CN104407380A - 一种处理叠前偏移距分组地震数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理叠前偏移距分组地震数据的方法，包括以下步骤：基于地层下反射面上的反射面元对地震数据进行分组以获取第一面元数据体；基于偏移距对第一面元数据体整体分组并对每组中缺失反射面元对应的空道插入估计值以获取第二面元数据体；基于反射面元对第二面元数据体整体分组并对每组中缺失偏移距对应的空道插入估计值以获取第三面元数据体；基于偏移距对第三面元数据体整体分组以获取第四面元数据体来进行叠前偏移处理。本发明不仅能在地震道缺失较少，即空道较少时对较小空洞进行填补，也能在地震道缺失较多，即空道较多时对较大空洞进行有效的填补，从而提高了空洞的填补效果，提高了偏移距分布的均匀性，改善了偏移成像的质量。

Description

一种处理叠前偏移距分组地震数据的方法

技术领域

本发明涉及地震勘探技术领域，具体地说，涉及一种在叠前偏移处理之前对地震数据进行分组处理的方法。

背景技术

目前普遍采用Kirchhoff(克希荷夫)弯曲射线叠前时间偏移技术来对地震数据进行处理。该技术的核心是计算地下散射点的旅行时曲面。如果目标区的偏移距分布不规则，就会造成地下样点的照明不足或照明过量,使旅行时曲面上的振幅分布不均匀，导致偏移后抽取的共成像点(共反射面元)道集振幅失真。因此，通常在对地震数据叠前时间偏移处理之前进行分组处理。通常采用偏移距分组原则。在实际的生产过程中，依据偏移距对地震道进行分组时应控制同一偏移距组内的空道数量在一定的范围内，并对其中的空道插入估计值。其中，空道指的是该地震道没有地震波数据，即对应缺失的地震道。

目前，对空插入估计值进行填补主要有三种方法：一是借道方法，如面元均化；二是插值方法；三是加权方法。但是以上常规方法在插入估计值过程中仅考虑反射面元间的不均匀性，而未考虑反射面元内的不均匀性。这些常规方法只适用于空道较少时的情况，即用来填补较小的空洞。当反射面元内某一偏移距缺失使得对应的空道较多即空洞较大时，相邻的地震道反映的很可能是不同构造单元上的反射信息，其地层走向、倾向可能完全不同，此时如果对大的空洞强行插值处理来填补，必然导致构造假象。

基于上述情况，亟需一种在进行叠前偏移技术处理之前能提高空道插值效果的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种在进行叠前偏移技术处理之前能提高缺失的地震道插值效果的方法。

根据本发明的一个实施例，其提供了一种处理叠前偏移距分组地震数据的方法，包括以下步骤：

步骤一、基于地层下反射面上的反射面元对地震数据进行分组以获取第一面元数据体；

步骤二、基于偏移距对所述第一面元数据体整体分组并对每组中缺失反射面元对应的空道插入估计值以获取第二面元数据体；

步骤三、基于所述反射面元对所述第二面元数据体整体分组并对每组中缺失偏移距对应的空道插入估计值以获取第三面元数据体；

步骤四、基于所述偏移距对所述第三面元数据体整体分组以获取第四面元数据体来进行叠前偏移处理。

根据本发明的一个实施例，在步骤二中，进一步包括，

对所述第一面元数据体进行静校正和动校正；

基于偏移距对经过静校正和动校正后的第一面元数据体进行分组；

确定分组后的第一面元数据体中每组数据中缺失反射面元对应的空道的统计范围，并依据所述统计范围中除空道之外的地震道对空道插入估计值以获取第二面元数据体。

根据本发明的一个实施例，基于偏移距对经过静校正和动校正后的第一面元数据体进行分组包括：基于偏移距分布的范围，以固定的偏移距增量将偏移距划分为多个不同的偏移距范围，并基于不同的偏移距范围对静校正和动校正后的第一面元数据体分组成对应不同偏移距范围的数据体。

根据本发明的一个实施例，对应每个所述偏移距范围内的空道的数量小于该偏移距范围内的地震道的总数的30％。

根据本发明的一个实施例，所述统计范围设置为观测系统的横向分辨率。

根据本发明的一个实施例，插入估计值以获取第二面元数据体包括以下步骤：

计算所述统计范围内除缺失反射面元对应的空道之外的地震道的权值因子：

$\begin{array}{c}W\left(\right|x-x_i|,|y-y_i|,f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}})=\sin c\left(\right|x-x_i|,f_{\mathrm{xi}})\sin c\left(\right|y-y_i|,f_{\mathrm{yi}})\\ \sin c\left(x\right)=\frac{\sin \left(\mathrm{sfx}\right)}{\mathrm{sfx}}\end{array}$

其中，s为算子长度，f为频率，x为输入道到输出道的距离，f_xi为输入道i的x方向的频率，f_yi为输入道i的y方向的频率，|x-x_i|为输出道与输入道i的x方向的距离，|y-y_i|为输出道与输入道i的y方向的距离；

基于权值因子计算输出道的插值因子：

$D^{\′}(x,y,t)=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}D[x_i,y_i,t-\mathrm{\Δt}(x-x_i,y-y_i,d{\mathrm{ip}}_i)]W\left(\right|x-x_i|,|y-y_i|,f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}})}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}W\left(\right|x-x_i|,|y-y_i|,f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}})}$

其中，D'(x,y,t)为输出道(x,y)在样点时间t的振幅值，dip_i为倾角，D[x_i,y_i,t-Δt(x-x_i,y-y_i,dip_i)]为输入道同时间样点t的振幅值，Δt(x-x_i,y-y_i,dip_i)为校正值。

根据本发明的一个实施例，在步骤三中，进一步包括：

基于所述反射面元对第二面元数据体整体进行分组，确定每组中缺失偏移距对应的空道，统计所述缺失偏移距的相邻两侧的有效偏移距的地震道，从而获得所述缺失偏移距的相邻两侧的有效偏移距的地震道的振幅加权系数；

基于所述缺失偏移距的相邻两侧的有效偏移距的地震道振幅和对应的振幅加权系数对所述缺失偏移距的空道插入估计值以获取第三面元数据体。

根据本发明的一个实施例，所述有效偏移距为该偏移距对应的地震道至少被地下反射的地震波覆盖一次。

根据本发明的一个实施例，所述缺失偏移距的空道的振幅通过以下公式计算：

A_jk,i＝a_jk,iw_jk

其中，A_jk,i为第j个面元内缺失第k个偏移距的空道的叠前地震道振幅，a_jk,i为第j个面元内第k-1个偏移距和第k+1个偏移距的全部叠前地震道振幅之和，i为时间采样点索引，w_jk为第j个面元内第k个偏移距地震道的振幅加权系数。

根据本发明的一个实施例，所述振幅加权系数通过以下公式计算：

$w_{\mathrm{jk}}=f\left(\frac{1}{n_{\mathrm{jk}}}\right)$

其中，n_jk为第j个面元内第k个偏移距分布密度，n_jk为第j个面元内第k-1个偏移距和第k+1个偏移距的地震道的数量之和，f为一个与n_jk成反比例关系的线性函数。

本发明带来了以下有益效果：

本发明不仅能在地震道缺失较少，即空道较少时对较小空洞插入估计值进行填补，也能在地震道缺失较多，即空道较多时对较大空洞插入估计值进行有效的填补，从而提高了空洞的填补效果，提高了偏移距分布的均匀性，改善了偏移成像的质量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1为根据本发明的一个实施例的方法流程图；

图2为图1步骤中S002的方法流程图；

图3为图1步骤中S003的方法流程图；

图4a为原始数据图；

图4b为900－980米偏移距上的数据图；

图4c为采用本发明所述方法对图4b的处理效果图；

图5a为对图4b进行插值法规则化处理效果图；以及

图5b为对图4b采用本发明所述方法的处理效果图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图1所示为根据本发明的一个实施例的方法流程图。

在步骤S001中，将地层下的反射面划分为多个不同的反射面元，并将每个反射面元作为一个反射点。依据不同的反射面元将地震数据分组从而形成第一面元数据体。针对反射面元将地震数据分组，每个反射面元对应的数据称为面元内数据。

在步骤S002中，基于偏移距，将第一面元数据体整体进行分组，然后对分组后的第一面元数据体的每组中缺失反射面元对应的空道插入估计值来进行填补。其中，空道对应该位置没有采集到地下反射面反射的地震波数据，即对应该地震道缺失。在地震勘测过程中，正常情况下设计观测系统时，把炮点和检波点之间的距离称为偏移距。

该步骤可以进一步划分为如图2所示的以下几个步骤。首先，在步骤S201中，基于目标测试区域的地形特征对第一面元数据体进行静校正，用以消除由于地表高度差异导致的地震波到达不同检波点的时间差。然后对静校正后的第一面元数据体进行动校正，用以将不同检波点收到的同一反射面元反射的地震波的同相轴拉平。

在步骤S202中，按照偏移距分布的范围，以固定的偏移距增量范围来对偏移距进行划分，从而将偏移距划分为多个不同的连续的偏移距范围。基于不同的偏移距范围，将经静校正和动校正之后的第一面元数据体进行分组。偏移距的分布范围通过最小偏移距和最大偏移距确定。最小偏移距和最大偏移距通过观测系统和实际测量数据获得。

在基于偏移距对第一面元数据体进行划分时，要保证第一面元数据体分组后的每组中的空道的数量在一定的范围以内。由于地形及观测系统的影响，一般选定一偏移距范围，在该偏移距范围内的数据认为具有相同的偏移距，即共偏移距。在本发明的一个实施例中要求每组共偏移距数据中空道的数量小于该组数据中总地震道数量的30％，以此为基准确定偏移距增量范围。依据该偏移距增量范围对第一面元数据体进行分组，可以认为在该偏移距增量范围内的数据具有共偏移距。对于共偏移距中的每个接收点，其接收到的地震波数据来自于地层下反射面的不同反射面元，所以称接收到的地震波数据为面元间数据。对应于共偏移距范围中的每个接收点，可能不能全部接收到地层下反射面中所有反射面元反射的地震波数据，所以可能存在空道(该地震道上的检波器没有接收到地下反射面反射的地震波)，所以需要对空道插入估计值以进行填补。

在步骤S203中，针对分组后的第一面元数据体的每一组，依据地质目标体的横向分辨率确定空道的统计范围。通过该统计范围中除空道之外的地震道数据来对目标位置的空道插入估计值进行填补。横向分辨率为观测系统在水平方向上分辨地质体大小的能力，此处以横向分辨率为统计范围。

在步骤S204中，通过插值法计算该统计范围内除空道之外的地震道对于目标位置空道的插值因子。首先，需要计算统计范围内除空道之外的地震道对应于目标位置空道的权值因子：

W(|x-x_i|,|y-y_i|,f_xi,f_yi)＝sinc(|x-x_i|,f_xi)sinc(|y-y_i|,f_yi)   (1)

$\sin c\left(x\right)=\frac{\sin \left(\mathrm{sfx}\right)}{\mathrm{sfx}}---\left(2\right)$

其中，s为算子长度，f为频率，x为输入道到输出道的距离，输出道为目标位置的需要插入估计值的空道，f_xi为输入道i的x方向的频率，f_yi为输入道i的y方向的频率，|x-x_i|为输出道与输入道i的x方向的距离，|y-y_i|为输出道与输入道i的y方向的距离。

然后，基于权值因子计算输出道的插值因子：

$D^{\′}(x,y,t)=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}D[x_i,y_i,t-\mathrm{\Δt}(x-x_i,y-y_i,d{\mathrm{ip}}_i)]W\left(\right|x-x_i|,|y-y_i|,f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}})}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}W\left(\right|x-x_i|,|y-y_i|,f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}})}---\left(3\right)$

其中，D'(x,y,t)为输出道(x,y)在样点时间t的振幅值，dip_i为倾角，D[x_i,y_i,t-Δt(x-x_i,y-y_i,dip_i)]为输入道i同时间样点t的振幅值，Δt(x-x_i,y-y_i,dip_i)为校正值。

通过上式(1)、(2)和(3)生成目标位置空道处需要插入的估计值以得到第二面元数据体。此处对空道进行填补主要针对的是实际测量过程中遇到的较小的空洞。

在步骤S003中，基于与步骤S001中相同的反射面元，对第二面元数据体整体分组并对其中的缺失偏移距的空道插入估计值来获取第三面元数据体。该步骤可以进一步通过如图3所示的步骤实现。

在步骤S301中，基于与步骤S001中相同的反射面元对第二面元数据体整体进行分组。

在步骤S302中，对分组后的第二面元数据体的每一组数据按偏移距范围进行统计，计算该偏移距的有效覆盖次数。有效的覆盖次数指的是对应该偏移距有地震道数据，即该位置至少被地层下反射面反射的地震波覆盖一次，若该偏移距的有效覆盖次数大于或等于一，则称该偏移距为有效偏移距。如果该偏移距有效覆盖次数为0，则为需要填补的空道。

基于分组后的第二面元数据体的每一组中有效偏移距对应的地震道数据对该组中缺失偏移距的空道通过借道插入估计值进行填补。此处借道选择每组数据中的有效偏移距对应的地震道进行加权处理来对缺失偏移距的空道插入估计值进行填补。本发明采用加权处理方法来对缺失偏移距的空道进行处理。

在步骤S303中，采用加权处理方法对分组后的第二面元数据体中的每组中缺失偏移距的空道进行处理。设目前分析的是第j个面元，它的第k个偏移距分布密度为n_jk，因此属于该面元的地震道的振幅加权系数可以表示为：

$w_{\mathrm{jk}}=f\left(\frac{1}{n_{\mathrm{jk}}}\right)---\left(4\right)$

其中：f是一个与偏移距分布密度n_jk成反比例关系的线性函数。在第j个面元内，如果在第k个偏移距范围内，存在1道地震道，则n_jk为1，若存在2道地震道，则n_jk为2，依次类推。若第k个偏移距范围无地震道存在，则表明该偏移距范围缺失偏移距对应的地震道，为空道，需进行插值弥补。插值方法是在第j个面元内，设第k个偏移距范围内无地震道存在，则从k-1个到k+1个偏移距范围内进行统计，计算在此范围内的有效地震道的总数，从而获得该范围内的偏移距分布密度n_jk，进而获得该范围内的地震道振幅加权系数。在本发明的一个实施例中，可设定 $w_{\mathrm{jk}}=\frac{1}{n_{\mathrm{jk}}}.$

假设第j个面元内的第k个偏移距为空道，第k-1和第k+1个偏移距范围内的采集到的地震道振幅之和为a_jk,i，i为时间采样点索引，则经振幅加权后的第k个偏移距缺失的地震道的振幅表示为：

A_jk,i＝a_jk,iw_jk   (5)

然后依据分组后的第二面元数据体的每一组中有效偏移距的振幅和对应的振幅加权系数来对该组中缺失的偏移距对应的空道插入估计值从而获得第三面元数据体。该过程用于对较大的空洞进行填补。对面元内数据体中缺失的偏移距对应的缺失道进行填补，可以使面元内数据体中的偏移距分布更加均匀，覆盖次数也趋于一致，资料的信噪比得到提高。

最后，在步骤S004中，将第三面元数据体整体按步骤S002中的偏移距分布重新分组以进行以后的叠前偏移处理。

以下通过一个具体的实施例来对本发明所述的方法进行说明。

如图4a所示为本发明的一个实施例的原始数据，其中，图中顶部的数据98表示测线号，采集的为同一条测线上的地震道数据。图中底部的数据表示该条测线上不同位置的地震道。纵轴表示地震波的传播时间。如图4b为采用地震勘测方法采集的地层下反射面反射的地震波数据，按偏移距增量80m的间隔将数据体分组后抽取其中的900-980m的一组数据，其中包括缺失的地震道。图4c为采用本发明所述方法的处理效果图，可见采用本发明采用的方法处理后，剖面形态与原始剖面形态较为一致，剖面的真实性更加可靠，有效的填补了空道，改善了偏移成像效果。

图5a为图4b中的数据经常规插值法处理后的效果图，图5b为采用本发明所述方法的处理效果图。如图上方框内部所示，本发明所述方法的处理效果较插值法，断面更为连续，形态稳定可靠，倾斜地层的成像也要好于插值法的处理效果。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种处理叠前偏移距分组地震数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、基于地层下反射面上的反射面元对地震数据进行分组以获取第一面元数据体；

步骤二、基于偏移距对所述第一面元数据体整体分组并对每组中缺失反射面元对应的空道插入估计值以获取第二面元数据体；

步骤三、基于所述反射面元对所述第二面元数据体整体分组并对每组中缺失偏移距对应的空道插入估计值以获取第三面元数据体；

步骤四、基于所述偏移距对所述第三面元数据体整体分组以获取第四面元数据体来进行叠前偏移处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤二中，进一步包括，

对所述第一面元数据体进行静校正和动校正；

基于偏移距对经过静校正和动校正后的第一面元数据体进行分组；

确定分组后的第一面元数据体中每组数据中缺失反射面元对应的空道的统计范围，并依据所述统计范围中除空道之外的地震道对空道插入估计值以获取第二面元数据体。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于偏移距对经过静校正和动校正后的第一面元数据体进行分组包括：基于偏移距分布的范围，以固定的偏移距增量将偏移距划分为多个不同的偏移距范围，并基于不同的偏移距范围对静校正和动校正后的第一面元数据体分组成对应不同偏移距范围的数据体。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对应每个所述偏移距范围内的空道的数量小于该偏移距范围内的地震道的总数的30％。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述统计范围设置为观测系统的横向分辨率。

6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，插入估计值以获取第二面元数据体包括以下步骤：

计算所述统计范围内除缺失反射面元对应的空道之外的地震道的权值因子：

W(|x-x_i|,|y-y_i|,f_xi,f_yi)＝sin c(|x-x_i|,f_xi)sin c(|y-y_i|,f_yi)

$\sin c\left(x\right)=\frac{\sin \left(\mathrm{sfx}\right)}{\mathrm{sfx}}$

其中，s为算子长度，f为频率，x为输入道到输出道的距离，f_xi为输入道i的x方向的频率，f_yi为输入道i的y方向的频率，|x-x_i|为输出道与输入道i的x方向的距离，|y-y_i|为输出道与输入道i的y方向的距离；

基于权值因子计算输出道的插值因子：

$D^{\′}(x,y,t)=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}D[x_i,y_i,t-\mathrm{\Δt}(x-x_i,y-y_i,{\mathrm{dip}}_i)]W\left(\right|x-x_i|,|y-y_i|,f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}})}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}W\left(\right|x-x_i|,|y-y_i|,f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}})}$

其中，D'(x,y,t)为输出道(x,y)在样点时间t的振幅值，dip_i为倾角，D[x_i,y_i,t-Δt(x-x_i,y-y_i,dip_i)]为输入道同时间样点t的振幅值，Δt(x-x_i,y-y_i,dip_i)为校正值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤三中，进一步包括：

基于所述反射面元对第二面元数据体整体进行分组，确定每组中缺失偏移距对应的空道，统计所述缺失偏移距的相邻两侧的有效偏移距的地震道，从而获得所述缺失偏移距的相邻两侧的有效偏移距的地震道的振幅加权系数；

基于所述缺失偏移距的相邻两侧的有效偏移距的地震道振幅和对应的振幅加权系数对所述缺失偏移距的空道插入估计值以获取第三面元数据体。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述有效偏移距为该偏移距对应的地震道至少被地下反射的地震波覆盖一次。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述缺失偏移距的空道的振幅通过以下公式计算：

A_jk,i＝a_jk,iw_jk

其中，A_jk,i为第j个面元内缺失第k个偏移距的空道的叠前地震道振幅，a_jk,i为第j个面元内第k-1个偏移距和第k+1个偏移距的全部叠前地震道振幅之和，i为时间采样点索引，w_jk为第j个面元内第k个偏移距地震道的振幅加权系数。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述振幅加权系数通过以下公式计算：

$w_{\mathrm{jk}}=f\left(\frac{1}{n_{\mathrm{jk}}}\right)$

其中，n_jk为第j个面元内第k个偏移距分布密度，n_jk为第j个面元内第k-1个偏移距和第k+1个偏移距的地震道的数量之和，f为一个与n_jk成反比例关系的线性函数。