CN100487489C - 一种高精度的深度域叠前地震数据反演方法 - Google Patents

Abstract

本发明是地球物理勘探的高精度的深度域叠前地震数据反演方法，步骤为：采集单炮记录；依据叠前炮集数据通过射线追踪或波场延拓聚焦点到各个检波点的波场延拓算子得到每一个成像点的聚焦算子；用得到的聚焦算子在偏移孔径内与单炮记录做褶积得到与每一炮对应的聚焦点炮道集；将聚焦算子和共聚焦点道集在时间域和空间域中同时做互相关运算得到网格点道集；将网格点道集通过拉冬变换得到对应成像点的CFP-AVP道集；将每个成像点道集叠加得整个二维资料叠前高精度分析剖面。本发明CFP-AVP分析的适用条件广泛，分析剖面可靠。对超临界信息反演的效果也非常好。

Description

一种高精度的深度域叠前地震数据反演方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术，具体是一种在反射波地震勘探中不降低成像质量前提下的高精度的深度域叠前地震数据反演方法。

背景技术

在反射波地震勘探中，通过在地面炸药震源、可控震源或者重锤震源震源激发得到来自于地下地质体的反射信息(地震记录)，对对这些反射信息需要通过一系列的地震资料处理，包括静校正、动校正、叠加和偏移等等，进而得到用于解释地质的成像剖面，其中包括叠加剖面和偏移剖面，叠加速度场和层速度场等，通过地质人员的联合解释预测出可能存在有石油和天然气的地方。然而，叠加和偏移剖面是将所有同一反射点信息相加的结果，即将同一反射点所有随偏移距变化的信息进行叠加。在叠加和偏移剖面上看到的是该反射点信息的综合响应，在实际勘探更需要了解同一反射点叠加前的不同偏移距反射信息。

随着油气勘探的进一步加深，叠后反演(在叠加剖面上进行的反演，主要是波阻抗和一些其他的烃类检测)已经不能满足油气勘探的需要，人们需要更详细了解储层的反射振幅随偏移距的变化(AVO)特性(同一反射点叠加以前的信息)，所以，叠前AVO反演成为人们研究的热点。常规叠前AVO反演(对动校正以后的共中心点道集先抽取角道集，再在角道集上沿偏移距方向进行线性拟合得到截距和梯度剖面以及碳氢检测剖面)存在一些问题。首先，常规处理中的动校正(NMO)处理往往会使同相轴的波形发生畸变(主要是波形变形)，对于远偏移距的同相轴畸变的也最严重。因此，波形畸变成为常规AVO反演中最大的问题。其次，NMO处理还会使处理后的波形向低频移动(主要是波形拉伸引起的)，在构造比较复杂的地区，如断层、不整合和歼灭体等产生的反射波振幅会发生很严重的畸变，由此而得到的AVO反演结果也不是很可靠。再者，由于NMO处理后没有使反射波的同相轴完全归位，绕射波没有完全收敛(这是常规处理中必然存在的缺陷)，因此，其AVO反演的结果在有构造倾角地区是有偏差的。目前，叠前深度偏移被认为是最准确的反射波归位、绕射波收敛方法，但如何在保证反射波偏移归位的基础上，实现叠前反射振幅随射线参数的变化(AVP)反演，成为石油地质勘探中需要解决的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种建立在叠前深度偏移基础上的AVP高精度的深度域叠前地震数据反演方法。

本发明的叠前AVP反演方法，具体步骤包括：

1)通过常规的野外地震数据采集得到单炮记录；

2)依据叠前炮集数据在成像孔径内，通过射线追踪或波场延拓聚焦

3)点到各个检波点的波场延拓算子得到每一个成像点的聚焦算子；

用得到的聚焦算子在偏移孔径内与单炮记录做褶积得到与每一炮对应的聚焦点炮道集；

4)将聚焦算子和共聚焦点道集在时间域和空间域中同时做互相关运算得到网格点道集；

5)将网格点道集通过拉冬变换到拉冬域中，得到对应成像点的CFP-AVP道集；

6)将每一个成像点的CFP-AVP道集按照相同的射线参数叠加就得到了整个二维资料的叠前CFP-AVP分析剖面。

本发明步骤(4)应用两步聚焦达到求取反射振幅随入射角度变化的网格点道集。

本发明是叠前AVO反演中非常有效的方法，主要表现为：

在叠前偏移成像的过程中得到AVP道集，其反射波的同相轴已经归位，绕射波收敛，所以AVP反演的结果在有构造倾角地区是准确的。因此CFP-AVP分析的适用条件更为广泛，分析剖面结果更为可靠。本发明振幅-射线参数(AVP)分析没有小倾角的假设，不但对小于临界角时的反射系数能做出很好的反演，对于超临界信息反演的效果也非常好。依此得到的二维资料的叠前CFP-AVP精确分析剖面图。

图5是本发明的叠前CFP-AVP分析后拟合的截距(a)和梯度(b)剖面图。在箭头所示的地方可以看到没有完全收敛的绕射波，这也是常规AVO分析存在的缺陷(图4)。但本发明得到的剖面构造的位置非常准确，而且反射波正确归位、绕射波收敛，无论在AVO分析结果的精度和位置的准确性上都远远好于常规的AVO分析。特别是本发明二维资料的CFP-AVP分析结果是三维数据体，除了常规叠加剖面的(X，Z)以外还有第三维射线参数P，更可以真实反映AVP信息的参数。

附图说明

图1(a)是聚焦算子，(b)是CFP道集；

图2是单个聚焦点的CFP-AVP分析结果；

图3是某一位置的CFP-AVP分析切面图；

图4是模型的常规AVO反演的截距(a)是和梯度(b)剖面图；

图5是本发明的叠前CFP-AVP分析后拟合的截距(a)和梯度(b)剖面。

具体实施方式

一下结合附图说明本发明具体实施例。

本发明实现是基于1997年Berkhout提出的共聚焦点道集地震波传播模型 $p_{\mathrm{ij}}\left(z_0\right)=D_i^{+}\left(z_0\right)\underset{m}{\mathrm{\Σ}}\left[W(z_0,z_m)R\left(z_m\right)W(z_m,z_0)\right]S_j\left(z_0\right)\⟩\·\·\·\left(1\right)$ 原理实现的。

通过在地震记录中消去采集和传播效应的影响，得到地下的反射系数信息。

利用激发点聚焦消去震源和下行波传播的效应。剩下检波器、下行波的传播效应和反射系数：

P_j(z₀，z_m)＝D(z₀)W(z₀，z_m)R_j(z_m)+ε_j(z≠z_m)          (2)

(2)为聚焦点响应，P_j(z₀，z_m)为聚焦点位于(x_j，z_m)处的共聚焦点(CFP)道集。

利用检波点聚焦消去检波点和上行波传播效应。得到双聚焦的CFP偏移结果：

ΔP_ji(z_m)＝R_ji(z_m)                    (3)

在时间域，(3)表示反射信息位于t＝0处(零走时成像原理)。

上述双聚焦过程需在地下每一网格点上重复进行。在所有网格点都做完后，获取地震记录的共聚型CFP偏移成像结果。

(3)是在双聚型偏移的第二步聚焦中的互相关过程，通过应用零截据时间成像原理，得到地下网格点(x_j，z_m)在拉冬域的全欠临界和超临界的反射系数(网格点道集)：

$\mathrm{\Δ}{\tilde{P}}_{\mathrm{jk}}\left(z_m\right)={\tilde{R}}_{\mathrm{jk}}\left(z_m\right)---\left(4\right)$

其中，k表示网格点处的平面波分量。

对上一网格点道集变换到线性拉冬域中得到每一个成像点处反射振幅随射线参数变化的道集。

在多数情况下采用倾斜入射发散校正因子，连续介质振幅补偿为：

$g\left(t\right)=\frac{{\stackrel{\‾}{v}}^2}{v_0}\frac{4-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_0}{(1+\frac{K}{2})(4-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_0{(1+\mathrm{Kz})}^2)}---\left(5\right)$

其中，θ₀是射线在地面的出射角，K是速度相对变化率，z是深度，v₀是地表速度，v是深度z处的均方根速度。对于非弹性衰减的补偿可以采用现有处理系统上的补偿模块进行补偿即可。

在上述原理的基础上，本发明提出具体实施方式：

通过常规的野外地震数据采集得到单炮记录；

依据叠前炮集数据在成像孔径内，通过射线追踪或波场延拓聚焦点到各个检波点的波场延拓算子得到每一个成像点的聚焦算子(如图1(a))；

用得到的聚焦算子在偏移孔径内与单炮记录做褶积得到与每一炮对应的聚焦点炮道集；

将上一步生成的聚焦点炮道集按时间叠加，生成对应于逆时聚焦算子的共聚焦点道集即CFP道集(如图1(b))。应用两步聚焦达到求取反射振幅随入射角度变化的网格点道集。

将逆时聚焦算子和共聚焦点道集进行二维全互相关得到网格点道集；将网格点道集变换到拉冬域中即得到了该成像点的CFP-AVP道集(如图2)；

将每一个成像点的CFP-AVP道集叠加就得到了整个二维资料的叠前CFP-AVP分析剖面(如图3)。

Claims (1)

1、一种深度域叠前地震数据反演方法，其特征在于：具体步骤包括：

(1)通过常规的野外地震数据采集得到单炮记录；

(2)依据叠前炮集数据在成像孔径内，通过射线追踪或波场延拓聚

焦点到各个检波点的波场延拓算子得到每一个成像点的聚焦算子；

(3)用得到的聚焦算子在偏移孔径内与单炮记录做褶积得到与每一炮对应的聚焦点炮道集；

(4)将聚焦算子和共聚焦点道集在时间域和空间域中同时做互相关运算得到网格点道集；

(5)将网格点道集通过拉冬变换到拉冬域中，得到对应成像点的CFP-AVP道集；

(6)将每一个成像点的CFP-AVP道集按照相同的射线参数叠加就得到了整个二维资料的叠前CFP-AVP分析剖面；

所述的步骤(4)应用两步聚焦达到求取反射振幅随入射角度变化的网格点道集。

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