CN102193109A - 起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法 - Google Patents

Abstract

起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，应用于地震勘探中反射地震资料处理。该方法可直接对起伏地表上采集的炮点和检波点在不同高程的三维地震资料偏移成像，无需静校正处理流程。该方法不对近地表地震波传播做垂直出、入射假定，因此可适应高速层出露等不存在明显低、降速带情况。该方法用两个等效速度参数描述地震波在近地表和地层中的传播；而两个等效速度参数可依据偏移道集中同相轴的平直来确定，从而规避了近地表速度建模的困难。该方法可对偏移后的道集施加剩余静校正，有效补偿了陆上采集技术的固有误差。该方法对地表复杂地区的油气、矿产资源勘探有重要应用价值。

Description

起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法

技术领域

本发明属于地震勘探中反射地震资料处理技术领域，涉及地震资料处理过程中的叠前偏移成像技术范畴，是一种针对起伏地表上采集的三维地震资料的不需使用静校正的叠前时间偏移方法。

背景技术

在地表条件比较复杂的地区进行地震勘探时，地震资料的采集是在起伏的地表面上进行的，一般炮点和检波点不在同一个高程上；而现行的叠前时间偏移方法是用双平方根方程求取地震波的走时，这要求炮点和检波点是在同一水平面上。对这一问题的解决有两种方法，一种是应用静校正技术，即应用静校正方法将所有炮点和检波点静校正到统一的水平基准面上，然后应用叠前时间偏移技术；第二种也是应用静校正技术，但它是将同属于一个共中心点道集的炮点和检波点静校正到该CDP点对应的基准面上，采用“浮动”而不是全区统一的基准面，这就是浮动基准面叠前时间偏移方法。前者简单但静校正量过大，因此误差也较大；目前工业杰更多使用的是后者。

传统的静校正方法假设地震波在近地表是垂直入射和出射的。但当近地表存在高速层出露或近地表不存在明显低、降速带时，这一垂直出、入射假设是不成立的；继续使用静校正方法将带来较大的走时误差。针对这一情况，已发展了基于波场延拓的基准面重建“静校正”方法。这一方法的核心是用波场延拓方法将炮点和检波点沿实际传播路径“移动”到指定的基准面。该方法采用固定基准面。基准面重建“静校正”方法考虑了地震波实际的传播路径，具有很高的精度。但这一方法存在两个问题：一是需要较准确的近地表速度模型，由于起伏地表采集的地震资料信噪比一般较低，获得准确的近地表速度是一个相当困难的任务；二是基准面重建“静校正”方法导致重建的地震资料的地震道道数激增，增加了后续叠前偏移处理的计算量。

就实际中遇到的大量地质目标而言，尽管地表复杂、断裂发育，但除近地表以外地层速度的横向变化并不是很剧烈，这就给叠前时间偏移的应用提供了可能性。叠前时间偏移的主要优点是只用一个等效速度(即均方根速度)描述地震波传播，它可对一类倾角、断层较为复杂，但速度横向变化不是很剧烈的构造较好成像。独立的、单一等效速度使得叠前时间偏移方法的速度建模很简单。本发明发展了叠前时间偏移方法，通过引入第二个等效速度参数描述近地表中地震波的传播，提出了可对炮、检点不在同一水平面的三维地震资料直接进行叠前时间偏移的直接偏移方法，以此解决高速层出露和近地表速度建模这两个困难。

静校正技术实际包括了两个部分，一是补偿地表高程起伏导致的地震波走时误差的场地静校正，二是考虑采集资料时的计时误差、震源井深误差、检波点耦合误差、炮点和检波点处局部速度突变等因素的剩余静校正。基于波场延拓的基准面重建“静校正”方法和直接考虑炮、检点不在同一水平面的直接偏移方法都只包括了场地静校正。如何对基准面重建“静校正”方法和直接偏移方法施加剩余静校正是这两类方法能否有效应用于实际陆上数据的关键。但目前尚没见有效方法。本发明结合直接叠前时间偏移方法，提出了匹配的剩余静校正方法。

本发明使用两个等效速度参数进行偏移，如何准确、快速获取这两个等效参数是本发明应用的关键。我们因此发展了基于共反射点道集中同相轴的整体双曲线形状弯曲和局部微弯曲确定两个等效速度参数的方法和流程。

发明内容

本发明的目的是：提供一种起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，它即不需要使用场地静校正方法将炮点和检波点校正到同一高程或浮动基准面上，又可在偏移过程中构建或修正近地表速度，还可有效地施加剩余静校正；这一方法避免了高速层出露或近地表不存在明显低、降速带时现行静校正方法的误差，也避免了现行静校正处理中获取近地表速度的困难。

本发明采用的技术方案是：起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，具体步骤包括：

(1)将多条地震测线按三维采集方式放置到起伏的地表面上，记录人工震源激发的反射地震信号，将地震信号记录到磁带上；

(2)根据地表起伏形态和已知的近地表速度信息，确定初始的近地表速度和平滑的浮动基准面；

(3)从磁带上读取地震信号，对叠前地震资料做压制面波、剔除线性干扰的常规噪音衰减处理。依据初始的近地表速度，将部分CDP点的共中心点道集用静校正方法校正到浮动基准面上。对静校正后的共中心点道集作常规的动校正速度拾取，对所得结果做横向平均，将得到的横向均匀的速度场作为初始偏移速度；

(4)将噪音衰减处理后的叠前地震资料按偏移距排序、分组，将不同组地震资料放置到集群计算机的不同计算节点上；

(5)采用基于三个无量纲参数的查表方法求得三维起伏地表上不同高程的炮点和检波点到成像点的地震波走时、成像权系数和浮动基准面上的等效偏移距；

(6)在每个计算节点，对全部地震道循环。对每一地震道，计算炮点和检波点到成像点的走时、成像权系数和浮动基准面上的等效偏移距，由走时和成像权系数以及该地震道的地震记录确定偏移幅值，将偏移幅值按等效偏移距大小累加到存放偏移结果的数组中对应的偏移距上；

(7)收集各计算节点的偏移结果，抽取基于等效偏移距的共反射点道集。对共反射点道集，利用初始偏移速度做反动校，再做动校正得到新的速度，对这一速度做空间平滑处理，所得到的平滑速度场就是更新后的偏移速度；

(8)利用初始的近地表速度和更新后的偏移速度进行偏移，通过百分比增减的扫描方法得到更新的近地表速度；

(9)用更新后的近地表速度和偏移速度进行偏移计算，形成局部炮点成像道集和局部检波点成像道集；

(10)依据局部炮点成像道集和局部检波点成像道集拾取各炮点和检波点的剩余静校正量；

(11)用炮点和检波点的剩余静校正量修正噪音衰减处理后的叠前地震资料，重新进行偏移计算，收集各计算节点的偏移结果，形成基于等效偏移距的共反射点道集，对该道集做剩余动校正，将出现明显拉伸和噪音部分的对应数值置为零，将不同偏移距的偏移结果叠加，形成偏移叠加剖面；

(12)通过显示软件将偏移叠加剖面数值转换为地下反射构造的剖面图像，剖面图像将反应地下构造的断裂部位、断距大小和地层沉积样式及地层的波阻抗特征，用于确定地下生、储油构造和识别油气储层。

所述的采用基于三个无量纲参数的查表方法求得三维起伏地表上不同高程的炮点和检波点到成像点的地震波走时、成像权系数和浮动基准面上的等效偏移距是这样实现的：令V₀为成像点处浮动基准面以上介质的等效速度，V_rms为成像点处基于浮动基准面的偏移速度，即均方根速度，T₂为成像点到其顶层浮动基准面的单程旅行时，h_c为成像点处的地表高程，T_c为成像点处浮动基准面距地表的单程旅行时，其中T_c即可以为正值也可以为负值，这表明允许浮动基准面高于实际地表；若

和

是炮点或检波点到成像点的两个水平坐标差，h₀是炮点或检波点处的地表高程，定义：

a₂＝V₀/V_rms，

这三个无量纲系数，以该三个参数为维建立三维表，表中存三个数值，一个值是由方程：

$\frac{a_1{a}_2^2\mathrm{\η}}{\sqrt{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}}+\mathrm{\η}+a_3=0$

解得的η，另二个值是由a₁、a₂、a₃和由上式解得的η共同计算的c和

$c=\frac{1+{\mathrm{\η}}^2}{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}{[a_1{a}_2^2+{(1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2)}^{3/2}]}^{1/2}{[a_1{a}_2^2+{(1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2)}^{1/2}]}^{1/2}$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\τ}}=\frac{1}{\sqrt{1+{\mathrm{\η}}^2}}(1+a_1\sqrt{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}+\mathrm{\η}{a}_3)$

若假定成像的起始旅行时总是大于炮点或检波点到成像点处基准面的旅行时，三个无量纲系数的取值范围可定义为-1.0≤a₁≤1.0，0≤a₂≤1.0和0≤a₃≤2.75。

利用上述的三维表，可高效得到不同高程上炮点和检波点到成像点的地震波走时、成像权系数和浮动基准面上的等效偏移距。对成像点(x₀，y₀，T₂)，其中T₂为成像点到浮动基准面的单程旅行时，根据地表(x₀，y₀)处的V₀和高程h_c以及(x₀，y₀，T₂)处的偏移速度V_rms，由地震道的炮点坐标(x_s，y_s)和该炮点的地表高程h_s计算三个无量纲参数

按表的三个维数方向的给定间距对三个无量纲参数取整，拾取表中的c_s和η_s，按取整的a₂和实际的a₁和a₃，拾取表中相邻的四个点的由该四个点插值，得到准确的

由检波点坐标(x_r，y_r)和该处的地表高程h_r，计算三个无量纲参数

同上由查表和插值得到c_r、η_r和

地震波从炮点到成像点、再反射到检波点的走时为

而计算偏移幅值的保幅成像的权系数为

ρ＝c_s/c_r

浮动基准面上的等效偏移距2h则为

$2h=V_{\mathrm{rms}}{T}_2\sqrt{{\mathrm{\η}}_s^2+{\mathrm{\η}}_r^2-2{\mathrm{\η}}_r{\mathrm{\η}}_s\frac{(x_s-x_0)(x_r-x_0)+(y_s-y_0)(y_r-y_0)}{\sqrt{[{(x_s-x_0)}^2+{(y_s-y_0)}^2][{(x_r-x_0)}^2+{(y_r-y_0)}^2]}}}$

所述的利用初始的近地表速度和更新后的偏移速度进行偏移，通过百分比增减的扫描方法得到更新的近地表速度是这样实现的：(1)令初始的近地表速度为V₀，更新后的偏移速度为V_rms，选定典型的CDP位置和该处具有明显同相轴的时间窗口，分别用0.9V₀和V_rms，0.93V₀和V_rms，0.96V₀和V_rms，0.98V₀和V_rms，1.02V₀和V_rms，1.05V₀和V_rms，1.07V₀和V_rms，1.1V₀和V_rms进行选定时间窗口的局部偏移计算，形成基于等效偏移距的局部共反射点道集；(2)局部偏移计算是对典型CDP处邻近的5×3个CDP点进行，将这5×3个CDP点的共反射点道集叠加，形成基于等效偏移距的局部超级共反射点道集；(3)对局部超级共反射点道集做剩余动校正，将出现明显拉伸和噪音部分的对应数值置为零，进行叠加；(4)根据叠加道上选定同相轴的波形宽窄，确定各CDP处对应最窄波形的百分比系数；(5)对各CDP处的百分比系数做水平方向的平滑处理，用平滑后的系数乘上初始的V₀，即得到更新的近地表速度。

所述的用更新后的近地表速度和偏移速度进行偏移计算，形成局部炮点成像道集和局部检波点成像道集是这样实现的：(1)在偏移叠加剖面上选定清晰的同相轴，据此确定各CDP位置的局部炮点成像道集和局部检波点成像道集的时间窗口；(2)利用更新后的近地表速度和偏移速度进行选定时间窗口的局部偏移计算，形成各CDP处基于等效偏移距的局部共反射点道集；(3)利用局部共反射点道集拾取剩余动校正量，将校正量、旅行时和对应的偏移距记录下来；(4)用拾取的剩余动校正量对局部共反射点道集进行剩余动校正、切除和叠加，形成各CDP处的参考道。记录不同旅行时处开始切除的偏移距值，即最大有效偏移距；(5)重新将噪音衰减处理后的叠前地震资料按共炮点道集分组，将不同组地震资料放置在集群计算机的不同计算节点上，进行局部偏移计算。此次偏移计算中不是将偏移幅值按等效偏移距累加，而是按炮点坐标，即将具有相同炮点的成像道的偏移幅值相累加。累加时需根据等效偏移距，拾取剩余动校正量并修正相应的旅行时，同时根据记录的最大有效偏移距，确定该值是否参与累加；(6)收集各计算节点的偏移结果，形成各CDP处随炮点坐标变化的局部炮点成像道集；(7)重新将叠前地震资料按共检波点道集分组，偏移计算中将具有相同检波点的成像道的偏移幅值相累加，可由上述(5)和(6)步骤，形成各CDP处随检波点坐标变化的局部检波点成像道集。

所述的依据局部炮点成像道集和局部检波点成像道集拾取各炮点和检波点的剩余静校正量是这样实现的：(1)将各CDP处的参考道与局部炮点成像道集中各道进行如下互相关计算：

$\mathrm{\φ}\left(\mathrm{\τ}\right)=\frac{\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}G\left(t\right)H(t+\mathrm{\τ})}{{\left[\left(\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}{G}^2\left(t\right)\right)\left(\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}{H}^2\left(t\right)\right)\right]}^{1/2}},\mathrm{\τ}=-\mathrm{\Δ},\mathrm{\Δ}$

其中G(t)是炮点成像道集中的各道，H(t)是参考道，t₁和t₂分别是旅行时时窗的起始和终止时间，τ为时间延迟，Δ是指定的大于最大静校正量的数值。进一步计算

拾取W(τ)正的峰值；对多个较接近的峰值点，取|τ|较小的峰值，而此时得到的τ即是该道的时间延迟；(2)对全部选定的CDP点完成上述互相关和拾取，抽取相同炮点处随CDP变化的时间延迟，剔除距中位数较远的值，对剩余数值做算术平均，结果就是该炮点的剩余静校正量；(3)对各CDP处的局部检波点成像道集做上述(1)和(2)步骤相同的计算，得到得各检波点的剩余静校正量。

本发明的起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，能直接在偏移过程中正确补偿三维起伏地表形状和速度变化对偏移成像的影响。

本发明的起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，能在成像过程中构建或修正近地表速度，它可同时适应近地表有高速层出露以及近地表存在或不存在低、降速带的情况。

本发明的起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，能在成像过程中正确补偿地震波传播的几何扩散效应，得到保幅的共反射点道集。

本发明的起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，能对偏移后的道集施加剩余静校正，从而获得更高分辨率的构造图像。

本发明的具体实现原理如下：

本发明的核心有三点，一是从叠前深度偏移的单程波方程和稳相点原理出发，解析给出了三维情况下由描述近地表和地层速度的两个等效速度参数表达的地震波走时、幅值、成像权系数和等效偏移距，并发展了基于查表的快速算法；二是发展了基于共反射点道集中同相轴的整体双曲线形状弯曲和局部微弯曲确定两个等效速度参数的方法和算法流程；三是发展了针对偏移后道集的剩余静校正方法。其具体实现原理如下：

1.地震波走时、幅值与等效速度参数

首先基于单程波理论和稳相点原理，给出三维情况下炮点或检波点至成像点的地震波走时、幅值并导出两个等效速度参数。

假设三维非均匀介质可近似为层状介质，不失一般性，令炮点或检波点放置在坐标原点。在波数-频率域，基于三维深度偏移的相移法，炮点或检波点的波场深度延拓可用单程旅行时表示为：

式中是单程旅行时(时间深度)T处的波数-频率域波场，ΔT_i是各层介质用单程旅行时表达的厚度，n是目的层以上的介质层数，

是该深度的单程旅行时(时间深度)，有Δz_i＝v_iΔT_i，v_i是各层介质的速度，k_x和k_y是波数，j是单位虚数，ω是频率，f(ω)是炮点或检波点的时域信号的傅立叶变换。

若将第m层介质界面作为基准面，式(1)中右端指数项中的相移量可近似为：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{T}_i\sqrt{1-v_i^2[{(k_x/\mathrm{\ω})}^2+{(k_y/\mathrm{\ω})}^2]}\≈T_1\sqrt{1-V_0^2[{(k_x/\mathrm{\ω})}^2+{(k_y/\mathrm{\ω})}^2}+$

$T_2\sqrt{1-V_{\mathrm{rms}}^2[{(k_x/\mathrm{\ω})}^2+{(k_y/\mathrm{\ω})}^2}$

(2)

式中

需指出的是，式(2)中的m可以为负整数或零，m为负时表明基准面定义在实际地层的上面，而此时

而V₀是填充介质的速度。

将式(2)代入式(1)并做空间二维傅里叶反变换，可得空间-频率域波场为：

$P(x,y,\mathrm{\ω},T)=\frac{\mathrm{\ω}}{4{\mathrm{\π}}^2}\∫\∫f\left(\mathrm{\ω}\right)\exp \{-\mathrm{j\ω}(T_1\sqrt{1-V_0^2[{(k_x/\mathrm{\ω})}^2+{(k_y/\mathrm{\ω})}^2]}+$

$T_2\sqrt{1-V_{\mathrm{rms}}^2[{(k_x/\mathrm{\ω})}^2+{(k_y/\mathrm{\ω})}^2]}-(k_x/\mathrm{\ω})x-(k_y/\mathrm{\ω})y\left)\right\}d(k_x/\mathrm{\ω})d(k_y/\mathrm{\ω})$ (3)

式中x和y是平面上的两个坐标。式(3)是一个二重震荡积分，可利用稳相点原理求得渐进解为：

$P(x,y,\mathrm{\ω},T)=f\left(\mathrm{\ω}\right)\frac{\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}\exp (-j\frac{\mathrm{\π}}{2}){\left|Q(p_x^0,p_y^0)\right|}^{-\frac{1}{2}}\exp [-\mathrm{j\ω\φ}(p_x^0,p_y^0)]---\left(4\right)$

式(4)中，p_x和p_y是射线参数，有

$\mathrm{\φ}(p_x,p_y)=T_1\sqrt{1-V_0^2(p_x^2+p_y^2)}+T_2\sqrt{1-V_{\mathrm{rms}}^2(p_x^2+p_y^2)}-p_{x}x-p_{y}y---\left(5\right)$

$Q(p_x,p_y)=\left|\begin{array}{cc}\frac{{\∂}^2\mathrm{\φ}}{\∂p_x^2}& \frac{{\∂}^2\mathrm{\φ}}{\∂p_x\∂p_y}\\ \frac{{\∂}^2\mathrm{\φ}}{\∂p_x\∂p_y}& \frac{{\∂}^2\mathrm{\φ}}{\∂p_y^2}\end{array}\right|---\left(6\right)$ 而

和

是

和

的零点，可由下两式解得：

$\frac{T_1{V}_0^2{p}_x^0}{\sqrt{1-V_0^2[{\left(p_x^0\right)}^2+{\left(p_y^0\right)}^2]}}+\frac{T_2{V}_{\mathrm{rms}}^2{p}_x^0}{\sqrt{1-V_{\mathrm{rms}}^0[{\left(p_x^0\right)}^2+{\left(p_y^0\right)}^2]}}+x=0---\left(7\right)$

$\frac{T_1{V}_0^2{p}_y^0}{\sqrt{1-V_0^2[{\left(p_x^0\right)}^2+{\left(p_y^0\right)}^2]}}+\frac{T_2{V}_{\mathrm{rms}}^2{p}_y^0}{\sqrt{1-V_{\mathrm{rms}}^2[{\left(p_x^0\right)}^2+{\left(p_y^0\right)}^2]}}+y=0---\left(8\right)$

引入新的变量p_r，定义

其中φ是坐标点(x，y)的方位角，则(7)和(8)式可转化为单变量方程：

$\frac{T_1{V}_0^2{p}_r}{\sqrt{1-V_0^2{p}_r^2}}+\frac{T_2{V}_{\mathrm{rms}}^2{p}_r}{\sqrt{1-V_{\mathrm{rms}}^2{p}_r^2}}+\sqrt{x^2+y^2}=0---\left(9\right)$

定义新的变量

则(9)式可进一步简化为

$\frac{a_1{a}_2^2\mathrm{\η}}{\sqrt{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}}+\mathrm{\η}+a_3=0---\left(10\right)$

式中a₁＝T₁/T₂，a₂＝V₀/V_rms，

为三个无量纲系数。

可用解析法求得式(10)四次方程的解；取其正数解，代入式(5)，可得处于坐标原点的炮点(或检波点)到成像点(T₂，x，y)的地震波走时为：

$\mathrm{\τ}=\frac{T_2}{\sqrt{1+{\mathrm{\η}}^2}}(1+a_1\sqrt{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}+\mathrm{\η}{a}_3)---\left(11\right)$

而代入式(4)和(6)，可得到地震波的振幅值为

$A=\frac{1}{T_2{V}_{\mathrm{rms}}^2}\frac{1+{\mathrm{\η}}^2}{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}{[a_1{a}_2^2+{(1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2)}^{3/2}]}^{1/2}{[a_1{a}_2^2+{(1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2)}^{1/2}]}^{1/2}---\left(12\right)$

令a₂＝0，即假设基准面以上是明显的低速带，则式(11)简化为

$\mathrm{\τ}=T_1+T_2\sqrt{1+\frac{x^2+y^2}{{\left(T_2{V}_{\mathrm{rms}}\right)}^2}}---\left(13\right)$

这就常规静校正方法的走时公式。这表明式(11)涵盖了现行的静校正方法。若假定构造是上、下层介质速度分别为V₀和V_rms的双层介质，式(9)和(11)则可由Snell定律直接导出，这从另一个角度证明了式(9)和(11)的正确性。式(9)和(11)既扩展了Snell定律的结论，也给出了非均匀介质情况下等效速度参数的物理含义；两个等效速度参数的物理意义是：

$V_0^2=\frac{1}{T_1}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{v}_i^2\mathrm{\Δ}{T}_i$

$V_{\mathrm{rms}}^2=\frac{1}{T_2}\underset{i=m+1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i^2\mathrm{\Δ}{T}_i$

(14)

尽管可解析求解式(10)，但对三维叠前偏移中大量的成像点、炮点、检波点组合而言，解析求解涉及了太多的计算。既然三个无量纲系数完全决定了式(10)的四次方程，我们发展了查表方法求解的快速算法。

三个无量纲系数均有明确的物理意义。就叠前时间偏移方法而言，其对大于70度角度传播的高角度波场是不感兴趣的，因此可令0≤a₃≤tan70；即使高速层出露，近地表速度也不可能大于深层速度，因此可定义0≤a₂≤1.0；叠前偏移更多的是关心中、深层，若假定从T₂≥T₁开始偏移计算，则可定义0≤a₁≤1.0。这样，若对这三个无量纲系数等间距离散采样，事先求解对应的η并建立一个三维表，就可在偏移过程中通过计算三个无量纲系数，直接在表中拾取对应的η，进而用(11)和(12)式计算走时和振幅值。为减少计算量，式(11)和(12)中仅与η和三个无量纲系数有关的数值可事先计算好，一并存放在表中。炮点至成像点和检波点至成像点可用同一个表。这一查表方法极大地提高三维叠前偏移的计算效率。

尽管(9)、(11)和(12)式的走时和幅值是基于(1)式的层状介质假设推出的，但通过允许两个等效速度V₀和V_rms以及基准面深度横向变化，式(9)、(11)和(12)式的解可代表三维非均匀介质中地震波的走时和幅值。这一点与波动方程叠前深度偏移中，先在横向均匀情况下求得单程波方程的解，然后通过允许速度横向变化来代表介质横向非均匀的解是一致的。

等效速度参数V_rms和V₀以及基准面深度的横向变化是由成像点的横向坐标(x，y)决定的。如果令a₂＝0，则本文算法可退化为现行的浮动基准面叠前时间偏移方法。

2.成像权系数

查表法仅给出炮点至成像点和检波点至成像点的走时和振幅值；而偏移的目的是得到地下界面的反射系数。若将单个地震道看作是仅有一个接收道的单炮记录，则由(4)式可分别得到炮域偏移的下行波场和反传波场为

$\frac{\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}\exp (-j\frac{\mathrm{\π}}{2})A_s\exp (-\mathrm{j\ω}{\mathrm{\τ}}_s)$ 和 $\frac{\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}f\left(\mathrm{\ω}\right)\exp (-j\frac{\mathrm{\π}}{2})A_g\exp (-\mathrm{j\ω}{\mathrm{\τ}}_g),$

式中假设震源是一时间脉冲，f(ω)是接收信号的傅立叶变换，t_s和t_g以及A_s和A_g分别是由查表法求得的炮点至成像点和检波点至成像点的走时和振幅值。将这两个波场代入波动方程叠前深度偏移的反褶积成像条件中，有成像结果

$I(x,y,T)=\frac{A_g}{A_s}\∫f\left(\mathrm{\ω}\right)\mathrm{\ωexp}(-j\frac{\mathrm{\π}}{2})\exp (-\mathrm{j\ω}(t_s+t_g))\mathrm{d\ω}$

$=\frac{A_g}{A_s}{F}^{\′}(t_s+t_g)$

(15)

式中F′(t)是f(ω)对应的时域函数的一阶导数。式(15)的成像结果表明，对任一地震道，先对时间信号求一阶导数，再对成像区域的每一成像点计算走时t_s+t_g和成像权系数A_g/A_s；在一阶导数上拾取t_s+t_g时刻的值并乘上成像权系数，即得到该成像点的偏移幅值。既然式(12)中的有量纲量

对A_s和A_g是相同的，计算成像权系数时仅考虑式(12)中的无量纲量即可。

对全部地震道做上述操作，将偏移幅值累加，即完成了全部地震资料的叠前偏移计算。不同于忽略成像权系数的现行方法，式(15)的权系数A_g/A_s实现了正确地补偿地震波的几何扩散效应；这使得深层成像更清晰。

3.等效速度参数估计与等效偏移距计算

本发明用两个等效速度参数描述地震波在近地表和地层中的传播；而如何准确获得这两个等效速度参数，是这一发明取得好的实际应用效果的关键。从偏移成像的角度出发，共反射点道集(CRP)中同相轴是否平直是确定两个等效速度参数的标准。但两个等效速度参数共同影响了同相轴的平直，需进一步区分这两者对同相轴弯曲的影响。

理论和数值实验研究表明，参数V_rms影响了同相轴的整体弯曲程度，而参数V₀在产生同相轴的小幅整体弯曲的同时，导致了同相轴的局部微弯曲。因此，共反射点道集中同相轴的局部微弯曲是确定V₀的指标，而整体的双曲形状弯曲可用于确定V_rms。

实际应用中，同相轴的局部微弯曲可通过叠加道波形的宽窄来判断，而双曲弯曲使得可用常规的动校正方法拾取剩余速度。为正确应用动校正方法拾取剩余速度，需重新计算在基准面上的等效偏移，即入射地震波与基准面的交点与反射地震波与基准面的交点间的偏移距。这也是本发明与现行的浮动基准面叠前时间偏移方法的另一个不同之处。

三维起伏地表情况，特别是炮、检点不在同一方位角平面上时，等效偏移距的计算较二维情况变的更复杂。图1给出了三维情况下等效偏移距的示意图，图中S和G点分别代表起伏地表上不同高程的炮点和检波点，AOB平面代表成像点I的基准面。采用常规静校正方法时，假设地震波垂直入射，即假设地震波首先沿SP线传播，地震道的偏移距不变，如图中PQ所示；而本发明考虑了地震波的实际传播路径，即沿曲线SMI传播，基面上的真实(等效)偏移距应是图中的MN。

已由式(9)或(10)求得由S传至M再传至I点的地震波的射线参数p_r。对M传至I点的地震波传播应用式(10)(可认为T₁为零)，此时地震波的射线参数p_r不变，则简单得到

$\sqrt{x^2+y^2}=T_2{V}_{\mathrm{rms}}\mathrm{\η}---\left(16\right)$

式中η就是计算炮点走时和幅值时由查表方法求得的值，而就是图1中的MO。同理，利用计算检波点走时中得到的η，可简单求得图1中的NO。图1中的角度θ可由炮点、检波点和成像点的水平坐标，用余弦定理简单求得，即

这个角度与速度参数无关。再次利用余弦定理，可由MO和NO求得等效偏移距MN为

$2h=V_{\mathrm{rms}}{T}_2\sqrt{{\mathrm{\η}}_s^2+{\mathrm{\η}}_g^2-2{\mathrm{\η}}_s{\mathrm{\η}}_g\frac{(x_s-x_0)(x_g-x_0)+(y_s-y_0)(y_g-y_0)}{\sqrt{[{(x_s-x_0)}^2+{(y_s-y_0)}^2][{(x_g-x_0)}^2+{(y_g-y_0)]}^2}}}---\left(17\right)$

式中(x_s，y_s)是炮点水平坐标，(x_g，y_g)是检波点水平坐标，(x₀，y₀)是成像点水平坐标，η_s和η_g分别是根据炮点和检波点信息由查表方法求得的η。式(17)表明，基于查表方法可在得到走时和振幅值的同时，简单得到等效偏移距。

实际应用中等效速度参数V₀的估计是通过速度扫描完成的。根据各CDP处叠加道波形的宽窄，确定该处的V₀；横向平滑后的V₀即是最终的近地表速度场。评估叠加道波形的宽窄时应综合考虑几个不同旅行时处的同相轴。等效参数V_rms可根据求得的基于等效偏移距的共反射点道集，利用常规的NMO方法获得。

4.偏移后道集的剩余静校正

剩余静校正主要用于补偿由采集资料时的计时误差、震源井深误差、检波点耦合误差、炮点和检波点处局部速度突变等因素导致的地震波综合走时误差。它是陆上地震资料处理的必需流程。各种静校正方法和直接考虑炮、检点不在同一水平面的直接偏移方法，都只是补偿了地表起伏对地震波走时的影响，并没有涵盖剩余静校正所针对的因素。为使直接偏移方法能更好地应用于实际陆上数据，需进一步发展匹配直接偏移方法的剩余静校正方法。

现行的剩余静校正方法是基于施加了场地静校正和动校正的共中心点道集(CMP)；它采用了地表一致性假设，即假设处于同一位置的炮点和检波点有相同的剩余静校正量。地表一致性保证了剩余静校正方法的稳定性，避免了较大误差的产生。因此，施加剩余静校正应遵循这一原则。

直接叠前时间偏移方法得到的共反射点道集相当于已施加了场地静校正和动校正。但这一道集中的每一道是多个炮、检点混合作用的结果，不能如动校正后的共中心点道集那样简单拾取单个炮、检点的时间延迟。为此，我们修改了直接叠前时间偏移方法的流程，首先获取随炮点变化的偏移后(成像)道集和随检波点变化的偏移后(成像)道集，然后在这个道集上拾取炮、检点的时间延迟。具体实现方法是：将叠前地震资料按共炮点道集分组，将不同组地震资料放置在集群计算机的不同计算节点上，进行指定时窗的局部偏移计算；不是如形成共反射点道集那样将偏移幅值按等效偏移距大小累加，而是按炮点坐标，将具有相同炮点的成像道的偏移幅值累加。将叠前地震资料按共检波点道集分组，可同样得到随检波点变化的偏移后(成像)道集。偏移过程中长偏移距成像道将产生拉伸，而由于实际偏移速度不可能完全准确，剩余动校正量也不可避免地存在。为避免这两个因素导致叠加道的信噪比和分辨率降低，需在具有相同炮点的成像道的偏移幅值相累加前剔除拉伸部分和修正剩余动校正量。这一步骤可通过先在常规的共反射点道集上拾取剩余动校正量和记录不同旅行时处的最大有效偏移距，然后在叠加过程中引入这些量来实现。由于这些操作仅对选定的时窗进行，并不需要太多的计算量。

时间延迟拾取可参考常规静校正方法进行。将各CDP处的参考道与炮点成像道集中的道进行如下互相关计算：

$\mathrm{\φ}\left(\mathrm{\τ}\right)=\frac{\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}G\left(t\right)H(t+\mathrm{\τ})}{{\left[\left(\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}{G}^2\left(t\right)\right)\left(\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}{H}^2\left(t\right)\right)\right]}^{1/2}},\mathrm{\τ}=-\mathrm{\Δ},\mathrm{\Δ}---\left(18\right)$

式中G(t)是炮点成像道集中的道，H(t)是参考道，t₁和t₂分别是选定时窗的起始和终止时刻，τ为时间延迟，Δ是指定的大于最大静校正量的数值。φ(τ)的峰值的时间延迟τ即对应着G(t)道的时间延迟。为放大数值间的差别，以更好地拾取φ(τ)的峰值，进一步计算

W(τ)曲线中峰值变得更易拾取。在拾取W(τ)的峰值时，对多个较接近的峰值点，应取|τ|较小的峰值点。

在全部选定的CDP上完成各个炮点和检波点的时间延迟拾取后，可形成各个炮点和检波点的随CDP变化的时间延迟，剔除距中位数较远的值，对剩余的数值做算术平均，结果就是该炮点或检波点的剩余静校正量。

本发明的有益效果：该方法可直接应用于起伏地表上采集的、炮点和检波点在不同高程的三维地震资料，生成能正确刻画地下三维构造形态的偏移图像。偏移图像能指示地层的沉积样式和断裂部位，对确定有利生、储油构造和识别有利油气储层有重要应用价值。该方法省却了场地静校正的处理环节，避免了高速层出露和不存在明显低、降速带时现行静校正方法的误差，也规避了近地表速度建模的困难。该方法生成的共反射点道集可更好地服务于叠前反演等油气和流体检测技术。它对地表复杂地区的油气、矿产资源勘探有重要应用价值。

附图说明

图1是三维情况下不同高程的炮点、检波点间地震波传播和等效偏移距示意图。图中S和G点分别代表不同高程上的炮点和检波点，AOB平面代表成像点I处的基准面，MN是基准面上的等效偏移距。曲线SMI代表实际地震波的传播路径，而垂直线SP是常规静校正方法中地震波第一段的传播路径。图中AB、PQ和GNI中的点线部分代表线段受到遮挡。

图2是松辽地区某区块实际地表高程的等值线图。图中数字是地表高程值。

图3是沿211号测线浮动基准面与实际地表的高程对比图。图中点线代表浮动基准面。

图4是松辽地区某区块压制噪音处理后的典型单炮记录在一个测线上的地震记录，采集是每炮16条测线。图中地表起伏导致的同相轴错动明显可见。

图5是横向平均的初始偏移速度随双程旅行时变化的曲线。

图6是更新后的偏移速度在沿211号测线切面上的等值线图。图中数字是偏移速度值。

图7a是用初始近地表速度偏移的结果，图7b是用更新的近地表速度偏移的结果。是更新近地表速度前后典型局部共反射点道集的对比图。图中可见更新后的近地表速度使得同相轴更连续，同相性也更好。

图8是更新前后的近地表速度沿211号测线的对比图。图中直点线代表均匀的初始近地表速度。

图9是松辽地区某区块地下构造的偏移成像结果沿211号测线的剖面图像。地层沉积样式和断层得到很好地刻画。

具体实施方式

实施例1：起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，针对松辽地区某区块为例，具体为以下步骤：

(1)将多条地震测线按三维采集方式放置到起伏的地表面上，记录人工震源激发的反射地震信号，将地震信号记录到磁带上。具体是，用16条地震测线接收每个人工震源激发的反射地震信号，记录到磁带上；每线150道，道间距40m，地震测线的线间距120m；在地震测线的中间放炮，记录长度6s，时间采样4ms。共激发和记录1710炮。图2是该区块地表高程的等值线图。

(2)根据地表起伏形态和已知的近地表速度信息，确定初始的近地表速度和平滑的浮动基准面。具体是，选取1800m/s作为均匀的初始近地表速度，图3是沿211号测线选定的浮动基准面与实际地表的高程对比图。

(3)从磁带上读取地震信号，对叠前地震资料做压制面波、剔除线性干扰的常规噪音衰减处理。依据初始的近地表速度，将部分CDP点的共中心点道集用静校正方法校正到浮动基准面上。对静校正后的共中心点道集作常规的NMO动校正速度拾取，对所得结果做横向平均，将得到的横向均匀的速度场作为初始偏移速度。图4是压制噪音处理后的典型单炮记录的一个测线上的地震记录，地表起伏导致的同相轴错动明显可见。图5是横向均匀的初始偏移速度，即初始V_rms，随双程旅行时变化的曲线。

(4)将噪音衰减处理后的叠前地震资料按偏移距排序、分组，将不同组地震资料放置到集群计算机的不同计算节点上。具体是，将地震资料按偏移距大小分为35组，放置到集群计算机的35个节点上。

(5)采用基于三个无量纲参数的查表方法求得三维起伏地表上不同高程的炮点和检波点到成像点的地震波走时、成像权系数和浮动基准面上的等效偏移距。

令V₀为成像点处浮动基准面以上介质的等效速度，V_rms为成像点处基于浮动基准面的偏移速度，即均方根速度，T₂为成像点到其顶层浮动基准面的单程旅行时，h_c为成像点处的地表高程，T_c为成像点处浮动基准面距地表的单程旅行时，其中T_c即可以为正值也可以为负值，这表明允许浮动基准面高于实际地表；若

和

是炮点或检波点到成像点的两个水平坐标差，h₀是炮点或检波点处的地表高程，定义：

a₂＝V₀/V_rms，

这三个无量纲系数，以该三个参数为维建立三维表，表中存三个数值，一个值是由方程：

$\frac{a_1{a}_2^2\mathrm{\η}}{\sqrt{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}}+\mathrm{\η}+a_3=0$

解得的η，另二个值是由a₁、a₂、a₃和由上式解得的η共同计算的c和

$c=\frac{1+{\mathrm{\η}}^2}{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}{[a_1{a}_2^2+{(1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2)}^{3/2}]}^{1/2}{[a_1{a}_2^2+{(1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2)}^{1/2}]}^{1/2}$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\τ}}=\frac{1}{\sqrt{1+{\mathrm{\η}}^2}}(1+a_1\sqrt{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}+\mathrm{\η}{a}_3)$

若假定成像的起始旅行时总是大于炮点或检波点到成像点处基准面的旅行时，三个无量纲系数的取值范围可定义为-1.0≤a₁≤1.0，0≤a₂≤1.0和0≤a₃≤2.75。

利用上述的三维表，可高效得到不同高程上炮点和检波点到成像点的地震波走时、成像权系数和浮动基准面上的等效偏移距。对成像点(x₀，y₀，T₂)，其中T₂为成像点到浮动基准面的单程旅行时，根据地表(x₀，y₀)处的V₀和高程h_c以及(x₀，y₀，T₂)处的偏移速度V_rms，由地震道的炮点坐标(x_s，y_s)和该炮点的地表高程h_s计算三个无量纲参数

按表的三个维数方向的给定间距对三个无量纲参数取整，拾取表中的c_s和η_s，按取整的a₂和实际的a₁和a₃，拾取表中相邻的四个点的

由该四个点插值，得到准确的

由检波点坐标(x_r，y_r)和该处的地表高程h_r，计算三个无量纲参数

同上由查表和插值得到c_r、η_r和

地震波从炮点到成像点、再反射到检波点的走时为

而计算偏移幅值的保幅成像的权系数为

ρ＝c_s/c_r

浮动基准面上的等效偏移距2h则为

$2h=V_{\mathrm{rms}}{T}_2\sqrt{{\mathrm{\η}}_s^2+{\mathrm{\η}}_r^2-2{\mathrm{\η}}_r{\mathrm{\η}}_s\frac{(x_s-x_0)(x_r-x_0)+(y_s-y_0)(y_r-y_0)}{\sqrt{[{(x_s-x_0)}^2+{(y_s-y_0)}^2][{(x_r-x_0)}^2+{(y_r-y_0)}^2]}}}$

(6)在每个计算节点，对全部地震道循环。对每一地震道，计算炮点和检波点到成像点的走时、成像权系数和浮动基准面上的等效偏移距，由走时和成像权系数以及该地震道的地震记录确定偏移幅值，将偏移幅值按等效偏移距大小累加到存放偏移结果的数组中对应的偏移距上。具体是，对每一成像点(n_x，n_y，n_T)，其中n_x，n_y，n_T分别是依据成像间距对两个水平坐标和旅行时取整的整数值，根据计算得到的等效偏移距2h，将偏移幅值累加到存放偏移结果的四维数组的(n_x，n_y，n_T，m₀)上，其中m₀＝(h-h_min)/Δh+1，h_min为地震资料的最小半偏移距，定义Δh＝12.5m。

(7)收集各计算节点的偏移结果，抽取基于等效偏移距的共反射点道集。对共反射点道集，利用初始偏移速度做反动校，再做NMO动校正得到新的速度，对这一速度做空间平滑处理，所得到的平滑速度场就是更新后的偏移速度。图6是更新后的偏移速度，即更新后的V_rms在沿211号测线切面上的等值线图。

(8)利用初始的近地表速度和更新后的偏移速度进行偏移，通过百分比增减的扫描方法得到更新的近地表速度。图7a和图7b是更新近地表速度前后典型局部共反射点道集的对比图，图中可见更新后的近地表速度使得共反射点道集中的同相轴更连续，同相性也更好。图8是更新前后的近地表速度，即V₀，沿211号测线的对比图。

采用以下步骤：1)令初始的近地表速度为V₀，更新后的偏移速度为V_rms，选定典型的CDP位置和该处具有明显同相轴的时间窗口，分别用0.9V₀和V_rms，0.93V₀和V_rms，0.96V₀和V_rms，0.98V₀和V_rms，1.02V₀和V_rms，1.05V₀和V_rms，1.07V₀和V_rms，1.1V₀和V_rms进行选定时间窗口的局部偏移计算，形成基于等效偏移距的局部共反射点道集；2)局部偏移计算是对典型CDP处邻近的5×3个CDP点进行，将这5×3个CDP点的共反射点道集叠加，形成基于等效偏移距的局部超级共反射点道集；3)对局部超级共反射点道集做剩余动校正，将出现明显拉伸和噪音部分的对应数值置为零，进行叠加；4)根据叠加道上选定同相轴的波形宽窄，确定各CDP处对应最窄波形的百分比系数；5)对各CDP处的百分比系数做水平方向的平滑处理，用平滑后的系数乘上初始的V₀，即得到更新的近地表速度。

(9)用更新后的近地表速度和偏移速度进行偏移计算，形成局部炮点成像道集和局部检波点成像道集。

采用以下步骤：1)在偏移叠加剖面上选定清晰的同相轴，据此确定各CDP位置的局部炮点成像道集和局部检波点成像道集的时间窗口；2)利用更新后的近地表速度和偏移速度进行选定时间窗口的局部偏移计算，形成各CDP处基于等效偏移距的局部共反射点道集；3)利用局部共反射点道集拾取剩余动校正量，将校正量、旅行时和对应的偏移距记录下来；4)用拾取的剩余动校正量对局部共反射点道集进行剩余动校正、切除和叠加，形成各CDP处的参考道。记录不同旅行时处开始切除的偏移距值，即最大有效偏移距；5)重新将噪音衰减处理后的叠前地震资料按共炮点道集分组，将不同组地震资料放置在集群计算机的不同计算节点上，进行局部偏移计算。此次偏移计算中不是将偏移幅值按等效偏移距累加，而是按炮点坐标，即将具有相同炮点的成像道的偏移幅值相累加。累加时需根据等效偏移距，拾取剩余动校正量并修正相应的旅行时，同时根据记录的最大有效偏移距，确定该值是否参与累加；6)收集各计算节点的偏移结果，形成各CDP处随炮点坐标变化的局部炮点成像道集；7)重新将叠前地震资料按共检波点道集分组，偏移计算中将具有相同检波点的成像道的偏移幅值相累加，可由上述5)和6)步骤，形成各CDP处随检波点坐标变化的局部检波点成像道集。

(10)依据局部炮点成像道集和局部检波点成像道集拾取炮点和检波点的剩余静校正量。

采用以下步骤：1)将各CDP处的参考道与局部炮点成像道集中各道进行如下互相关计算：

$\mathrm{\φ}\left(\mathrm{\τ}\right)=\frac{\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}G\left(t\right)H(t+\mathrm{\τ})}{{\left[\left(\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}{G}^2\left(t\right)\right)\left(\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}{H}^2\left(t\right)\right)\right]}^{1/2}},\mathrm{\τ}=-\mathrm{\Δ},\mathrm{\Δ}$

其中G(t)是炮点成像道集中的各道，H(t)是参考道，t₁和t₂分别是旅行时时窗的起始和终止时间，τ为时间延迟，Δ是指定的大于最大静校正量的数值。进一步计算

拾取W(τ)正的峰值；对多个较接近的峰值点，取|τ|较小的峰值，而此时得到的τ即是该道的时间延迟；2)对全部选定的CDP点完成上述互相关和拾取，抽取相同炮点处随CDP变化的时间延迟，剔除距中位数较远的值，对剩余数值做算术平均，结果就是该炮点的剩余静校正量；3)对各CDP处的局部检波点成像道集做上述1)和2)步骤相同的计算，得到各检波点的剩余静校正量。

(11)用炮点和检波点的剩余静校正量修正噪音衰减处理后的叠前地震资料，重新进行偏移计算，收集各计算节点的偏移结果，形成基于等效偏移距的共反射点道集，对该道集做剩余动校正，将出现明显拉伸和噪音部分的对应数值置为零，将不同偏移距的偏移结果叠加，形成偏移叠加剖面。

(12)通过显示软件将偏移叠加剖面数值转换为地下反射构造的剖面图像，剖面图像将反应地下构造的断裂部位、断距大小和地层沉积样式及地层的波阻抗特征，用于确定地下生、储油构造和识别油气储层。图9是得到的松辽地区某区块地下构造的偏移成像结果沿211号测线的剖面图像，地层沉积样式和断层得到很好地刻画。

Claims (5)

1.一种起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，其特征在于采用以下步骤：A)将多条地震测线按三维采集方式放置到起伏的地表面上，记录人工震源激发的反射地震信号，将地震信号记录到磁带上；B)根据地表起伏形态和已知的近地表速度信息，确定初始的近地表速度和平滑的浮动基准面；C)从磁带上读取地震信号，对叠前地震资料做压制面波、剔除线性干扰的常规噪音衰减处理。依据初始的近地表速度，将部分CDP点的共中心点道集用静校正方法校正到浮动基准面上。对静校正后的共中心点道集作常规的动校正速度拾取，对所得结果做横向平均，将得到的横向均匀的速度场作为初始偏移速度；D)将噪音衰减处理后的叠前地震资料按偏移距排序、分组，将不同组地震资料放置到集群计算机的不同计算节点上；E)采用基于三个无量纲参数的查表方法求得三维起伏地表上不同高程的炮点和检波点到成像点的地震波走时、成像权系数和浮动基准面上的等效偏移距；F)在每个计算节点，对全部地震道循环。对每一地震道，计算炮点和检波点到成像点的走时、成像权系数和浮动基准面上的等效偏移距，由走时和成像权系数以及该地震道的地震记录确定偏移幅值，将偏移幅值按等效偏移距大小累加到存放偏移结果的数组中对应的偏移距上；G)收集各计算节点的偏移结果，抽取基于等效偏移距的共反射点道集。对共反射点道集，利用初始偏移速度做反动校，再做动校正得到新的速度，对这一速度做空间平滑处理，所得到的平滑速度场就是更新后的偏移速度；H)利用初始的近地表速度和更新后的偏移速度进行偏移，通过百分比增减的扫描方法得到更新的近地表速度；I)用更新后的近地表速度和偏移速度进行偏移计算，形成局部炮点成像道集和局部检波点成像道集；J)依据局部炮点成像道集和局部检波点成像道集拾取各炮点和检波点的剩余静校正量；K)用炮点和检波点的剩余静校正量修正噪音衰减处理后的叠前地震资料，重新进行偏移计算，收集各计算节点的偏移结果，形成基于等效偏移距的共反射点道集，对该道集做剩余动校正，将出现明显拉伸和噪音部分的对应数值置为零，将不同偏移距的偏移结果叠加，形成偏移叠加剖面；L)通过显示软件将偏移叠加剖面数值转换为地下反射构造的剖面图像，剖面图像将反应地下构造的断裂部位、断距大小和地层沉积样式及地层的波阻抗特征，用于确定地下生、储油构造和识别油气储层。

2.根据权力要求1所述的一种起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，其特征在于：所述的采用基于三个无量纲参数的查表方法求得三维起伏地表上不同高程的炮点和检波点到成像点的地震波走时、成像权系数和浮动基准面上的等效偏移距是这样实现的：令V₀为成像点处浮动基准面以上介质的等效速度，V_rms为成像点处基于浮动基准面的偏移速度，即均方根速度，T₂为成像点到其顶层浮动基准面的单程旅行时，h_c为成像点处的地表高程，T_c为成像点处浮动基准面距地表的单程旅行时，其中T_c即可以为正值也可以为负值，这表明允许浮动基准面高于实际地表；若

和

是炮点或检波点到成像点的两个水平坐标差，h₀是炮点或检波点处的地表高程，定义：

a₂＝V₀/V_rms，

这三个无量纲系数，以该三个参数为维建立三维表，表中存三个数值，一个值是由方程：

$\frac{a_1{a}_2^2\mathrm{\η}}{\sqrt{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}}+\mathrm{\η}+a_3=0$

解得的η，另二个值是由a₁、a₂、a₃和由上式解得的η共同计算的c和

$c=\frac{1+{\mathrm{\η}}^2}{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}{[a_1{a}_2^2+{(1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2)}^{3/2}]}^{1/2}{[a_1{a}_2^2+{(1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2)}^{1/2}]}^{1/2}$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\τ}}=\frac{1}{\sqrt{1+{\mathrm{\η}}^2}}(1+a_1\sqrt{1+(1-a_2^2){\mathrm{\η}}^2}+\mathrm{\η}{a}_3)$

若假定成像的起始旅行时总是大于炮点或检波点到成像点处基准面的旅行时，三个无量纲系数的取值范围可定义为-1.0≤a₁≤1.0，0≤a₂≤1.0和0≤a₃≤2.75。

利用上述的三维表，可高效得到不同高程上炮点和检波点到成像点的地震波走时、成像权系数和浮动基准面上的等效偏移距。对成像点(x₀，y₀，T₂)，其中T₂为成像点到浮动基准面的单程旅行时，根据地表(x₀，y₀)处的V₀和高程h_c以及(x₀，y₀，T₂)处的偏移速度V_rms，由地震道的炮点坐标(x_s，y_s)和该炮点的地表高程h_s计算三个无量纲参数

按表的三个维数方向的给定间距对三个无量纲参数取整，拾取表中的c_s和η_s，按取整的a₂和实际的a₁和a₃，拾取表中相邻的四个点的

由该四个点插值，得到准确的

由检波点坐标(x_r，y_r)和该处的地表高程h_r，计算三个无量纲参数

同上由查表和插值得到c_r、η_r和

地震波从炮点到成像点、再反射到检波点的走时为

而计算偏移幅值的保幅成像的权系数为

ρ＝c_s/c_r

浮动基准面上的等效偏移距2h则为

$2h=V_{\mathrm{rms}}{T}_2\sqrt{{\mathrm{\η}}_s^2+{\mathrm{\η}}_r^2-2{\mathrm{\η}}_r{\mathrm{\η}}_s\frac{(x_s-x_0)(x_r-x_0)+(y_s-y_0)(y_r-y_0)}{\sqrt{[{(x_s-x_0)}^2+{(y_s-y_0)}^2][{(x_r-x_0)}^2+{(y_r-y_0)}^2]}}}$

3.根据权力要求1所述的一种起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，其特征在于：所述的利用初始的近地表速度和更新后的偏移速度进行偏移，通过百分比增减的扫描方法得到更新的近地表速度是这样实现的：(1)令初始的近地表速度为V₀，更新后的偏移速度为V_rms，选定典型的CDP位置和该处具有明显同相轴的时间窗口，分别用0.9V₀和V_rms，0.93V₀和V_rms，0.96V₀和V_rms，0.98V₀和V_rms，1.02V₀和V_rms，1.05V₀和V_rms，1.07V₀和V_rms，1.1V₀和V_rms进行选定时间窗口的局部偏移计算，形成基于等效偏移距的局部共反射点道集；(2)局部偏移计算是对典型CDP处邻近的5×3个CDP点进行，将这5×3个CDP点的共反射点道集叠加，形成基于等效偏移距的局部超级共反射点道集；(3)对局部超级共反射点道集做剩余动校正，将出现明显拉伸和噪音部分的对应数值置为零，进行叠加；(4)根据叠加道上选定同相轴的波形宽窄，确定各CDP处对应最窄波形的百分比系数；(5)对各CDP处的百分比系数做水平方向的平滑处理，用平滑后的系数乘上初始的V₀，即得到更新的近地表速度。

4.根据权力要求1所述的一种起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，其特征在于：所述的用更新后的近地表速度和偏移速度进行偏移计算，形成局部炮点成像道集和局部检波点成像道集是这样实现的：(1)在偏移叠加剖面上选定清晰的同相轴，据此确定各CDP位置的局部炮点成像道集和局部检波点成像道集的时间窗口；(2)利用更新后的近地表速度和偏移速度进行选定时间窗口的局部偏移计算，形成各CDP处基于等效偏移距的局部共反射点道集；(3)利用局部共反射点道集拾取剩余动校正量，将校正量、旅行时和对应的偏移距记录下来；(4)用拾取的剩余动校正量对局部共反射点道集进行剩余动校正、切除和叠加，形成各CDP处的参考道。记录不同旅行时处开始切除的偏移距值，即最大有效偏移距；(5)重新将噪音衰减处理后的叠前地震资料按共炮点道集分组，将不同组地震资料放置在集群计算机的不同计算节点上，进行局部偏移计算。此次偏移计算中不是将偏移幅值按等效偏移距累加，而是按炮点坐标，即将具有相同炮点的成像道的偏移幅值相累加。累加时需根据等效偏移距，拾取剩余动校正量并修正相应的旅行时，同时根据记录的最大有效偏移距，确定该值是否参与累加；(6)收集各计算节点的偏移结果，形成各CDP处随炮点坐标变化的局部炮点成像道集；(7)重新将叠前地震资料按共检波点道集分组，偏移计算中将具有相同检波点的成像道的偏移幅值相累加，由上述(5)和(6)步骤，形成各CDP处随检波点坐标变化的局部检波点成像道集。

5.根据权力要求1所述的一种起伏地表采集的三维地震资料的直接叠前时间偏移方法，其特征在于：所述的依据局部炮点成像道集和局部检波点成像道集拾取各炮点和检波点的剩余静校正量是这样实现的：(1)将各CDP处的参考道与局部炮点成像道集中各道进行如下互相关计算：

$\mathrm{\φ}\left(\mathrm{\τ}\right)=\frac{\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}G\left(t\right)H(t+\mathrm{\τ})}{{\left[\left(\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}{G}^2\left(t\right)\right)\left(\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\mathrm{\Σ}}}{H}^2\left(t\right)\right)\right]}^{1/2}},\mathrm{\τ}=-\mathrm{\Δ},\mathrm{\Δ}$

其中G(t)是炮点成像道集中的各道，H(t)是参考道，t₁和t₂分别是旅行时时窗的起始和终止时间，τ为时间延迟，Δ是指定的大于最大静校正量的数值。进一步计算

拾取W(τ)正的峰值；对多个较接近的峰值点，取|τ|较小的峰值，而此时得到的τ即是该道的时间延迟；(2)对全部选定的CDP点完成上述互相关和拾取，抽取相同炮点处随CDP变化的时间延迟，剔除距中位数较远的值，对剩余数值做算术平均，结果就是该炮点的剩余静校正量；(3)对各CDP处的局部检波点成像道集做上述(1)和(2)步骤相同的计算，得到各检波点的剩余静校正量。

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