專利名稱：估計層速度的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地質(zhì)層的速度的估計，并且特別得，涉及基于RMS速度數(shù)據(jù)來估計Dix層速度(interval velocity)。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)出了用于探索地球的次表層(subsurface)的多種技術(shù),這些技術(shù)是基于將波和信號傳輸?shù)降厍虻拇伪韺拥膮^(qū)域中。所傳輸?shù)男盘柵c地球相互作用并且通常該信號的一部分傳播回表層，在表層處該信號被記錄并且被用于基于該信號如何與地球相互作用來獲得關(guān)于次表層結(jié)構(gòu)的信息。這樣的技術(shù)通常包含記錄所返回信號的振幅和傳播時間。
在地震成像應(yīng)用中，地震波被傳輸?shù)降厍蛑胁⑶铱赡埽鐝拇伪韺拥貙咏缑嫣幓蛘邔游?horizon)處被反射回。記錄并且測量反射波的振幅以作為地震時間序列數(shù)據(jù)。強反射可能例如在次表層地層的界面處發(fā)生，跨越該次表層地層的界面，在地層介質(zhì)的彈性特性方面存在強的差別。在對應(yīng)于層位或者界面的強反射的時間系列數(shù)據(jù)中觀察到凸顯的反射同相軸(reflection event)。然后可以處理來自不同的水平位置的時間序列以與相應(yīng)的同相軸對齊并且形成振幅同相軸能夠與次表層的結(jié)構(gòu)特征相關(guān)聯(lián)的圖像(例如，以“地震剖面”的形式)。以該方式，能夠形成地球次表層的次表層圖像。但是，原始的未經(jīng)過處理的時間序列數(shù)據(jù)常常難以解釋，并且這樣的數(shù)據(jù)因此通常經(jīng)歷幾個進一步的處理步驟以便產(chǎn)生次表層的更有代表性的圖像。早期在處理順序中原始或者初始的時間序列數(shù)據(jù)的問題是次表層反射體的幾何特征經(jīng)常未被精確表現(xiàn)在數(shù)據(jù)中。例如，時間序列數(shù)據(jù)的傳播時間可能未提供精確、正確等比例的對不同的反射體和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的深度的指示。這是成問題的，因為為了確定在哪里鉆孔或者另外評價油氣勘探，精確的地質(zhì)表現(xiàn)是必須的。然而，由于地震波的傳播取決于其傳播通過的地層的地震速度，所以能夠使用對地層的地震速度的確定來將所記錄的傳播時間轉(zhuǎn)換為在深度方面的距離或者被轉(zhuǎn)換為被校正的時間。為了對地震反射數(shù)據(jù)做出適當(dāng)校正，為了這樣的目的，希望尋找到精確并且盡可能地“正確”的不同地層的層地震速度的模型。該層速度提供了鏈接以將地震數(shù)據(jù)從預(yù)先存在的時間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到被校正的時間或者深度坐標(biāo)系統(tǒng)(時間或者深度的遷移域)。在典型的處理流程中，能夠便利地以可以在“疊加(stacking)”過程期間得到的疊加速度估計的形式獲得速度模型，在該“疊加”的過程中針對對應(yīng)的反射同相軸的到達(dá)時間的差別對具有公共中點的地震軌跡進行校正，以去除在采集期間所使用的不同的源接收器偏置(即，正常時差(Normal move out))的影響。經(jīng)常采用該疊加速度來表示為RMS速度。該疊加速度或者RMS速度與層速度顯著不同。伴隨它的一個特殊困難是針對在深度上的特定界面的RMS速度的估計是成問題的在該界面之上的地層的速度的“平均”的類型，使得在RMS和層速度之間存在取決于深度的差異。因此，試圖執(zhí)行對RMS速度數(shù)據(jù)的反演(inversion)以形成交替的速度模型，該速度模型提供改進的對速度結(jié)構(gòu)的估計。這通常是通過使用在RMS速度與給定的地質(zhì)層η的層速度之間的眾所周知的關(guān)系，計算Dix層速度來完成的，該關(guān)系有時也被稱為Dix公式(Dix, C. H. ,1955, Seismic velocities from surface measurements:Geophysics 20,68-86)Vn2 = Ujn1 (等式 D其中 Vn是地層η中的層速度Un是在地層η的底部處的RMS速度Δ tn是穿過地層η的雙向傳播時間(two-way travel time)此外，眾所周知，RMS速度和層速度與如以下關(guān)系所定義的瞬時速度函數(shù)有關(guān)び(/)=丄廠 パ(/W/ (等式2)
t 0V12 = — J i' V2(t)dt (等式 3)其中Vi是在和ti之間的層段(interval)中的Dix層速度U⑴是RMS速度函數(shù)V(t)是瞬時速度函數(shù)Ati是穿過該層段的雙向傳播時間Ati=W1在速度是恒定的地層中，瞬時速度V(t)與層速度相同。此外，這里所定義的Dix層速度Vi是局部RMS速度。等式I到等式3的關(guān)系能夠因此被用干“反演”RMS速度以獲得在RMS速度確定了的反射同相軸之間的時間層段的Dix層速度。使用等式I到等式3所獲得的Dix層速度取決于預(yù)先估計的RMS速度的精度以及對數(shù)據(jù)中的一次反射同相軸的正確識別。這可能是成問題的。該一次反射是地震波僅在地質(zhì)層位上反射一次的同相軸，但是，還存在著地震波從界面反射多次的同相軸，并且這些同相軸可能干擾一次反射同相軸并且使一次反射同相軸變得模糊。還存在著不確定度的其它來源。因此對于數(shù)據(jù)解釋器來說可能難以精確地識別一次反射和RMS速度。因此，RMS速度估計是不確定的，這同樣地可以產(chǎn)生根據(jù)RMS速度所估計的Dix層速度的不確定度的來源。在用于將RMS速度數(shù)據(jù)反演到Dix層速度的當(dāng)前技術(shù)中，這一本質(zhì)的不確定度未被評估或未被考慮，并且因此將難以或者不可能評價所計算的速度的顯著性。不理解那些不確定度，就難以以任何定量的方式使用層速度以及根據(jù)它們獲得的任何進ー步結(jié)果。在現(xiàn)有技術(shù)考慮來自該區(qū)域的地質(zhì)認(rèn)知的方式中也存在著顯著的限制。例如，用戶可能事先必須選擇影響實際反演算法的參數(shù)，該參數(shù)例如是反演中的衰減(damping)、輸入數(shù)據(jù)的執(zhí)行(honouring),以及對來自背景速度趨勢的偏離的懲罰(penalising)。對這些數(shù)據(jù)的相對權(quán)重的確定不是特別直觀，其結(jié)果是現(xiàn)有的Dix反演包可能難以使用，以及相反地，容易誤用。此外，被附著到形成用于約束反演的基礎(chǔ)的地質(zhì)認(rèn)知的統(tǒng)計學(xué)上的不確定度未被包括。
已知方法的另一個限制是層速度通常是針對地震反射數(shù)據(jù)的高振幅反射同相軸之間定義的特定層段而計算的。如果在同一反射同相軸的每個位置處，不能夠?qū)游灰恢碌孬@得來自不同的橫向位置的RMS速度，則從一個地質(zhì)位置到另一個地質(zhì)位置的速度數(shù)據(jù)集將是不一致的，這將限制數(shù)據(jù)的進一步應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種估計地質(zhì)層的速度的方法，該方法包括如下步驟a.提供第一初始模型，該第一初始模型包括與次表層位置相關(guān)聯(lián)的層速度以及與該層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度；b.提供數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括與次表層位置相關(guān)聯(lián)的實際或者近似的均方 根(RMS)速度以及與該RMS速度相關(guān)聯(lián)的不確定度；以及c.基于該第一模型的層速度和不確定度，以及該數(shù)據(jù)的RMS速度和不確定度，來估計第二模型，該第二模型包括與次表層位置相關(guān)聯(lián)的層速度以及與該層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度。該第一模型可以包括在多個次表層位置處的多個層速度，以及與這些層速度中的每一個相關(guān)聯(lián)的不確定度。類似地，該數(shù)據(jù)可以包括與多個次表層位置相關(guān)聯(lián)的多個實際或者近似的均方根速度，以及可能與所述實際或者近似的RMS速度中的每一個相關(guān)聯(lián)的不確定度。第二模型可以類似地包括在多個次表層位置處的多個層速度，以及與第二模型的層速度中的每一個相關(guān)聯(lián)的不確定度。第一模型可以包括與以下的次表層位置相關(guān)聯(lián)的速度，該次表層位置中的一些與第二模型和/或該數(shù)據(jù)的次表層位置不同和/或相同。近似的RMS速度的示例是疊加速度或者偏移速度，那些速度的濾波后的版本，或者被用來表示RMS速度的任何其它速度。這可以包括以下速度，針對該速度可以有利地執(zhí)行速度反演，該速度反演例如通常在地震數(shù)據(jù)處理或解釋期間完成的。第一模型的層速度和/或所估計的第二模型的層速度可以是Dix層速度。Dix層速度是地層中的速度的RMS均值，而并不是必須是根據(jù)Dix的等式(等式I)所計算的速度。可以通過高斯分布表示第二模型。第二模型可以包括速度的期望值以及表示不確定度的方差或標(biāo)準(zhǔn)偏差。在第二模型包括多個層速度的實施例中，第二模型可以包括層速度的期望矢量和協(xié)方差矩陣，其中該期望矢量描述了層速度的趨勢，以及其中該協(xié)方差矩陣提供了表示該不確定度的方差并且提供了不同位置中的層速度之間的時間協(xié)方差或空間協(xié)方差。在這樣的實施例中，可以通過多高斯分布表示第二模型。可以通過執(zhí)行RMS速度的貝葉斯反演(Bayesian inversion)來執(zhí)行步驟C。然后，第一或初始模型可以表示貝葉斯先驗?zāi)Ｐ筒⑶以摲椒梢园ǜ鶕?jù)貝葉斯后驗分布形成第二模型?？商娲兀梢酝ㄟ^執(zhí)行對RMS速度的約束最小二乘反演來執(zhí)行步驟C。僅當(dāng)通過高斯分布或者多高斯分布表示先驗?zāi)Ｐ?、誤差和似然模型時，約束最小二乘反演等同于貝葉斯反演。可以通過高斯分布表示第一、初始模型。第一模型可以包括速度的期望值以及表示不確定度的方差或標(biāo)準(zhǔn)偏差。在第一模型包括多個層速度的實施例中，第一模型可以包括層速度的期望矢量和協(xié)方差矩陣，其中該期望矢量描述了層速度的趨勢，以及其中，該協(xié)方差矩陣提供了表示該不確定度的方差并且提供了不同位置中的層速度之間的時間協(xié)方差或空間協(xié)方差。在這樣的實施例中，可以通過多高斯分布表示第一模型。在全局反演的情況下，時間協(xié)方差或空間協(xié)方差可以被解決。
該方法可以包括形成數(shù)據(jù)誤差模型?？梢酝ㄟ^高斯分布表示該數(shù)據(jù)誤差模型。該數(shù)據(jù)誤差模型可以包括零期望值以及表示與RMS速度相關(guān)聯(lián)的不確定度的方差或標(biāo)準(zhǔn)偏差。在數(shù)據(jù)包括多個RMS速度的實施例中，數(shù)據(jù)誤差模型可以包括零期望和RMS速度誤差的協(xié)方差矩陣(表示步驟b的RMS速度的不確定度)，其中協(xié)方差矩陣提供不同位置中的RMS速度誤差之間的方差以及時間協(xié)方差或空間協(xié)方差。在這樣的實施例中，可以通過多高斯分布表示數(shù)據(jù)誤差模型。以該方法，能夠通過在RMS速度誤差的協(xié)方差矩陣中對協(xié)方差的適當(dāng)指定(specification)來并入與RMS速度數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的有色噪聲(而不是白噪聲)。執(zhí)行貝葉斯反演的步驟可以包括使用數(shù)據(jù)誤差模型來形成似然模型。該方法可以包括通過對RMS速度和/或用來表示數(shù)據(jù)的不確定度的與每個RMS速度相關(guān)聯(lián)的方差進行估計來獲取所述數(shù)據(jù)的步驟。可以通過分析地震反射數(shù)據(jù)來執(zhí)行對RMS速度和方差的估計。該方法包括通過形成數(shù)據(jù)對來獲得該數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)對包括RMS速度以及雙向傳播時間或深度，或者其它空間坐標(biāo)。該方法可以包括基于預(yù)先存在的關(guān)于次表層的認(rèn)知來形成第一、初始模型的步驟。該方法還可以包括對應(yīng)第二模型的被估計的層速度來選擇期望的輸出雙向時間或深度的步驟。步驟c可以包括對步驟c中估計的層速度施加平滑度的需求，例如根據(jù)校正函數(shù)。步驟c可以包括在坐標(biāo)空間中指定路徑、剖面、趨勢線或者曲線，并且估計沿著所指定的路徑、剖面、趨勢線或者曲線的坐標(biāo)位置處的層速度。這可以是針對例如在諸如x，y，z或者x，y，雙向時間之類的坐標(biāo)空間中的預(yù)定或者指定的路徑。所指定的路徑可以沿著諸如水平軸、深度軸或者時間軸之類的軸。在深度軸或者時間軸的情況下，路徑可以形成在數(shù)據(jù)的深度軸或者時間軸的方向延伸的“垂向”路徑。該指定路徑可以越過軸，例如，與水平軸、深度軸或者時間軸中的至少ー個形成鋭角。因此，可以形成越過數(shù)據(jù)的深度軸或者時間軸的方向延伸的非垂向或者傾斜的路徑。傾斜剖面可以相對于x，y，z空間中的垂向軸或者在X，y，t空間中的時間軸而傾斜，使得在該剖面的不同的深度或者TWT點，X，y位置可以是不同的。可以沿著諸如X，y，t或者X，y, z空間之類的空間中的任意軌跡來指定該傾斜剖面。步驟C可以包括以下步驟針對在例如X，y, z或者X，y, t中的至少ー個橫向或者垂向位置，估計至少ー個層速度，并且將所估計的至少ー個層速度以及它所關(guān)聯(lián)的不確定度預(yù)測到用于對次表層區(qū)域進行建模的任意網(wǎng)格上。網(wǎng)格可以是規(guī)則或者不規(guī)則的。可以在任何任意位置估計層速度，并且然后在另外的任意位置，預(yù)測層速度，連同它們的不確定度。這提供了總的普遍性。因此，可以針對ー組橫向和/或垂向位置，來估計層速度，該ー組橫向和/或垂向位置可以與速度被預(yù)測到的網(wǎng)格的位置相同或者不同。該網(wǎng)格可以例如是次表層區(qū)域的空間網(wǎng)格或者時間網(wǎng)格。該方法可以包括通過基于第一模型和第二模型，將任意次表層位置處的層速度和與該層速度中的至少一個相關(guān)聯(lián)的不確定度預(yù)測到例如在深度或者時間方面不同的橫向和/或“垂向”位置，來形成次表層區(qū)域的預(yù)測模型。可以通過貝葉斯預(yù)測技術(shù)來執(zhí)行預(yù)測層速度和不確定度的步驟。可以通過約束最小二乘預(yù)測技術(shù)來執(zhí)行預(yù)測所估計的層速度和不確定度的步驟，在通過高斯分布/多高斯分布表示先驗?zāi)Ｐ?、誤差模型和似然模型的不確定度的假設(shè)下，約束最小二乘預(yù)測技術(shù)等同于貝葉斯預(yù)測技術(shù)。有利地，該方法可以是用于檢測和/或勘探油氣的方法。這可以是例如在建立地球次表層的深度或者時間偏移的圖像時使用層速度的估計的情況。特別地，層速度可以有助于提供地震數(shù)據(jù)，在地震數(shù)據(jù)中，可以在深度方面或者在時間方面，即在深度域或者時間偏移域中，準(zhǔn)確地描繪表示地層邊界的地震振幅同相軸。在本發(fā)明的第二方面，提供一種形成次表層區(qū)域的速度模型的方法，該方法包括
a.提供第一、初始模型，該第一、初始模型包括與次表層模型位置相關(guān)聯(lián)的模型層速度以及與該層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度；b.提供數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括與次表層數(shù)據(jù)位置相關(guān)聯(lián)的層速度以及與該層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度；以及c.執(zhí)行預(yù)測以形成第二模型，該第二模型包括針對次表層預(yù)測位置的被預(yù)測層速度以及與該被預(yù)測層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度，其中所述預(yù)測是基于模型層速度和模型層速度的不確定度，以及基于數(shù)據(jù)層速度和數(shù)據(jù)層速度的不確定度。次表層模型位置、次表層數(shù)據(jù)位置和/或次表層預(yù)測位置中的一個或多個可以是不同或者相同的次表層位置。第一模型可以包括與一組次表層模型位置相關(guān)聯(lián)的多個速度以及與該速度的每一個相關(guān)聯(lián)的不確定度。第二模型可以包括與一組次表層預(yù)測位置相關(guān)聯(lián)的多個速度以及與該速度的每一個相關(guān)聯(lián)的不確定度。該組次表層預(yù)測位置可以與該組次表層模型位置不同或者相同。該數(shù)據(jù)可以包括與一組次表層數(shù)據(jù)位置相關(guān)聯(lián)的多個速度以及與該速度的每一個相關(guān)聯(lián)的不確定度。該組次表層數(shù)據(jù)位置可以與該組次表層模型位置和/或該組次表層預(yù)測位置不同。這些組的模型位置、預(yù)測位置以及數(shù)據(jù)位置可以不同在于對于任意兩組的位置，可以存在僅單個非公共的位置。因此，除了一個位置外，任意兩組可以完全具有公共的位置。執(zhí)行所述預(yù)測可以包括從第一數(shù)據(jù)位置到第二預(yù)測位置來預(yù)測數(shù)據(jù)的層速度，以由此確定針對該第二位置的用于第二模型的層速度。執(zhí)行所述預(yù)測可以包括從一組次表層數(shù)據(jù)位置到一組次表層預(yù)測位置來估計與這些次表層數(shù)據(jù)位置相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)層速度，以由此確定針對該組預(yù)測位置的用于第二模型的層速度。執(zhí)行所述預(yù)測可以包括使用貝葉斯預(yù)測技術(shù)。執(zhí)行所述預(yù)測可以包括使用約束最小二乘預(yù)測技術(shù)。數(shù)據(jù)的層速度可以是Dix層速度，并且可以根據(jù)執(zhí)行對RMS速度的反演(例如與發(fā)明的第一方面有關(guān)的上文所描述的)來得到數(shù)據(jù)的層速度。當(dāng)適當(dāng)時，本發(fā)明的第二方面可以包括所描述的與本發(fā)明的第一方面有關(guān)的另外的特征。


現(xiàn)在將參考附圖，僅通過示例的方式描述本發(fā)明的實施例，在附圖中圖I是包括地質(zhì)層的地球的區(qū)域的示意性表示；圖2是與用于估計層速度的方法有關(guān)的流程圖；圖3是示出了來自使用第一參數(shù)化的反演的結(jié)果的曲線圖；圖4是示出了來自使用第二參數(shù)化的反演的結(jié)果的曲線圖；圖5是示出了來自使用第三參數(shù)化的反演的結(jié)果的曲線圖；以及圖6是示出了遵循施加于1500m的深度處的層速度數(shù)據(jù)的橫向預(yù)測過程的結(jié)果的曲線圖。
具體實施例方式在這ー示例中，使用上文所概述的等式I到等式3的關(guān)系來從RMS速度數(shù)據(jù)獲得Dix層速度的估計。在該例子中的估計是通過貝葉斯(Bayesian)反演而確定的(雖然在其它的實施例中也能使用穩(wěn)定的最小ニ乘反演技木)。貝葉斯反演技術(shù)使用貝葉斯準(zhǔn)則(Bayes’ Rule)來以有條件的后驗概率函數(shù)p (m| d)(給定d的情況下m的概率)的形式提供求解，其被表示為P (m I d) P (d I m) P (m)(等式4)其中m是模型參數(shù)的矢量d是數(shù)據(jù)的矢量P (d I m)是似然函數(shù)(給定m的情況下d的概率)p(m)是先驗分布概率函數(shù)在當(dāng)前的例子中，數(shù)據(jù)d包括針對不同傳播時間的平方的RMS速度值?？梢栽谟糜跈z測次表層結(jié)構(gòu)的時間序列地震反射振幅數(shù)據(jù)的處理流程期間，例如在地震數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中已知的速度分析階段，獲得RMS速度和傳播時間的對。實際上，RMS速度可以是對RMS速度的近似。可以通過例如對速度或者可以被用來表示RMS速度的任何其它速度進行疊加來近似RMS速度。在該情況下的先驗分布p(m)提供了包括層速度和與每個層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度的初始或先驗?zāi)Ｐ?在考慮數(shù)據(jù)及其不確定度之前)?？梢曰陉P(guān)于次表層的認(rèn)知，例如其巖石屬性(其例如能夠從地質(zhì)測井樣本和測試獲得)，來形成該初始模型。可以相應(yīng)地確定不確定度。預(yù)先提供數(shù)據(jù)d和先驗?zāi)Ｐ蚿(m)，以便確定后驗分布P (m| d)并且表示在當(dāng)前實施方式中的輸入，雖然如下文進ー步所描述的，它們不是唯一的輸入。在該情況中的似然函數(shù)或者“模型”P (d Im)并入了將RMS速度數(shù)據(jù)與模型求解的層速度以及包括與每個RMS速度數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的不確定度的誤差矢量進行鏈接的前向模型算子。這提供了在模型和數(shù)據(jù)之間的通常非確定性的鏈接?？梢栽诘卣饠?shù)據(jù)處理步驟期間估計數(shù)據(jù)中的不確定度。例如，能夠?qū)ο嗨菩苑治?semblance analysis)的處理步驟進行修正以允許確定方差和時間協(xié)方差。數(shù)據(jù)的不確定度是用于反演的另外輸入。將平方的RMS速度數(shù)據(jù)d和平方的Dix層速度參數(shù)m進行鏈接的算子是基于等式I到等式3的關(guān)系。數(shù)學(xué)上，前向模型能夠被表示為d = Gm+e (等式 4)其中d是數(shù)據(jù)矢量m是模型參數(shù)矢量G是前向算子矩陣e是誤差矢量·
在該表達(dá)式中，G是以積分/求和矩陣形式的前向算子，表示在模型平方Dix層速度參數(shù)m與平方的RMS速度d的數(shù)據(jù)之間的鏈接。誤差矢量e表示數(shù)據(jù)的相關(guān)聯(lián)不確定度。誤差矢量e構(gòu)建了數(shù)據(jù)誤差模型，該數(shù)據(jù)誤差模型可以通過零期望和一組協(xié)方差表示，并且可以是多高斯的。因此，后驗分布考慮了預(yù)先存在的信息，該預(yù)先存在的信息包括層速度及其不確定度的先驗?zāi)Ｐ停约癛MS速度數(shù)據(jù)及其不確定度，并且后驗分布提供了包括Dix層速度以及相關(guān)聯(lián)的不確定度的“最佳估計”模型。在附錄A中描述了用于該示例的用于執(zhí)行反演并且確定后驗分布的數(shù)字公式的細(xì)節(jié)。實施方式如附錄A中所示的，根據(jù)下列等式通過后驗期望矢量μ m|d以及相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣2m|d來表征后驗分布Ufflk= μ ω+Σ fflGT (G Σ fflGT+ Σ e) 1 (d_G μ m)(等式 6 )Σm|d= Σm-ΣmGT(GΣmGT+ Σε)-1GXm (等式 7)其中d是數(shù)據(jù)矢量μ m是先驗?zāi)Ｐ推谕噶喀拨惺窍闰災(zāi)Ｐ蛥f(xié)方差矩陣G是將模型與數(shù)據(jù)進行鏈接的前向算子Σε是數(shù)據(jù)的誤差矢量的協(xié)方差矩陣GΣmGT+ Xe=Zd是用于數(shù)據(jù)矢量的先驗?zāi)Ｐ偷膮f(xié)方差通過使用計算機程序?qū)@些等式求值來確定后驗分布。這些等式產(chǎn)生平方的Dix層速度和對應(yīng)的協(xié)方差。后驗期望矢量Umld定義了針對不同深度的(平方的)Dix層速度的“最佳估計”。相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣Smld提供了每個相關(guān)層段中的平方的Dix層速度的對應(yīng)的協(xié)方差，以及每對平方的Dix層速度分布之間的協(xié)方差。如下面詳細(xì)描述的，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)和/或用戶指定的參數(shù)對這些進行求值。首先參考圖1，在已經(jīng)采集了地震時間序列反射數(shù)據(jù)的感興趣地質(zhì)區(qū)域I中的各個橫向X，y的位置3中初始獲得RMS速度數(shù)據(jù)。RMS速度數(shù)據(jù)通常包括在定義了各種層段或者次表層地層5的幾個TWT點處的RMS速度。TWT表示地震脈沖的傳播時間。這將包括從地球表面到其被反射并且返回所在的次表層的信號路徑。在典型的數(shù)據(jù)處理過程中，對照不同的X，y位置處的雙向時間來對地震反射振幅進行繪圖。來自更深的次表層地層的一次反射將趨向在時間序列中更晚的時間到達(dá)，從而不同的TWT能夠表示不同的深度并且使得能夠產(chǎn)生針對地球次表層的深度圖像。通常，在不進ー步估計次表層的連續(xù)地層的介質(zhì)的層速度，以便將原始傳播時間轉(zhuǎn)換成偏移后的時間，或者將傳播時間轉(zhuǎn)換為深度的情況下，從這樣的繪圖是不能夠確定真實的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如，地層之間的真實的厚度?？梢允褂盟俣葋碓跁r間方面對同相軸進行重新定位(即，通過時間偏移處理的“校正后的傳播時間”)，并且可以利用估計RMS速度的幾個速度分析步驟來對速度進行迭代。能夠在地質(zhì)數(shù)據(jù)處理過程中對RMS速度進行近似，例如，通過選擇疊加速度的地震數(shù)據(jù)處理器。每個RMS速度樣本具有與之相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，當(dāng)從地質(zhì)數(shù)據(jù)估計RMS速度時，可以得到該標(biāo)準(zhǔn)偏差。此外，也能夠包括RMS速度內(nèi)的協(xié)方差。在疊加速度的選擇的基礎(chǔ)上能夠確定該標(biāo)準(zhǔn)偏差和協(xié)方差。也可以針對地質(zhì)區(qū)域I獲得先驗?zāi)Ｐ汀Ｔ撃Ｐ捅硎居脩粼诓痪哂胁蓸拥腞MS速度趨勢的認(rèn)知的情況下對層速度應(yīng)該是怎么樣的最佳認(rèn)知。通常，這可以考慮該區(qū)域的地質(zhì)認(rèn)知并且可以包括關(guān)于來自附近井等的地震的或者彈性的巖石屬性的數(shù)據(jù)。在圖2中，示出了用于使用貝葉斯準(zhǔn)則或者等同的約束最小ニ乘反演來在ID中(或者全局地在2維或3維中)反演RMS速度數(shù)據(jù)的示例工作流程10。工作流程10包括在各種輸入12中讀取的初始步驟，然后通過反演例程20對各個輸入12進行運算，以對等式6和等式7求值，并且由此產(chǎn)生包括Dix層速度和相關(guān)聯(lián)的不確定度的輸出22a。在ID反演的情況下，可以僅產(chǎn)生輸出22a的頭兩個選項。如能夠看見的，輸入12包括RMS速度數(shù)據(jù)集14，該數(shù)據(jù)集14包括如上面描述所獲得的RMS速度。實際上，RMS速度數(shù)據(jù)集14包括針對ー個或多個水平(X，y)位置3的TWT-RMS速度對的以及分配給每個RMS速度的標(biāo)準(zhǔn)偏差的集合。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，不需要在規(guī)則的空間網(wǎng)格上提供速度數(shù)據(jù)位置。輸入12包括另外的一組想要的輸出TWT 16，該TWT16被定位在與數(shù)據(jù)集14的TffT-RMS速度對的X，y位置相同的X，y位置處。TWT16被用來定義輸出22a中的將要估計Dix層速度所針對的時間層段。TWT 16典型地對應(yīng)于期待Dix層速度估計所針對的時間層段的頂部和底部。也可以在針對RMS數(shù)據(jù)的適當(dāng)協(xié)方差矩陣中，分配時間協(xié)方差或者在全局反演的情況下附加的空間協(xié)方差。此外，輸入12包括先驗?zāi)Ｐ?8，該先驗?zāi)Ｐ?8包含有根據(jù)X，y和TWT的期望的或者“初始猜測”的層速度，以及與每個層速度相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。也可以指定協(xié)方差。假如能夠針對TWT 16以及在輸出22a、22b中需要層速度估計的x，y位置的組合對先驗?zāi)Ｐ?8的“期望”的層速度進行評估，則先驗?zāi)Ｐ?8的“期望”的層速度可能由于TWT而是離散的或者連續(xù)的。根據(jù)輸入，通過依照等式6和等式7的反演例程20來形成矩陣和/或矢量μ m、Σπ、6、Σε和d，并且確定后驗分布p (m| d)。對于如本文所描述的ID反演，反演例程20針對每個橫向(X，y)位置執(zhí)行以下運算。首先，根據(jù)數(shù)據(jù)集14的RMS速度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，形成誤差矢量的協(xié)方差矩陣Σε。這是通過將標(biāo)準(zhǔn)偏差進行平方以形成方差，并且將RMS速度的方差放置在協(xié)方差矩陣的主對角線上而完成的。在協(xié)方差矩陣的非對角線元素中提供關(guān)于RMS速度的誤差(如果已知或者根據(jù)輸入估計的話)之間的時間協(xié)方差。然后形成先驗?zāi)Ｐ推谕噶?μ m)，該先驗?zāi)Ｐ推谕噶?μ m)包括用于輸出的針對期望的TWT 16的先驗?zāi)Ｐ?8 (“最佳猜測”模型)的平方的“期望”層速度。之后，根據(jù)與先驗?zāi)Ｐ?8的層速度相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)偏差形成先驗?zāi)Ｐ蛥f(xié)方差矩陣(Σπ)。以類似于協(xié)方
12差矩陣的方式，通過將標(biāo)準(zhǔn)偏差進行平方以形成方差，并且將該方差放置在每一個期望的輸出TWT16的矩陣的主對角線上，來形成先驗?zāi)Ｐ偷膮f(xié)方差矩陣Σ"借助于協(xié)方差矩陣Σπ的非對角線元素，來包括先驗?zāi)Ｐ椭械膮?shù)之間的協(xié)方差。然后形成似然模型的算子G。這是等式2的積分的離散矩陣表示。它作為求和/積分算子。它是如以下那樣，根據(jù)數(shù)據(jù)集14的TWT-RMS速度對的TWT時間Ui)的矢量(SP，1XN矩陣)，以及根據(jù)期望的輸出TWT Ctj) 16而填充的
權(quán)利要求
1.一種估計地質(zhì)層的速度的方法，所述方法包括如下步驟 a.提供包括與次表層位置相關(guān)聯(lián)的層速度和與所述層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度的第一初始t吳型； b.提供包括與次表層位置相關(guān)聯(lián)的實際或者近似的均方根(RMS)速度和與所述RMS速度相關(guān)聯(lián)的不確定度的數(shù)據(jù)；以及 c.基于所述第一模型的所述層速度和所述不確定度以及所述數(shù)據(jù)的所述RMS速度和所述不確定度，來估計包括與次表層位置相關(guān)聯(lián)的層速度和與所述層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度的第二模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述第一模型包括多個次表層位置處的多個層速度、以及與所述層速度中的每ー個相關(guān)聯(lián)的不確定度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)包括與多個次表層位置相關(guān)聯(lián)的多個實際或者近似的均方根速度、以及與每個所述實際或者近似的RMS速度相關(guān)聯(lián)的不確定度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述第二模型包括多個次表層位置處的多個層速度、以及與所述第二模型的所述層速度中的每ー個相關(guān)聯(lián)的不確定度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述第一模型的層速度或多個層速度以及所估計的第二模型的層速度或多個層速度是Dix層速度。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，通過對所述RMS速度或多個所述RMS速度執(zhí)行貝葉斯反演來實施步驟c)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，通過對所述RMS速度或多個所述RMS速度執(zhí)行約束最小ニ乘反演來實施步驟c)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)包括多個RMS速度，并且所述方法包括形成數(shù)據(jù)誤差模型的步驟，所述數(shù)據(jù)誤差模型包括RMS速度誤差的零期望值和協(xié)方差矩陣，其中，所述協(xié)方差矩陣提供不同位置中的RMS速度誤差之間的方差以及時間協(xié)方差或空間協(xié)方差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，通過多高斯分布來表示所述數(shù)據(jù)誤差模型。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，包括以下步驟通過根據(jù)對地震反射數(shù)據(jù)的分析來估計所述RMS速度或所述多個RMS速度以及與每個RMS速度相關(guān)聯(lián)的方差，從而獲得所述數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，包括以下步驟通過形成數(shù)據(jù)對來獲得所述數(shù)據(jù)，每個所述數(shù)據(jù)對包括RMS速度和雙向傳播時間或深度。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述第一模型包括多個層速度，并且包括所述層速度的期望矢量和協(xié)方差矩陣，其中，所述期望矢量描述了層速度的趨勢，并且其中，所述協(xié)方差矩陣提供了表示所述不確定度的方差，并且提供了不同位置中的層速度之間的時間協(xié)方差或空間協(xié)方差。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，通過多高斯分布表示所述第一模型。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，包括以下步驟基于預(yù)先存在的關(guān)于所述次表層的認(rèn)知來形成所述第一、初始模型。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述第二模型包括多個層速度，并且所述第二模型包括所述層速度的期望矢量和協(xié)方差矩陣，其中，所述期望矢量描述了層速度的趨勢，并且其中，所述協(xié)方差矩陣提供了表示所述不確定度的方差并且提供了不同位置中的層速度之間的時間協(xié)方差或空間協(xié)方差。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，通過多高斯分布表示所述第二模型。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，包括以下步驟選擇用于所述第二模型的所估計的層速度的期望的輸出雙向時間或深度。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，步驟c)包括施加對在步驟c)中所估計的層速度的平滑度的要求。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，步驟c)包括在坐標(biāo)空間中指定路徑，并且估計沿著所指定的路徑的坐標(biāo)位置處的層速度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所指定的路徑是在沿著所述數(shù)據(jù)的深度軸或者時間軸的方向上延伸的路徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所指定的路徑是穿過所述數(shù)據(jù)的深度軸或者時間軸延伸的路徑。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，步驟c)包括估計至少一個橫向或者垂向位置的至少一個層速度，并且將所估計的至少一個層速度預(yù)測到任意網(wǎng)格上以用于建模次表層區(qū)域。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述方法包括通過基于所述第一模型和所述第二模型來預(yù)測在任意次表層位置處的層速度以及與所述層速度中的至少一個相關(guān)聯(lián)的不確定度，來形成次表層區(qū)域的預(yù)測模型。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，通過貝葉斯預(yù)測技術(shù)來執(zhí)行對層速度和不確定度進行預(yù)測的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，通過約束最小二乘預(yù)測技術(shù)來執(zhí)行對所估計的層速度和不確定度進行預(yù)測的步驟。
26.—種形成次表層區(qū)域的速度模型的方法，所述方法包括 a.提供包括與次表層模型位置相關(guān)聯(lián)的模型層速度和與所述層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度的初始的第一模型； b.提供包括與次表層數(shù)據(jù)位置相關(guān)聯(lián)的層速度和與所述層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度的數(shù)據(jù)；以及 c.執(zhí)行預(yù)測以形成包括次表層預(yù)測位置的所預(yù)測的層速度和與所預(yù)測的層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度的第二模型，其中，所述預(yù)測是基于所述模型層速度和所述模型層速度的所述不確定度、以及基于所述數(shù)據(jù)的層速度和所述數(shù)據(jù)的層速度的所述不確定度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述次表層模型位置、所述次表層數(shù)據(jù)位置和/或所述次表層預(yù)測位置中的一個或多個是不同或者相同的次表層位置。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的方法，其中，執(zhí)行所述預(yù)測包括從第一數(shù)據(jù)位置到第二預(yù)測位置預(yù)測所述數(shù)據(jù)的層速度，以由此確定所述第二位置的用于所述第二模型的層速度。
29.根據(jù)權(quán)利要求26-28中的任一項所述的方法，其中，執(zhí)行所述預(yù)測包括從ー組次表層數(shù)據(jù)位置到ー組次表層預(yù)測位置預(yù)測與所述ー組次表層數(shù)據(jù)位置相關(guān)聯(lián)的多個數(shù)據(jù)層速度，以由此確定第二組預(yù)測位置的用于所述第二模型的多個層速度。
30.根據(jù)權(quán)利要求26-29中的任一項所述的方法，其中，執(zhí)行所述預(yù)測包括執(zhí)行貝葉斯預(yù)測。
31.根據(jù)權(quán)利要求26-30中的任一項所述的方法，其中，執(zhí)行所述預(yù)測包括執(zhí)行約束最小ニ乘預(yù)測。
32.根據(jù)權(quán)利要求26-31中的任一項所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)的所述層速度是Dix層速度，并且所述數(shù)據(jù)的所述層速度是通過對實際或近似的RMS速度執(zhí)行反演而得到的。
33.根據(jù)權(quán)利要求26-32中的任一項所述的方法，其中，通過高斯分布或者多高斯分布來表示所述第一模型、所述數(shù)據(jù)和/或所述第二模型，其中，所述數(shù)據(jù)和所述第一模型和所述第二模型包括多個層速度。
全文摘要
一種估計地質(zhì)層的速度的方法，其中，該方法包括如下步驟a.提供包括與次表層位置相關(guān)聯(lián)的層速度以及與該層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度的第一初始模型；b.提供包括與次表層位置相關(guān)聯(lián)的實際或者近似的均方根(RMS)速度以及與RMS速度相關(guān)聯(lián)的不確定度的數(shù)據(jù)；以及c.基于第一模型的層速度和不確定度，以及數(shù)據(jù)的RMS速度和不確定度，來估計包括與次表層位置相關(guān)聯(lián)的層速度以及與該層速度相關(guān)聯(lián)的不確定度的第二模型。
文檔編號G01V1/30GK102918422SQ201180026701
公開日2013年2月6日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者A·布蘭德 申請人:斯塔特伊石油公司