CN102707318B - 虚共炮点射线追踪动态静校正方法 - Google Patents

Abstract

虚共炮点(Ghost Common Shot Point，GCSP)射线追踪动态静校正方法是解决复杂近地表结构煤田地震勘探静校正问题的一种非地表一致性静校正方法。本发明考虑射线在近地表层中的偏折，静校正量是动态的，随反射时间、偏移距和方位角变化，符合波场传播规律，能有效消除近地表异常对反射波的影响。本发明首先把共中心点(CMP)道集转化成GCSP道集，基于GCSP道集采用最短路径法进行正演计算，追踪射线在近地表层中的路径和旅行时间。然后把地震数据校正到地震波传播到中间基准面时刻的波前面上，最后利用高速层速度替换近地表层速度，把地震数据校正到最终基准面上。本发明能一步实现非零偏CMP道集的零偏移距转换，可直接叠加CMP道集形成叠加剖面，无需进行速度分析和动校正。

Description

虚共炮点射线追踪动态静校正方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探方法，是一种针对复杂近地表煤田地震勘探的非地表一致性静校正方法。

背景技术

地表一致性静校正假设射线在近地表层中垂直传播，对地震道进行简单的静态时移，此时静校正量是地表一致性的，只与激发点和接收点位置有关。在近地表复杂区，地表起伏剧烈，低降速层厚度变化无常，速度横向变化剧烈，此时地表一致性假设不能满足，静校正是动态的，随反射时间、偏移距和方位角变化，静态时移不符合波场传播规律，引起地震波场二次畸变，降低速度分析精度和成像质量。同时煤田地震勘探存在自身特点，一是煤层埋深浅，二是煤田地震勘探要解决3～5m的小构造，导致煤田地震勘探受复杂近地表结构静校正问题的影响更加严重。

发明内容

针对复杂近地表煤田地震勘探静校正问题的非地表一致性，本发明考虑射线的偏折，根据射线在近地表层中的实际传播路径对地震数据进行校正，提出虚共炮点(GhostCommon-Source Point，GCSP)射线追踪动态静校正方法。

虚共炮点射线追踪动态静校正方法首先把共中心点道集(Common-MidPoint，CMP)转换成GCSP道集，这个转换过程分为两步。第一步把CMP道集中的激发点转换成接收点；第二步把CMP道集中的反射点转换成激发点，并假设CMP道集中离散反射点聚焦于CMP面元的中心，于是若干个反射点转换成一个激发点，形成了一个虚共炮点道集。

图1是由风化层、高速层和反射界面组成的模型，风化层和高速层速度分别为V₀和V₁(V₁＞V₀)。图1中描述一个CMP道集，共有二个地震道，其中激发点S₁与接收点G₁组成第一地震道ch1，激发点S₂和接收点G₂组成第二个地震道ch2。ch1和ch2的反射点分别为R₁和R₂，位于CMP面元中心的两侧；图2描述一个GCSP道集，它是由图1中CMP道集转换而来。按照GCSP道集转化程序，CMP道集中的激发点S₁、S₂转化成GCSP道集的接收点G_S1、G_S2，反射点R₁和R₂转化成GCSP道集的虚震源S，并且虚震源S位于CMP面元的中心。于是GCSP道集共有四个地震道，其中S和G₁、S和G₂、S和G_S2、S和G_S1分别组成ch1、ch2、ch3、ch4。GCSP道集中ch1和ch4相当于CMP道集中ch1，GCSP道集中ch2和ch3相当于CMP道集中ch2。图3描述了虚共炮点射线追踪动态静校正。

动态静校正计算公式为：

$T_d^1=(T_{\mathrm{GCSP}}^1-T_{\mathrm{wf}}+\frac{E_2-E_1}{V_1})+(T_{\mathrm{GCSP}}^4-T_{\mathrm{wf}}+\frac{E_2-E_1}{V_1})=(T_{\mathrm{GCSP}}^1+T_{\mathrm{GCSP}}^4)-2T_{\mathrm{wf}}+2\frac{E_2-E_1}{V_1}$

式中：为CMP道集中ch1静校正量，为GCSP道集中ch1旅行时间，为GCSP道集中ch4旅行时间，T_wf为波前面到达中间基准面的旅行时间，E₁为中间基准面高程，E₂为最终基准面高程，V₁为高速层速度。

本发明特点表现在三个方面：①虚共炮点射线追踪动态校正方法按照射线穿过近地表路径进行校正，静校正量随偏移距，反射时间和方位角变化。②虚共炮射线追踪动态校正方法能一步实现非零偏CMP道集的零偏移距转换，可直接叠加CMP道集形成叠加剖面。③虚共炮射线追踪动态校正方法不需要进行速度分析和动校正，有效避免了复杂近地表煤田地震勘探因地表一致性静校正引起的反射旅行时偏离双曲线关系和叠加速度跳变问题。

附图说明

图1CMP道集

图2GCSP道集

图3虚共炮点射线追踪动态静校正

图4初至旅行时反演近地表速度模型

图5GCSP射线追踪

图6原始单炮记录

图7动态静校正后单炮记录

图8地表一致性静校正叠加

图9动态静校正叠加

具体实施方式

本发明射线追踪采用最短路径法，具体步骤如下：

1、建立完整速度模型，它包括近地表速度模型和下伏岩层速度模型。近地表速度模型采用初至旅行时层析方法建立；相对复杂的近地表，下伏岩层一般相对简单和稳定，可以根据先期勘探成果和地震资料的初步处理结果建立满足要求的层状速度模型。

2、抽取CMP道集。

3、转换CMP道集为GCSP道集。

4、进行射线追踪，计算GCSP道集中每一地震道的旅行时间。

5、选择中间基准面，根据实际情况，它可以是平面，也可以是浮动面。中间基准面应选择在风化层基底之下，并且尽量靠近风化层基底。

6、计算波前面从虚震源传播到中间基准面的旅行时间。

7、选择最终基准面，用高速层速度替换近地表层速度，把地震数据从中间基准面校正到最终基准面。

下伏岩层采用简单层状速度模型的可行性进行说明：①煤层沉积环境比较稳定。即使经历后期构造运动的改造，比较稳定的煤层才具有开采价值；②动态校正采用相对时差的求取方式，这意味着下伏岩层速度模型的误差不是关键，因为两次射线路径可能都是错误的，而计算出的相对时差可能和正确值十分接近；③动态校正主要解决近地表异常的低频成分，对下伏岩层速度模型的要求没有近地表速度模型严格。

本发明验证过程如下：

拾取初至，利用初至旅行时层析反演近地表速度模型，如图4所示。根据射线穿透深度与密度确定反演可靠深度，反演可靠深度对应于速度剖面3200m/s界面处。根据勘探区下伏速度模型简单特点，以速度3200m/s向下延伸至煤层，建立完整速度模型。利用勘探区大致均匀分布钻孔和掘进巷道资料，插值生成煤层底板高程。进行GCSP射线追踪，如图5所示，射线并非垂直穿过近地表，而是随偏移距和方位角变化，并且大偏移距射线路径弯曲比较厉害。说明当偏移距比较小时，射线近似垂直穿过近地表，垂直路径误差比较小；随着偏移距的增大，射线路径弯曲程度增大，垂直路径误差增大。选择中间基准面高程1170m，最终基准面高程1350m，替换速度3200m/s。图6为原始单炮记录，图7为应用虚共炮点射线追踪动态静校正后的单炮记录，煤层反射波连续性得到显著增强，有效消除了近地表异常的影响，同时反射波形态基本水平，间接说明CMP道集被转换成零偏移距道集。图8为应用地表一致性静校正叠加剖面，图9为应用虚共炮点射线追踪动态静校正叠加剖面，后者反射波同相轴连续性比前者好，并且前者明显受到叠加速度跳变的影响，同相轴存在因速度分析而引入的人为抖动现象。

Claims (2)

1.虚共炮点射线追踪动态静校正方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)建立完整速度模型，所述完整速度模型包括近地表速度模型和下伏岩层速度模型，所述的近地表速度模型采用初至旅行时层析方法建立；所述的下伏岩层速度模型根据先期勘探成果和地震资料的初步处理结果建立满足要求的下伏岩层速度模型；

(2)抽取CMP道集；

(3)转换CMP道集为GCSP道集；

(4)基于GCSP道集进行最短路径法射线追踪，计算GCSP道集中每一地震道的旅行时间；

(5)选择中间基准面，所述的中间基准面根据实际情况，选择为平面或浮动面；所述的中间基准面应选择在风化层基底之下，并且尽量靠近风化层基底；

(6)计算波前面从虚震源传播到中间基准面的旅行时间；

(7)选择最终基准面，用高速层速度替换近地表层速度，利用动态静校正计算公式计算动态静校正量，把地震数据从中间基准面校正到最终基准面上；

其中，所述的动态静校正计算公式为：

$T_d^1=(T_{\mathrm{GCSP}}^1-T_{\mathrm{wf}}+\frac{E_2-E_1}{V_1})+(T_{\mathrm{GCSP}}^4-T_{\mathrm{wf}}+\frac{E_2-E_1}{V_1})=(T_{\mathrm{GCSP}}^1+T_{\mathrm{GCSP}}^4)-2T_{\mathrm{wf}}+2\frac{E_2-E_1}{V_1}$

式中：为CMP道集中ch1静校正量，为GCSP道集中ch1旅行时间，为GCSP道集中ch4旅行时间，T_wf为波前面到达中间基准面的旅行时间，E₁为中间基准面高程，E₂为最终基准面高程，V₁为高速层速度；所述的步骤(3)中，转换CMP道集为GCSP道集的转换过程包括两个步骤，所述的两个步骤具体为：第一步把CMP道集中的激发点转换成接收点；第二步把CMP道集中的反射点转换成激发点，并假设CMP道集中离散反射点聚焦于CMP面元的中心，然后，若干个反射点转换成一个激发点，形成了一个GCSP道集。

2.根据权利要求1所述的虚共炮点射线追踪动态静校正方法，其特征在于，所述的步骤(7)中，校正地震数据到波前面上，从虚震源开始计算地震波传播到中间基准面时刻的波前面。