CN104483704A - 基于avo异常类型约束的剩余相位校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于AVO异常类型约束的剩余相位校正方法，具体步骤包括：(1)激发地震波并记录工区地震波，生成可使用的CMP道集或CRP道集；(2)对输入的CMP/CRP道集进行傅里叶变换；(3)对处理后的CMP/CRP道集进行相位动校正；(4)对经过相位动校正处理后的CMP/CRP道集进行相位统计及相位滤波；(5)对CMP/CRP道集进行频率域PMO修正，(6)对完成频率域PMO修正的CMP/CRP道集进行反傅里叶变换；(7)将时间域的CMP/CRP道集直接输出得到时域PMO道集；(8)将输出得到的时域PMO道集应用于AVO分析解释，应用于油气检测。

Description

基于AVO异常类型约束的剩余相位校正方法

技术领域

本发明涉及石油地球物理勘探技术领域，是应用于地震数据体上，消除道集上的剩余时差，校平同相轴，为AVO油气检测提供较可靠的基础数据的一种基于AVO异常类型约束的剩余相位校正方法。

背景技术

地震勘探是通过人工方式(炸药、可控震源、气枪等)激发地震波，在地表或地下以一定方式用单分量或多分量传感器记录地下介质的振动情况，由于地震波在介质中传播时，其路径、振动强度、频率、相位、波形等将随所通过介质的性质及界面的几何形态的不同而发生变化，通过对传感器记录的地震数据进行处理、分析以获得地下的介质性质和地质构造形态，进而寻找油气等资源的地球物理勘探方法。

AVO(Amplitude Versus Offset,振幅随偏移距的变化)技术用于研究地震反射振幅随炮点与接收器之间的距离即炮检距(或入射角)的变化特征来探讨反射系数响应随炮检距(或入射角)的变化,进而确定反射界面上覆、下伏介质的岩性特征及物性参数。借助AVO分析，地球物理学家可以更好地进行油气检测。AVO类型可分为4类。

AVO分析以及AVO反演目的是为了进行地下油气预测，其利用的基础数据可能是经过NMO/DMO动校正处理的CMP道集、叠前时间偏移处理CRP道集(共反射点道集)以及叠前深度偏移处理的CIP道集(共成像点集)。较理想的数据是道集内针对某特定反射波的同相轴是水平。但事实是由于地下地质情况比较复杂，经过上述处理得到的道集数据总是存在剩余时差或者同相轴相位畸变，从而影响AVO的油气检测效果。

针对这一问题，国内外文献对地震资料的剩余时差校正有一定的研究。曲寿利(曲寿利，AVO分析中的剩余时差校正。石油地球物理勘探，1991,26(4))提出应用统计学方法在地震资料处理中求取剩余静校正量，从而解决剩余时差的校正问题，具体方法如下：1)相关法，即利用时窗内的各道与标准道的相关函数计算得出剩余时差。2)最近波峰(波谷)法，在给定的时窗内,判别拾取某一反射波的各道距离由叠加道选定的时窗中心最近的波峰(或波谷)处的时间值,并对拾取的初始时间值进行适当的空间平滑滤波。时窗中心时间与平滑滤波后时间的差值,就是某一反射波各道的校正量。采用最近波谷(波峰)法,在选择时窗中心时应相应选择在该反射波的平均波谷(波峰)上。3)最大波峰(或波谷)法，与第二种方法基本上相同,只是拾取的时间是时窗内最大的波峰(或波谷)值处的时间。同时，其通过数值实验验证了最近波峰(波谷)法在剩余时差校正中的有效性。随着技术的发展，技术人员也逐渐地开始关注基于相位的时差校正方法。Eugene Lichman(Eugene Lichman，Automated phase-based moveout correction.SEG 1999Expanded Abstracts,volume 27:1150-1153)提出了基于相位的时差校正方法，其指出该方法可用于动校正前的资料,提出先用该方法将不同偏移距各道信号的到达时校正到最小偏移距道的到达时,再进行从最小偏移距道零偏移距的动校正,并给出了求取参考道相位谱的递推公式。林伯香、孙建国(林伯香孙建国，相位替换法剩余时差校正。石油物探，2001,40(3))发展了一种基于相位替换的时差校正方法,该方法应用于实际资料仅适合动校正后的数据。使用分时窗相位替换处理(即使用叠加去噪后的地震道作为参考道进行相位替换处理)，保持相位的一致性从而拾取正确AVO信息。

另外，常规动校正方法对于大偏移距道会产生拉伸畸变，导致在AVO资料解释中产生误区。目前解决动校正拉伸畸变的简单方法是切除畸变区，但是这将损失畸变区的大量有效信息。因此很有必要研究一种沿着偏移距方向相位一致性及保幅性较好的动校正方法及提高资料分辨率的方法。基于前人研究的理论支持，我们提出了新的相位动校正方法。传统的相位动校正方法并未考虑到AVO类型的影响,针对一、二类AVO异常类型，道集资料随着偏移距的变化会发生极性反转的现象，传统的相位动校正方法并未考虑到这一点，这往往会对最终的油气检测结果造成错误的判别，本次提出的方法充分考虑到这一点，从而最终消除动校拉伸，有效提高资料的保真度。

发明内容

本发明的目的是通过在CMP/CRP道集上提取相位模型道，在AVO类型的约束下将道集内同相轴的相位对齐，提供了一种更有效保真的相位动校正方法。

本发明通过以下技术方案实现：

基于AVO异常类型约束的剩余相位校正方法，具体步骤包括：

(1)激发地震波并记录工区地震波，按常规地震资料处理流程对记录的地震资料进行前期基础处理包括数据解编、去噪、振幅补偿、速度分析、压制多次波、叠前时间偏移、常规动校正等步骤，生成可使用的CMP道集或CRP道集；

(2)对输入的CMP/CRP道集进行傅里叶变换，将其由时间域转换到频率域，在频率域中进行振幅及相位计算，并对振幅谱进行去除噪音处理；

(3)对处理后的CMP/CRP道集进行相位动校正(PMO)，如下：

对于动校正后某地震道时间序列s(t)可写为：

$s\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\mathrm{\δ}(t-t_i)---\left(1\right)$

其中n为地震道的采样点数目，t_i及a_i分别为到达时和对应的振幅值；δ(t-t_i)为δ函数；

s(t)的振幅谱为：

$\left|S\left(\mathrm{\ω}\right)\right|=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^2+2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_j\cos \left(\mathrm{\ω}(t_i-t_j)\right)}---\left(2\right)$

其对应的相位谱为：

$\mathrm{\Φ}\left(\mathrm{\ω}\right)=\arccos \frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\cos \left(\mathrm{\ω}{t}_i\right)}{\left|S\left(\mathrm{\ω}\right)\right|}---\left(3\right)$

其中,t_i,t_j为所有到达时，(t_i-t_j)为所有到达时的时差；

(4)对经过相位动校正处理后的CMP/CRP道集进行相位统计及相位滤波；

(5)对CMP/CRP道集进行频率域PMO修正，对于具有第一、二类极性反转的AVO资料，采用相位谱条件约束，在作PMO之前，用井的资料做AVO正演模型，分析含气砂岩的类型，方法如下；

A.远、中、近叠加道相位组合法：

Φ_mj(ω)＝W_aΦ_a(ω)+W_bΦ_b(ω)+W_cΦ_c(ω)  (4)

其中Φ_a(ω)、Φ_b(ω)、Φ_c(ω)分别表示近、中、远道叠加相位谱，W_a、W_b、W_c是相对应的加权系数；

B.约束条件相位谱法：

定义Φ_mj(ω)＝Φ_m(ω)+Φ_c为第j道条件约束相位谱，其中Φ_c为约束相位；通常可取Φ_c＝0、π/4、π、2π；只有当实际地震道相位Φ_j(ω)与模型道相位Φ_m(ω)之差异大于π值时，使地震道相位产生反转；

设模型道的相位谱为Φ_m(ω)，则PMO算法为：

s_j(t)＝FFT^-1[A_j(ω)exp(iΦ_m(ω))]  (5)

其中j为CRP道集中的道序号，A_j(ω)为第j道的振幅谱，FFT^-1表示为逆FFT过程。

定义：

${\mathrm{\Φ}}_{j+1}\left(\mathrm{\ω}\right)=I_n\left\{\ln \right[\mathrm{FFT}\underset{k=1}{\overset{j+1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{FFT}}^{-1}\left[A_k\left(\mathrm{\ω}\right)\exp \left(i{\mathrm{\Φ}}_j\left(\mathrm{\ω}\right)\right)\right]\left]\right\}---\left(6\right)$

则PMO的模型道相位谱可取用：

${\mathrm{\Φ}}_m\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{j\→J}{\lim }{\mathrm{\Φ}}_j\left(\mathrm{\ω}\right),J\∈(1,n)---\left(7\right)$

(6)对完成频率域PMO修正的CMP/CRP道集进行反傅里叶变换，将其由频率域转换返还至时间域；

(7)将时间域的CMP/CRP道集直接输出得到时域PMO道集；

(8)将输出得到的时域PMO道集应用于AVO分析解释，应用于油气检测。

本发明方法的有益效果如下：

1、相位动校正方法，可以有效消除剩余时差，校平同相轴。更有利于研究振幅随偏移距的变化规律,进行AVO油气检测。

2、由于具有第一、第二类AVO特性的资料出现极性反转，常规的PMO方法对这类AVO资料的处理不利。本发明中提出的基于AVO异常类型约束的相位校正方法，较好的解决了这一问题，为AVO油气检测提供更可靠保真的数据。论证如下：我们选取具有AVO特性曲线响应的CMP道集，按照相位动校正具体实施步骤，分别应用常规的剩余相位动校正RPMO算法及本专利中具有约束条件的CPMO算法进行处理，并使用正常时差(NMO)校正作为参考。其对比效果如图1所示。

图1a)是具有三类AVO特征的模型的正常时差动校正道集。图1b)是模型经常规剩余动校正后RPMO的结果。对于第三类负波阻抗差的AVO资料，作了相位动校正(PMO)后，由于同相轴的相位一致性变好，可更好地研究反射波振幅随偏移距的变化规律；而对于具有正波阻抗差的第一、第二类砂岩，由于在RPMO方法中使用了一致性相位模型道，破坏了第一、二类AVO模型中极性反转的特征，应用效果较差。图1c)为模型经具有约束条件的CPMO算法动校正的结果。由于使用了近、中、远相位模型道约束条件，获得的CPMO结果与原模型一致。应用常规PMO方法不能处理的具有第一、第二类AVO特性资料，应用了CPMO方法后取得了较好的效果。

附图说明

图1是AVO模型的PMO方法试验对比图。图中，自左至右：(a)AVO模型NMO道集；(b)剩余相位动校正RPMO道集；(c)具有约束条件的CPMO道集。

图2是实际资料方法试验对比图。图中，常规处理后CRP道集(左)；本次相位较正后的道集(右)。

具体实施方式

实施例1

基于AVO异常类型约束的剩余相位校正方法，具体步骤包括：

(1)激发地震波并记录工区地震波，按常规地震资料处理流程对记录的地震资料进行前期基础处理包括数据解编、去噪、振幅补偿、速度分析、压制多次波、叠前时间偏移、常规动校正等步骤，生成可使用的CMP道集或CRP道集；

(2)对输入的CMP/CRP道集进行傅里叶变换，将其由时间域转换到频率域，在频率域中进行振幅及相位计算，并对振幅谱进行去除噪音处理；

(3)对处理后的CMP/CRP道集进行相位动校正(PMO)，如下：

对于动校正后某地震道时间序列s(t)可写为：

$s\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\mathrm{\δ}(t-t_i)---\left(1\right)$

其中n为地震道的采样点数目，t_i及a_i分别为到达时和对应的振幅值；δ(t-t_i)为δ函数；

s(t)的振幅谱为：

$\left|S\left(\mathrm{\ω}\right)\right|=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^2+2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_j\cos \left(\mathrm{\ω}(t_i-t_j)\right)}---\left(2\right)$

其对应的相位谱为：

$\mathrm{\Φ}\left(\mathrm{\ω}\right)=\arccos \frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\cos \left(\mathrm{\ω}{t}_i\right)}{\left|S\left(\mathrm{\ω}\right)\right|}---\left(3\right)$

其中,t_i,t_j为所有到达时，(t_i-t_j)为所有到达时的时差；

(4)对经过相位动校正处理后的CMP/CRP道集进行相位统计及相位滤波；

(5)对CMP/CRP道集进行频率域PMO修正，对于具有第一、二类极性反转的AVO资料，采用相位谱条件约束，在作PMO之前，用井的资料做AVO正演模型，分析含气砂岩的类型，方法如下；

A.远、中、近叠加道相位组合法：

Φ_mj(ω)＝W_aΦ_a(ω)+W_bΦ_b(ω)+W_cΦ_c(ω)  (4)

其中Φ_a(ω)、Φ_b(ω)、Φ_c(ω)分别表示近、中、远道叠加相位谱，W_a、W_b、W_c是相对应的加权系数；

B.约束条件相位谱法：

定义Φ_mj(ω)＝Φ_m(ω)+Φ_c为第j道条件约束相位谱，其中Φ_c为约束相位；通常可取Φ_c＝0、π/4、π、2π；只有当实际地震道相位Φ_j(ω)与模型道相位Φ_m(ω)之差异大于π值时，使地震道相位产生反转；

设模型道的相位谱为Φ_m(ω)，则PMO算法为：

s_j(t)＝FFT^-1[A_j(ω)exp(iΦ_m(ω))]  (5)

其中j为CRP道集中的道序号，A_j(ω)为第j道的振幅谱，FFT^-1表示为逆FFT过程。

定义：

${\mathrm{\Φ}}_{j+1}\left(\mathrm{\ω}\right)=I_n\left\{\ln \right[\mathrm{FFT}\underset{k=1}{\overset{j+1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{FFT}}^{-1}\left[A_k\left(\mathrm{\ω}\right)\exp \left(i{\mathrm{\Φ}}_j\left(\mathrm{\ω}\right)\right)\right]\left]\right\}---\left(6\right)$

则PMO的模型道相位谱可取用：

${\mathrm{\Φ}}_m\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{j\→J}{\lim }{\mathrm{\Φ}}_j\left(\mathrm{\ω}\right),J\∈(1,n)---\left(7\right)$

(6)对完成频率域PMO修正的CMP/CRP道集进行反傅里叶变换，将其由频率域转换返还至时间域；

(7)将时间域的CMP/CRP道集直接输出得到时域PMO道集；

(8)将输出得到的时域PMO道集应用于AVO分析解释，应用于油气检测。

图2是实际资料的相位校正方法试验，其中左图为CRP道集；右图为用应用基于AVO异常类型约束的相位校正方法处理之后的道集资料。对比可见常规的正常时差校正之后CRP道集中仍存在同相轴扭曲现象，而经过相位校正方法处理后，其相位一致性较好，校平了扭曲的同相轴并保持了振幅随偏移距变化的相对关系，可较好的用于AVO油气检测当中。

Claims (1)

1.一种基于AVO异常类型约束的剩余相位校正方法，步骤包括：

(1)激发地震波并记录工区地震波，按常规地震资料处理流程对记录的地震资料进行前期基础处理包括数据解编、去噪、振幅补偿、速度分析、压制多次波、叠前时间偏移、常规动校正等步骤，生成可使用的CMP道集或CRP道集；

(2)对输入的CMP/CRP道集进行傅里叶变换，将其由时间域转换到频率域，在频率域中进行振幅及相位计算，并对振幅谱进行去除噪音处理；

(3)对处理后的CMP/CRP道集进行相位动校正(PMO)，如下：

对于动校正后某地震道时间序列s(t)可写为：

$s\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\mathrm{\δ}(t-t_i)---\left(1\right)$

其中n为地震道的采样点数目，t_i及a_i分别为到达时和对应的振幅值；δ(t-t_i)为δ函数；

s(t)的振幅谱为：

$\left|S\left(\mathrm{\ω}\right)\right|=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^2+2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_j\cos \left(\mathrm{\ω}(t_i-t_j)\right)}---\left(2\right)$

其对应的相位谱为：

$\mathrm{\Φ}\left(\mathrm{\ω}\right)=\arccos \frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\cos \left(\mathrm{\ω}{t}_i\right)}{\left|S\left(\mathrm{\ω}\right)\right|}---\left(3\right)$

其中,t_i,t_j为所有到达时，(t_i-t_j)为所有到达时的时差；

(4)对经过相位动校正处理后的CMP/CRP道集进行相位统计及相位滤波；

(5)对CMP/CRP道集进行频率域PMO修正，对于具有第一、二类极性反转的AVO资料，采用相位谱条件约束，在作PMO之前，用井的资料做AVO正演模型，分析含气砂岩的类型，方法如下；

A.远、中、近叠加道相位组合法：

${\mathrm{\Φ}}_{m_j}\left(\mathrm{\ω}\right)=W_a{\mathrm{\Φ}}_a\left(\mathrm{\ω}\right)+W_b{\mathrm{\Φ}}_b\left(\mathrm{\ω}\right)+W_c{\mathrm{\Φ}}_c\left(\mathrm{\ω}\right)---\left(4\right)$

其中Φ_a(ω)、Φ_b(ω)、Φ_c(ω)分别表示近、中、远道叠加相位谱，W_a、W_b、W_c是相对应的加权系数；

B.约束条件相位谱法：

定义为第j道条件约束相位谱，其中Φ_c为约束相位；

通常可取Φ_c＝0、π/4、π、2π；只有当实际地震道相位Φ_j(ω)与模型道相位Φ_m(ω)之差异大于π值时，使地震道相位产生反转；

设模型道的相位谱为Φ_m(ω)，则PMO算法为：

s_j(t)＝FFT^-1[A_j(ω)exp(iΦ_m(ω))]         (5)

其中j为CRP道集中的道序号，A_j(ω)为第j道的振幅谱，FFT^-1表示为逆FFT过程。

定义：

${\mathrm{\Φ}}_{j+1}\left(\mathrm{\ω}\right)=I_n\left\{\ln \right[\mathrm{FFT}\underset{k=1}{\overset{j+1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{FFT}}^{-1}\left[A_k\left(\mathrm{\ω}\right)\exp \left(i{\mathrm{\Φ}}_j\left(\mathrm{\ω}\right)\right)\right]\left]\right\}---\left(6\right)$

则PMO的模型道相位谱可取用：

${\mathrm{\Φ}}_m\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{j\→J}{\lim }{\mathrm{\Φ}}_j\left(\mathrm{\ω}\right),J\∈(1,n)---\left(7\right)$

(6)对完成频率域PMO修正的CMP/CRP道集进行反傅里叶变换，将其由频率域转换返还至时间域；

(7)将时间域的CMP/CRP道集直接输出得到时域PMO道集；

(8)将输出得到的时域PMO道集应用于AVO分析解释，应用于油气检测。