CN100349005C - 地震数据多炮组合叠前深度偏移方法 - Google Patents

Abstract

一种在不降低成像质量的前提下，提高叠前深度偏移的处理速度的地震数据多炮组合叠前深度偏移方法，确定组合的炮数(n)，将炮集中所有的炮分组；对于每一组内的(n)炮，给定第一炮的初始相位为；按照各个炮的相位将组内的(n)炮组合为一个组合炮，每组将得到一个组合炮；将一个组合炮视为一个单炮，采用常规的方法进行炮域叠前深度偏移，并且将各个组合炮的叠前深度偏移结果进行叠加；减少实际参与偏移的总炮数，使组合炮产生的非有效成像分量达到最小，成倍提高炮域叠前深度偏移的处理速度。

Description

地震数据多炮组合叠前深度偏移方法

技术领域

本发明涉及反射波地震数据处理过程中的叠前偏移成像技术，具体的说是一种在不降低成像质量的前提下，提高叠前深度偏移处理速度的地震数据多炮组合叠前深度偏移方法。

背景技术

为了改善复杂地下构造的成像质量，波动方程叠前深度偏移技术正在得到广泛应用，传统的波动方程叠前深度偏移方法是炮域叠前深度偏移，它可以自然地解决波在复杂地层中传播的多路径问题，改善复杂构造的成像质量，但以往的炮域叠前深度偏移方法中，偏移过程是依照地震炮集数据逐炮进行的，每一次偏移一炮数据，勘探区块中有多少炮，就偏移处理多少次，因此数据资料处理工作量巨大，需要占用大量的计算机资源和时间。

发明内容

本发明是提供一种可将炮域叠前深度偏移的处理时间成倍降低的地震数据多炮组合叠前深度偏移方法。

本发明的地震数据多炮组合叠前深度偏移方法，具体步骤包括：

(1)读取叠前炮集地震数据；

(2)根据采集的条件与成像需求确定组合的炮数(n)，将炮集中所有的炮分组；

(3)对于每一组内的(n)炮，给定第一炮的初始相位为0～2π，根据第一炮的初始相位，给定组内剩余其它炮的相位；

(4)按照各个炮的相位将组内的n炮组合为一个组合炮，相应的，将对应的检波点道集进行组合，得到与每一个组合炮对应的组合炮集。

(5)将一个组合炮视为一个单炮，采用常规的方法进行炮域叠前深度偏移，并且将各个组合炮的叠前深度偏移结果进行叠加；

(6)将叠前深度偏移结果显示为地层剖面图像。

本发明的多炮组合方法，将实际参与偏移的总炮数减少，如果原来的总炮数为ns，一次组合的炮数为n，则实际参与偏移的炮数为ns/n，从而成倍地提高了叠前深度偏移的处理速度。

本发明的多炮组合方法，利用一个组内的各个炮之间相位的特殊规律来抵消由于组合而产生的非有效成像分量，从而使得在显著提高处理速度的同时，基本不降低成像的质量。

本发明的多炮组合方法，将多炮组合为一个组合炮之后，可以将该组合炮视为一个单炮，因此可以充分利用已有的炮域叠前深度偏移方法完成组合炮数据的叠前深度偏移。

本发明的具体实现原理如下：

设对一个单炮震源波场进行延拓后得到的波场为Ψ_s(x，y，z，ω)，对炮集进行延拓后得到的波场为Ψ_r(x，y，z，ω)，那么叠前深度偏移的最终成像结果可以用下面的公式表示：

$I(x,y,z)={\∫}_{{\mathrm{\ω}}_{\min }}^{{\mathrm{\ω}}_{\max }}{\mathrm{\ψ}}_s(x,y,z,\mathrm{\ω}){\mathrm{\ψ}}_r^{*}(x,y,z,\mathrm{\ω})\mathrm{d\ω}$

其中x，y分别为空间直角坐标系中两个水平方向的坐标，z是深度方向的坐标，ω是圆频率。

如果对地面的n个震源波场作用一个相位值φ_ω ^k，并形成一个组合炮，那么该组合炮的波场可以表示为：

${\mathrm{\ψ}}_s^{\mathrm{super}}(x,y,z,\mathrm{\ω})=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\exp \left({\mathrm{i\φ}}_{\mathrm{\ω}}^k\right){\mathrm{\ψ}}_s^k(x,y,z,\mathrm{\ω})$

同样的，如果对地面的n个炮记录波场作用一个相位值φ_ω ^k，并形成一个组合炮集，那么这个组合炮集的波场可以表示为：

${\mathrm{\ψ}}_r^{\mathrm{super}}(x,y,z,\mathrm{\ω})=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\exp \left({\mathrm{i\φ}}_{\mathrm{\ω}}^k\right){\mathrm{\ψ}}_r^k(x,y,z,\mathrm{\ω})$

这时，叠前深度偏移的成像结果可以表示为：

$I(x,y,z)={\∫}_{{\mathrm{\ω}}_{\min }}^{{\mathrm{\ω}}_{\max }}{\mathrm{\ψ}}_s^{\mathrm{super}}(x,y,z,\mathrm{\ω}){\mathrm{\ψ}}_r^{{\mathrm{super}}^{*}}(x,y,z,\mathrm{\ω})\mathrm{d\ω}$

$=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}{{\mathrm{\ψ}}^k}_s(x,y,z,\mathrm{\ω}){\mathrm{\ψ}}^{k_r^{*}}(x,y,z,\mathrm{\ω})+$

$\underset{\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}\underset{m,n=1,m\≠n}{\overset{\mathrm{nums}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ψ}}_s^m(x,y,z,\mathrm{\ω}){\mathrm{\ψ}}_r^{n^{*}}(x,y,z,\mathrm{\ω})\exp \left(i({\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\ω}}^n-{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\ω}}^m)\right)$

使第二项的作用接近于零就可以使得多炮组合过程中不产生非有效成分，通过上式可以确定特定的非线性相位序列。

本发明采用多炮非线性相位方案，具有如下特点，主要表现为：

(1)本发明减少实际参与偏移的总炮数。

(2)本发明利用非线性相位方案，使组合炮产生的非有效成像分量达到最小。

(3)本发明可以成倍提高炮域叠前深度偏移的处理速度。

附图说明

图1是本发明数据模型单炮叠前深度偏移的结果；

图2是2炮组合的叠前深度偏移结果。

具体实施方式

本发明的多炮技术，其具体实施方式为：

1)输入叠前炮集地震数据。

2)给出组合的炮数n，并将所有的炮进行分组。一般而言，组合的炮数越多，处理速度越快，但是成像的质量会相对下降，组合炮数的选择是在成像质量与处理速度之间折衷。

3)对于每一组内的n炮，任给定第一炮的初始相位，简单起见，可以设置为零，也可以设置为0～2π之间的其它值。然后根据第一炮的初始相位，确定组内剩余的其它炮的相位。

4)按照各个炮的相位将组内的n炮组合为一个组合炮，每组将得到一个组合炮；相应的，将对应的检波点道集进行组合，得到与每一个组合炮对应的组合炮集。

5)将一个组合炮视为一个单炮，进行炮域叠前深度偏移，并且将各个组合炮的叠前深度偏移结果进行叠加，得到最终的叠前深度偏移结果。

6)将多炮组合叠前深度偏移结果显示为地层剖面图像。

发明实施例1：

1)输入叠前炮集地震数据，总炮数为240炮。

2)给出组合的炮数n＝2，并将所有的炮进行分组。一般而言，组合的炮数越多，处理速度越快，但是成像的质量会相对下降，组合炮数的选择是在成像质量与处理速度之间折衷。

3)对于每一组内的2炮，任给定第一炮的初始相位为零。然后根据第一炮的初始相位，确定组内剩余的其它炮的相位。

4)按照每炮的相位将组内的2炮组合为一个组合炮，共得到120个组合炮；相应的，将对应的检波点道集进行组合，得到和每一个组合炮对应的组合炮集。

5)将一个组合炮视为一个单炮，进行炮域叠前深度偏移，并且将各个组合炮的叠前深度偏移结果进行叠加，得到最终的叠前深度偏移结果。

6)将多炮组合叠前深度偏移结果显示为地层剖面图像。

如图2所示，图1是单炮炮域叠前深度偏移，用时300分钟，与图2对比可见，图2的成像质量与图1基本接近，速度提高近一倍。

发明实施例2：

先将叠前地震数据设定为炮域，并且检查、分析地震数据中炮点和检波点的叠前坐标信息和线道号信息；

其次设定组合的炮数n＝5，240炮分为48组。然后对于每一组内的5炮，设定第一炮的相位为2π。然后根据第一炮的初始相位，计算组内剩余的其它炮的相位。

按照各个炮的相位将组内的5炮组合为一炮，得到48个组合炮。

最后将一个组合炮视为一个单炮，然后进行炮域叠前深度偏移，并且将48个组合炮的叠前深度偏移结果进行叠加，得到最终的叠前深度偏移结果，处理时间只有70分钟，使时间大大缩短。

Claims (1)

1、一种地震数据多炮组合叠前深度偏移方法，其特征在于，具体步骤包括：

1)读取叠前炮集地震数据；

2)根据采集的条件与成像需求确定组合的炮数n为2-10，将炮集中所有的炮分组；

成像需求是指叠前深度偏移成像公式：

$I(x,y,z)={\∫}_{{\mathrm{\ω}}_{\min }}^{{\mathrm{\ω}}_{\max }}{\mathrm{\ψ}}_s^{\mathrm{super}}(x,y,z,\mathrm{\ω}){\mathrm{\ψ}}_r^{{\mathrm{super}}^{*}}(x,y,z,\mathrm{\ω})\mathrm{d\ω}$

$=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}{{\mathrm{\ψ}}^k}_s(x,y,z,\mathrm{\ω}){{\mathrm{\ψ}}^{k*}}_r(x,y,z,\mathrm{\ω})+$

$\underset{\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}\underset{m,n=1,m\≠n}{\overset{\mathrm{nums}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ψ}}_s^m(x,y,z,\mathrm{\ω}){\mathrm{\ψ}}_r^{n^{*}}(x,y,z,\mathrm{\ω})\exp \left(i({\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\ω}}^n-{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\ω}}^m)\right)$

式中：单炮震源波场进行延拓后得到波场为Ψ_s(x，y，z，ω)，炮集进行延拓后的波场为Ψ_r(x，y，z，ω)，其中x，y分别为空间直角坐标系中两个水平方向的坐标，z是深度方向的坐标，ω是圆频率；

使第二项的作用接近于零使多炮组合过程中不产生非有效成分，通过上式确定特定的非线性相位序列，成像结果的好坏得出组合炮数n；

3)对于每一组内的n炮，给定第一炮的初始相位为0～2π，根据第一炮的初始相位，确定组内剩余的其它炮相位；

4)按照各个炮的相位将组内的n炮组合为一个组合炮，相应的，将对应的检波点道集进行组合，得到与每一个组合炮对应的组合炮集；

5)将一个组合炮视为一个单炮，采用常规的方法进行炮域叠前深度偏移，并且将各个组合炮的叠前深度偏移结果进行叠加；

6)将叠前深度偏移结果显示为地层剖面图像。