CN103645499B - 基于叠后反射波能量统计的地表一致性振幅补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于多域叠加反射波能量统计的地震资料的地表一致性振幅补偿方法，利用共炮、共检、共偏移距等多域叠加后的反射波能量统计，通过迭代得到地表一致性振幅补偿因子，应用于叠前地震记录，能有效的消除低信噪比、复杂地表的条件下，振幅受地表非一致因素的影响，方法实现简单、可靠且适应性强。

Description

基于叠后反射波能量统计的地表一致性振幅补偿方法

技术领域

本发明涉及地震资料处理技术，是一种基于多域叠加反射波能量统计的地震资料的地表一致性振幅补偿方法。

背景技术

地表的不一致性是造成复杂地区地震资料品质降低的重要原因之一。通常激发条件（包括药量）和接收条件的差异会导致各道反射能量不同，需要经地表一致性处理的目的就是消除地表（包括近地表）的不一致性对地震记录的影响。地表一致性振幅补偿要消除的是地表的不一致性引起的能量变化，是一个相对振幅保持振幅补偿方法，对某些资料例如海洋资料不是必要的，但对于复杂地区的地震资料则是非做不可。地表一致性振幅补偿是泰勒等人（1981）提出的一种振幅校正技术，将地表条件变化而引起的反射记录畸变归结为炮点响应、接收点响应、炮检距响应及共中心点响应的综合反映，并提出地表一致性校正模型。其基本思想是把地震波的振幅分解为与地面及地表有关的分量和与界面有关的分量，从而消除地表及近地表因素对振幅的影响。地表一致性振幅补偿的模型很多，但都是在叠前道集中求出全测线各炮集、各接收点集、各炮检距道集上的补偿系数，而对于信噪比低的地震资料，在叠前准确的统计出各个补偿系数有些困难，相对叠前反射信号，叠后反射同相轴有更高的信噪比，因此，我们提出了基于叠后反射波能量统计的地表一致性振幅补偿方法。

发明内容

本发明是提供了一种基于多域叠后反射波能量统计的，能有效减小复杂地表条件下激发和接收等因素对振幅影响的低信噪比地震资料的地表一致性振幅补偿方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于叠后反射波能量统计的地表一致性振幅补偿方法，具体步骤包括：

1）在野外采集地震数据，经预处理和速度分析，定义振幅分析时窗，地震数据（DATA1）；

步骤1）所述的预处理包括加载观测系统，几何扩散振幅补偿，静校正。

步骤1）所述的速度分析是通过叠加速度分析分别由纵波资料或转换波资料得到纵波均方根速度或转换波等效均方根速度。

步骤1）所述的定义振幅分析时窗是指按一个层位的时间（T0），长度为△T秒的时窗,这里的时间（T0）是零炮间距时间。

2）确定对振幅影响由大到小的数据类型，振幅门槛值（ATH）,迭代次数（M）；

步骤2）所述的数据类型是炮点，检波点，中心点，偏移距。

步骤2）所述的对振幅影响由大到小的数据类型，是炮号、检波点号、CMP号和炮检距中的N个选项，可以是1个选项，2个选项，3个选项，最多4个选项，两项以上，数据类型不重复。

步骤2）所述的对振幅影响由大到小的数据类型N个选项是这样确定的：对振幅影响最大的数据类型选项，即第1选项，按道头字选择，缺省为炮集数据，即首先计算炮集中各道的平均绝对振幅或均方根振幅。选择数据类型时，要考虑其地表不一致性对振幅的影响，哪种类型数据对振幅的影响最大，就首先选哪种类型数据，可选择炮号（shot number，缺省）、检波点号（receiver number）、CMP号（CMPnumber）和炮检距（offset）；对振幅影响次大的数据类型选项，即第2选项，可选择炮号（shot number）、检波点号（receiver number，缺省）、CMP号（CMP number）和炮检距（offset）；对振幅影响占第三位的数据类型选项，即第3选项，可选择炮号（shot number）、检波点号（receiver number）、CMP号（CMP number，缺省）和炮检距（offset）；对振幅影响占第四位的数据类型选项，即第4选项，可选择炮号（shot number）、检波点号（receiver number）、CMP号（CMP number）和炮检距（offset，缺省）；选项顺序用符号I代替，I=1,2,…N；

3）按第1选项道集输入地震数据，根据选定振幅分析时窗时间，确定常速动校正速度，并根据常速动校正速度确定偏移距（offset）的时窗的时间，之后在选定时窗范围进行第1选项相干叠加，计算均方根振幅或平均绝对振幅（A₁），并将时窗范围内的数据（DATA2）存储起来，所有的第1选项完成后可以得到全工区平均振幅第1选项每个点的振幅（A₁）与全工区平均振幅之比，就得到全工区各第1选项点的补偿系数（C₁）；

4）读取(1)选定时窗范围内存储的数据（DATA2），依次按第I选项道集抽取数据，对每道应用其补偿系数C₁-C_I-1进行共第I选项点的相干叠加，计算均方根振幅或平均绝对振幅（A_I），每个第I选项点的振幅（A_I）与全工区平均振幅之比，就得到全工区各第I选项点的补偿系数（C_I）；

步骤4）所述的依次按第I选项是指按I=2,…，N选项，先从I=2,直到I=N；

步骤4）所述的对每道应用其补偿系数C₁-C_I-1，是指应用第I选项顺序之前的其它选项的补偿系数，比如I=3,每道应用其补偿系数C₁、C₂，比如I=4,每道应用其补偿系数C₁、C₂、C₃

5)读取(1)选定时窗范围内存储的数据（DATA2）,依次按第I选项的道集抽取数据，对每道应用其余N-1项的补偿系数进行第I选项点相干叠加，计算均方根振幅或平均绝对振幅（A_I），每个第I选项点的振幅（A_I）与全工区平均振幅之比，就得到全测线新的第I选项点的补偿系数（C_I）；

步骤5）所述的依次按第I选项的道集抽取数据,是指按I=1,…，N选项，先从I=1,直到I=N；

步骤5）所述的对每道应用其余N-1项的补偿系数,是指对每道应用其对应的补偿系数C₁,…，C_I-1,…,C_I+1,C_N；比如I=3,每道应用其补偿系数C₁、C₂，C₄；

步骤5）所述的进行第I选项相干叠加，是指第I选项对应的每个道集内的道进行相干叠加，每个道集内的道计算它的振幅AA,计算模型振幅Am,若AA>Am·ATH,则该道不参加该道集的相干叠加；

步骤5）所述的模型振幅

6)重复步骤5）迭代M-1次就可得到较精确的地表一致性补偿系数。

7）确定对振幅影响数据类型，选其地表一致性补偿系数，逐道应用到地震数据（DATA1）上；

步骤7）所述的确定对振幅影响数据类型，是根据步骤2）分析的数据类型，选其全部、或部分、或其中一个数据类型的补偿系数进行应用。

本发明的有益效果是：能有效减小低信噪比、复杂地表的条件下，振幅受地表非一致因素的影响，有利于后续处理和地震资料解释。

附图说明

图1是地表一致性振幅补偿前叠加剖面；

图2是地表一致性振幅补偿后叠加剖面。

具体实施方式

本发明提供了一种低信噪比地震资料的地表一致性振幅补偿方法，利用共炮、共检、共偏移距等多域叠加后的反射波能量统计，通过迭代得到地表一致性振幅补偿因子，应用于叠前地震记录，能有效的消除低信噪比、复杂地表的条件下，振幅受地表非一致因素的影响，方法实现简单、可靠且适应性强。

本发明的实现原理如下：

据Taner地表一致性基本思想，可设A_ij为来自第i炮第j检波点的地震道的振幅谱，它可表示为四个分量的乘积：

A_ij＝S_i·R_j·E_k·H_l   (1)

其中： $k=\frac{i+j}{2},l=i-j$

式中，S_i为炮点分量，R_j为检波点分量，E_k为CMP分量，H_l为偏移距分量。炮点与检波点分量属于近地表分量，它们可以通过迭代计算求出，而后从总振幅中消除。

对上式两端取对数，得

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

当i和j变化时，由式（2）将得到一系列方程。根据最小平方准则可由这一组方程得到各分量的迭代算法：

设分解后各分量之和与原来振幅量的误差能量：

$E=\underset{i,j}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{(\log A_{\mathrm{ij}}-\log S_i-\log R_j-\log E_k-\log H_l)}^2---\left(3\right)$

令上式达到最小,可得：

$\begin{array}{c}\log S_j^m=\frac{1}{n_r}\underset{i}{\overset{\mathrm{nc}}{\mathrm{\Σ}}}(\log A_{\mathrm{ij}}-\log H_l^{m-1}-\log E_k^{m-1}-\log G_i^{m-1})\\ \log G_i^m=\frac{1}{n_s}\underset{j}{\overset{\mathrm{nr}}{\mathrm{\Σ}}}(\log A_{\mathrm{ij}}-\log H_l^{m-1}-\log E_k^{m-1}-\log S_j^{m-1})\\ \log H_i^m=\frac{1}{n_e}\underset{k}{\overset{\mathrm{ne}}{\mathrm{\Σ}}}(\log A_{\mathrm{ij}}-\log S_j^{m-1}-\log E_k^{m-1}-\log G_i^{m-1})\\ \log E_k^m=\frac{1}{n_h}\underset{l}{\overset{\mathrm{nh}}{\mathrm{\Σ}}}(\log A_{\mathrm{ij}}-\log S_j^{m-1}-\log H_l^{m-1}-\log G_i^{m-1})\end{array}---\left(4\right)$

进一步化简可得：

$\begin{array}{c}{G}_i^m\≈\frac{1}{n_s}\underset{i}{\overset{\mathrm{ns}}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_{\mathrm{ij}}}{H_l^{m-1}{E}_k^{m-1}{S}_j^{m-1}}\\ S_j^m\≈\frac{1}{n_e}\underset{i}{\overset{\mathrm{ne}}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_{\mathrm{ij}}}{S_j^{m-1}{E}_k^{m-1}{G}_i^{m-1}}\\ S_j^m\≈\frac{1}{n_h}\underset{i}{\overset{\mathrm{nh}}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_{\mathrm{ij}}}{S_j^{m-1}{H}_i^{m-1}{G}_i^{m-1}}\end{array}---\left(5\right)$

从公式（5）可以看出，各个分量可以近似为其平均叠加振幅，因此我们发明了利用多域叠加后的能量统计进行迭代，得到地表一致性振幅补偿因子的方法。该方法是在静校正和动校正后，利用各域叠后反射信号有更高的信噪比，进行反射信号能量统计，得到地表一致性补偿系数。

在叠后进行时窗内的振幅统计，可采用的方法有：

均方根振幅：

$A={\left[\frac{1}{N}\underset{j=t}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}^2\left(j\right)\right]}^{\frac{1}{2}}---\left(7\right)$

平均绝对振幅

$A=\frac{1}{N}\underset{j=t}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left|a\left(j\right)\right|---\left(8\right)$

a(j)为叠后地震数据，N为分析时窗内的样点数，A计算出的均方根振幅或平均绝对振幅。

本发明在采集的地震资料上采用以下步骤应用：

1)对野外采集的地震资料加载观测系统，进行了几何扩散振幅补偿，静校正，定义振幅分析时窗2秒，长度为1秒的时窗,地震数据（DATA1）；

2)确定对振幅影响由大到小的数据类型是炮点，检波点，偏移距，振幅门槛值（ATH=2）,迭代次数（M=5）；

3)按共炮点道集输入地震数据，根据选定参数时窗的中点时间，确定常速动校正速度，并根据常速动校正速度确定偏移距（offset）的时窗的中点时间，之后在选定时窗范围进行共炮点相干叠加，计算均方根振幅或平均绝对振幅（A₁），并将时窗范围内的数据（DATA2）存储起来，所有的炮点完成后可以得到全工区平均振幅每个炮点的振幅（A₁）与全工区平均振幅之比，就得到全工区各炮集的补偿系数（C₁）；

4）读取(1)选定时窗范围内存储的数据（DATA2），按共检波点道集抽取数据，对每道应用其炮集的补偿系数（C₁）进行共检波点相干叠加，计算均方根振幅或平均绝对振幅（A₂），每个检波点的振幅（A₂）与全工区平均振幅之比，就得到全工区各检波点的补偿系数（C₂）；

5）读取(1)选定时窗范围内存储的数据（DATA2），按共炮检距道集抽取数据，对每道应用其炮集的补偿系数（C₁）和检波点的补偿系数（C₂）进行共炮检距相干叠加，计算均方根振幅或平均绝对振幅（A₃），每个检波点的振幅（A₃）与全工区平均振幅之比，就得到全测线各炮检距的补偿系数（C₃）；

6)读取(1)选定时窗范围内存储的数据（DATA2）,按共炮点道集抽取数据，对每道应用其检波点的补偿系数（C₂）、炮检距的补偿系数（C₃）进行共炮点相干叠加，计算均方根振幅或平均绝对振幅（A₁），每个炮点的振幅（A₁）与全工区平均振幅之比，就得到全测线各炮点新的补偿系数（C₁）；

7）如步骤6），再重新计算检波点、共炮检距的补偿系数，

8)重复步骤6）-步骤7）迭代4次就可得到较精确的地表一致性补偿系数。

9）确定对振幅影响数据类型，选其地表一致性补偿系数，逐道应用到地震数据（DATA1）上；

图1是未进行本方法地表一致性振幅补偿的叠加剖面，图2是按本方法地表一致性振幅补偿的叠加剖面。由图可知，能量在纵、横向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。

Claims (1)

1.一种基于叠后反射波能量统计的地表一致性振幅补偿方法，具体步骤包括：

1)在野外采集地震数据，经预处理和速度分析，定义振幅分析时窗、地震数据DATA1,

步骤1)所述的预处理包括加载观测系统，几何扩散振幅补偿，静校正,

步骤1)所述的速度分析是通过叠加速度分析分别由纵波资料或转换波资料得到纵波均方根速度或转换波等效均方根速度,

步骤1)所述的定义振幅分析时窗是指按一个层位的时间T0、长度为△T秒的时窗,这里的时间T0是零炮间距时间；

2)确定对振幅影响由大到小的数据类型、振幅门槛值ATH、迭代次数M，

步骤2)所述的对振幅影响由大到小的数据类型是炮号、检波点号、CMP号和炮检距中的至少两个选项，所述选项用符号I代替，其按对振幅影响由大到小顺序依次编号为第1、2、…N选项，即I＝1,2,…N，N≤4；

3)按第1选项的道集输入地震数据，根据选定振幅分析时窗时间，确定常速动校正速度，并根据常速动校正速度确定炮检距的时窗的时间，之后在选定时窗范围进行第1选项相干叠加，计算均方根振幅或平均绝对振幅A₁，并将时窗范围内的数据DATA2存储起来，所有的第1选项完成后可以得到全工区平均振幅第1选项每个点的振幅A₁与全工区平均振幅之比，就得到全工区各第1选项点的补偿系数C₁；

4)读取选定时窗范围内存储的数据DATA2，依次按第I选项的道集抽取数据，对每道应用其补偿系数C₁至C_I-1进行第I选项点的相干叠加，计算均方根振幅或平均绝对振幅A_I，每个第I选项点的振幅A_I与全工区平均振幅A之比，就得到全工区各第I选项点的补偿系数C_I，

步骤4)所述的依次按第I选项是指按I＝2,…，N选项顺序，先从I＝2开始,直到I＝N；

5)读取选定时窗范围内存储的数据DATA2,依次按第I选项的道集抽取数据，对每道应用其余N-1项的补偿系数进行第I选项点相干叠加，计算均方根振幅或平均绝对振幅A_I，每个第I选项点的振幅A_I与全工区平均振幅A之比，就得到全测线新的第I选项点的补偿系数C_I，

步骤5)所述的依次按第I选项的道集抽取数据,是指按I＝1,…，N选项顺序，先从I＝1开始,直到I＝N；

步骤5)所述的对每道应用其余N-1项的补偿系数,是指对每道应用其对应的补偿系数C₁,…，C_I-1,C_I+1,…,C_N；

步骤5)所述的进行第I选项点相干叠加，是指第I选项点对应的每个道集内的道进行相干叠加，每个道集内的道计算其振幅AA,计算模型振幅Am,若AA>Am·ATH,则该道不参加该道集的相干叠加，所述的模型振幅 $\mathrm{Am}=\frac{{\stackrel{\‾}{A}}^N}{C_1\·C_2\·\·\·\·\·C_N};$

6)重复步骤5)迭代M-1次即得到较精确的地表一致性补偿系数；

7)确定对振幅影响数据类型，选其地表一致性补偿系数，逐道应用到地震数据DATA1上，

步骤7)所述的确定对振幅影响数据类型，是根据步骤2)分析的数据类型，选其至少一个数据类型的补偿系数进行应用。