CN103592683A

CN103592683A - 一种用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法及装置

Info

Publication number: CN103592683A
Application number: CN201310487870.1A
Authority: CN
Inventors: 陈海峰
Original assignee: China National Petroleum Corp; BGP Inc
Current assignee: China National Petroleum Corp; BGP Inc
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-10-17
Also published as: CN103592683B

Abstract

本发明提供一种用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法及装置，应用于地震资料处理技术领域，该方法包括：采集转换波地震资料，转换波地震资料包括：转换波地震数据、观测系统定义文件以及采集班报；对转换波地震资料进行预处理；从预处理后的转换波地震资料中截取转换波叠前地震记录，转换波叠前地震记录包括相互正交的两种水平分量；对转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计；采用高斯-塞德尔迭代方法对统计得到的振幅进行地表一致性振幅分解，得到多个分量项的振幅因子；利用多个分量项的振幅因子计算补偿因子；利用补偿因子对转换波叠前地震记录进行地表一致性振幅补偿。本发明通过对两种水平分量联合进行振幅统计，更适合转换波的资料特征，有利于消除振幅受地表非一致因素的影响，便于后续处理和地震资料解释。

Description

一种用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法及装置

技术领域

本发明涉及地震资料处理技术领域，具体地，涉及一种用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法及装置。

背景技术

随着勘探技术的发展，地震资料的振幅信息变得越来越重要，利用反射信号的振幅信息进行综合解释已成为地球物理学家研究的主要课题之一。以纵波震源激发，采用多分量数字检波器接收的多波多分量地震勘探，其接收的不仅有纵波信息还有转换波信息；转换波不仅能提供大量的信息，且操作方便、成本低。相对常规纵波勘探，多波多分量地震勘探联合了纵波和横波信息，更有利于解决复杂的构造、岩性、裂隙裂缝，以及确定地下流体的性质等。转换波地震信号的振幅信息受地表非一致性因素的影响，造成反射振幅空间上的差异。多分量地震资料的采集是单点数字检波器接收，有效信号成分很丰富，相应的各种干扰也十分复杂；特别是在近地表变化较剧烈、复杂的工区，接收到的多分量记录信噪比低，且受地表环境及激发、接收条件差异的影响，炮与炮之间、各接收道之间存在着能量差异，能量的不均一性会直接影响到后续的子波反褶积、成像的效果以及岩性、含流体性预测。为了消除地表非一致因素对反射振幅的影响，提高信号的保真性，必须进行地表一致性振幅补偿。地表一致性振幅补偿现已成为地震资料处理中必不可少的环节，成为改善处理效果的必要手段。

地表一致性振幅补偿主要是补偿因近地表激发条件不同、接收条件不同而引起的地表一致性能量差异，同时也补偿随炮检距变化引起的振幅差异。现有的地表一致性振幅补偿方法的基本思想是把地震波的振幅分解为与地表有关的分量和与界面有关的分量，从而消除近地表因素对振幅的影响。

转换波地震勘探中，由两个相互正交的检波器对水平分量进行接收。检波器的接收方向可以为任意的方向，若其中一个检波器接收的方向平行于测线方向，则接收的分量为X分量，另一检波器的接收方向垂直于测线方向，接收的分量为Y分量；若其中一个检波器的接收方向为炮检方向，则接收的分量为径向分量，另一检波器的接收方向垂直于炮检方向，接收的分量为横向分量。但无论检波器接收的方向角度为何，都可以通过角度旋转，将接收得到的X分量和Y分量旋转为径向分量和横向分量。

现有的用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法中，通常先将水平方向获得的X分量和Y分量旋转为径向分量和横向分量，然后对径向分量进行振幅统计和振幅分解，再利用振幅分解得到的各项振幅因子求解补偿因子，将补偿因子应用到径向分量和横向分量，完成转换波地表一致性振幅补偿。显然，这种方式只对径向分量进行振幅统计和振幅分解，而忽略了横向分量，实际上并不妥当。尤其是当存在横波分裂的情况下，由于快横波与慢横波相互正交，在径向分量和横向分量上都有能量，横向分量上的能量更不能忽略。可见，现有的用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法只在一种水平分量上进行能量统计，是不利于保持两种水平分量相对振幅关系的，会影响横波分裂时的检测效果。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法及装置，以解决现有技术因只在一种水平分量上进行能量统计而不利于保持两种水平分量的相对振幅关系，进而导致检测效果不准确的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法，包括：

采集转换波地震资料，所述转换波地震资料包括：转换波地震数据、观测系统定义文件以及采集班报；

对所述转换波地震资料进行预处理；

从所述预处理后的转换波地震资料中截取转换波叠前地震记录，所述转换波叠前地震记录包括相互正交的两种水平分量；

对所述转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计；

采用高斯-塞德尔迭代方法对所述统计得到的振幅进行地表一致性振幅分解，得到多个分量项的振幅因子；

利用所述多个分量项的振幅因子计算补偿因子；

利用所述补偿因子对所述转换波叠前地震记录进行地表一致性振幅补偿。

相应的，本发明还提供一种用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿装置，包括：

数据采集模块，用于采集转换波地震资料，所述转换波地震资料包括：转换波地震数据、观测系统定义文件以及采集班报；

预处理模块，用于对所述转换波地震资料进行预处理；

截取模块，用于从所述预处理后的转换波地震资料中截取转换波叠前地震记录，所述转换波叠前地震记录包括相互正交的两种水平分量；

统计模块，用于对所述转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计；

振幅分解模块，用于采用高斯-塞德尔迭代方法对所述统计得到的振幅进行地表一致性振幅分解，得到多个分量项的振幅因子；

补偿因子计算模块，用于利用所述多个分量项的振幅因子计算补偿因子；

应用模块，用于利用所述补偿因子对所述转换波叠前地震记录进行地表一致性振幅补偿。

借助于上述技术方案，本发明在转换波地震资料已经收集并预处理完成后，截取转换波叠前地震记录，通过对所述转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计，然后采用高斯-塞德尔迭代方法进行地表一致性振幅分解，得到多个分量项的振幅因子，进而得到补偿因子，将补偿因子应用于转换波叠前地震记录，可完成地表一致性振幅补偿。相比于现有技术，本发明实施例通过对两种水平分量联合进行振幅统计，更适合转换波的资料特征，特别在存在横波分裂的情况下，充分考虑了横向分量上的能量，有利于保持两种水平分量的相对振幅关系，适用于横波分裂的检测，有利于消除振幅受地表非一致因素的影响，便于后续处理和地震资料解释。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法的流程示意图；

图2是本发明提供的用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿装置的结构示意图；

图3是应用常规方法对转换波地震资料进行地表一致性振幅补偿得到的叠加剖面；

图4是应用本发明方法对转换波地震资料进行地表一致性振幅补偿得到的叠加剖面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S11，采集转换波地震资料，所述转换波地震资料包括：转换波地震数据（包含X分量、Y分量和Z分量的野外地震数据）、观测系统定义文件以及采集班报等。

步骤S12，对所述转换波地震资料进行预处理。

在一种较佳的实施例中，步骤S12对所述转换波地震资料进行的预处理包括：地震数据解编、加载观测系统、静校正、波场分离、叠前去噪、几何扩散补偿。

其中，所述的地震数据解编是按野外采集的记录格式将地震数据检测出来，然后按照炮和道的顺序将地震记录存放起来，并明确各个分量的存放顺序，将地震数据按处理系统的内部格式记录，形成共炮点记录，每个地震道由道头和数据两部分组成，道头用来存放描述地震道特征的数据，如野外文件号，记录道号、炮点和检波点高程等。

所述的加载观测系统一般利用野外提供的观测系统定义文件来实现，以野外文件号和记录道号为索引，赋予每一个地震道正确的炮点坐标、检波点坐标，以及由此计算的中心点坐标和面元序号，并将这些数据记录在地震道头上或系统数据库中。

所述的静校正是指转换波静校正，转换波静校正量由炮点静校正量和检波点静校正量两个部分组成，炮点的静校正量与纵波相同，检波点静校正量需要专门的处理技术得到。

所述的波场分离包括纵波和横波的波场分离、水平分量的波场分离。纵波和横波的波场分离是要从水平分量和垂直分量中分离出纵波和横波；水平分量的波场分离是利用炮检方向与检波器X轴方向的夹角，进行水平分量旋转得到R分量和T分量的转换波地震数据。

所述的叠前去噪是指转换波的地震数据处理中的提高信噪比的措施。

所述的几何扩散补偿是指补偿由于波前扩散所造成的能量损失，解决纵向的能量差异。比如，可采用如下补偿函数实现：

COEF (t) = \frac{v^{2} t}{v_{0}^{2}}

公式中，v₀为速度初值；v为均方根速度，t为样点时间，COEF(t)为补偿系数。

步骤S13，从所述预处理后的转换波地震资料中截取转换波叠前地震记录，所述转换波叠前地震记录包括相互正交的两种水平分量。

具体的，步骤S13可采用现有的常规截取方法进行截取，本发明对此不做具体限定，例如，可以采用随炮检距的起始时间和终止时间定义一个振幅分析时窗，根据转换波叠前地震记录的炮检距确定振幅分析时窗的起始时间和终止时间，用该起始时间和终止时间截取转换波叠前地震记录，为获取较好的效果，截取时选择地震记录信噪比比较高的时窗段。

本发明中的水平分量是指在转换波地震勘探中，由检波器接收到的水平方向的震动信号，即径向分量和横向分量，或，X分量和Y分量。

本发明通过对转换波叠前地震记录包括的两种水平分量（径向分量和横向分量，或，X分量和Y分量）联合进行振幅统计，更适合转换波的资料特征，尤其当存在横波分裂的情况下，充分考虑了横向分量上的能量，有利于保持两种水平分量的相对振幅关系，适用于横波分裂的检测。

步骤S14，对所述转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计。

在一种较佳的实施例中，步骤S14对所述转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计具体为：

按照多分量平均绝对值振幅准则或多分量均方根振幅统计准则，对所述转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计；其中，

所述多分量平均绝对值振幅准则为：

P = \frac{1}{N} Σ_{d = 1}^{N} | \sqrt{a_{x} {(d)}^{2} + a_{y} {(d)}^{2}} |

所述多分量均方根振幅统计准则为：

P = \sqrt{\frac{Σ_{d = 1}^{N} (a_{x} {(d)}^{2} + a_{y} {(d)}^{2})}{N}}

其中，a_x(d)、a_y(d)分别为转换波叠前地震记录包括的两种水平分量（径向分量和横向分量，或，X分量和Y分量）；P为振幅；N为时窗内的样点个数；d为时窗内的样点序号。

步骤S15，采用高斯-塞德尔迭代方法对所述统计得到的振幅进行地表一致性振幅分解，得到多个分量项的振幅因子。

具体的，针对不同的现场应用场景，可以设定对振幅进行地表一致性振幅分解得到的各个分量项，本发明对此不作具体限定，例如可以为：炮点分量、检波点分量、构造项分量、炮检距项分量、接收方位角项分量、炮内道检索号分量，炮点线号分量，炮点桩号分量，接收点线号分量，接收点桩号分量，野外文件号分量，野外通道号分量、用户自定义项分量等。

在一种较佳的实施例中，步骤S15中的多个分量项振幅因子包括：炮点分量、检波点分量、构造项分量和炮检距项分量。

步骤S16，利用所述多个分量项的振幅因子计算补偿因子。

下面以炮点分量、检波点分量、构造项分量和炮检距项分量为例，对步骤S15、步骤S16的具体过程进行详细说明：

根据现有的地表一致性振幅补偿方法的基本思想（即把地震波的振幅分解为与地表有关的分量和与界面有关的分量，从而消除近地表因素对振幅的影响），设A_ij为来自第i炮第j检波点的地震道的振幅谱，它可表示为多个分量的乘积，比如：

A_ij＝S_i·R_j·E_k·H_l （公式1）

公式1中，

k = \frac{i + j}{2}, l = i - j;

公式1中，S_i为炮点分量，R_j为检波点分量，E_k为构造项分量，H_l为炮检距项分量，i为炮点号，j为检波点号，k为构造项点号，l为炮检距项点号。

炮点分量S_i与检波点分量R_j属于近地表分量，可通过多次高斯-塞德尔迭代计算求出，而后用于地表一致性振幅补偿。

对公式1两端取对数，得到如下公式2：

logA_ij＝logS_i+logR_j+logE_k+logH_l （公式2）

当i和j变化时，由公式2将得到一组方程，根据最小平方准则可由这一组方程得到炮点分量S_i、检波点分量R_j、构造项分量E_k、炮检距项分量H_l的迭代算法，具体如下：

设分解后上述炮点分量S_i、检波点分量R_j、构造项分量E_k、炮检项距分量H_l之和与原来振幅量A_ij的误差能量为：

E = \underset{i, j}{Σ} \underset{k}{Σ} {(\log A_{ij} - {\log S}_{i} - {\log R}_{j} - {\log E}_{k} - \log H_{l})}^{2}

（公式3）

令公式3达到最小，可得公式4：

\{\begin{matrix} \log S_{i}^{m} = \frac{1}{n_{i}} \underset{j, k}{Σ} ({\log A}_{ij} - \log H_{l}^{m - 1} - {\log E}_{k}^{m - 1} {\log R}_{j}^{m - 1}) \\ {\log R}_{j}^{m} = \frac{1}{n_{j}} \underset{i, k}{Σ} ({\log A}_{ij} - {\log H}_{l}^{m - 1} - {\log E}_{k}^{m - 1} - {\log S}_{i}^{m - 1}) \\ {\log H}_{l}^{m} = \frac{1}{n_{l}} \underset{i, j}{Σ} ({\log A}_{ij} - \log S_{i}^{m - 1} - {\log E}_{k}^{m - 1} - {\log R}_{j}^{m - 1}) \\ {\log E}_{k}^{m} = \frac{1}{n_{k}} \underset{i, j}{Σ} ({\log A}_{ij} - {\log S}_{i}^{m - 1} - {\log H}_{l}^{m - 1} - {\log R}_{j}^{m - 1}) \end{matrix}

（公式4）

公式4中，n_i是与炮点i相关的总道数，n_j是与检波点j相关的总道数，n_l是与炮检距项l相关的总道数，n_k是与构造项k相关的总道数，m为迭代次数。

对公式4进行多次高斯-塞德尔迭代，可分解出炮点分量S_i、检波点分量R_j、构造项分量E_k和炮检项距分量H_l分别对应的振幅因子。

利用前面得到的多个分量项振幅因子可计算得到补偿因子，例如：对第i个炮点、第j个检波点和炮检距项l进行地表一致性振幅补偿，其补偿因子为：

SCAL(i,j,l)＝A·exp(-S(i)-R(j)-H(l)) （公式5）

公式5中，SCAL(i,j,l)为补偿因子，A是期望输出振幅大小，S(i)为炮点分量S_i的振幅因子、R(j)为检波点分量R_j的振幅因子、H(l)为炮检项距分量H_l的振幅因子。

步骤S17，利用所述补偿因子对所述转换波叠前地震记录进行地表一致性振幅补偿。

本发明在转换波地震资料已经收集并预处理完成后，截取转换波叠前地震记录，通过对所述转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计，然后采用高斯-塞德尔迭代方法进行地表一致性振幅分解，得到多个分量项的振幅因子，进而得到补偿因子，将补偿因子应用于转换波叠前地震记录，可完成地表一致性振幅补偿。相比于现有技术，本发明实施例通过对两种水平分量联合进行振幅统计，更适合转换波的资料特征，特别在存在横波分裂的情况下，充分考虑了横向分量上的能量，有利于保持两种水平分量的相对振幅关系，适用于横波分裂的检测，有利于消除振幅受地表非一致因素的影响，便于后续处理和地震资料解释。

相应的，本发明还提供一种用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿装置，如图2所示，该装置包括：

数据采集模块201，用于采集转换波地震资料，所述转换波地震资料包括：转换波地震数据、观测系统定义文件以及采集班报；

预处理模块202，用于对所述转换波地震资料进行预处理；

截取模块203，用于从所述预处理后的转换波地震资料中截取转换波叠前地震记录，所述转换波叠前地震记录包括相互正交的两种水平分量；

统计模块204，用于对所述转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计；

振幅分解模块205，用于采用高斯-塞德尔迭代方法对所述统计得到的振幅进行地表一致性振幅分解，得到多个分量项的振幅因子；

补偿因子计算模块206，用于利用所述多个分量项的振幅因子计算补偿因子；

应用模块207，用于利用所述补偿因子对所述转换波叠前地震记录进行地表一致性振幅补偿。

在一种较佳的实施例中，预处理模块202具体用于对所述转换波地震资料进行如下预处理：地震数据解编、加载观测系统、静校正、波场分离、叠前去噪、几何扩散补偿。

在一种较佳的实施例中，统计模块204具体用于：按照多分量平均绝对值振幅准则或多分量均方根振幅统计准则，对所述转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计；其中，

所述多分量平均绝对值振幅准则为：

P = \frac{1}{N} Σ_{d = 1}^{N} | \sqrt{a_{x} {(d)}^{2} + a_{y} {(d)}^{2}} |

所述多分量均方根振幅统计准则为：

P = \sqrt{\frac{Σ_{d = 1}^{N} (a_{x} {(d)}^{2} + a_{y} {(d)}^{2})}{N}}

其中，a_x(d)、a_y(d)分别为转换波叠前地震记录包括的两种水平分量；P为振幅；N为时窗内的样点个数；d为时窗内的样点序号。

在一种较佳的实施例中，所述多个分量项包括：炮点分量、检波点分量、构造项分量和炮检距项分量。

本发明提供的用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿装置与方法基于同样的实现原理，具体实施方式可参见前述对用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法的介绍，此处不再赘述。

图3是采用现有技术对转换波地震资料进行地表一致性振幅补偿得到的叠加剖面，图4是按本发明提供的方法对转换波地震资料进行地表一致性振幅补偿得到的叠加剖面，通过对比图3和图4可知，应用本发明得到的叠加剖面图中，能量在径向分量、横向分量上都得到了较好的恢复，特别是低信噪比层段，能量得以恢复，成像更好，波组关系更加清楚，层间能量关系有明显改善。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿方法，其特征在于，包括：

对所述转换波地震资料进行预处理；

利用所述多个分量项的振幅因子计算补偿因子；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述转换波地震资料进行的预处理包括：地震数据解编、加载观测系统、静校正、波场分离、叠前去噪、几何扩散补偿。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计具体为：

所述多分量平均绝对值振幅准则为：

P = \frac{1}{N} Σ_{d = 1}^{N} | \sqrt{a_{x} {(d)}^{2} + a_{y} {(d)}^{2}} |

所述多分量均方根振幅统计准则为

P = \sqrt{\frac{Σ_{d = 1}^{N} (a_{x} {(d)}^{2} + a_{y} {(d)}^{2})}{N}}

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个分量项包括：炮点分量、检波点分量、构造项分量和炮检距项分量。

5.一种用于转换波地震资料的地表一致性振幅补偿装置，其特征在于，包括：

预处理模块，用于对所述转换波地震资料进行预处理；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述预处理模块具体用于对所述转换波地震资料进行如下预处理：地震数据解编、加载观测系统、静校正、波场分离、叠前去噪、几何扩散补偿。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述统计模块具体用于：按照多分量平均绝对值振幅准则或多分量均方根振幅统计准则，对所述转换波叠前地震记录包括的两种水平分量进行振幅统计；其中，

所述多分量平均绝对值振幅准则为：

P = \frac{1}{N} Σ_{d = 1}^{N} | \sqrt{a_{x} {(d)}^{2} + a_{y} {(d)}^{2}} |

所述多分量均方根振幅统计准则为：

P = \sqrt{\frac{Σ_{d = 1}^{N} (a_{x} {(d)}^{2} + a_{y} {(d)}^{2})}{N}}

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多个分量项包括：炮点分量、检波点分量、构造项分量和炮检距项分量。