CN101900833A - 一种地震散射p-p波成像速度分析方法 - Google Patents

Abstract

一种地震散射P-P波成像速度分析方法，包括如下步骤：第一步：将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：依据散射波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0i的情况下，任意选择一个速度v_k，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，具有提高了速度分析技术的叠加次数，能有效提高信噪比和能更精确地获取成像速度的特点。

Description

一种地震散射P-P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，特别是一种地震散射P-P波成像速度分析方法。 

技术背景

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。传统地震波成像技术的速度获取出发点均源于反射波时距方程速度分析技术，这是传统地震波成像技术弊端的根源。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；另外，共中心点(CMP)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，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。随后，在反射理论的基础上，发展起来了叠后偏移成像技术和叠前部分偏移+叠后偏移技术，成像效果比常规水平叠加技术大大改观，但还是难以跳出基于反射理论处理非反射波成份存在弊端的怪圈；紧接着发展了叠前偏移成像技术，在某种程度上是以增大运算成本为代价的一种成像技术，速度模型还是该成像技术的关键，虽然用修正速度模型的手段弱化了基于CMP道集处理获取初始速度模型的弊端，但如何修正速度模型才能正确成像的问题又摆在眼前，因为地下未知的地质情况正是想要通过处理地震数 据所想获取的，也就是速度模型预先不知道，速度模型修正准确与否直接关系到地震波成像的效果，所以叠前偏移成像技术还是跳进了一个如何修正速度模型与地震波精确成像矛盾的怪圈。 

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-P波成像速度分析方法，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-P波成像速度分析方法，包括如下步骤： 

第一步：将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：依据散射波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0i的情况下，任意选择一个速度v_k，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 

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

式中：r_j＝t_j/Δτ，Δτ为采样率，t_j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(j＝1，2……n)。 

依据下列公式，提取地震散射P-P波传播速度。 

散射P-P波时距双曲线方程： 

散射P-P波正常时差： 

散射P-P波成像速度v_P： 

式中，j＝1，2，…，m为地震道号，t_ji为延迟时间，z_0j为散射点距地表视深度，v_P为地震波传播速度，L_j为炮散距，X_j为炮检距。 

当v_k为准确的散射P-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； 

第三步：制作速度谱。首先选定一系列双程垂直旅行时间： 

t₀₁，t₀₂，t₀₃，Λ，t_0i，Λt_0n

对于每一个双程散射时间t_0i，再选定一系列的散射成像速度，对应关系为一对多： 

v₁，v₂，v₃，Λv_k，Λv_M

t_0i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_0i，v_k)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_0i，v_k)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 

平均振幅准则 

相似系数准则 

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)。 

本发明基于点散射地质模型，依据地震散射波时距双曲线规律，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为本发明地震散射波时距曲线图，其中图1(a)是地震散射波时距曲线图；图1(b)是图中参数说明。 

图2为本发明制作散射波成像速度谱原理图。 

图3为本发明断层地质模型、测线布设及速度分析位置图。 

图4为本发明断层模型地震资料部分炮集记录图。 

图5为本发明断层模型散射P-P波成像速度分析，图5(a)是CSP80速度谱，图5(b)是CSP120速度谱，图5(c)是CSP200速度谱。 

图6为本发明实际地震勘探资料单炮地震记录图。 

图7为本发实际地震勘探资料CSP500速度谱。 

图8为本发明断层模型地震数据采集参数。 

图9为本发明实际地震勘探数据采集参数。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。 

参见附图1、2、3、4、5、6、7、8、9，一种地震散射P-P波成像速度分析方法，包括如下步骤： 

第一步：将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：依据散射波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0i的情况下，任意选择一个速度v_k，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 

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

式中：r_j＝t_j/Δτ，Δτ为采样率，t_j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)。 

依据下列公式，提取地震散射P-P波传播速度。 

散射P-P波时距双曲线方程： 

散射P-P波正常时差： 

散射P-P波成像速度v_P： 

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为地震波传播速度，L_j为炮散距，X_j为炮检距。 

当v_k为准确的散射P-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； 

第三步：制作速度谱。首先选定一系列双程垂直旅行时间： 

t₀₁，t₀₂，t₀₃，Λ，t_0i，Λt_0n

对于每一个双程散射时间t_0i，再选定一系列的散射成像速度，对应关系为一对多： 

v₁，v₂，v₃，Λv_k，Λv_M

t_0i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_0i，v_k)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_0i，v_k)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 

平均振幅准则 

相似系数准则 

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)。 

实施例一 

以一含有51炮，每炮64道，每道1024个采样点的断层模型地震资料为例说明本实例的实施步骤： 

第一步：将含有51炮，每炮64道，每道1024个采样点的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：依据散射波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0i的情况下，任意选择一个速度v_k，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：0～512ms，步长为0.5ms；对于每一个双程散射时间t_0i，再选定一系列的散射P-P波成像速度：1000～3000m/s，步长为30m/s。 

t_0i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_0i，v_k)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_0i，v_k)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30ms，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。 

实施例二 

以一含有161炮，每炮240道，每道2000个采样点的实际勘探地震资料为例说明本实例的实施步骤： 

第一步：将含有161炮，每炮240道，每道2000个采样点的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：依据散射波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0i的情 况下，任意选择一个速度v_k，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：0～4000ms，步长为2.0ms；对于每一个双程散射时间t_0i，再选定一系列的散射P-P波成像速度：2000～5500m/s，步长为30m/s。 

t_0i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_0i，v_k)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_0i，v_k)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 (1)

1.一种地震散射P-P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：依据散射波时距双曲线方程，在炮集上，固定t_0i的情况下，任意选择一个速度v_k，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

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

式中：r_j＝t_j/Δτ，Δτ为采样率，t_j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)。

依据下列公式，提取地震散射P-P波传播速度。

散射P-P波时距双曲线方程：

散射P-P波正常时差：

散射P-P波成像速度v_P：

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为地震波传播速度，L_j为炮散距，X_j为炮检距。

当v_k为准确的散射P-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；

第三步：制作速度谱。首先选定一系列双程垂直旅行时间：

t₀₁，t₀₂，t₀₃，Λ，t_0i，Λt_0n

对于每一个双程散射时间t_0i，再选定一系列的散射成像速度，对应关系为一对多：

v₁，v₂，v₃，Λv_k，Λv_M

t_0i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_0i，v_k)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_0i，v_k)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

平均振幅准则

相似系数准则

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)。

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