，计算各网格的慢度修正量，引入松弛因子并限定速度约束区间，更新各网格的慢度向量，直至迭代计算次数达到预设的迭代总次数，得到更新后的理论速度模型；
25、步骤4.4，利用更新的慢度向量和高精度三维射线追踪得到的地震波射线传播路径，重新计算地震波射线传播旅行时，并利用各条地震波射线的理论旅行时与实际地震初至时间之间的差值作为迭代误差，绘制迭代收敛曲线；
26、步骤4.5，将更新后理论速度模型的网格慢度传递至地震波射线所追踪的网格中。
27、优选地，所述步骤4.1中，层析反演方程组如公式（1）所示：
28、 （1）
29、式中，为地震波射线的序号，，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，所述步骤1中，对地震初至走时数据进行预处理时，绘制地震初至时间随炮检距的变化关系散点图，剔除奇异点后，保留预处理后的地震初至走时数据；根据工区内炮点和检波点的大地坐标，确定反演工区信息，包括工区的长度a、宽度b和深度c。
3.根据权利要求1所述的基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，所述步骤2中，根据微测井和小折射资料获取速度信息和厚度信息，确定低降速带和高速层速度在反演工区所处空间位置上的分布，获取反演工区内各地层之间的分界点后，沿地层线性内插构建浅层速度模型，并将反演工区内剩余深度处的速度随深度作梯度递增，构建初始速度模型；
4.根据权利要求1所述的基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，所述步骤3中，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，所述高精度三维射线追踪的搜索范围是以计算点为中心、边长为2R+1的三维立方体
6.根据权利要求1所述的基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，所述步骤4中，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，所述步骤4.1中，层析反演方程组如公式（1）所示：
8.根据权利要求7所述的基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，所述地震波射线传播旅行更新公式为：
9.根据权利要求1所述的基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，所述步骤5中，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，所述步骤1中，对地震初至走时数据进行预处理时，绘制地震初至时间随炮检距的变化关系散点图，剔除奇异点后，保留预处理后的地震初至走时数据；根据工区内炮点和检波点的大地坐标，确定反演工区信息，包括工区的长度a、宽度b和深度c。
3.根据权利要求1所述的基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，所述步骤2中，根据微测井和小折射资料获取速度信息和厚度信息，确定低降速带和高速层速度在反演工区所处空间位置上的分布，获取反演工区内各地层之间的分界点后，沿地层线性内插构建浅层速度模型，并将反演工区内剩余深度处的速度随深度作梯度递增，构建初始速度模型；
4.根据权利要求1所述的基于大炮初至的近地表三维速度建模方法，其特征在于，所述步骤3中，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于大炮初至的...
【专利技术属性】
技术研发人员：程冉，宋建国，李哲，肖逸飞，苏裕斐，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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