CN103076628A - 一种孔径优化的叠前时间偏移的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种孔径优化的叠前时间偏移的处理方法，包括以下步骤：(1)在已有的地震剖面上解释、追踪地震层位，获得地震剖面的地层倾角参数，定义为实际地层倾角；(2)在叠前时间偏移中，根据炮点、检波点和成像点三者的关系，求取出该成像点处的地层倾角参数，定义为计算地层倾角；(3)把计算地层倾角参数与实际地层倾角参数比较，设一成像点的实际地层倾角为α，根据地震波的反射原理，在给定的误差范围β内，把计算的倾角参数属于范围(α+β，α-β)的数据加入成像贡献中，获得优化孔径的叠前时间偏移剖面。通过分析成像过程中偏移孔径和成像角度的关系，针对实际的地层倾角，采用不同的偏移孔径，使不同倾角的地层都能进行最佳的孔径成像，改善成像效果。

Description

一种孔径优化的叠前时间偏移的处理方法

技术领域

本发明涉及地震数据的叠前成像技术领域，具体地，涉及孔径优化的叠前时间偏移的处理方法。

背景技术

叠前时间偏移最早出现在上世纪80年代，受当时计算能力的限制，叠前时间偏移仅限于理论研究，随着叠前时间偏移方法和技术的不断成熟和与之配套技术的不断完善以及计算机性能的不断提高，叠前时间偏移已成为较成熟的技术。目前，国内外的地球物理处理公司已普遍使用叠前时间偏移处理技术，其中Kirchhoff叠前时间偏移在我国得到了普遍的应用，但是应用效果还存在一些问题，这主要是受我国山地探区的表层岩性结构和复杂的地下构造因素影响，采集到的资料信噪比低，叠偏移孔径内噪声很大，难以获得有效的成像。

现有叠前时间偏移中的孔径处理技术有：

(1)针对某地区的地质构造特征，对Kirchhoff叠前时间偏移的速度和偏移孔径等重要参数进行了优选，使得叠前成像质量明显提高，达到了精细构造解释的要求，给出偏移孔径的经验公式：

R＝Htanθ+OFFSET_max

其中：R为最大偏移孔径，H为地层深度，θ为需成像地层倾角，OFFSET_max为输入数据的最大偏移距。

(2)通过叠前去噪、高精度静校正、远偏移距拉伸处理、分偏移距能量均衡等得到了高品质的叠前数据体；通过偏移、速度分析，再偏移、再速度分析多次迭代，确定了最佳偏移速度；根据目的层倾角分布情况，选择最佳偏移孔径和偏移倾角参数，提高了成像精度。偏移孔径的选择要以能使地下波场准确成像而又不产生偏移噪声为原则，根据实际资料并考虑埋深和倾角，采用不同孔径进行偏移实验，选择测试结果较好的参数。

发明内容

为了解决上述问题，主要解决受我国山地探区的表层岩性结构和复杂的地下构造因素影响采集到的资料信噪比低，叠偏移孔径内噪声很大，而产生难以获得有效的成像的问题。

本发明提供了一种孔径优化的叠前时间偏移的处理方法，包括以下步骤：

(1)在已有的地震剖面上解释、追踪地震层位，获得地震剖面的地层倾角参数，把该地层倾角参数定义为实际地层倾角；

(2)在叠前时间偏移中，根据炮点、检波点和成像点三者的关系，求取出该成像点处的地层倾角参数，把该倾角参数定义为计算地层倾角；

(3)把计算得到的地层倾角参数α_compute与实际地层倾角参数相比较，设一成像点的实际地层倾角为α，根据地震波的反射原理，在给定的误差范围β内，把计算得到的倾角参数属于范围(α+β，α-β)的数据加入成像贡献中，获得优化孔径的叠前时间偏移剖面。

所述步骤(1)还可以进一步包括：在剖面上根据同相轴拾取层位，剖面的纵横轴间隔为已知，由此计算出拾取的每条层位线的角度，该角度即为地层倾角，通过层位间的插值计算，可获得剖面上每个点的地层倾角参数。

所述的步骤(2)中所述的叠前时间偏移，采用Kirchhoff叠前时间偏移公式，为：

$V\left(M\right)=\frac{-1}{2\mathrm{\π}}\∫\underset{A}{\∫}{\mathrm{d\ξ}}_1{\mathrm{d\ξ}}_2{W}_{\mathrm{DS}}(\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}},M)\frac{\∂U(\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}},t)}{\∂t}{|}_{t={\mathrm{\τ}}_D(\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}},M)}$

V(M)为M点的像，

为振幅加权因子，

为地震数据，A为成像点的积分范围，即偏移孔径，

为绕射双曲线。

所述的步骤(3)中的给定的误差范围β可以取20度。

在我国石油勘探领域，Kirchhoff叠前时间偏移技术是被广泛应用的地震成像方法技术之一，叠前时间偏移中，偏移孔径是一个至关重要的参数，直接影响偏移剖面的分辨率和信噪比，过小的孔径使陡倾角同相轴遭到破坏，强化随机噪声；过大的孔径则意味着更多的计算时间，更重要的是在信噪比降低时大孔径会造成偏移质量下降，因此，要提高PSTM在低信噪比资料的应用效果，就必须根据噪声情况来确定偏移孔径。孔径优化的Kirchhoff叠前时间偏移就是通过求取地层的实际地层倾角参数，由实际地层倾角参数确定最佳的偏移孔径，有效的把偏移噪声排除在偏移孔径外，达到提高偏移品质的目的。

附图说明

图1为叠前时间偏移成像计算示意图。

图2为根据同相轴拾取层位。

图3为用于孔径优化对比的不考虑地层倾角，绕射点的现有技术示意图。

图4为用于孔径优化对比的本发明考虑地层倾角，反射点的示意图。

图5为常规Kirchhoff叠前时间的偏移结果。

图6为本发明方法所获得的叠前时间的偏移结果。

图7为常规Kirchhoff叠前时间偏移的实现流程图。

图8为本发明方法的实现流程图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步描述本发明。本发明包括但不限于这些实施例所涉及的内容。

本发明提供的是一种对Kirchhoff叠前时间偏移孔径的优化方法，与编程语言和操作系统无关。

第一步：Kirchhoff叠前时间偏移。

根据Kirchhoff叠前时间偏移理论，地震绕射波的时距曲线关系为双曲线，把地震采集的道集沿绕射波双曲线进行Kirchhoff积分，即可实现成像，其Kirchhoff叠前时间偏移公式为：

$V\left(M\right)=\frac{-1}{2\mathrm{\π}}\∫\underset{A}{\∫}{\mathrm{d\ξ}}_1{\mathrm{d\ξ}}_2{W}_{\mathrm{DS}}(\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}},M)\frac{\∂U(\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}},t)}{\∂t}{|}_{t={\mathrm{\τ}}_D(\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}},M)}---\left(1\right)$

V(M)为M点的像，为振幅加权因子，

为地震数据，A为成像点的积分范围，即偏移孔径，

为绕射双曲线。如图1所示，描述了某一个成像点M与偏移孔径内某一组炮检点之间的成像计算关系，图中成像点为M点，炮点为S点，接收点为R点，对M点的成像过程为：计算R点至M点的旅行时t_r，计算S点至M点的旅行时t_s，在地震数据中，把该道的旅行时间为t_r与t_s之和的振幅值取到，按一定加权系数放入M点，即完成了该道数据对M点的成像，其中x为偏移的孔径。

第二步：实际地层倾角参数的提取。

根据叠前或叠后偏移剖面，在地震数据处理软件中(如iCluster系统或其他地震资料处理软件中)进行层位追踪和人工的构造解释，根据解释出来的层位求得地震剖面的地层倾角参数，把该地层倾角参数定义为实际地层倾角。具体的工作处理方法为：如图2所示，在剖面上根据同相轴拾取层位，即图2中白色粗线条部分，剖面的纵横轴间隔为已知，由此可计算出拾取的每条层位线的角度，该角度即为地层倾角，通过层位间的插值计算，可获得剖面上每个点的地层倾角参数。

第三步：采用地层倾角参数，约束叠前时间偏移的孔径。

常规偏移中的孔径A[见公式(1)]由需要成像的最大角度通过经验公式给出，或者是通过给出不同孔径进行实验，以获得最佳成像为准，其假设条件是把所有成像点均当成绕射点处理，地层实际的倾角为未知，而需成像的地层倾角则由用户给出。然而，我们发现：对于已知实际的地层倾角的情况下，常规偏移中给出的偏移孔径并不是最优的，最优的偏移孔径应该与实际地层倾角相关，如图3所示，由此提出，在已有的地震剖面上解释、追踪出地震剖面的地层倾角，用该倾角参数约束叠前偏移的孔径技术，其实现步骤为：

首先，在已有的地震剖面上解释、追踪地震层位，获得地震剖面的地层倾角参数，把该地层倾角参数定义为实际地层倾角。

其次，在叠前时间偏移中，根据炮点、检波点和成像点三者的关系，求取出该成像点处的地层倾角参数，把该倾角参数定义为计算地层倾角。

最后，把计算得到的地层倾角参数与实际地层倾角参数相比较，设某一成像点的实际地层倾角为α，根据地震波的反射原理，在给定的误差范围内(由所求地层倾角的准确度来确定，如果地震剖面信噪比较高，给定的误差范围可以较小，反之，给定的误差范围则需要较大；这里给出经验值为20度)，把两者不一致的成像数据剔除掉，即只把计算得到的倾角参数属于范围(α+20，α-20)的数据加入成像贡献中，从而达到约束偏移孔径的作用，获得优化孔径的叠前时间偏移剖面。

本发明提出的针对山地地震勘探中低信噪比资料的叠前时间偏移成像方法，其中，叠前时间偏移采用Kirchhoff偏移方法，通过分析成像过程中偏移孔径和成像角度的关系，针对实际的地层倾角，采用不同的偏移孔径，使不同倾角的地层都能进行最佳的孔径成像，从而改善成像效果，提升Kirchhoff叠前偏移技术在低信噪比地区的应用效果。

本发明与现有相比，其最大特点为孔径的确定是通过地震波反射的思想来确定，而常规偏移孔径则是通过地震波绕射的思想来确定的，如图3所示，图中左边部分为常规技术所确定的偏移孔径(虚线椭圆范围)；由于考虑了地层倾角参数的约束，本发明所得到的孔径如图4所示(虚线椭圆范围)，这样可以把不符合地震波反射原理的噪声排除在孔径范围之内，从而消除噪声干扰，提高成像的信噪比。对比图3，图4，其中实际的地层倾角为a，I点为倾斜层上的某一成像点，以“星号”表示，现有技术计算的偏移孔径为I点所对应地表为中心点的，由数据道集的中点所组成的椭圆部分。本发明中考虑了地层倾角a的影响，其孔径应以I点垂直于倾斜地层的法线在地表的出射点为中心，由数据道集的中点所组成的椭圆。

图5为现有技术所确定孔径所得到的叠前时间偏移效果，具体地，常规Kirchhoff叠前时间偏移结果，其中白色虚线椭圆部分为低信噪比成像区域，没有明显的同相轴。图6为本发明所得到的叠前时间偏移效果，通过对比发现，图6中低信噪比区域成像效果明显高于图4，见图中白色虚椭圆中，存在更加明显的同相轴。本发明提供的只是一种对Kirchhoff叠前时间偏移孔径的优化方法，与编程语言和操作系统无关。图7为常规Kirchhoff叠前时间偏移实现流程图，偏移孔径由用户给出的参数“最大成像角度”来确定，图8为本发明的实现流程图，其中虚线框为本发明的内容，偏移孔径是通过求得的实际地层倾角来约束的。比较图7和图8可知，本发明与现有技术的方法的区别在于，从输入成像范围α(NX，NY)，在已有剖面上拾取层位，获取成像点地层倾角参数α(NX，NY)进一步判断|α_compute-α(IX，IT)|＜β，其中，地层倾角参数α_compute与实际地层倾角参数相比较，设一成像点的实际地层倾角为α，根据地震波的反射原理，在给定的误差范围β内，若误差在β范围内，则进行把输入数据中时间t_sr的振幅付给成像点(IX，IT)，最终完成成像。

Claims (4)

1.一种孔径优化的叠前时间偏移的处理方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在已有的地震剖面上解释、追踪地震层位，获得地震剖面的地层倾角参数，把该地层倾角参数定义为实际地层倾角；

(2)在叠前时间偏移中，根据炮点、检波点和成像点三者的关系，求取出该成像点处的地层倾角参数，把该倾角参数定义为计算地层倾角；

(3)把计算得到的地层倾角参数α_compute与实际地层倾角参数相比较，设一成像点的实际地层倾角为α，根据地震波的反射原理，在给定的误差范围β内，把计算得到的倾角参数属于范围(α+β，α-β)的数据加入成像贡献中，获得优化孔径的叠前时间偏移剖面。

2.根据权利要求1所述的孔径优化的叠前时间偏移的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)还可以进一步包括：在剖面上根据同相轴拾取层位，剖面的纵横轴间隔为已知，由此计算出拾取的每条层位线的角度，该角度即为地层倾角，通过层位间的线性插值计算，可获得剖面上每个点的地层倾角参数。

3.根据权利要求1所述的孔径优化的叠前时间偏移的处理方法，其特征在于，所述的步骤(2)中所述的叠前时间偏移，采用Kirchhoff叠前时间偏移公式，为： $V\left(M\right)=\frac{-1}{2\mathrm{\π}}\∫\underset{A}{\∫}{\mathrm{d\ξ}}_1{\mathrm{d\ξ}}_2{W}_{\mathrm{DS}}(\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}},M)\frac{\∂U(\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}},t)}{\∂t}{|}_{t={\mathrm{\τ}}_D(\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}},M)}$

V(M)为M点的像，

为振幅加权因子，

为地震数据，A为成像点的积分范围，即偏移孔径，为绕射双曲线。

4.根据权利要求1所述的孔径优化的叠前时间偏移的处理方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的给定的误差范围β可以取20度。

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