[发明专利]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

权利要求书

1.一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(x_s,z_s)，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,...,R_N，相应的接收点坐标记为(x₁,z₁),(x₂,z₂),(x₃,z₃),...,(x_N,z_N)，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,...,t_N；

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,...,v_N；

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=Liti-Σj=1i-1Ljvj,i=1,2,3,...,N---(1)]]>

其中，L_j表示从炮点S到接收点R_j的地震波传播路径在第j个地层里的长度，其计算公式为：

Lj=|(Z1-Zs)/cos[arctan(xs-x1Zs-Z1)]|,j=1|(Zj-Zj-1)/cos[arctan(xs-xjZs-Zj)]|,j>1---(2)]]>

3)对以上计算得到的层速度v_i，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=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；令迭代次数iter的值为1；

4)根据地震波Snell定律计算在速度v_i下的理论直达地震波走时T_i，并计算理论走时T_i和实际走时t_i的均方根误差rms_error，其中i＝1,2,3,...N；理论直达地震波走时T_i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；若计算的理论走时T_i和实际走时t_i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v_i(i＝1,2,3,...,N)作为最终计算结果，计算结束。

2.根据权利要求1所述的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，步骤4)中，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R_i方向为中心的90°扇形范围内，以小角度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θ_i按以下Snell定律计算

θi=arcsin(visinθi-1vi-1),i=1,2,3,...,N---(4)]]>

其中，θ_i-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(X_i,Z_i)采用以下两式计算：

Xi=xs-(zi-zS)tanθi-1,i=1xs-(zi-zi-1)tanθi-1,i=2,3,4,...,N---(5)]]>

Z_i＝z_i, i＝1,2,3,...,N (6)

然后选取这些射线与垂线x＝x_i的交点到R_i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，L_j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T_i和实际走时t_i的均方根误差rms_error用下式计算：

rms_error=Σi=1N(Ti-ti)2N---(9).]]>