CN103576193B - 一种消除逆时偏移低频假像的方法 - Google Patents

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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。
背景技术
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,Ps°(X,t)为补偿后的单炮源波场,Δ为Laplace算子,δ(X-Xs)为单位脉冲函数,X=(x,z)为波场所在二维空间位置坐标,Xs=(xs,zs)为震源所在二维空间位置坐标,x和xs分别为波场和震源横坐标,z和zs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:
1 v 2 ∂ 2 P g ( X , t ) ∂ t 2 - ΔP g ( X , t ) = G ( X g , t ) ;
其中:Pg(X,t)为接收波场,G(Xg,t)为单炮地震记录,Xg=(xg,zg)为检波器所在二维空间位置坐标,xg为检波器横坐标,zg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)=∫Ps°(X,t)Pg(X,t)dt;(创新技术)
6)利用公式ISF(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:ISF(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,Ps°(X,t)为补偿后的单炮源波场,Δ为Laplace算子,δ(X-Xs)为单位脉冲函数,X=(x,z)为波场所在二维空间位置坐标,Xs=(xs,zs)为震源所在二维空间位置坐标,x和xs分别为波场和震源横坐标,z和zs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:
1 v 2 ∂ 2 P g ( X , t ) ∂ t 2 - ΔP g ( X , t ) = G ( X g , t ) ;
其中:Pg(X,t)为接收波场,G(Xg,t)为单炮地震记录,Xg=(xg,zg)为检波器所在二维空间位置坐标,xg为检波器横坐标,zg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)=∫Ps°(X,t)Pg(X,t)dt;
6)利用公式ISF(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:ISF(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,为补偿后的单炮源波场,Δ为Laplace算子,δ(X-Xs)为单位脉冲函数,X=(x,z)为波场所在二维空间位置坐标,Xs=(xs,zs)为震源所在二维空间位置坐标,x和xs分别为波场和震源横坐标,z和zs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:
1 v 2 ∂ 2 P g ( X , t ) ∂ t 2 - ΔP g ( X , t ) = G ( X g , t ) ;
其中:Pg(X,t)为接收波场,G(Xg,t)为单炮地震记录,Xg=(xg,zg)为检波器所在二维空间位置坐标,xg为检波器横坐标,zg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:
其中:为补偿后的单炮源波场,Pg(X,t)为接收波场;
6)利用公式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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