CN104375176A - 一种利用初至时间误差确定同相叠加最高截至频率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是三维地震数据采集时利用初至时间误差来确定同相叠加的高截至频率的方法。确定三维观测系统方案，根据炮点组合和检波点组合的空间关系，结合折射波速度计算炮检组合引起每个炮检距的初至时间误差，确定每个共中心点面元内的初至时间误差和同相叠加的最高截至频率。本发明可以比较精确地计算出不同炮检点组合的最大初至时间误差，结合反射波有效信号的周期，根据同相叠加原理确定地震资料叠加成像能得到的最高截至频率，满足地震勘探成像的要求。

Description

一种利用初至时间误差确定同相叠加最高截至频率的方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术，是一种三维地震数据采集时利用初至时间误差来确定同相叠加的高截至频率的方法。

背景技术

在三维地震数据采集时，由于受野外地表条件的限制，炮点的组合基距、组合方向与检波点的组合基距、组合方向都会发生变化，这样会在理论的炮检距中出现因炮点与检波点的组合引起炮检距误差，引起初至时间误差，会严重影响静校正计算精度，也不能借助于剩余静校正解决高频静校正量问题，就有可能导致成像的最高截至频率降低，无法满足地震勘探的需要。因此在地震数据采集设计时，需要对工区内的炮检点组合进行最大初至时间误差计算分析，确定需要保护的最高截至频率。目前国内外尚无此技术。

发明内容

本发明目的是提供一种炮检组合时间误差能满足叠加成像要求的利用初至时间误差确定同相叠加最高截至频率的方法。

本发明目的是通过分析炮检点组合初至时间误差，确定地震资料叠加成像能得到的最高截至频率。

本发明通过以下具体步骤实现：

1）确定折射波的特征参数、炮检组合基距大小与组合方向和三维观测系统方案；

步骤1）所述的确定折射波的特征参数是：根据以往采集的地震处理资料和表层调查资料，确定折射地震波的折射速度。

步骤1）所述的确定炮检组合基距和组合方向是：根据地震勘探的地质任务和工区内已知干扰的参数，得到的炮点、检波点的组合基距大小和组合方向。

步骤1）所述的确定三维观测系统方案是：用常规的采集设计软件，先进行参数论证，布设一种三维观测系统设计方案，或者也可以是野外生产使用的实际观测系统。

2）根据炮点组合和检波点组合的空间关系，结合折射波速度确定炮检组合引起每个炮检距的初至时间误差；

采用以下公式计算：

$\mathrm{\Δt}(x,y)=\frac{1}{2v}((A_S{\cos \mathrm{\α}}_S+A_R{\cos \mathrm{\α}}_R)\frac{y}{r}+(A_S\sin {\mathrm{\α}}_S+A_R\sin {\mathrm{\α}}_R)\frac{x}{r})---\left(1\right)$

式中：Δt为一个炮检距的初至时间误差值，x、y分别为纵向炮检距和横向炮检距；A_S、A_R表示炮点、检波点的组合基距；r为炮点到检波点的距离（炮检距）；α_S、α_R分别表示炮点组合基距、检波器组合基距的最小方位角（与正北方向的夹角）。

根据公式1可以得到在不同非纵距的排列中炮检组合对炮检距的初至时间误差的曲线。

3）确定每个共中心点面元内的初至时间误差；

步骤3）所述的确定每个共中心点面元内的初至时间误差是：

根据步骤1）得到的三维观测系统方案，通过面元计算得到每个面元的所有炮检距大小和方位角，得到每个共中心点面元内的所有炮检距组合；

根据步骤2）得到的在不同非纵距的排列中炮检组合对炮检距的初至时间误差；按每个面元的共中心点要求，计算每个共中心点面元内的初至时间误差分布，并绘制出每个共中心点面元内的初至时间误差值随炮检距的关系曲线。

4）确定同相叠加的最高截至频率。

步骤4）所述的确定同相叠加的最高截至频率是：

根据步骤3）通过每个共中心点面元内的初至时间误差随炮检距的关系曲线，确定每个共中心点面元内的最大的初至时间误差值。根据在每个共中心点面元内炮检距的最大初至时间误差值误差小于反射波有效信号的四分之一周期，可以得到同相叠加的最高截至频率。

本发明可以比较精确地计算出不同炮检点组合的最大初至时间误差，结合反射波有效信号的周期，根据同相叠加原理确定地震资料叠加成像能得到的最高截至频率，满足地震勘探成像的要求。

附图说明

图1是检波器组合的一个示意图；

图2是三维炮检点组合示意图；

图3是纵向排列炮检组合对炮检距的初至时间误差的曲线（炮点纵向40m组合，检波点纵向24m组合）；

图4是纵向排列炮检组合对炮检距的初至时间误差的曲线（炮点纵向40m组合，检波点横向34m组合）。

图5是共中心点面元上的初至时间误差分布（炮点纵向40m组合，检波点纵向24m组合）；

图6是共中心点面元上的初至时间误差分布（炮点纵向40m组合，检波点横向34m组合）。

具体实施方式

本发明通过分析炮检点组合初至时间误差，确定地震资料叠加成像能得到的最高截至频率。

具体实现步骤如下：

1）确定折射波的特征参数、炮检组合基距大小与组合方向和三维观测系统方案；

根据以往采集的地震处理资料和表层调查资料，确定折射速度为2000m/s；

根据常规采集设计软件，结合已知干扰波的参数，得到炮点纵向组合基距40m，检波点纵向组合基距24m和横向组合基距34m（附图1）；

图1是检波器组合的一个示意图，图中小圆点代表每个检波器，横向组合基距34m，纵向组合基距24m。

用常规的采集设计软件，先进行参数论证，布设一种三维观测系统设计方案，观测系统为24线4炮320道，接收线距120m，炮线距也是120m，覆盖次数480次。

2）根据炮点组合和检波点组合的空间关系，结合折射波速度确定炮检组合引起每个炮检距的初至时间误差；

图2是炮点组合和检波点组合的空间关系示意图，图中蓝色实线为检波点线，红色实线为炮点线，蓝色虚线为检波点组合示意线，红色虚线为炮点组合示意线；图中A_S、A_R表示炮点、检波点的组合基距；x、y分别为纵向炮检距和横向炮检距。α_S、α_R分别表示炮点组合基距、检波器组合基距的最小方位角（与正北方向的夹角），θ表示炮点-接收点矢量的方位角。

采用以下公式计算：

$\mathrm{\Δt}(x,y)=\frac{1}{2v}((A_S{\cos \mathrm{\α}}_S+A_R{\cos \mathrm{\α}}_R)\frac{y}{r}+(A_S\sin {\mathrm{\α}}_S+A_R\sin {\mathrm{\α}}_R)\frac{x}{r})---\left(1\right)$

式中：Δt为一个炮检距的初至时间误差值，x、y分别为纵向炮检距和横向炮检距；A_S、A_R表示炮点、检波点的组合基距；r为炮点到检波点的距离（炮检距）；α_S、α_R分别表示炮点组合基距、检波器组合基距的最小方位角（与正北方向的夹角）。

根据布设的观测系统方案，观测系统为24线4炮320道，接收线距120m，炮线距也是120m，覆盖次数480次；以及炮点纵向组合基距40m，检波点纵向组合基距24m和横向组合基距34m，结合折射波速度v=2000m/s，根据公式1得到在不同非纵距的排列中，炮检组合对炮检距的初至时间误差的曲线。

图3是纵向排列炮检组合对炮检距的初至时间误差的曲线，观测系统为24线4炮320道，接收线距120m，炮线距120m；炮点纵向40m组合，检波点纵向24m组合；横坐标为炮检距距离，单位m；纵坐标为炮检距的初至时间误差，单位ms；图中n=120，240，360，480，600，720，840，960，1080，1200，1320，1440分别代表不同非纵距（即排列到炮点的距离），不同颜色实线代表每个炮点对不同非纵距排列的炮检距的初至时间误差。

图4是纵向排列炮检组合对炮检距的初至时间误差的曲线，观测系统为24线4炮320道，接收线距120m，炮线距也是120m；炮点纵向40m组合，检波点横向34m组合；横坐标为炮检距距离，单位m；纵坐标为炮检距的初至时间误差，单位ms。不同颜色实图中n=120，240，360，480，600，720，840，960，1080，1200，1320，1440分别代表不同非纵距（即排列到炮点的距离）；不同颜色实线代表每个炮点对不同非纵距排列的炮检距的初至时间误差。

3）确定每个共中心点面元内的初至时间误差；

步骤3）所述的确定每个共中心点面元内的初至时间误差是：

根据步骤1）得到的三维观测系统方案，通过面元计算得到每个面元的所有炮检距大小和方位角，得到每个共中心点面元内的所有炮检距组合；

根据步骤2）得到的在不同非纵距的排列中炮检组合对炮检距的初至时间误差；按每个共中心点面元的要求，计算共中心点面元上的初至时间误差分布，并绘制出每个共中心点面元内的初至时间误差值随炮检距的关系曲线。，

根据布设的观测系统方案，观测系统为24线4炮320道，接收线距120m，炮线距120m，覆盖次数480次；提取每个共中心点面元内的所有炮检距组合，计算出每个共中心点面元内的所有炮检距的初至时间误差，并绘制出每个共中心点面元内的初至时间误差值随炮检距的关系曲线。

图5是共中心点面元内的初至时间误差值随炮检距的关系曲线，观测系统为24线4炮320道，接收线距120m，炮线距120m，炮点纵向40m组合，检波点纵向24m组合，折射速度2000m/s，横坐标为炮检距，纵坐标为共中心点面元上的炮检距初至时间误差。

图6是共中心点面元内的初至时间误差值随炮检距的关系曲线，观测系统为24线4炮320道，接收线距120m，炮线距120m，炮点纵向40m组合，检波点横向34m组合，折射速度2000m/s，横坐标为炮检距，纵坐标为炮检距初至时间误差。

4）确定同相叠加的最高截至频率。

步骤4）所述的确定同相叠加的最高截至频率是：

根据步骤3）通过每个共中心点面元内的初至时间误差随炮检距的关系曲线，确定每个共中心点面元内的最大初至时间误差值。根据在每个共中心点面元内炮检距的最大初至时间误差值误差小于反射波有效信号的四分之一周期，可以得到同相叠加的最高截至频率。

根据观测系统为24线4炮320道，接收线距120m，炮线距120m，炮点纵向40m组合，检波点纵向24m组合，在折射速度2000m/s时，最大初至时间误差值为8ms。根据满足同相叠加的要求，同相叠加的最高截至频率32Hz，即能保证32Hz以内的反射波信号同相叠加。

根据观测系统为24线4炮320道，接收线距120m，炮线距120m，炮点纵向40m组合，检波点横向组合34m，在折射速度2000m/s时，最大初至时间误差值为6.56ms。根据满足同相叠加的要求，同相叠加的最高截至频率38Hz，即能保证38Hz以内的反射波信号同相叠加。

综合考虑，根据满足同相叠加的要求，同相叠加的最高截至频率32Hz，即能保证32Hz以内的反射波信号同相叠加。

Claims (6)

1.一种利用初至时间误差确定同相叠加最高截至频率的方法，特点是通过以下具体步骤实现：

1）确定折射波的特征参数、炮检组合基距大小与组合方向和三维观测系统方案；

2）根据炮点组合和检波点组合的空间关系，结合折射波速度计算炮检组合引起每个炮检距的初至时间误差，采用以下公式计算：

$\mathrm{\Δt}(x,y)=\frac{1}{2v}((A_S{\cos \mathrm{\α}}_S+A_R{\cos \mathrm{\α}}_R)\frac{y}{r}+(A_S\sin {\mathrm{\α}}_S+A_R\sin {\mathrm{\α}}_R)\frac{x}{r})---\left(1\right)$

式中：Δt为一个炮检距的初至时间误差值，x、y分别为纵向炮检距和横向炮检距；A_S、A_R表示炮点、检波点的组合基距；r为炮点到检波点的距离（炮检距）；α_S、α_R分别表示炮点组合基距、检波器组合基距的最小方位角；

3）确定每个共中心点面元内的初至时间误差；

4）确定同相叠加的最高截至频率。

2.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤1）所述的确定折射波的特征参数是：根据以往采集的地震处理资料和表层调查资料，确定折射地震波的折射速度。

3.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤1）所述的确定炮检组合基距和组合方向是：根据地震勘探的地质任务和工区内已知干扰的参数，得到的炮点、检波点的组合基距大小和组合方向。

4.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤1）所述的确定三维观测系统方案是：用常规的采集设计软件，先进行参数论证，布设一种三维观测系统设计方案，或者也可以是野外生产使用的实际观测系统。

5.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤3）所述的确定每个共中心点面元内的初至时间误差是：

根据步骤1）的三维观测系统方案，通过面元计算得到每个面元的所有炮检距大小和方位角，得到每个共中心点面元内的所有炮检距组合；

根据初至时间误差，按每个面元的共中心点要求，计算每个共中心点面元内的初至时间误差分布，并绘制出每个共中心点面元内的初至时间误差值随炮检距的关系曲线。

6.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤4）所述的确定同相叠加的最高截至频率是：

根据通过每个共中心点面元内的初至时间误差随炮检距的关系曲线，确定每个共中心点面元内的最大的初至时间误差值；根据在每个共中心点面元内炮检距的最大初至时间误差值误差小于反射波有效信号的四分之一周期，可以得到同相叠加的最高截至频率。