CN103576193A - 一种消除逆时偏移低频假像的方法 - Google Patents

Abstract

本发明在于提供一种在进行滤波的同时，尽可能地保持地震波动力学特征的消除逆时偏移低频假像的方法。采用深度域层速度模型和正演炮集数据，首先计算补偿后的震源子波，在深度域进行单炮波动方程正演，存储所有时刻单炮源波场；然后用单炮记录作为初始边界，沿时间轴逆向进行波动方程正演得到接收波场，在波场逆推时读取相应时刻单炮源波场，计算补偿后的单炮逆时偏移成像，得到低频假像消除后的单炮逆时偏移成像。在构造成像和波形相对保持、沿层地震属性空变稳定性方面，本发明提出的逆时偏移低频假像的消除方法要好于Laplace算子直接滤波方法。

Description

一种消除逆时偏移低频假像的方法

技术领域

本发明涉及勘探和油藏地球物理技术,具体是一种消除地震逆时偏移成像中低频假像的方法。

技术背景

在勘探和油藏地球物理中，地震偏移成像是其中最关键的一步，成像的好坏直接影响到后续的地震和地质解释，从而影响油气储层的识别。地震偏移成像可以分为几大类：（1）基于射线理论的Kirchhoff积分法偏移；（2）基于单程波动理论的F-K偏移和有限差分偏移；（3）基于双程波动理论的逆时偏移。（1）和（2）属于常规地震偏移，对横向速度剧烈变化、高陡倾角等复杂地质构造，成像能力有限。而逆时偏移是基于双程波动理论，理论上它能解决常规地震偏移所面临的问题，当然它也会带来很多新的问题，其中首要问题是成像时引入了低频假像干扰。这是由于互相关成像时地质界面上存在反射波而导致的，主要分布在波的传播路径上，并且在波阻抗越大的地方，这种假像越强，严重干扰了成像效果（Claerbout,1971;Biondi和Shan,2002）。

为了有效消除和压制这种低频假像，Youn和Zhou（2001）等给出了Laplace算子直接滤波来消除逆时偏移假像，这种方法适应复杂介质，但会破坏有效信号的特征。Yoon等（2004）引入Poynting矢量方法来消除逆时偏移假像，这种方法需要判断波的传播方向，对于复杂地质构造而言，往往比较困难。Fletcher等（2006）提出用压制层间反射的方法来消除逆时偏移假像，这种方法破坏了波场传播特性。Bulcao等（2007）采用波场分离方法来消除逆时偏移假像，这种方法忽略了回转波对复杂构造的成像贡献。Guitton等（2007）提出最小二乘滤波方法来消除逆时偏移假像，由于反演的多解性，影响了滤波的效果。逆时偏移低频假像的消除好坏，直接关系到后续的储层解释和描述等。在以上这些方法中，Laplace算子滤波是一种能够适应复杂介质、简单可行的滤波方法，在实际当中比较常用。但直接滤波会破坏地震波的动力学特征，影响成像效果。

发明内容

本发明目的在于提供一种在进行滤波的同时，尽可能地保持地震波动力学特征的消除逆时偏移低频假像的方法。

本发明通过以下步骤实现：

1）采集地震勘探数据，处理得到深度域层速度模型和正演炮集数据；

2）利用公式

计算补偿后的震源子波；（创新技术）

其中S°(t)为补偿后的震源子波，S(t)为震源子波，*为褶积，u(t)为阶跃函数，t为时间；

3）利用补偿后的震源子波作为震源，利用下式在深度域进行单炮波动方程正演：

并存储所有时刻补偿后的单炮源波场；（创新技术）

其中：v为地震波速度，P_s°(X,t)为补偿后的单炮源波场，Δ为Laplace算子，δ(X-X_s)为单位脉冲函数，X=(x,z)为波场所在二维空间位置坐标，X_s=(x_s,z_s)为震源所在二维空间位置坐标，x和x_s分别为波场和震源横坐标，z和z_s分别为波场和震源纵坐标；

4）利用单炮地震记录作为初始边界条件，用下式从最大记录时刻开始，沿时间轴逆向进行波动方程正演，得到接收波场：

$\frac{1}{v^2}\frac{{\∂}^2{P}_g(X,t)}{\∂t^2}-\mathrm{\Δ}{P}_g(X,t)=G(X_g,t);$

其中：P_g(X,t)为接收波场，G(X_g,t)为单炮地震记录，X_g=(x_g,z_g)为检波器所在二维空间位置坐标，x_g为检波器横坐标，z_g为检波器纵坐标；

5）在接收波场逆推时，读取相应时刻补偿后的单炮源波场，利用以下公式计算补偿后的单炮逆时偏移成像：

I°(X)＝∫P_s°(X,t)P_g(X,t)dt；（创新技术）

6）利用公式I_SF(X)=S□F{I°(X)}进行逆时偏移低频假像消除，得到低频假像消除后的单炮逆时偏移成像；（创新技术）

其中：I_SF(X)为消除低频假像的逆时偏移成像，S为满足二阶导数连续的平滑算子以保证成像波形的连续性（所述的平滑算子采用三次样条函数插值平滑算子），F=v²Δ为滤波算子；

7）将所有单炮逆时偏移成像进行叠加，得到消除低频假像的叠加逆时偏移成像。

本发明试验结果表明：在构造成像和波形相对保持、沿层地震属性空变稳定性方面，本发明提出的逆时偏移低频假像的消除方法要好于Laplace算子直接滤波方法。

附图说明

图1是理论模型与单炮地震记录。(a)为逆掩断层理论模型；(b)为其中一炮地震记录。

图2是滤波前后的逆时偏移成像。(a)未滤波；(b)Laplace算子直接滤波方法；(c)本发明提出的滤波方法；(d)为(b)滤掉的噪音部分；(e)为(c)滤掉的噪音部分；(f)为(a)的局部放大；(g)为(b)的局部放大；(h)为(c)的局部放大。

图3是滤波前后的逆时偏移成像波形（散射点P2）。(a)未滤波；(b)Laplace算子直接滤波方法；(c)本发明提出的滤波方法；(d)为(b)滤掉的噪音波形残差；(e)为(c)滤掉的噪音波形残差。

图4是沿层L2地震属性分析。(a)沿层L2层拉平剖面（Laplace算子直接滤波方法）；(b)沿层L2层拉平剖面（本发明提出的滤波方法）；(c)沿层L2瞬时振幅；(d)沿层L2瞬时频率；(e)沿层L2瞬时相位；（上）Laplace算子直接滤波方法；（下）本发明提出的滤波方法；(f)瞬时频率色标；(g)瞬时相位色标。注：由于瞬时振幅尺度范围不同，此处只关心相对空间变化特性，故省略瞬时振幅色标。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细说明本发明。

本发明通过以下步骤实现：

1）采集地震勘探数据，处理得到深度域层速度模型（图1(a)，主要由一组单斜构造、一个逆掩断层和三个散射点组成）和正演炮集数据（图1(b)，为其中一炮地震记录）；

2）利用公式

计算补偿后的震源子波；

其中S°(t)为补偿后的震源子波，S(t)为震源子波，*为褶积，u(t)为阶跃函数，t为时间；

3）利用补偿后的震源子波作为震源，利用下式在深度域进行单炮波动方程正演：

并存储所有时刻补偿后的单炮源波场；

其中：v为地震波速度，P_s°(X,t)为补偿后的单炮源波场，Δ为Laplace算子，δ(X-X_s)为单位脉冲函数，X=(x,z)为波场所在二维空间位置坐标，X_s=(x_s,z_s)为震源所在二维空间位置坐标，x和x_s分别为波场和震源横坐标，z和z_s分别为波场和震源纵坐标；

4）利用单炮地震记录作为初始边界条件，用下式从最大记录时刻开始，沿时间轴逆向进行波动方程正演，得到接收波场：

$\frac{1}{v^2}\frac{{\∂}^2{P}_g(X,t)}{\∂t^2}-\mathrm{\Δ}{P}_g(X,t)=G(X_g,t);$

其中：P_g(X,t)为接收波场，G(X_g,t)为单炮地震记录，X_g=(x_g,z_g)为检波器所在二维空间位置坐标，x_g为检波器横坐标，z_g为检波器纵坐标；

5）在接收波场逆推时，读取相应时刻补偿后的单炮源波场，利用以下公式计算补偿后的单炮逆时偏移成像：

I°(X)＝∫P_s°(X,t)P_g(X,t)dt；

6）利用公式I_SF(X)=S□F{I°(X)}进行逆时偏移低频假像消除，得到低频假像消除后的单炮逆时偏移成像；

其中：I_SF(X)为消除低频假像的逆时偏移成像，S为满足二阶导数连续的平滑算子以保证成像波形的连续性（所述的平滑算子采用三次样条函数插值平滑算子），F=v²Δ为滤波算子；

7）将所有单炮逆时偏移成像进行叠加，得到消除低频假像的叠加逆时偏移成像（图2(c)）。

以上步骤2）到7）是放在一个程序包里实现的，直接运行即可得到最终的结果。从构造成像（图2(b)、(g)与(c)、(h)）和滤掉的噪音（图2(d)、(e)）可以看出，在逆掩断层及其下盘有效信号保持方面，本发明提出的滤波方法要好于Laplace算子直接滤波方法。从成像波形（图3(a)、(b)、(c)）和波形残差（图3(d)、(e)）可以看出，在波形相对保持上，本发明提出的滤波方法要好于Laplace算子直接滤波方法。从沿层L2地震瞬时振幅（图4(c)）、瞬时频率（图4(d)）和瞬时相位（图4(e)）沿层空变稳定性上，本发明提出的滤波方法要好于Laplace直接滤波方法。

综上所述，在构造成像、波形相对保持以及沿层地震属性（瞬时振幅、频率和相位）空变稳定性上，本发明提出的滤波方法要好于Laplace算子直接滤波方法。

Claims (1)

1.一种消除逆时偏移低频假像的方法，特点是采用以下步骤实现：

1）采集地震勘探数据，处理得到深度域层速度模型和正演炮集数据；

2）利用公式

计算补偿后的震源子波；

其中S°(t)为补偿后的震源子波，S(t)为震源子波，*为褶积，u(t)为阶跃函数，t为时间；

3）利用补偿后的震源子波作为震源，利用下式在深度域进行单炮波动方程正演：

并存储所有时刻补偿后的单炮源波场；

其中：v为地震波速度，P_s°(X,t)为补偿后的单炮源波场，Δ为Laplace算子，δ(X-X_s)为单位脉冲函数，X=(x,z)为波场所在二维空间位置坐标，X_s=(x_s,z_s)为震源所在二维空间位置坐标，x和x_s分别为波场和震源横坐标，z和z_s分别为波场和震源纵坐标；

4）利用单炮地震记录作为初始边界条件，用下式从最大记录时刻开始，沿时间轴逆向进行波动方程正演，得到接收波场：

$\frac{1}{v^2}\frac{{\∂}^2{P}_g(X,t)}{\∂t^2}-\mathrm{\Δ}{P}_g(X,t)=G(X_g,t);$

其中：P_g(X,t)为接收波场，G(X_g,t)为单炮地震记录，X _g=(x_g,z_g)为检波器所在二维空间位置坐标，x_g为检波器横坐标，z_g为检波器纵坐标；

5）在接收波场逆推时，读取相应时刻补偿后的单炮源波场，利用以下公式计算补偿后的单炮逆时偏移成像：

I°(X)＝∫P_s°(X,t)P_g(X,t)dt；

6）利用公式I_SF(X)=S□F{I°(X)}进行逆时偏移低频假像消除，得到低频假像消除后的单炮逆时偏移成像；

其中：S为满足二阶导数连续的平滑算子以保证成像波形的连续性（所述的平滑算子采用三次样条函数插值平滑算子），F=v²Δ为滤波算子；

7）将所有单炮逆时偏移成像进行叠加，得到消除低频假像的叠加逆时偏移成像。

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