[发明专利]一种三维多井联合井地CT成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维CT成像方法，具体涉及一种三维多井联合井地CT成像方法，属工程地震勘探技术领域。

背景技术

层析成像（tomography）的本意是断面或切片，最早被应用于诊断医学领域，然后逐步推广到诸如地球物理学、射电天文学等技术领域。该技术是在不损坏物体的条件下，利用在探测目标表面观测到的人工或天然的物理场信号，反演求取其物体内部结构的几何形态和物理参数的分布。在工程建设中隐伏的不良地质体问题，如岩溶、陷落柱、裂隙、裂缝、断裂破碎带、软弱夹层、地下空洞和不明埋设物等，会造成工程质量隐患或施工困难、浪费，故必须进行精细的工程勘察。由于工程检测要求探测规模很小的异常体，并要求较高的分辨率，因此需要高精度的勘察手段。钻孔勘探的精度较高，但成本高、耗工期，不可能在工区内大量采用，层析成像方法可以弥补这一勘察手段的缺陷。

层析成像从重构地质图像的物理参数考虑，可以分为地震层析成像、雷达层析成像、电阻率层析成像三类。三种方法分别根据地震波速度、电磁波速度、电阻率重构地下介质剖面。对于雷达层析成像，电磁波传播深度较深时，能量大大衰减，不能精确的读出首波初至，因此雷达层析成像的探测深度有限。电阻率法对低阻异常反应较明显，但对高阻异常反应较差，故电阻率层析成像在工程勘探领域中具有较大的局限性。当异常体的尺寸大于地震波的波长时，对地震波的传播产生影响，鉴于地震勘探的精度较高，能够通过地震波的传播规律推断出异常体的位置及大小。地震CT从观测方式上来分可以分为地面CT、井间CT、井地CT，井间CT地震记录上的初至波主要包括透射波、绕射波，由于波传播路径短，具有较高的能量及较宽的频带。但波的传播方向基本上是水平的，横向分辨率不如垂向分辨率，存在横向模糊性。在地面CT中，射线方向主要是垂直的，故垂向分辨率不如横向分辨率，存在垂向模糊性。而在井地CT中，偏移距变化范围广，可以同时接收到垂直和水平射线，减弱横向模糊性和垂向模糊性。依据地震波的传播理论，地震层析成像又可以分为基于射线追踪的走时层析成像和基于波动方程的衍射层析成像两大类。衍射层析成像利用波动(如绕射波、反射波等)信息，虽然分辨率更高，但对振幅敏感，对初始模型的依赖也很强，如果初始模型选择不当，会使反演结果严重偏离真实的速度模型，所以应用并不广泛。

公开号为CN 102096099A的发明专利提出了折射波射线层析成像方法，该方法基于折射波的旅行时，运用层析成像原理，实现折射波的射线成像，主要用于折射波的静校正。由于折射波的产生需要一定的条件，在多层介质中，如果有一层的波速大于下伏所有各层的波速，下伏地层都不能形成折射波，故该方法局限于为静校正提供浅层速度场，不能直接用于地层的速度成像。现有的层析成像技术主要是井间CT成像技术，但存在前面所述的横向模糊性，无法对异常作出精确的成像。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种三维多井联合井地CT成像方法。该方法采用的是三维井地观测系统，井中激发，地面接收，或者是井中接收，地面激发，增加激发点和接收点的覆盖密度，提高射线的覆盖密度，增加横向和纵向分辨率，根据野外地质资料和钻孔资料，建立与实际地质情况速度场符合的初始速度模型。对原始速度模型进行离散化，将地层离散成大小相等且网格内视速度均匀的网格模型，离散网格划分时，选取合适的参数，同时保证高分辨率和高精度。工程勘察中，通常要解决的是规模很小的异常体，要求较高的分辨率。钻探的成本较高，不适宜大面积采用；雷达探测深度较浅且电阻率层析成像具有局限性。三维多井联合井地CT成像方法探测精度高，并且勘测成本低。操作简单,探测成果可视化,直观清晰,便于识别，可辅助或部分代替钻探工作。

本发明是以如下技术方案实现的：一种三维多井联合井地CT成像方法，其特征在于：该方法基于野外记录单炮的初至，通过初至拾取得到野外地震旅行时，建立速度模型，正演求解出射线路径和理论旅行时，然后建立反演方程，根据旅行时残差修改速度模型，逐次迭代反演计算，最终获得高精度的介质速度场，具体成像方法包括以下步骤：

（1）建立三维多井联合井地观测系统；

（2）拾取野外实际初至波旅行时；

（3）根据野外地质资料及钻孔资料建立初始速度模型，计算理论地震波旅行时和射线路径；

（4）根据步骤2得到的时间减去步骤3得到的时间获取剩余时差；

（5）建立反演的线性方程，根据步骤4得到的剩余时差和步骤3得到的射线路径，应用SIRT算法反演速度扰动；