CN101833111B - 一种地震散射p-s转换波成像速度分析方法 - Google Patents

Abstract

一种地震散射P-S转换波成像速度分析方法，包括如下步骤：第一步：将地震散射P-P波地震数据读取到二维数组F中，计算出散射点位置和坐标；第二步：任意选择一个速度v_Pk，对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅；第三步，制作地震散射P-P波速度谱；第四步：将地震散射P-S转换波地震数据读取到二维数组E中，计算出散射点位置和坐标；第五步：带入上边已获取的地震散射P波速度v_P，对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅：第六步，制作地震散射P-S转换波速度谱，具有速度分析技术的叠加次数提高，使有效散射波能量聚焦能力更强的特点。

Description

一种地震散射P-S转换波成像速度分析方法

技术领域

本发明属于地震波速度参数提取与成像处理技术领域，特别涉及一种地震散射P-S转换波成像速度分析方法。

背景技术

速度是地震波传播的基础，是成像的关键因素之一，速度获取的准确与否，直接关系到地震波成像精确程度。反射转换波时距曲线对共转换点来说既不是对称的，也不是双曲线，传统双曲线近似对转换波来说已根本不适用，主要问题来自于CCP道集的分选和转换波时距关系的固有特性：第一，即便是均匀介质的水平反射层，转换波的转换反射点的水平位置随着炮检距、反射层的深度以及纵横波速比的变化而变化；第二，反射转换波的时距曲线不是双曲线，若用双曲线的时距关系进行速度分析，不会得到正确的横波速度值，特别是对中-浅层及大炮检距会有较大误差；另外，共转换点CCP道集处理技术是针对水平层状均匀介质模型发展起来的一套处理技术，但还没有实现真正的共转换点道集选排和速度分析以及叠加成像，只是目的层共转换点选排处理，严格来说，该技术只适用于水平层状均匀介质，而实际中，这种理想的情况几乎找不到，因此，最终获取的速度参数和成像效果都存在很大的误差；另外，反射波在地震波成份中是非常有限的，而反射波与其它成份地震波传播的规律是不同的，把其它成份的地震波愣是用反射理论来处理，所获得的速度参数必定不精确。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出了一种地震散射P-S转换波成像速度分析方法，该方法无须进行道集选排，基于点散射地质模型，依据散射转换波时距双曲线规律，对具有更为广泛意义的地震散射波进行成像速度分析，与传统地震波速度分析技术相比较，在传统覆盖次数一定的情况下，由于充分利用上了所有采集到的地震信息进行速度分析，本发明比传统速度分析技术的叠加次数大大提高，这样不但使有效散射波能量聚焦能力更强，而且能有效提高信噪比，同时利用上了传统意义上的绕射波、断面波等异常波信息进行速度分析，因此，该方法能更精确地获取成像速度，尤其是对构造复杂地区和低信噪比地区的地震资料，能有效避免传统技术中异常波的伪能量团影响的弊端，同时可减小多次波的影响。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种地震散射P-S转换波成像速度分析方法，包括如下步骤：

第一步：将地震散射P-P波地震数据读取到二维数组F中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标；

第二步：依据地震散射P-P波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PPi的情况下，任意选择一个速度v_Pk，该速度可以确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅：

$\stackrel{\‾}{F}\left(i\right)=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}$

式中：r_ji＝t_ji/Δτ，Δτ为采样率，t_ji为延迟时，m为地震记录总道数，j为道序号(j＝1，2......m)，i为采样点序号(i＝1，2......n)。

地震散射P-P波时距双曲线方程：

$t_{\mathrm{ji}}=\frac{1}{v_P}(\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2})$

地震散射P-P波正常时差为：

${\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{ji}}=\frac{1}{v_P}(\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2})-\frac{{2z}_{0i}}{v_P}$

地震散射P-P波成像速度：

$v_P=\frac{1}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{ji}}}(\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2}-{2z}_{0i})$

式中，j＝1，2，...，m为地震道号，t_ji为延迟时间，z_0i为散射点距地表视深度，v_P为地震散射P波传播速度，L_j为炮散距，x_j为炮检距。

当v_Pk为正确的散射P波成像速度时，不同炮检距地震道上的振幅同相叠加或相关，叠加振幅最大，沿不同速度定义的双曲线轨迹计算叠加振幅就是对双曲线轨迹上的地震道进行相关性度量，通过不同速度对应的叠加振幅分析，便可提取地震散射P波传播速度；

第三步，制作地震散射P-P波速度谱。首先选定一系列双程垂直旅行时间：

t_0PP1，t_0PP2，t_0PP3，Λ，t_0PPi，Λt_0PPn

对于每一个双程散射时间t_0PPi，再选定一系列的散射成像速度，其对应关系为一对多：

v_P1，v_P2，v_P3，Λv_Pk，Λv_PM

t_0PPi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和可能的散射波成像速度，计算每个网格点(t_0PPi，v_Pk)上的平均振幅

以等值线的形式显示出来，就得到了用于地震散射P-P波速度分析的速度谱。

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PPi，v_Pk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱。

常用的判别准则有如下几种：

平均振幅能量准则 $A=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2$

平均振幅准则 $B=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left|\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right|$

相似系数准则 $S_C=\frac{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2}{m\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}^2}$

式中，r_ji＝t_ji/Δτ，Δτ为采样率，t_ji为延迟时，N为信号延续时窗内的采样点数，m为地震记录总道数，j为道序号(j＝1，2......m)，i为采样点序号(i＝1，2......n)；

第四步：将地震散射P-S转换波地震数据读取到二维数组E中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标；

第五步：依据地震散射P-S转换波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PSi的情况下，并带入上边以获取的地震散射P波速度v_P，同时任意选择一个速度v_Sk，该速度可以确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅：

$\stackrel{\‾}{E}\left(i\right)=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}$

式中：r_ji＝t_ji/Δτ，Δτ为采样率，t_ji为延迟时，m为地震记录总道数，j为道序号(j＝1，2......m)，i为采样点序号(i＝1，2......n)。

地震散射P-S转换波时距双曲线方程：

$t_{\mathrm{PSji}}=\frac{1}{v_P}\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\frac{1}{v_S}\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2}$

地震散射P波的垂直旅行时间：

地震散射S波的垂直旅行时间：

地震散射P-S转换波自激自收时间：

地震散射P-S转换波的正常时差：

${\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{PSji}}=t_{\mathrm{PSji}}-t_{0\mathrm{PSi}}=\frac{1}{v_P}\sqrt{L_j^i+z_{0i}^2}+\frac{1}{v_S}\sqrt{{(L_j-x_j)}^2+z_{0i}^2}-z_{0i}(\frac{1}{v_P}+\frac{1}{v_S})$

式中，j＝1，2，...，m为地震道号，t_PSj为P-S转换散射波旅行时，t_0PSi为散射点垂直地表地震散射P-S转换波双程旅行时间，x_j为炮检距，z_0i为散射点距地表视深度，v_P为地震散射P波传播速度，v_S为地震散射S波传播速度，L_j为炮散距。

当v_Sk为正确的散射S波成像速度时，不同炮检距地震道上的振幅同相叠加或相关，叠加振幅最大，沿不同速度定义的双曲线轨迹计算叠加振幅就是对双曲线轨迹上的地震道进行相关性度量，通过不同速度对应的叠加振幅分析，便可提取地震波传播速度；

第六步，制作地震散射P-S转换波速度谱。首先选定一系列双程垂直旅行时间：

t_0PS1，t_0PS2，t_0PS3，Λ，t_0PSi，Λt_0PSn

对于每一个双程散射时间t_0PSi，在选定一系列的散射成像速度，其对应关系为一对多：

v_S1，v_S2，v_S3，Λv_Sk，Λv_SM

t_0PSi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和可能的散射成像速度，计算每个网格点(t_0PSi，v_Sk)上的平均振幅

以等值线的形式显示出来，就得到了用于速度分析的速度谱。

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PSi，v_Sk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱。

常用的判别准则有如下几种：

平均振幅能量准则 $A=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2$

平均振幅准则 $B=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left|\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right|$

相似系数准则 $S_C=\frac{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2}{m\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}^2}$

式中，r_ji＝t_PSji/Δτ，Δτ为采样率，t_ji为延迟时，N为信号延续时窗内的采样点数，m为地震记录总道数，j为道序号(j＝1，2......m)，i为采样点序号(i＝1，2......n)。

本发明基于点散射地质模型，依据地震散射转换波时距双曲线规律，对具有更为广泛意义的地震散射转换波进行速度分析。与传统地震波速度分析技术相比较，在传统覆盖次数一定的情况下，由于充分利用上了所有采集到的地震信息进行速度分析，本发明比传统速度分析技术的叠加次数大大提高，这样不但使有效散射波能量聚焦能力更强，而且能有效提高信噪比，同时利用上了传统意义上的绕射波、断面波等异常波信息进行速度分析，因此，该方法能更精确地获取成像速度，尤其是对构造复杂地区和地信噪比地区的地震资料，能有效避免传统技术中异常波的伪能量团影响的弊端，同时可减小多次波的影响。

附图说明

图1为本发明地震散射P-P波时距曲线图，其中图1(a)是地震散射P-P波时距曲线图；图1(b)是图中参数说明。

图2为本发明地震散射P-S转换波时距曲线图，其中图2(a)是地震散射P-S转换波时距曲线图；图2(b)是图中参数说明。

图3为本发明制作地震散射P-P波成像速度谱原理图。

图4为本发明制作地震散射P-S转换波成像速度谱原理图。

图5为本发明实际三分量地震勘探典型单炮记录图，其中图5(a)是X分量地震记录，图5(b)是Y分量地震记录图，图5(c)是Z分量地震记录图。

图6为本发明实际三分量地震勘探散射波成像速度谱，其中图6(a)是CSP70散射P-SV转换波速度谱，图6(b)是CSP70散射P-SH转换波速度谱，图6(c)是CSP70散射P-P波速度谱。

图7为本发明实际三分量地震勘探数据采集参数表。

具体实施方法

下面结合附图对本发明进一步详细说明。

一种地震散射P-S转换波成像速度分析方法，包括如下步骤：

第一步：将地震散射P-P波地震数据读取到二维数组F中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标，参见图1、5、7；

第二步：依据地震散射P-P波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PPi的情况下，任意选择一个速度v_Pk，该速度可以确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅：

$\stackrel{\‾}{F}\left(i\right)=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}$

式中：r_ji＝t_ji/Δτ，Δτ为采样率，t_ji为延迟时，m为地震记录总道数，j为道序号(j＝1，2......m)，i为采样点序号(i＝1，2......n)，参见图1。

地震散射P-P波时距双曲线方程：

$t_{\mathrm{ji}}=\frac{1}{v_P}(\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2})$

地震散射P-P波正常时差为：

${\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{ji}}=\frac{1}{v_P}(\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2})-\frac{{2z}_{0i}}{v_P}$

地震散射P-P波成像速度：

$v_P=\frac{1}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{ji}}}(\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2}-{2z}_{0i})$

式中，j＝1，2，...，m为地震道号，t_ji为延迟时间，z_0i为散射点距地表视深度，v_P为地震散射P波传播速度，L_j为炮散距，x_j为炮检距。

当v_Pk为正确的散射P波成像速度时，不同炮检距地震道上的振幅同相叠加或相关，叠加振幅最大，沿不同速度定义的双曲线轨迹计算叠加振幅就是对双曲线轨迹上的地震道进行相关性度量，通过不同速度对应的叠加振幅分析，便可提取地震散射P波传播速度；

第三步，制作地震散射P-P波速度谱。首先选定一系列双程垂直旅行时间：

t_0PP1，t_0PP2，t_0PP3，Λ，t_0PPi，Λt_0PPn

对于每一个双程散射时间t_0PPi，再选定一系列的散射成像速度，其对应关系为一对多：

v_P1，v_P2，v_P3，Λv_Pk，Λv_PM

t_0PPi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和可能的散射波成像速度，计算每个网格点(t_0PPi，v_Pk)上的平均振幅以等值线的形式显示出来，就得到了用于地震散射P-P波速度分析的速度谱，参见图3、6。

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PPi，v_Pk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱。

常用的判别准则有如下几种：

平均振幅能量准则 $A=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2$

平均振幅准则 $B=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left|\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right|$

相似系数准则 $S_C=\frac{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2}{m\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}^2}$

式中，r_ji＝t_ji/Δτ，Δτ为采样率，t_ji为延迟时，N为信号延续时窗内的采样点数，m为地震记录总道数，j为道序号(j＝1，2......m)，i为采样点序号(i＝1，2......n)；

第四步：将地震散射P-S转换波地震数据读取到二维数组E中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标，参见图2、5、7；

第五步：依据地震散射P-S转换波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PSi的情况下，并带入上边以获取的地震散射P波速度v_P，同时任意选择一个速度v_Sk，该速度可以确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅：

$\stackrel{\‾}{E}\left(i\right)=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}$

式中：r_ji＝t_ji/Δτ，Δτ为采样率，t_ji为延迟时，m为地震记录总道数，j为道序号(j＝1，2......m)，i为采样点序号(i＝1，2......n)，参见图2。

地震散射P-S转换波时距双曲线方程：

$t_{\mathrm{PSji}}=\frac{1}{v_P}\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\frac{1}{v_S}\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2}$

地震散射P波的垂直旅行时间：

地震散射S波的垂直旅行时间：

地震散射P-S转换波自激自收时间：

地震散射P-S转换波的正常时差：

${\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{PSji}}=t_{\mathrm{PSji}}-t_{0\mathrm{PSi}}=\frac{1}{v_P}\sqrt{L_j^i+z_{0i}^2}+\frac{1}{v_S}\sqrt{{(L_j-x_j)}^2+z_{0i}^2}-z_{0i}(\frac{1}{v_P}+\frac{1}{v_S})$

式中，j＝1，2，...，m为地震道号，t_PSj为P-S转换散射波旅行时，t_0PSi为散射点垂直地表地震换散P-S转射波双程旅行时间，x_j为炮检距，z_0i为散射点距地表视深度，v_P为地震散射P波传播速度，v_S为地震散射S波传播速度，L_j为炮散距。

当v_Sk为正确的散射S波成像速度时，不同炮检距地震道上的振幅同相叠加或相关，叠加振幅最大，沿不同速度定义的双曲线轨迹计算叠加振幅就是对双曲线轨迹上的地震道进行相关性度量，通过不同速度对应的叠加振幅分析，便可提取地震波传播速度；

第六步，制作地震散射P-S转换波速度谱。首先选定一系列双程垂直旅行时间：

t_0PS1，t_0PS2，t_0PS3，Λ，t_0PSi，Λt_0PSn

对于每一个双程散射时间t_0PSi，在选定一系列的散射成像速度，其对应关系为一对多：

v_S1，v_S2，v_S3，Λv_Sk，Λv_SM

t_0PSi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和可能的散射成像速度，计算每个网格点(t_0PSi，v_Sk)上的平均振幅以等值线的形式显示出来，就得到了用于速度分析的速度谱，参见图4、6。

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PSi，v_Sk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱。

常用的判别准则有如下几种：

平均振幅能量准则 $A=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2$

平均振幅准则 $B=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left|\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right|$

相似系数准则 $S_C=\frac{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2}{m\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}^2}$

式中，r_ji＝t_PSji/Δτ，Δτ为采样率，t_ji为延迟时，N为信号延续时窗内的采样点数，m为地震记录总道数，j为道序号(j＝1，2......m)，i为采样点序号(i＝1，2......n)。

实施例一

以一含有146炮，每炮86道，每道2000个采样点的三分量实际地震勘探资料为例说明本实例的实施步骤：

第一步：将含有146炮，每炮86道，每道2000个采样点的P-P波地震数据读取到二维数组F中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标；

第二步：依据地震散射P-P波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PPi的情况下，任意选择一个速度v_Pk，该速度可以确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅；

第三步，制作速度谱。首先选定一系列双程垂直旅行时间：0～1000ms，步长为2.0ms；对于每一个双程散射时间t_0PPi，再选定一系列的地震散射P-P波成像速度：800～2000m/s，步长为30m/s。

t_0PPi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和可能的散射成像速度，计算每个网格点(t_0PPi，v_Pk)上的平均振幅

以等值线的形式显示出来，就得到了用于速度分析的地震散射P-P波速度谱。

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PPi，v_Pk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，该时窗长度为50ms，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱。

第四步：将含有146炮，每炮86道，每道2000个采样点的P-SV转换波地震数据读取到二维数组E1中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标；

第五步：依据地震散射P-SV转换波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PSi的情况下，并带入上边以获取的地震散射P波速度v_P，任意选择一个速度v_SVk，该速度可以确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅；

第六步，制作地震散射P-SV转换波速度谱。首先选定一系列双程垂直旅行时间：0～1000ms，步长为2.0ms；对于每一个双程散射时间t_0PSi，再选定一系列的地震散射P-SV转换波成像速度：600～1200m/s，步长为30m/s。

t_0PSi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和可能的散射成像速度，计算每个网格点(t_0PSi，v_SVk)上的平均振幅

以等值线的形式显示出来，就得到了用于速度分析的地震散射P-SV转换波速度谱。

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PSi，v_SVk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，该时窗长度为50ms，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱。

第七步：将含有146炮，每炮86道，每道2000个采样点的P-SH转换波地震数据读取到二维数组E2中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标；

第八步：依据地震散射P-SH转换波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PSi的情况下，并带入上边以获取的地震散射P波速度v_P，任意选择一个速度v_SHk，该速度可以确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅；

第九步，制作地震散射P-SH转换波速度谱。首先选定一系列双程垂直旅行时间：0～1000ms，步长为2.0ms；对于每一个双程散射时间t_0PSi，再选定一系列的地震散射P-SH转换波成像速度：600～1200m/s，步长为30m/s。

t_0PSi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和可能的散射成像速度，计算每个网格点(t_0PSi，v_SHk)上的平均振幅

以等值线的形式显示出来，就得到了用于速度分析的地震散射P-SH转换波速度谱。

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PSi，v_SHk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，该时窗长度为50ms，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱。

Claims (2)

1.一种地震散射P-S转换波成像速度分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：将地震散射P-P波地震数据读取到二维数组F中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标；

第二步：依据地震散射P-P波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PPi的情况下，任意选择一个速度v_Pk，该速度能够确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅：

$\stackrel{\‾}{F}\left(i\right)=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}$

式中：r_ji＝t_ji/Δτ，Δτ为采样率，t_ji为延迟时，m为地震记录总道数，j为道序号，j＝1，2......m，i为采样点序号，i＝1，2......n；

地震散射P-P波时距双曲线方程：

$t_{\mathrm{ji}}=\frac{1}{v_P}(\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2})$

地震散射P-P波正常时差为：

$\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{ji}}=\frac{1}{v_P}(\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2})-\frac{{2z}_{0i}}{v_P}$

地震散射P-P波成像速度：

$v_P=\frac{1}{\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{ji}}}(\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2}-2z_{0i})$

式中，j＝1，2，...，m，j为道序号，t_ji为延迟时，z_0i为散射点距地表视深度，v_P又称为地震散射P波传播速度或地震散射P波成像速度，L_j为炮散距，x_j为炮检距；

当v_Pk为正确的地震散射P波传播速度时，不同炮检距地震道上的振幅同相叠加或相关，叠加振幅最大，沿不同速度定义的双曲线轨迹计算叠加振幅就是对双曲线轨迹上的地震道进行相关性度量，通过不同速度对应的叠加振幅分析，便可提取地震散射P波传播速度；

第三步，制作地震散射P-P波速度谱；首先选定一系列双程垂直旅行时间：

t_0PP1，t_0PP2，t_0PP3…t_0PPi…t_0PPn

对于每一个双程垂直旅行时间t_0PPi，再选定一系列的散射P波成像速度，其对应关系为一对多：

v_P1，v_P2，v_P3，…v_Pk…v_PM

t_0PPi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和可能的散射P波成像速度，计算每个网格点(t_0PPi，v_Pk)上的平均振幅

以等值线的形式显示出来，就得到了用于地震散射P-P波速度分析的速度谱；

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PPi，v_Pk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱；

常用的判别准则有如下几种：

平均振幅能量准则 $A=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2$

平均振幅准则 $B=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left|\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right|$

相似系数准则 $S_C=\frac{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2}{m\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}^2}$

式中，r_ji＝t_ji/Δτ，Δτ为采样率，t_ji为延迟时，N为信号延续时窗内的采样点数，m为地震记录总道数，j为道序号，j＝1，2......m，i为采样点序号，i＝1，2......n；

第四步：将地震散射P-S转换波地震数据读取到二维数组E中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标；

第五步：依据地震散射P-S转换波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PSi的情况下，并带入上边已获取的地震散射P波传播速度v_P，同时任意选择一个速度v_Sk，该速度能够确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅：

$\stackrel{\‾}{E}\left(i\right)=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}$

式中：r_ji＝t_ji/Δτ，Δτ为采样率，t_ji为延迟时，m为地震记录总道数，j为道序号，j＝1，2......m，i为采样点序号，i＝1，2......n；

地震散射P-S转换波时距双曲线方程：

$t_{\mathrm{PSji}}=\frac{1}{v_P}\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\frac{1}{v_S}\sqrt{{(x_j-L_j)}^2+z_{0i}^2}$

地震散射P波的垂直旅行时间：

地震散射S波的垂直旅行时间：

地震散射P-S转换波自激自收时间：

地震散射P-S转换波的正常时差：

$\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{PSji}}=t_{\mathrm{PSji}}-t_{0\mathrm{PSi}}=\frac{1}{v_P}\sqrt{L_j^2+z_{0i}^2}+\frac{1}{v_S}\sqrt{{(L_j-x_j)}^2+z_{0i}^2}-z_{0i}(\frac{1}{v_P}+\frac{1}{v_S})$

式中，j＝1，2，...，m，j为道序号，t_PSji为地震散射P-S转换波旅行时，t_0PSi又称为散射点垂直地表地震散射P-S转换波双程旅行时间，x_j为炮检距，z_0i为散射点距地表视深度，v_P为地震散射P波传播速度，v_S为地震散射S波传播速度，又称为地震散射S波成像速度，L_j为炮散距；

当

为正确的散射S波成像速度时，不同炮检距地震道上的振幅同相叠加或相关，叠加振幅最大，沿不同速度定义的双曲线轨迹计算叠加振幅就是对双曲线轨迹上的地震道进行相关性度量，通过不同速度对应的叠加振幅分析，便可提取地震散射S波传播速度；

第六步，制作地震散射P-S转换波速度谱；首先选定一系列双程垂直旅行时间：

t_0PS1，t_0PS2，t_0PS3，…，t_0PSi …t_0PSn

对于每一个双程垂直旅行时间t_0PSi，再选定一系列的散射S波成像速度，其对应关系为一对多：

v_S1，v_S2，v_S3，…v_Sk …v_SM

t_0PSi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和可能的散射S波成像速度，计算每个网格点(t_0PSi，v_Sk)上的平均振幅

以等值线的形式显示出来，就得到了用于速度分析的速度谱；

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PSi，v_Sk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱；

常用的判别准则有如下几种：

平均振幅能量准则 $A=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2$

平均振幅准则 $B=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left|\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right|$

相似系数准则 $S_C=\frac{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}\right)}^2}{m\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,i+r_{\mathrm{ji}}}^2}$

式中，r_ji＝t_PSji/Δτ，Δτ为采样率，t_PSji为P-S转换散射波延迟时，N为信号延续时窗内的采样点数，m为地震记录总道数，j为道序号，j＝1，2......m，i为采样点序号，i＝1，2......n。

2.根据权利要求1所述的一种地震散射P-S转换波成像速度分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：将含有146炮，每炮86道，每道2000个采样点的P-P波地震数据读取到二维数组F中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标；

第二步：依据地震散射P-P波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PPi的情况下，任意选择一个速度v_Pk，该速度能够确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅；

第三步，制作速度谱，首先选定一系列双程垂直旅行时间：0～1000ms，步长为2.0ms；对于每一个双程垂直旅行时间t_0PPi，再选定一系列的地震散射P-P波成像速度：800～2000m/s，步长为30m/s；

t_0PPi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和可能的散射成像速度，计算每个网格点(t_0PPi，v_Pk)上的平均振幅以等值线的形式显示出来，就得到了用于速度分析的地震散射P-P波成像速度谱；

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PPi，v_Pk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，该时窗长度为50ms，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱；

第四步：将含有146炮，每炮86道，每道2000个采样点的P-SV转换波地震数据读取到二维数组E₁中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标；

第五步：依据地震散射P-SV转换波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PSi的情况下，并带入上边已获取的地震散射P波传播速度v_P，任意选择一个速度v_SVk，该速度能够确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅；

第六步，制作地震散射P-SV转换波速度谱；首先选定一系列双程垂直旅行时间：0～1000ms，步长为2.0ms；对于每一个双程垂直旅行时间t_0PSi，再选定一系列的地震散射P-SV转换波成像速度：600～1200m/s，步长为30m/s；

t_0PSi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和地震散射P-SV转换波成像速度，计算每个网格点(t_0PSi，v_SVk)上的平均振幅

以等值线的形式显示出来，就得到了用于速度分析的地震散射P-SV转换波成像速度谱；

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PSi，v_SVk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，该时窗长度为50ms，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱；

第七步：将含有146炮，每炮86道，每道2000个采样点的P-SH转换波地震数据读取到二维数组E₂中，同时将观测系统参数加载到原始地震数据道头中，并依据观测系统和采集参数计算出散射点位置和坐标；

第八步：依据地震散射P-SH转换波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0PSi的情况下，并带入上边已获取的地震散射P波传播速度v_P，任意选择一个速度v_SHk，该速度能够确定一条双曲线轨迹，并沿该双曲线轨迹对各炮检距上的散射振幅进行叠加或相关，然后再对同一散射点的能量加权求和，便得到相应的平均振幅；

第九步，制作地震散射P-SH转换波速度谱，首先选定一系列双程垂直旅行时间：0～1000ms，步长为2.0ms；对于每一个双程垂直旅行时间t_0PSi，再选定一系列的地震散射P-SH转换波成像速度：600～1200m/s，步长为30m/s；

t_0PSi扫描时间和正常时差校正扫描速度应该包括所有旅行时间和可能的散射成像速度，计算每个网格点(t_0PSi，v_SHk)上的平均振幅

以等值线的形式显示出来，就得到了用于速度分析的地震散射P-SH转换波速度谱；

为了使速度谱中的平均振幅更加稳定、突出，实际用时一般选择以(t_0PSi，v_SHk)所定义的散射双曲线为中心、宽度为一个子波长度为时窗，该时窗长度为50ms，计算这个时窗内的平均能量或平均振幅，据此计算结果绘制速度谱。

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