[发明专利]使用射束层析成像进行地震成像和地层建模的方法和系统

说明书

技术领域

一般来说，本发明涉及地震成像和地层建模的方法和系统，更确切地说，涉及利用射束作为本方法输入数据的传播时反射层析成像的方法。

背景技术

在石油勘探领域，为了储集层的勘探和开发需要地球的地表下图像。用所记录的地震数据的不同子集所创建的地表下区域的地震图像往往不重合。图1是以不同炮检距记录的地震数据所产生的地球的地表下图像的实例展示。实线表示使用近炮检距地震数据的地震图像；虚线表示由远炮检距地震数据产生的图像。这些不重合通常由不正确地震速度导致，这些不正确地震速度产生扭曲、不聚焦的地表下图像。可以分析这些测量的不重合值以校正这些速度。进行这种分析最常见的是通过将记录的数据与正演模拟的结果对比的传播时层析成像，或者通过对比偏移后图像之间的不重合的偏移速度分析的相关过程，正如图1所描述。

标准的传播时反射层析成像方法包括正演模拟，使从地层模型算出的合成数据与真实记录的数据匹配。实现这种匹配的方式为对地层模型逐渐地进行改变以找到使模拟的与记录的数据的反射同相轴传播时间之间的不匹配最小化的速度模型。校正未对准的常见方式是从表示反射层进行射线追踪，并且使用沿着这些射线的传播时间找到将使模拟的和真实的数据最佳对准的速度校正量。同样，偏移速度分析对沿着反射射线的传播时间和速度进行分析，使来自全部炮检距的图像对准。最常见的是，在网格上计算速度校正量，比如图1所示的网格。从沿着许多反射层的许多反射点非常密集地进行射线追踪。这种射线路径信息被用于计算在每个网格单元中所需要的对速度模型的校正以使来自不同数据炮检距范围的图像之间的未对准最小化。

常规的传播时反射层析成像和偏移速度分析方法包括反射层构造作为起始速度模型的一部分。这种反射层构造有可能是解释的地层，也有可能是一大片现有地震图像的局部倾斜测量结果。在任一情况下，在成像质量降低之处反射层构造将不确定。射线路径对于反射层构造非常敏感：反射层倾角的小变化往往会导致射线以非常不同的方向行进。不仅如此，在成像质量降低之处往往发生射线的多路径。因此，在图像最需要校正之处，进行校正所需要的行进路径信息最不确定。如果反射层的倾角在射线的反射点处仅仅稍微改变，射线路径被反射部分往往剧烈改变，通过非常不同的网格单元的组从而改变反演。射线对沿着其路径遇到的其他小规模不均匀性也可能非常敏感。这种敏感性是基于射线的分析的假象，并且是业内当前强调基于波动方程反演建立准确速度模型的主要原因之一，即使这样的波动方程方法丢失了射线提供的非常有用的几何信息。

不是放弃射线方法并使用波动方程方法，而是需要有一种方法能够结合两种方法的优点以改进底层模型地震速度和作为结果的地震成像。确切地说，需要有一种传播时反射层析成像的方法，它对速度模型的微小细节不太敏感，不需要假设的反射层构造并且在反射同相轴被断开并难以成图为反射表面的情况下使用。

发明内容

本文介绍的是实现射束层析成像方法和系统的多个实施例，用于产生与地球的地表下区域有关的地震图像和地层模型。本方法的实施例保留了射线法和波场法双方的某些方面，以改进底层模型地震速度和作为结果的地震成像而不依赖于反射层构造。

根据一个实施例，公开了一种计算机实施的方法，用于产生与地球的地表下区域有关的地震图像和地层模型。所述方法包括：在计算机存储介质中存储从记录的地震数据产生的数据射束集，所述记录的地震数据对所述地表下区域的一部分采样；以及使用包括一个或多个处理器的计算机系统，所述一个或多个处理器被配置为与所述计算机存储介质通信并执行一个或多个计算机程序。在所述计算机系统上执行一个或多个计算机程序的用户执行若干操作，包括：偏移所述数据射束集和初始地层模型以产生所述地表下区域的地震图像，所述数据射束集包括多个数据射束，所述初始地层模型具有表示所述地表下区域的初始速度模型；将从所述地震图像和地层模型导出的模拟射束与所述数据射束集内的对应数据射束进行互相关；

在所述计算机存储介质中存储互相关的模拟射束和数据射束的射束对，对于测量的时移所述射束对具有超过确定阈值的互相关值，并且重复所述互相关和存储操作直到已经模拟了确定数量的对应数据射束；以及反演所述测量的时移以产生具有更新的速度模型的更新的地层模型，其中的所述地表下区域的作为结果的更新的地层模型能够产生准确地描述所述数据射束经过所述地表下区域的传播的更新的地震图像。