CN102854529B - 反射波广义拉东谱法绕射波场分离方法 - Google Patents

Abstract

地震勘探通过地震波对地下介质的响应来推知地下信息，当地下存在介质突变时，往往响应为绕射波。在塔里木碳酸盐岩地区，主要的油气储集空间是次生的溶蚀空洞和裂缝，这些孔洞和裂缝的地震响应以绕射为主。因此有必要研究这些绕射波，但绕射波与反射波特征近似，往往难以识别。因此有人提出了通过倾角域偏移成像的方法，在倾角域实现绕射波场的分离。我们沿着这一思路，通过绕射波和反射波在倾角域的不同响应，提出一种新的倾角域绕射波场分离方法——反射波广义拉东谱的绕射波场分离方法，成功地在倾角道集中将绕射波和反射波进行分离，并对分离后的绕射波场单独成像。并通过实际资料上的应用，验证了方法的有效性和实用性。

Description

反射波广义拉东谱法绕射波场分离方法

技术领域

本发明涉及油气田勘探技术领域，属于地震资料处理范畴，具体的说是一种反射波广义拉东谱法绕射波场分离方法。 

背景技术

对于复杂介质，如塔里木盆地，油气储集在古老的寒武系和奥陶系碳酸盐岩地层中，这些地层的埋深在5000 米以下，原生孔隙早已被压实、充填殆尽，如今的储集空间是靠溶蚀、断裂等作用后天形成的次生孔隙。这些孔隙的分布不受沉积相带的控制，且分布的规模及其的不均匀。因此，想要寻找这些洞缝型储层只能通过地震的手段。 

溶蚀孔洞的尺寸往往较之地震波的波长要小得多，可以认为是岩性的突变点。在岩性的突变点上地震波就会发生绕射，只要探测到这些绕射波，通过地震偏移技术，绕射波收敛，就可以确定溶蚀孔洞的位置。然而事实并不这么简单，在偏移后的剖面上，绕射波往往被收敛成一个点，从而淹没在众多的反射同相轴之间，不易分辨。在通常的叠前偏移后的共反射点道集(CRP) 中，绕射点和反射点又同样表现为同相轴的拉平，因此，通过叠前偏移的共反射点道集(CRP) 也不能区分反射波与绕射波。 

目前国内外在绕射波场分离方面的研究还处于起步阶段，还没有成型的研究成果。在勘探现场，绕射波仍是处理的难题。在很多情况下，由于没有有效的分离手段，只能将绕射波当成一种干扰进行压制。但这样一来，地下的介质突变信息就丢失了，地震勘探的分辨率也随之下降。因此，石油勘探行业尤其是在面对具有溶蚀孔洞的复杂储层时迫切需要一种行之有效的绕射波场分离方法。 

因此国外有学者提出应该将绕射波从反射波中分离出来，单独成像研究。传统的绕射波场分离只是在叠后剖面上分离“串珠状”反射，精度和准度受到很大制约。Landa 等人于1998 年提出了D-section 的概念，提出用绕射波来检测局部非均质性。Vermeulen 等人于2006 提出通过相干异常的方法来分离断点的绕射波。于此同时，Taner 等人提出在平面波震源下绕射波场与平面波场的差别，并主张用拉东变换分离绕射波。Landa 等人于2008年正式提出了倾角域绕射波场分离的概念。在此基础上白英哲等人又做了大量的研究工作，推导了不同维数下绕射波与反射波的倾角域响应，将倾角域成像推广到三维。在此同时Klokov 等人提出了一套新的类拉东变换的倾角域绕射波场分离方法，并开始了对断棱绕射的讨论。 

发明内容

本发明意在通过提供一种反射波广义拉东谱法绕射波场分离方法，通过反演的方法预测反射波，在预测反射波的过程中通过拾取反射波广义拉东谱对反射波方程进行线性化，从而求取倾角道集中的反射波，以便更好的分区倾角道集中的绕射波和反射波。 

本发明使用倾角域共反射角道集作为输入，实现上述目的采取的技术方案如下： 

步骤1 ：对输入的倾角域共反射角道集按不同倾角不同深度的反射曲线进行叠

加，将叠加的数据按叠加使用的倾角和深度排布，形成一张谱，称作反射波广义拉东谱。

将数据按反射波规律进行叠加， 

式中S 为反射波广义拉东谱，A 为界面的视倾角，Z 为界面的视深度，α 倾角道集的倾角维度，z 为倾角道集的深度维度。

反射波广义拉东变换是沿着不同深度，不同倾角的反射曲线叠加，沿这些路径叠加的数据在反射波广义拉东谱中表示为一个点。当叠加路径与反射同相轴重合时，叠加能量最强，因此反射同相轴在反射波广义拉东谱上会收敛为一个能量团，能量团的位置指示着反射界面的深度和倾角。通过自动拾取反射波能量团就可以获得反射界面的视深度和视倾角。 

步骤2 ：拾取步骤1 得到的反射波广义拉东谱上的能量团，获得反射界面的深度和倾角。 

步骤3 ：通过褶积理论和由步骤2 求得的反射界面的深度和倾角预测反射波。 

预测反射波使用下述方程： 

式中R 为反射波场，w 为地震子波，δ 是狄拉克函数，ri、Zi 和Ai 分别为第i 个界面的反射系数、深度和倾角，α 为观测倾角，z 为观测深度。

认为在全波场中反射波是主要的，这假设在通常的地震记录中都能满足，则可以写出误差函数 

E ＝ ||Q-R||2

式中Q 为观测数据，即倾角道集，E 为观测误差。式中的Zi 和Ai 分别通过反射波广义拉东谱的方法求取，ri 通过广义最小二乘法求取。求取后可以重构反射波场R。

步骤4 ：将步骤3 预测的反射波从总场中减去，就得到绕射波。 

令反射波为D 则可以通过下式表示绕射波的分离过程， 

D ＝ Q-R

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

附图说明

图1(a) 是一个合成倾角道集，由一个向上开口的反射同相轴和一个水平的绕射同相轴构成； 

图1(b) 是图1(a) 所示倾角道集的反射波广义拉东谱；

图1(c) 是图1(a) 所示倾角道集由反射波广义拉东谱法重构的反射波道集；

图1(d) 是图1(a) 所示倾角道集中总场减去反射波得到的绕射波道集；

图2 是中值滤波结果和反射波广义拉东谱法分离的绕射波在30 度倾角处地震道的比较；

图3(a) 是实际数据中的一个倾角道集。

图3(b)是图3(a)所示倾角道集的反射波广义拉东谱； 

图3(c)是图3(a)所示倾角道集中以反射波广义拉东谱法分离的绕射波场。 

具体实施方式

通过一个合成倾角域共反射点道集来说明： 

图1(a)是一个合成的倾角道集，图1(b)为该倾角道集的反射波广义拉东谱。按照步骤1所述，反射波广义拉东变换是沿着不同深度，不同倾角的反射曲线叠加，道集上的几条虚实不同的曲线是几个代表的叠加路径，沿这些路径叠加的数据在反射波广义拉东谱中表示为一个点，在谱上十字表示的点对应着相应颜色的路径。当叠加路径与反射同相轴重合时，叠加能量最强，因此反射同相轴在反射波广义拉东谱上会收敛为一个能量团，能量团的位置指示着反射界面的深度和倾角。按步骤2所述，通过自动拾取反射波能量团就可以获得反射界面的深度Z和倾角A。 

由步骤3可知，当通过反射波广义拉东谱求取了各个反射界面的深度和倾角后，反演反射波的问题就简化成了一个线性反演的问题，未知参数就只剩下的各个界面的反射系数r，通过线性的最小二乘法可以轻松的求出各层的反射系数，进而重构反射波(如图1(c)所示)。最后按照步骤4，在全波场中减去反射波就可以得到绕射波场，如图1(d)所示。 

按照上述方法得到的结果可以认为没有振幅上的损失，这比传统的中值滤波法有明显的进步。图2是中值滤波结果和反演分离的绕射波在30度倾角处地震道的比较，图中的实线是原始记录，虚线是中值滤波的记录，点是反演得到的绕射波记录。通过对比可以看处，在水平绕射同相轴的情况下，中值滤波和反演法都能很好的保持绕射振幅，但当绕射点非正上方观测，绕射同相轴的斜率有变化时，反演法可以很好的恢复绕射同相轴，其振幅与原始记录非常接近，但中值滤波会有较大偏差。 

参考文献 

Landa E，Keydar S.Seismic monitoring of diffraction images for detection of local heterogeneities.Geophysics，1998，63：1093-1100. 

Vermeulen J，Gurevich B，Urosevic M，et al.Enhancing Coherency analysis for fault detection and mapping using 3D diffraction imaging.76th SEG Annual Meeting，2006，1108-1112. 

Taner M T，Fomel S，Landa E.Prestack separation of seismic diffractions using plane-wave decomposition.76th Annual Meeting.SEG Annual Meeting，2006，2401-2404. 

Landa E.，Fomel S，Reshef M.Separation imaging and velocity analysis of seismic diffractions using migrated dip-angle gathers.78th SEG Annual Meeting，2008，2176-2180. 

Bai Y Z，Sun Z D，Yang H J，et al.Seismic diffraction separation in 2D and 3D spaces.73rd EAGE annual meeting，2011. 

Klokov A，Baina R，Landa E.Separation and imaging of seismic diffractions in dip angle domain.72nd EAGE annual meeting，2010. 

Klokov A，Baina R，Landa E.Point and edge diffractions in three dimensions.73rd EAGE annual meeting.2011. 

Claims (3)

1.一种反射波广义拉东谱法绕射波场分离方法，该方法通过反演的方法预测反射波，在预测反射波的过程中通过拾取反射波广义拉东谱对预测反射波方程进行线性化，从而求取倾角道集中的反射波，以便更好的分离倾角道集中的绕射波和反射波，其特征是，所述方法使用倾角域共反射角道集作为输入，所述方法包括以下步骤：

步骤1 ：对输入的倾角域共反射角道集按不同倾角不同深度的反射曲线进行叠加，将叠加的数据按叠加使用的倾角和深度排布，形成一张谱，即为反射波广义拉东谱；

步骤2 ：拾取步骤1 得到的反射波广义拉东谱上的能量团，获得反射界面的深度和倾角；

步骤3 ：通过褶积理论和由步骤2 求得的反射界面的深度和倾角预测反射波；

步骤4 ：将步骤3 预测的反射波从总场中减去，得到绕射波。

2.根据权利要求1 所述的一种反射波广义拉东谱法绕射波场分离方法，其特征是，所述方法的步骤1 中的生成反射波广义拉东谱的方法为：

将数据按反射波规律进行叠加：

式中S 为反射波广义拉东谱，A为界面的视倾角，Z为界面的视深度，α 为倾角道集的倾角维度，z 为倾角道集的深度维度；

反射波广义拉东变换是沿着不同深度，不同倾角的反射曲线叠加，沿这些路径叠加的数据在反射波广义拉东谱中表示为一个点，当叠加路径与反射同相轴重合时，叠加能量最强，因此反射同相轴在反射波广义拉东谱上会收敛为一个能量团，能量团的位置指示着反射界面的深度和倾角，通过自动拾取反射波能量获得反射界面的视深度和视倾角。

3.根据权利要求1 所述的一种反射波广义拉东谱法绕射波场分离方法，其特征是，所述方法的步骤3 中预测反射波使用下述方程：

式中R 为反射波场，w 为地震子波，δ 是狄拉克函数，ri、Zi 和Ai 分别为第i 个界面的反射系数、深度和倾角，α 为观测倾角，z 为观测深度，认为在全波场中反射波是主要的，则写出误差函数：

E ＝ ||Q-R||2

式中Q 为观测数据，即倾角道集，E 为观测误差，式中的Zi 和Ai 分别通过反射波广义拉东谱的方法求取，ri 通过广义最小二乘法求取，求取后则重构反射波场R。

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