一種利用斜井直達(dá)地震波走時(shí)計(jì)算地層地震波速度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種計(jì)算地層地震波速度的方法，尤其是一 種利用斜井直達(dá)地震波走時(shí)計(jì)算地層地震波速度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地震勘探領(lǐng)域，井中地震方法在鉆井井壁放置檢波器接收人工激發(fā)的地震波，根 據(jù)所接收的地震波傳播時(shí)間（也稱為走時(shí))可估計(jì)地層的地震波傳播速度或用于反射波數(shù) 據(jù)處理分析，進(jìn)而可研究地層的孔隙度、含油氣、泊松比等物理性質(zhì)，應(yīng)用于油氣勘探和開 發(fā)。目前利用斜井直達(dá)地震波走時(shí)估計(jì)地層速度的方法一般基于垂直井假設(shè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種利用斜井直達(dá)地震波走時(shí) 計(jì)算地層地震波速度的方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 這種利用斜井直達(dá)地震波走時(shí)計(jì)算地層地震波速度的方法，包括以下步驟：
[0006] 1)設(shè)激發(fā)地震波的位置為炮點(diǎn)S，其二維坐標(biāo)為(Xs，zs)，沿鉆井井軌跡有N個(gè)地震 波接收點(diǎn)，這些接收點(diǎn)從上到下按從小到大的順序依次記為Ri，R 2，R3, ...，Rn，相應(yīng)的接收 點(diǎn)坐標(biāo)記為(Χ?,ζ?)，（X2，Z2)，（X3，Z3)，. . .，（ΧΝ,ΖΝ)，各接收點(diǎn)所接收到直達(dá)地震波的實(shí)際走 時(shí)依次記為tl，t2，t3, · · ·，tN;
[0007] 設(shè)地下有N個(gè)水平地層，從上到下按從小到大的順序從1開始依次編號(hào)，各地層底 界面縱坐標(biāo)從上到下依次對(duì)應(yīng)接收點(diǎn)的縱坐標(biāo)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(shè)從上到下逐層計(jì)算地層速度，計(jì)算公式為：
[0009]
⑴.
[0010] 其中，Lj表示從炮點(diǎn)S到接收點(diǎn)Rj的地震波傳播路徑(也稱為地震射線)在第j個(gè)地 層里的長度，其計(jì)算公式為：
[0011]
(2) 1 3)對(duì)以上計(jì)算得到的層速度以丨=1，2,3，...，《采用（21+1)點(diǎn)滑動(dòng)窗口平均進(jìn) 行光滑處理，計(jì)算公式如下：
[0013]
(3)
[0014] 其中，Μ的大小反映計(jì)算結(jié)果的光滑程度，Μ的值在Μ〈(Ν-1)/2條件下任意選取，計(jì) 算時(shí)根據(jù)實(shí)際情況確定;令迭代次數(shù)iter的值為1;
[0015] 4)根據(jù)地震波Snell定律計(jì)算在速度vi(i = l，2,3,. . .，N)下的理論直達(dá)地震波走 時(shí)Ti(i = l，2,3, . . .，N)，并計(jì)算理論走時(shí)Ti(i = l，2,3, . . .，N)和實(shí)際走時(shí)ti(i = l，2， 3, ...，N)的均方根誤差rms_error;理論直達(dá)地震波走時(shí)的計(jì)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(diǎn)S開始，在沿著以炮點(diǎn)為圓心、以炮點(diǎn)S到接收點(diǎn)Ri方 向?yàn)橹行牡?0°扇形范圍內(nèi)，以小角度(如0.01°)間隔發(fā)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(jì)算
[0016]
(4)
[0017] 其中，Θη表示射線從第i-Ι層進(jìn)入第i層的入射角;射線在各地層界面的交點(diǎn)坐標(biāo) (Χ^ζο采用以下兩式計(jì)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(diǎn)到心最近的射線作為成功射線，并根據(jù)下式 計(jì)算地震波走時(shí)
[0021]
)
[0022]其中，k由下式計(jì)算
[0023](8) Κ.Λ=1
[0024] 由上可計(jì)算得到各接收點(diǎn)直達(dá)地震波走時(shí)以及相應(yīng)的射線路徑在各地層界面上 的交點(diǎn)坐標(biāo)。理論走時(shí)Ti(i = l，2,3, . . .，Ν)和實(shí)際走時(shí)ti(i = l，2,3,. . .，Ν)的均方根誤差 rms_error用下式計(jì)算 到
(9)
[0026] 5)設(shè)定一個(gè)正數(shù)eps以及一個(gè)最大迭代次數(shù)Nmax，例如eps = 0.01及Nmax = 100。若 計(jì)算的理論走時(shí)Ti(i = l，2,3,. . .，N)和實(shí)際走時(shí)ti(i = l，2,3,. . .，N)的均方差rms_error> eps，并且迭代次數(shù)iter〈Nmax，則按下式更新速度： (10)
[0027]
[0028]然后令迭代次數(shù)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(jì)算結(jié)果，計(jì)算結(jié)束。
[0029]本發(fā)明具有以下有益效果：
[0030] 本發(fā)明公開一種利用斜井直達(dá)地震波走時(shí)、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(shí)測地震波記錄圖；
[0033] 圖3(a)為拾取的實(shí)際直達(dá)地震波走時(shí)，圖3(b)為計(jì)算的地層速度曲線；
[0034] 圖4為利用所計(jì)算地層速度處理得到的反射地震波成像剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0036] 如圖1所示，假設(shè)激發(fā)地震波的位置為炮點(diǎn)S，其二維坐標(biāo)為(Xs，zs)，沿鉆井井軌跡 有N個(gè)地震波接收點(diǎn)，這些接收點(diǎn)從上到下按從小到大的順序依次記為辦，1? 2，1?3, . . .，Rn，相 應(yīng)的接收點(diǎn)坐標(biāo)記為(ΧΙ,ΖΙ)，（X2，Z2)，（X3，Z3)，. . .，（ΧΝ,ΖΝ)，各接收點(diǎn)所接收到直達(dá)地震波 的實(shí)際走時(shí)依次記為tl，t2，t3, . . .，tN。
[0037] 1.假設(shè)地下有N個(gè)水平地層，從上到下按從小到大的順序從1開始依次編號(hào)，各地 層底界面縱坐標(biāo)從上到下依次對(duì)應(yīng)接收點(diǎn)的縱坐標(biāo) 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(shè)從上到下逐層計(jì)算地層速度，計(jì)算公式為
[0039]
⑴
[0040]其中，Lj表示從炮點(diǎn)S到接收點(diǎn)Rj的地震波傳播路徑(也稱為地震射線)在第j個(gè)地 層里的長度，其計(jì)算公式為
[0041]
[0042] 3.對(duì)以上計(jì)算得到的層速度^(丨=1，2,3，...，《采用（21+1)點(diǎn)滑動(dòng)窗口平均進(jìn) 行光滑處理，計(jì)算公式如下
[0043]
[0044] 其中，Μ的大小反映計(jì)算結(jié)果的光滑程度，其值可在M〈(N_l)/2條件下任意選取，計(jì) 算時(shí)根據(jù)實(shí)