CN104297799A - 地下高速层顶界面位置确定方法和深度确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地表勘探领域，具体而言，涉及地下高速层顶界面位置确定方法和地下高速层顶界面深度确定方法，其通过至少一个检波器获取多个设置在测井中的多个激发点所发出的地震波，以确定每个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间；再判断指定的第一激发点所发出的地震波到达检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值；如果判断为是，则确定高速层顶界面在第一激发点和第二激发点之间，也就确定了设置有激发点的测井已经打穿了高速层顶界面，从而解决了现有技术中不足。

Description

地下高速层顶界面位置确定方法和深度确定方法

技术领域

本发明涉及地表勘探领域，具体而言，涉及地下高速层顶界面位置确定方法和地下高速层顶界面深度确定方法。

背景技术

利用钻井求取地震波在浅表层地质结构中的层速度和厚度的方法称为地震微测井，它在地震勘探资料处理中起着重要作用。地震微测井是记录直接穿透岩层的纵波，其方法有两种：如图1中所示的，①在地面上爆炸，检波器放在钻孔内不同深度接收；和如图2中所示的②在钻孔内不同深度上爆炸，检波器在地面上接收。(图1和图2反了，图2是现在①的文字描述，图1是现在②的文字描述。请调整。)

从现有常规地震微测井的实施过程中，往往会出现无法抗拒的精度误差，进而由于精度误差所带来的其他方面的错误。

在进行地震微测井时，先由地面向地下钻探一定深度的孔，在此孔中按照一定间距和数量，再在预设的位置放入激发(雷管或炸药)，或在这些预设的位置放入用于接收激发所产生信号的检波器，并同样在地面距孔口一定距离(水平距离1m-5m)内摆放一定数量检波器接收，或激发(孔中放入激发，则地面放置检波器，孔中放入检波器，则地面放置激发)。下面只以孔中放入激发，地面放置检波器的方式进行说明，通过由深到浅引爆各深度的激发点，而获取得到每个激发到每个检波器(检波器可以是多个，也可以是一个，为了提高效率和准确率，通常同时设置多个检波器)的地震波初至信息。通过对所接收到的地震波初至信息经过垂直校正处理后，绘制出此地震微测井的垂直时深曲线，如图3所示，利用该时深曲线的拟合和解释，获取得到浅表层各低、降速带层序厚度和速度的结构变化量。该技术方法是唯一一种通过垂直测量野外低、降速带的方式，进而也是精细描述各浅表层层序结构信息的探测方法。目前，该种方法所获取的资料成果，普遍使用在地震勘探浅表层低、降速带建模及地震资料静校正计算，迄今为止属野外浅表层低、降速带调查精准度较高的方法。其自身成果参数，是检验其它静校正方法所获取浅表层模型和静校正量的唯一标准。该方法的主要特点：一是适应性强。外业钻探基本不会受到地形起伏和浅表层层序介质变化的影响；二是能较清晰地分界出浅表层低、降速带各层序结构厚度与速度的变化规律；三是可利用区域内有效的控制点，指导宏观面的浅表层地质结构模型；四是利用其精确的参数，完成对其它方法建模和静校正量的质控。但是，自地震勘探浅表层调查出现地震微测井的方法以来，都在寻求一种能用于自身验证的方法，即对所获结果进行正确性论证的方法。而大部分对地震微测井的校正手段都集中在了野外，基本没有能下定论的验证方法。在野外实施地震微测井时，往往会出现不确定的因素而导致误差的发生，例如：电缆入井投放受阻，重锤质量不到位，重锤线与电缆线的固定不牢靠，埋井沉淀不规范等(以上述几种方式假设能在施工时进行改进或操作质控，将能有效的提高地震微测井成果的正确率)。但在后期成果数据的解释中，仍然没能给出从根本上解决地震微测井，是否真正打穿高速层顶界面(也就是低速层和高速层交界的界面)的判断方法和手段。所以，为保全它的真实性，只有在钻井时增加钻探深度，改进操作工序等，但这也只是从一个方面提高了确认出高速层的准确性，却依然不能保证测量出的高速层深度是正确的。

目前地震微测井的采集方法除了前面所提及的两种方式(第一种形式是井中接收，地面激发；第二种形式是井中激发，地面接收)，还有第三种方式：第三种形式是双井，即一口井中放置激发，另一口井中放置检波器。

无论是地震单井微测井还是地震双井微测井，在判断地震微测井是否打穿高速层顶界面时，所采用的方式均是在井中放置多个激发或检波器，并根据相邻的激发(或检波器)之间的深度差，即道间深度和与之相对应的初至时差(不同激发所产生的波首次到达同一检波器的时间)比，也就是根据速度的结果来判断高速层的深度，以线性拟合的方式判断出高速层顶界面(高速层和低速层交界的界面)在哪两个激发之间，进而根据激发的位置来确定高速层顶界面的位置。

但，此种判断高速层顶界面在哪两个激发之间的方法，无法准确的判断出高速层顶界面是否在测井中的两个激发点之间，也就是测井是否打穿了高速层顶界面。

发明内容

本发明的目的在于提供地下高速层顶界面位置确定方法和地下高速层顶界面深度确定方法，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中，提供了地下高速层顶界面位置确定方法，包括：

通过至少一个检波器获取多个设置在测井中的多个激发点所发出的地震波，以确定每个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间；

判断指定的第一激发点所发出的地震波到达检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值；

若是，则确定高速层顶界面在第一激发点和第二激发点之间。

优选的，

指定的第一激发点和指定的第二激发点是相邻的。

优选的，

还包括：计算预定深度范围内，指定的相邻两个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间的第二差值；

若多个激发点均匀分布于测井中，则根据第二差值和第一激发点与第二激发点之间激发点的个数确定第一差值；

若多个激发点不均匀分布于测井中，则根据第二差值、第一激发点和第二激发点之间的激发点数量和有效距离计算第一差值，有效距离是第一激发点和第二激发点之间的距离。

优选的，

判断指定的第一激发点所发出的地震波到达检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值还包括：

若否，则增大位于地表的检波器与设置有激发点的测井井口的距离；

再次通过检波器确定每个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间，并判断指定的第一激发点所发出的地震波到达检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值。

优选的，

还包括：根据公式或根据公式 $t_2=\frac{\sqrt{{h_2}^2+{(h_2\tan \∂)}^2}}{V_p}+\frac{x-h2\tan \∂}{V_g}$ 计算检波器或激发点的安放位置，其中，h₁为预先获取得到的第一激发点至地表的竖直距离，h₂为预先获取的第二激发点至地表的竖直距离，V_p为预先获取得到的低速层平均速度，V_g为预先获取的高速层平均速度，x为检波器与测井井口的水平距离，t1为预先获取的第一时间，t2为预先获取的第二时间。

优选的，

检波器的数量为多个，且多个检波器间隔预定的距离，依次设置于地表，或多个检波器沿深度方向依次置于测井内部；

根据每个检波器所接收到的多个激发点所发出的地震波的到达时间，利用检波点域显示方式，绘制出检波器所接收到不同井中各激发点的道集。

优选的，还包括：

判断除第一到达时间和第二到达时间的差值外，任意相邻的两个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间的差值的绝对值是否小于预设的第一差值；

若否，则确定高速层顶界面在第一激发点和第二激发点之间。

本发明实施例还提供了另一种地下高速层顶界面位置确定方法，包括：

通过多个设置在测井中的检波器，获取至少一个激发点所发出的地震波，以确定同一个激发点所发出的地震波分别到达检波器的到达初至时间；

判断指定的一个激发点所发出的地震波到达第一检波器的第一到达时间和指定的一个激发点所发出的地震波到达第二检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值；

若是，则确定高速层顶界面在第一检波器和第二检波器之间。

本发明实施例另提供了地下高速层顶界面深度确定方法，包括浅表层高速层顶界面位置确定方法，还包括：

分别获取第一激发点的第一深度值和第二激发点的第二深度值；

确定高速层顶界面在第一深度值和第二深度值之间。

优选的，还包括：

根据预先获取的计算距离和计算时间计算待确定速度，计算距离是检波器和第一激发点，或第二激发点之间的距离，计算时间是第一时间，或第二时间；

判断待确定速度是否满足预先获取到的标准速度阈值；

若是，则确定高速层顶界面在第一深度值和第二深度值之间。

本发明实施例提供的浅表层高速层顶界面位置确定方法，与现有技术中无法确定高速层顶界面在那两个激发之间，也就是无法确定设置有激发的测井是否打穿了高速层顶界面相比，其通过至少一个检波器获取多个设置在测井中的多个激发点所发出的地震波，以确定每个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间；再判断指定的第一激发点所发出的地震波到达检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值；如果判断为是，则确定高速层顶界面在第一激发点和第二激发点之间，也就确定了设置有激发点的测井已经打穿了高速层顶界面，从而解决了现有技术中不足。

附图说明

图1是相关技术中，来自《反射地震勘探静校正技术》一书中地震微测井井中激发、地表接收基本原理示意图；

图2是相关技术中，来自《反射地震勘探静校正技术》一书中地震微测井地表激发、井中接收基本原理示意图；

图3是相关技术中，来自《地震勘探原理》一书中所描述的地震微测井井口接收时间校正公式基本原理与垂直时深曲线示意图；

图4是本发明所提供的测井中设置有激发点的地下高速层顶界面位置确定方法的基本流程图；

图5是本发明野外地震微测井采集井中不同深度激发，地面远、近偏移距检波器接收原理示意图；

图6是本发明野外地震微测井采集井中不同深度检波器接收，地面远、近偏移距激发原理示意图；

图7是本发明实施例中，实际DW01地震微测井地面近、远偏移距检波器接收排列观测位置；

图8是本发明实施例中，实际DW01地震微测井井中激发、地面3m偏移距接收，使用检波点域显示的全部记录道；

图9是本发明实施例中，实际DW01地震微测井3m偏移距全部记录道经垂直校正后绘制出的时深曲线图；

图10a、b、c分别是本发明实施例中，实际DW01地震微测井225m、250m、275m三个不同偏移距接收，使用检波点域显示的全部记录道；

图11是本发明实施例中，实际DW02地震微测井3m偏移距全部记录道经垂直校正后绘制出的时深曲线图；

图12a、b分别是本发明实施例中，实际DW02地震微测井25m、50m两个不同偏移距接收，使用检波点域显示的全部记录道；

图13是本发明实施例中，实际DW03地震微测井3m偏移距全部记录道经垂直校正后绘制出的时深曲线图；

图14是本发明实施例中，实际DW03地震微测井400m偏移距接收，使用检波点域显示的全部记录道；

图15是本发明实施例中，实际DW04地震微测井3m偏移距全部记录道经垂直校正后绘制出的时深曲线图；

图16是本发明实施例中，实际DW04地震微测井250m偏移距接收，使用检波点域显示的全部记录道。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

本发明实施例提供了地下高速层位置确定方法，如图4所示包括如下步骤：

S101，通过至少一个检波器获取多个设置在测井中的多个激发点所发出的地震波，以确定每个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间；

S102，通过至少一个检波器获取多个设置在测井中的多个激发点所发出的地震波，以确定每个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间，若是，则执行步骤S103；

S103，确定高速层顶界面在指定的两个激发点之间。

在激发发出地震波之前，需要将多个激发沿测井竖直向下埋设好(地面上设置至少一个检波器)，或者将激发在地表沿水平方向埋设好(也就是设置至少一个激发于地表，和在测井中设置多个检波器)，并需要将检波器设置到相应的位置，具体放置检波器或者激发的方式在相关的技术中已经公开，本发明所提供的地下高速层顶界面位置确定方法并不限制于激发和检波器的具体放置方式，将激发设置在测井中，将检波器设置在地表，或者将检波器设置在测井中，将激发设置在地表，或者其他类似的方法均可以实现本发明所提供的地下高速层顶界面位置确定方法，具体的激发和检波器的放置方式，在此不再赘述。本发明所提供的测井中设置有激发点的地下高速层顶界面位置确定方法和测井中设置有检波器的地下高速层顶界面位置确定方法原理上是相类似的，测井中设置有激发点的地下高速层顶界面位置确定方法中，对检波器的调整同样适用于测井中设置有检波器的地下高速层顶界面位置确定方法中对激发的调整。测井中设置有检波器的地下高速层顶界面位置确定方法是测井中设置有激发的地下高速层顶界面位置确定方法的等同变化，使用测井中设置有检波器的地下高速层顶界面位置确定方法应视为同样会侵犯测井中设置有激发的地下高速层顶界面位置确定方法的专利权。本实施例只是主要以多个激发(测井中)和至少一个检波器(地表)阐述的方法，但多个检波器(测井中)和一个激发(地表)点同样可以实现本发明所提供的地下高速层顶界面位置确定方法。使用多个检波器和一个激发点的情况，由于这1个激发点可能会损坏，或者发生故障，而导致无法正常的发出地震波，因此，为了提高成功概率，可以增加激发点的数量，以提高本发明所提供的地下高速层顶界面位置确定方法的成功概率。同样的，使用多个激发点和一个检波器的情况中，由于一个检波器可能会误读，或者不工作，因此，使用时可以同时放置多个检波器，即使一个检波器出现问题，也可以根据其他检波器所提供的参数进行相应的解释分析和判断。

在测井中埋设的激发点或者检波器必须是多个。相对应的设置在地面上的激发点，或者检波器的数量最少是一个，数量越多，则测试一次成功的概率越高(如上一段所说，是为了防止一个激发点，或者几个检波器不正常工作)。

如图5和图6所示，本实施例主要以在测井中埋设的是激发点，在地面设置的是检波器的形式进行说明。步骤S101中，重锤处于测井的最底部，以重锤为端点，沿预定的距离间隔向测井井口顺序设置多个激发点，并且在地表距离测井井口一定距离的位置设置好至少一个检波器。如果设置的检波器是多个，最好将多个检波器之间的距离拉开，使得每个检波器所检测到的激发点发出地震波到达检波器的到达时间是相差较大的。在设置好激发点和检波器之后，便可以依次引爆不同深度的激发点，使得激发所发出的地震波能够被检波器接收，进而根据激发的引爆时间和检波器的接收时间的差值，确定到达时间。需要说明的是，本申请中所描述的到达时间，均可以认为是初至时间，第一到达时间也就可以认为是第一初至时间，第二到达时间也就可以认为是第二到达时间。

步骤S102中，在确定了每个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间之后，便可以知悉指定的两个到达时间的差值(具体指相邻的两个激发的到达时间的差值，或者相隔预定个数激发的两个激发的到达时间的差值)。通常，埋设在测井中的多个激发是相隔相同的距离的，因此，如果地震波的传播速度相同的情况下，相邻的两个激发的到达时间的差值，或间隔预定个数激发的两个激发的到达时间的差值应是较小的，或者说这两个到达时间的差值应是符合某种变化规律的。如埋设的10个激发，到达时间依次是1S、2S、3S、4S、5S、6S、7S、8S、9S和10S，那么则说明这几个激发是位于同一个地层中的(通常埋设的第一个激发距离地表是较近的，也就是第一个激发通常默认为埋设在低速层中)。低速层中，地震波的传播速度是随深度的增加，呈现较为平稳上涨的状态，因此，可以判断这10个激发可以认为在同一个地层，也就是低速层中。这相邻的两个到达时间的差值都是1S，根据经验值，或者计算值，可以确定此种情况下，第一差值可以设置为0.6S-0.8S。

当预设第一激发点所发的地震波到达检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达检波器的第二到达时间的差值小于第一差值时，也就是步骤S103的情况。此时，埋设的激发点的个数，如果是12个，这12个激发点所发出的的地震波到达检波器的时间分别是1S、2S、3S、4S、5S、6S、7S、8S、9S、10S、11S和10.5S，也就是说第11个激发和第12个激发之间的差值(-0.5)小于预设的第一差值(如第一差值可以是0.5S、0.6S等)，此时则是由于第12个激发点已经埋入高速层所致，地震波在由激发点向检波器运动的过程中，所遵循的是最少时间的方式，因此，地震波在传播的时候，会在高速层中传播一定的时间和距离，再由低速层中传播至检波器。由于实际上，第11个激发与检波器的距离和第12个激发与检波器的距离相距并不远(激发与检波器的距离可以根据三角函数，通过了解激发至井口的垂直距离和检波器至井口的水平距离来计算，计算方式较多，在此不再赘述)，但由于第12个激发所发出的地震波在高速层中运行了较长的距离，同时，这段距离花费的时间很少，因此，实际上，第12个激发所发处的地震波到达检波器的时间，不会和如前11个激发所发的地震波到达检波器的时间相同，也就是，不会按照前11个激发所发出的地震波的到达时间规律变化。第12个激发所发出的地震波的到达时间甚至可能要小于第11个激发所发出的地震波到达检波器的到达时间。如图5所示，位于高速层顶界面之下的地震波，在传播的时候会在高速层中传播很长一段距离，地震波在高速层和低速层中的传播速度相差较大，因此，位于高速层中的激发，虽然与检波器的距离相距较远，却也能使其发出的地震波先于低速层中的激发所发出的地震波到达检波器，或者是位于高速层中的激发所发出的地震波到达检波器的时间与相邻的位于低速层中的激发所发出的地震波到达检波器的时间的差值(高低差值)和位于低速层中的激发所发出的地震波到达检波器的时间与相邻的位于低速层中的激发所发出的地震波到达检波器的时间(低低差值)相比，高低差值是远小于低低差值的。这也就能够通过设置第一差值来确定两个激发(可以是相邻的两个，可以是不相邻的两个)之间是否夹有高速层顶界面。当然，为了使高速层顶界面的位置更为确定，可以使用相邻的两个激发分别作为第一激发和第二激发，并且可以适当的缩小第一激发和第二激发之间的距离。需要说明的是，第一激发和第二激发是设置好的激发中的任意两个，如果某两个激发所发出的地震波的到达时间不小于第一差值，则可以换一个激发作为第一激发，或换一个激发作为第二激发，也可以将第一激发和第二激发均进行调整，只有任意两个激发所发出的地震波到达检波器的到达时间的差值均不小于第一时间，也就说明了没有高速层顶界面不在任意两个激发之间，测井也就没有打穿高速层顶界面，或者由于计时误差等原因，造成的误认。

相对应的，除了步骤S101-步骤S103，可以确定测井是否打穿高速层，还可以通过如下步骤，来确定：

通过多个设置在测井中的检波器，获取至少一个激发点所发出的地震波，以确定同一个激发点所发出的地震波分别到达检波器的到达初至时间；

判断指定的一个激发点所发出的地震波到达第一检波器的第一到达时间和指定的一个激发点所发出的地震波到达第二检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值；

若是，则确定高速层顶界面在第一检波器和第二检波器之间。

当然，可以根据深度来设置第一差值的大小。根据以往的经验和材料能够得知高速层的大概位置，也就是高速层不会存在于较低的位置上，那么可以设定只有深度超过预定深度值，且指定的第一激发点所发出的地震波到达检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达检波器的第二到达时间的差值小于预设的第一差值时，才确定高速层顶界面在这两个激发点(第一激发点和第二激发点)之间。

进一步，为了提高确定高速层顶界面的精度，可以是指定的第一激发点和指定的第二激发点是相邻的。

当然，限定第一激发点和第二激发点是相邻的，是为了使这两个激发点之间的距离较近，这样也就能更加确定高速层顶界面所在的某个范围。缩小第一激发点和第二激发点之间的距离也是一种能够进一步缩小高速层顶界面所在的范围方式。

为了更加准确的确定第一差值，本发明所提供的地下高速层位置确定方法，还包括：计算预定深度范围内，指定的相邻两个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间的第二差值；

根据第二差值和第一激发点与第二激发点之间激发点的个数确定第一差值，或根据第二差值、指定的相邻两个激发点之间的距离和有效距离计算第一差值，有效距离是第一激发点和第二激发点的距离差值。

当多个激发是按照相同的距离间隔进行放置的时候，可以根据第二差值和第一激发点与第二激发点之间激发点的个数确定第一差值，这样便能够合理的确定第一差值应为多少。需要说明的是，用于确定第二差值的指定的相邻两个激发点，优选为距离地表较近的激发点，如果这两个指定的激发点一个是位于低速层，一个是位于高速层中，则这两个激发点所发出的地震波的到达时间的差值(高低差值)要小于间隔相同的激发点数量，且两个激发点均位于低速层，或高速层中的两个激发点所发出的地震波的到达时间的差值(低低差值，或高高差值)，同一个层(低速层或高速层)中多个激发所发出的地震波传播速度是规律变化的，相邻两个的差值也是规律变化的，只有一个激发在高速层，一个激发在低速层时，两个激发所发出的地震波的到达时间才会不规律变化，且肯定有一个时间差值是明显缩短的。

当多个激发是不是按照相同的距离间隔进行放置的时候，那么可以根据激发放置的深度来确定指定的两个激发点之间的距离和有效距离计算第一差值，有效距离是第一激发点和第二激发点的距离差值。在已知两激发的距离，和已知两激发之间间隔激发数量是一样的，此种设置第一时间的方式与上一段所描述的方式相似，再此，不再赘述。

进一步，判断指定的第一激发点所发出的地震波到达检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值还包括：

若否，则增大位于地表的激发点与设置有检波器的测井井口的距离，或增大位于地表的检波器与设置有激发点的测井井口的距离；

再次通过检波器确定每个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间，并判断指定的第一激发点所发出的地震波到达检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值。

也就是，如果没有指定的第一激发点所发出的地震波到达检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达检波器的第二到达时间的差值小于预设的第一差值，则说明所有激发均在同一个速度层中(测井未打穿高速层顶界面)，或者由于检波器距离测井井口的距离过进，造成每个激发与检波器的距离差别不大(主要是位于高速层中的激发所发出的地震波在高速层中运行的距离过短，传播时间过短，导致无法与低速层中的激发所发出的地震波达到检波器的传播时间产生差别)，也就是高速层与低速层的激发无法有效区别，因此，可以通过增大位于地表的激发点与设置有检波器的测井井口的距离，或增大位于地表的检波器与设置有激发点的测井井口的距离的方式，来使位于高速层中的激发所发出的地震波在高速层中传播较长的时间和距离，以使分别位于低速层中的激发和高速层中的激发所发出的地震波的到达时间产生足够的差别。

为了更好的确定位于地表的检波器或激发点的安放位置，可以根据公式或根据公式 $t_2=\frac{\sqrt{{h_2}^2+{(h_2\tan \∂)}^2}}{V_p}+\frac{x-h2\tan \∂}{V_g}$ 计算检波器或激发点的安放位置，其中，h₁为预先获取得到的第一激发点至地表的竖直距离，h₂为预先获取的第二激发点至地表的竖直距离，V_p为预先获取得到的低速层平均速度，V_g为预先获取的高速层平均速度，x为检波器与测井井口的水平距离，t1为预先获取的第一时间，t2为预先获取的第二时间。这样能够较为合理的确认位于地表的检波器或激发点的安放位置。上述公式同样可以用来在测井中设置有检波器，地表设置有激发时，计算地表的激发与测井井口的距离。此时，h₁为预先获取得到的第一检波器至地表的竖直距离，h₂为预先获取的第二检波器至地表的竖直距离，V_p为预先获取得到的低速层平均速度，V_g为预先获取的高速层平均速度，x为激发与测井井口的水平距离，t1为预先获取的第一到达时间，t2为预先获取的第二到达时间。

上述预先获取到的内容均可以根据以往的经验值进行估算，相关技术中已有类似的参考值，对于预先获取的方式不再过多说明。

为了提高单次地下高速层位置确定方法成功概率，也就是使至少一个检波器能够正常工作，检波器的数量为多个，且多个检波器间隔预定的距离，依次放置于地表，或多个检波器沿深度方向依次置于测井内部；

通过道集显示，能够直观的观察出哪个第一到达时间和第二到达时间的差值小于预设的第一差值，当测井中设置有激发的时候，根据每个检波器所接收到的多个激发点所发出的地震波的到达时间，利用检波点域显示方式，绘制出检波器所接收到不同井中各激发点的道集；当测井中设置有检波器的时候，利用炮点域显示方式，绘制出地面激发所接收到不同每个检波器的埋藏深度各检波器的道集，绘制多个检波器的检波点域道集；根据道集所显示的到达时间，确定第一到达时间和第二到达时间。

通过激发点道集和炮点域的显示方式能够较为便利的观察出相邻的两道的时间变化。

在地层中出高速层外，还可能由于局部地质的原因(泥土堆积等原因)导致这一部分地质传播地震波的速度较快，也就是可能产生误认高速层顶界面的情况。为了保证确认出的高速层顶界面是准确的，本发明所提供的地下高速层顶界面位置确定方法还包括如下步骤：

判断除第一到达时间和第二到达时间的差值外，任意相邻的两个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间的差值的绝对值是否小于预设的第一差值；

若否，则确定高速层顶界面在第一激发点和第二激发点之间。

如果是由于局部地质情况而引起的地震波传播速度提高，则只是局部的传播速度加快(某一个激发所发出的地震波的传播速度加快)，而其他的、相邻的激发所发出的地震波的传播速度还是处于平稳的变化过程。也就是某一个激发所发出的地震波的传播速度提高了之后，下一个，或者下几个激发所发出的地震波的传播速度还是会下降会一般的速度，此时也就可以通过判断除第一到达时间和第二到达时间的差值外，任意相邻的两个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间的差值的绝对值是否小于预设的第一差值的方式，来确定这个传播时间的减少是否是因为某个激发已经进入高速层所导致的。如果判断除第一到达时间和第二到达时间的差值外，任意相邻的两个激发点所发出的地震波到达检波器的到达时间的差值的绝对值是否小于预设的第一差值的结果为是，则说明并不是由于激发进入高速层而引起的到达时间的减少，是误认的情况。

本发明实施例提供的浅表层高速层顶界面位置确定方法，与现有常规技术中的最大差异，就是观测方式上的不同，现有常规技术主要是靠近距离的采集，而获取得到不同井深段的时间，经过校正后，完成地震微测井各层序结构速度和厚度的描述。而本发明在不改变现有常规方法技术的基础上，拓展出新的观测方式，即远道观测方法。它能通过远道旅行时间差，精确寻找到浅表层高速层顶界面的准确位置。即便该地震微测井在实施时出现井中点距错位等现象(如电缆入井时受阻，电缆在激发时被炸断，电缆卷曲)。现有常规技术一般很难识别此类现象，易出现误差和问题。本发明则有效的弥补了此类问题发生，并能通过道间时差，准确地判断浅表层高速层顶界面位置，同时也是对地震微测井自身质量的一个有效检测方法，改变了地震微测井无检测手段的历史。其方法的不足处主要表现在，当浅表层高速层顶界面上覆与下伏速度变化差异较小时，可能会带来道间时间差变小，加大了识别难度。

进一步，本发明实施例2还提供了地下高速层顶界面深度确定方法，包括实施例1的地下高速层顶界面位置确定方法，还包括：

分别获取第一激发点的第一深度值和第二激发点的第二深度值；

确定高速层顶界面在第一深度值和第二深度值之间。

在确定了哪两个激发点之间夹有高速层顶界面和这两个激发点的深度之后，便能够确定高速层顶界面所在的深度范围了。为了缩小这个深度范围，可以将激发与相邻激发之间的距离缩小。

进一步，本发明所提供的，地下高速层顶界面深度确定方法还包括：

根据预先获取的计算距离和计算时间计算待确定速度，计算距离是检波器和第一激发点，或第二激发点之间的距离，计算时间是第一时间，或第二时间；

判断待确定速度是否满足预先获取到的标准速度阈值；

若是，则确定高速层顶界面在第一深度值和第二深度值之间。

在相关技术中，可以获悉到高速层的一般速度值，当激发只处于低速层中的时候，所发出的地震波是不会达到高速层中的速度的，只有当激发位于高速层中的时候，才会使发出的地震波达到高速层的传播速度。因此，可以是速度阈值校验的方式来确定激发是否的确位于高速层中，如果激发位于高速层中，也就能够确定根据激发的深度所计算出的高速层的深度范围是可信的。

本发明实施例3提供了几种具体的地下高速层顶界面深度确定方法的例子。

为克服地震微测井是否打穿低、降速带(低速层)底界(即：高速层顶界面)而出现的争议，解决地震微测井无标准判断手段和验证措施。本发明的目的在于提供使用远观测道(或激发点)判断地震微测井是否打穿高速层顶界面的方法，以解决有井无判断和验证标准的问题。

本发明提供了使用远观测道(或激发点)判断地震微测井是否打穿高速层顶界面的方法的技术方案，所实施的具体步骤：

⑴按照常规地震微测井的设计，在井口1m-5m偏移距处，摆放一定数量的检波器接收(或激发)点。同时以该井井口为中心，向外延伸预算出的远偏移距处，摆放3-4个检波器接收(或激发)点；

⑵进行常规地震微测井井中(或地面)接收点放炮，使用专业仪器记录来自每一个激发所传递到检波器接收点的旅行时信息；

⑶远偏移距的大小选择，可依据已知的浅表层低、降速带厚度和速度，预测确定检波器接收(或激发)点摆放位置的范围(x)。也可通过预测厚度和速度值的预算结果，确定检波器接收(或激发)点摆放位置的范围(x)；

ⅰ预测高速层顶界面上覆(t₁)和下伏(t₂)两道间的地震波旅行时公式：

$t_1=\frac{\sqrt{{h_1}^2+x^2}}{V_p}$

$t_2=\frac{\sqrt{{h_2}^2+{(h_2\tan \∂)}^2}}{V_p}+\frac{x-h2\tan \∂}{V_g}$

其中： $\sin \∂=\frac{V_p}{V_g}$

h₁为预先获取得到的第一激发点至地表的竖直距离，h₂为预先获取的第二激发点至地表的竖直距离，V_p为预先获取得到的低速层平均速度，V_g为预先获取的高速层平均速度，x为检波器与测井井口的水平距离，t1为预先获取的第一时间，t2为预先获取的第二时间。

将结果进行一个判断选择，即：假设资料主频为f＝25Hz，t₁和t₂之间的时差为半个波形便可认定进入了高速层顶界面。因此，当选定的远道观测(或激发)位置时，必须符合此条件：

$t_1-t_2\≥\frac{1}{2f}=20\mathrm{ms}$

式中：f为资料主频，t₁为预测高速层顶界面上覆激发序号到达预测接收点偏移距的地震波旅行时，t₂为预测高速层顶界面下伏激发序号到达预测接收点偏移距的地震波旅行时。

⑷读取井口小偏移距单道的旅行初至时间，将该时间量进行垂直校正，完成时深曲线的绘制，获取得到各层序厚度和速度值；

⑸将所有远偏移距检波器接收点接收到的旅行时信息，以检波点域进行道集显示；

⑹通过以解释出的该井低、降速带厚度和速度值，以及高速层顶界面海拔，结合远偏移距检波点域道集时间规律，观察每一道的旅行初至时间变化。当连续道集中的时间出现突然错断，后一个旅行时比前一个旅行时有明显的变小。且错断后的道集，仍然有规律的连续变化。通过道集间距离和时间的比值，认定断点间为高速层顶界面的范围；

⑺判断该地震微测井是否打穿高速层顶界面，必须要依据远偏移距检波点(或炮)域道集显示的道间时差量，及后续道之间的时间关系。并结合井口小偏移距已获取得到的高速层顶界面上下观测(或激发)点参数，共同来进行认定。

本发明比较适合浅表层高速层顶界面为一个良好的波阻抗界面。而且界面的上覆地震速度要与下伏地震速度存在一定的差，这个差值越大越好，有利于准确判断和论证。

本发明不会因地震微测井的调查方式不同而影响判断精度。即：井中激发、地面接收和井中接收、地面激发。只要改变道集的显示方式，判断精度仍然有效；

本发明主要遵循费马原理(Fermat’s principle)：光在任意介质中从一点传播到另一点时，沿所需时间最短的路径传播。又称最短时间原理。以及地震波在传播过程中遇到界面时，会发生反射和折射，反射(或透射)点的角度使得地震波沿界面方向上的速度相等，即V1/Sin(1)＝V2/Sin(2)。

本发明不改变野外常规地震微测井所有采集和解释方法。它可以说是对常规地震微测井采集技术方法的一个升华，其最大优势：①实施过程无安全隐患；②远偏移距检波器可重复利用；③不增加野外地震微测井调查成本；④测定形式较为单一，易学易懂；⑤判断成功率可达100％；⑥可作为检验地震微测井的常规标准；⑦能避免重复打井，节约成本。

本发明所设计到的远偏移距检波器接收点的目的，主要是解决地震微测井是否真正打穿高速层顶界面的问题。因此，该方法只要求检波器接收点距井口的直线距离正确，基本上可以不进行坐标和高程的测定。

本实施例主要是为了提供一种准确判断和验证地震微测井施工质量的方法，主要实现步骤包括：

步骤S301：布控和设计。依据以往低、降速带(低速层)厚度和速度的变化情况，确立该地震微测井的钻探位置，设计该井的井深和井内激发(或检波器接收)点的激发间距及数量，同时设计和预测(或换算)地面远、近偏移距检波器接收(或激发)点的摆放位置。

步骤S302：打井。钻机按照布控位置和设计井深，在地面进行井孔的钻探，并在已完成的井孔中，沉入预先编制好的激发(或检波器接收)点电缆线；

步骤S303：摆放检波器接收(或激发)点。按照距井孔一定远、近偏移距的预先设计，进行各位置、一定数量的检波器接收(或激发)点摆放。近偏移距摆放一般为5-1O个点，距离选择为1m-5m。远偏移距摆放一般为3-6个点，距离的选择可依据设计而定；

步骤S304：激发和接收。通过引爆各深度(或地面)的激发点，获取得到每个激发点到每个检波器接收点的地震波信息；

步骤S305：处理、解释和评价。对所接收到的近偏移距地震波信息，经过垂直校正处理后，绘制出此地震微测井的垂直时深曲线，利用该时深曲线的拟合和解释，获取得到浅表层各低、降速带层序厚度和速度的结构变化量。并通过井底一定数量所接收到的初至时间，进行深度与时差换算，验证该地震微测井是否打穿高速层顶界面，以及最终依据设计评价该井合格与否；

步骤S306：应用地震波信息判断和评价。对所接收到的远偏移距地震波信息，可进行检波点域的道集显示，利用各道之间初至时间的差异变化，判断该地震微测井是否打穿高速层顶界面。当远偏移距检波点域中，井底道集与邻近道集间出现有明显的时间差，而且偏移距越大时间差越大时，便可认定该地震微测井与打穿高速层顶界面，评价为合格。反之，则认定该未打穿高速层顶界面，评价为不合格。假设垂直时深曲线在低、降速带段内，解释出高速(透镜体)或低速异常现象时，通过此远偏移距检波点域的道集显示，也可验证其异常现象的真伪；

本发明在野外进行了多地貌介质和不同低、降速带厚度条件下，井中激发、地面接收方法的验证实施，取得了较为精准的数据，其内容包括：

例1：准噶尔盆地沙漠区DW01地震微测井，图7为地面远、近排列观测接收点位置，近排列设计了1O个接收点位，距离分别为1m、2m、3m、4m、5m，每个距离点位摆放2个检波器接收，分别对称井口的两边。本发明预测和设计远偏移距离是250m，为确保实验成功，在对称井口的两则地面布设了6个接收点，距离分别为225m、250m、275m；表1为布设道号及所对应井口的偏移距离；表2为激发序号所对应井中激发深度；

道号	8	9	10	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	39	40	41
																	距离(rn)	275	250	225	5	4	3	2	1	1	2	3	4	5	225	250	275

表1

表2

图8是该井3m偏移距接收点域道集显示；图9是该井3m偏移距经过垂直校正后绘制的时深曲线，通过解释得到了浅表层7层介质结构模式，高速层顶界面的厚度清晰显示为239.8m，井底有12个激发点进入了高速层；图10a、b、c是该井不同远偏移距(225m、250m、275m)的三张接收点域道集显示。而原始预测的观测距离为220m，但从实际调查的道集结果分析，在第60与第61个激发序号上，出现了较为明显的时间差。并且第61到第72个激发序号间的时间，是连续平稳的过渡。同时在三个远偏移距接收点域道集中的显示上看，第61个激发序号后的各道与其相邻道时间差是逐渐增大，完全符合地震波走时传播的基本概念。与图9中3m偏移距时深曲线所解释出高速层顶界面位置完全吻合。可以认定井深处240m第61个激发序号与井深处230m(235m未响)第60激发序号之间是高速层顶界面出现的位置。因此，与解释结果吻合，符合采集设计要求，判定该井合格。

例2：准噶尔盆地戈壁区DW02地震微测井，图11是该井3m偏移距经过垂直校正后绘制的时深曲线，通过解释得到了浅表层5层介质结构模式，高速层顶界面的厚度清晰显示为32.4m，井底有19-20个激发点进入了高速层；图12是该井25m、50m远偏移距接收点域道集显示，而本发明预测和设计远偏移距离是30m，为确保实验成功，在对称井口的两则地面布设了4个接收点；从道集显示的结果分析，25m偏移距已经出现了道间时差，虽然时差很小，完全可以分辨出它们的界限。而50m的道间时差就更能说明问题。将第19个激发序号道集时差道与图11中的时深曲线高速层顶界面进行比较，完全吻合。可以认定井深处35m第19个激发序号与井深处32m第18激发序号之间是高速层顶界面出现的位置。因此，与解释结果吻合，符合采集设计要求，判定该井合格。

例3：准噶尔盆地沙漠区DW03地震微测井，图13是该井3m偏移距经过垂直校正后绘制的时深曲线，通过解释得到了浅表层9层介质结构模式，高速层顶界面的厚度清晰显示为272m，井底有4个激发点进入了高速层，这里较奇异的是高速层速度尽然为2857m/s(一般为1900m/s—2200m/s)；图14是该井400m远偏移距接收点域道集显示，本发明预测和设计远偏移距离是350m，为确保实验成功，在对称井口的两则地面布设了6个接收点，距离分别为300m、350m、400m；从原理上来讲，400m的距离，应该很明显的在最后4个激发序号中，看出它们与前者的时差。但是，洽洽就在井深273m之后没有发现，与图13中的时深曲线完全不吻合。可以认定图13中时深曲线在井深273m处所解释的高速层顶界面存在假象，该井未打入高速层内，不符合采集设计要求，判定该井不合格。

例4：准噶尔盆地沙漠区DW04地震微测井，图15是该井3m偏移距经过垂直校正后绘制的时深曲线，通过解释得到了浅表层8层介质结构模式，高速层顶界面清晰的显示为226.9m厚度，井底有3个激发点进入了高速层；图16是该井250m远偏移距接收点域道集显示，本发明预测和设计远偏移距离是255m，为确保实验成功，在对称井口的两则地面布设了6个接收点，距离分别为275m、325m、375m；从道集显示上分析，激发序号是在第62道上出现与前面的道存在时差，随着观测距离的增大，时差越为明显。这个结果则与时深曲线解释出的结果不相吻合，但是也只是5m的误差。估计是初至时间读取的差，而带来解释的误差。最终认定高速层顶界面范围应该在井深230m第61个激发序号与井深235m第62激发序号之间。因此，符合采集设计要求，需重新解释成果，判定该井合格。

本发明实施例主要是以图5和图6所确定的基本方法进行操作，并且在11口地震微测井中得到了充分验证下，取得了非常满意的结论。其中DW01、DW02和DW04三口井的实例，远偏移距接收点道集的显示，很直观地反映出，当激发点到达高速层内爆炸时，由于上覆与下伏速度的差异和地震波旅行时行走的方式不同，必然就会产生一定的时差，这个时差就会随着距离的增大而变大。而DW03则能准确的反映出未打高速层现象。因此，本发明便寻找了这个规律的变化，获取了一种判断地震微测井施工质量的方法。

本发明在常规地震微测井的近道观测中，设定了远偏移距道的观测。解决了常规地震微测井，在以往只能靠井底各道时差与深度换算出的速度，来认定该井是否合格上的难题。而使用了新的道间时间差的判断方法，来彻底解决地震微测井无正确的判断手段。其手段完全可以作为检测地震微测井是否打穿高速层顶界面的判断标准。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.地下高速层顶界面位置确定方法，其特征在于，包括：

通过至少一个检波器获取多个设置在测井中的多个激发点所发出的地震波，以确定每个激发点所发出的地震波到达所述检波器的到达时间；

判断指定的第一激发点所发出的地震波到达所述检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达所述检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值；

若是，则确定高速层顶界面在所述第一激发点和所述第二激发点之间。

2.根据权利要求1所述的地下高速层顶界面位置确定方法，其特征在于，

所述指定的第一激发点和所述指定的第二激发点是相邻的。

3.根据权利要求1所述的地下高速层顶界面位置确定方法，其特征在于，

还包括：计算预定深度范围内，指定的相邻两个激发点所发出的地震波到达所述检波器的到达时间的第二差值；

若多个所述激发点均匀分布于测井中，则根据所述第二差值和所述第一激发点与所述第二激发点之间激发点的个数确定所述第一差值；

若多个所述激发点不均匀分布于测井中，则根据所述第二差值、所述第一激发点和所述第二激发点之间的激发点数量和有效距离计算所述第一差值，所述有效距离是所述第一激发点和所述第二激发点之间的距离。

4.根据权利要求1所述的地下高速层顶界面位置确定方法，其特征在于，

所述判断指定的第一激发点所发出的地震波到达所述检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达所述检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值还包括：

若否，则增大位于地表的所述检波器与设置有激发点的测井井口的距离；

再次通过检波器确定每个激发点所发出的地震波到达所述检波器的到达时间，并判断指定的第一激发点所发出的地震波到达所述检波器的第一到达时间和指定的第二激发点所发出的地震波到达所述检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值。

5.根据权利要求2所述的地下高速层顶界面位置确定方法，其特征在于，

还包括：根据公式或根据公式 $t_2=\frac{\sqrt{{h_2}^2+{(h_2\tan \∂)}^2}}{V_p}+\frac{x-h2\tan \∂}{V_g}$ 计算所述检波器的安放位置，其中，h₁为预先获取得到的第一激发点至地表的竖直距离，h₂为预先获取的第二激发点至地表的竖直距离，V_p为预先获取得到的低速层平均速度，V_g为预先获取的高速层平均速度，x为检波器与测井井口的水平距离，t₁为预先获取的第一时间，t₂为预先获取的第二时间。

6.根据权利要求1所述的地下高速层顶界面位置确定方法，其特征在于，

所述检波器的数量为多个，且多个所述检波器间隔预定的距离，依次设置于地表，或多个所述检波器沿深度方向依次置于测井内部；

根据每个检波器所接收到的多个激发点所发出的地震波的到达时间，利用检波点域显示方式，绘制出检波器所接收到不同井中各激发点的道集。

7.根据权利要求6所述的地下高速层顶界面位置确定方法，其特征在于，还包括：

判断除第一到达时间和第二到达时间的差值外，任意相邻的两个激发点所发出的地震波到达所述检波器的到达时间的差值的绝对值是否小于预设的第一差值；

若否，则确定高速层顶界面在所述第一激发点和所述第二激发点之间。

8.地下高速层顶界面位置确定方法，其特征在于，包括：

通过多个设置在测井中的检波器，获取至少一个激发点所发出的地震波，以确定同一个激发点所发出的地震波分别到达所述检波器的到达初至时间；

判断指定的一个所述激发点所发出的地震波到达第一检波器的第一到达时间和指定的一个所述激发点所发出的地震波到达第二检波器的第二到达时间的差值是否小于预设的第一差值；

若是，则确定高速层顶界面在所述第一检波器和所述第二检波器之间。

9.地下高速层顶界面深度确定方法，包括如根据权利要求1-8所述的浅表层高速层顶界面位置确定方法，其特征在于，还包括：

分别获取所述第一激发点的第一深度值和所述第二激发点的第二深度值；

确定高速层顶界面在第一深度值和第二深度值之间。

10.根据权利要求9所述的地下高速层顶界面深度确定方法，其特征在于，还包括：

根据预先获取的计算距离和计算时间计算待确定速度，所述计算距离是检波器和所述第一激发点，或所述第二激发点之间的距离，所述计算时间是第一时间，或所述第二时间；

判断所述待确定速度是否满足预先获取到的标准速度阈值；

若是，则确定高速层顶界面在第一深度值和第二深度值之间。