CN104536048A - 一种自动切除地震波波至的方法 - Google Patents

Abstract

一种自动切除地震波波至的方法，适用于地震勘探资料处理领域，特点是：计算第k层的折射波临界角α_k-1(0≦k≦n-1)的余弦值；将折射波临界角α_k-1(0≦k≦n-1)的余弦值代入第n(n>2)层的折射波时距曲线方程；对每一个折射层求解折射波时距曲线方程，得到偏移距X上所有折射波的波至时间，当X小于盲区半径时，折射波的波至时间取值为0；取其中的最大值t_Xmax，为偏移距X上的切除值；把所有偏移距对应的t_Xmax值连接成线后获得折射波自动切除线；取地层的层数n＝2，此时的地层模型为低降速带模型，采用浅层折射波法实现地震波波至的自动切除。本发明能准确剔除折射干扰能够保证取得较真实的分辨率。

Description

一种自动切除地震波波至的方法

技术领域

本发明适用于地震勘探资料处理领域，对炮集和共中心点(CMP)道集进行自动切除，消除异常振幅压制、反褶积和速度分析等过程中折射波波至带来的异常干扰，是一种自动切除地震波波至的方法。

背景技术

目前在进行地震资料处理时，特别是在异常振幅压制、反褶积以及速度谱分析等阶段需要切除有效反射波之前的波至(顶切初至)，以消除计算干扰。但不管是在单炮集上还是在CMP道集上，这种对地震波的波至切除都是依靠工作人员自身的经验积累，根据资料的原始面貌凭感觉手动拾取切除量来切除地震资料。传统做法受采集资料品质的影响较大，通常会造成有效反射资料浪费或者切除不足，对远偏移距的浅层成像产生不利影响。即使是在地震资料的信噪比很高时，每次在手动切除时，还要剔除坏道，否则在切除时会产生切除曲线诡异跳跃的现象。根据资料检索结果，目前在拾取切除量时，系统不能够准确快速的自动切除，没有一条理论的切除线供参考，导致切除的精度不高。

发明目的

本发明目的在于提供一种在反褶积压缩子波时，能准确剔除折射干扰能够保证取得较真实的分辨率并降低人工切除的难度和减少人工操作时间的自动切除地震波波至的方法。

发明内容

本发明通过以下步骤实现：

1)根据由微测井或测井得到的n层水平层状介质的层速度和厚度，第k层的速度为v_k-1(0≦k≦n-1)，地层厚度为h_k-1(0≦k≦n-1)，用下式计算第k层的折射波临界角α_k-1(0≦k≦n-1)的余弦值：

cosα_k-1＝(1-(v_k-1/v_k)²)^0.5     (1)

式中，

α_k-1是第k层的折射波临界角，

v_k-1是第k层的速度，

v_k是第k+1层的速度，

这里0≦k≦n-1，n是地层的层数；

2)将折射波临界角α_k-1(0≦k≦n-1)的余弦值代入第n(n>2)层的折射波时距曲线方程：

$t=\frac{X}{v_{n-1}}\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{2n}_{k-1}\cos {\mathrm{\α}}_{k-1}}{v_{k-1}}----\left(2\right)$

式中，0≦k≦n-1，n是地层的层数，

X是偏移距，

v_n-1是第n层地层的速度，

h_k-1是第k层地层的厚度，

α_k-1是第k层地层的折射波临界角，

v_k-1是第k层的速度，

t是折射波在偏移距X处的旅行时间；

3)对每一个折射层求解折射波时距曲线方程，得到偏移距X上所有折射波的波至时间，当X小于盲区半径时，折射波的波至时间取值为0；取其中的最大值t_Xmax，作为偏移距X上的切除值。

其中t_Xmax为同一偏移距X上所有折射波波至值中(t₀,……,t_n-1)的最大值。

4)把所有偏移距对应的t_Xmax值连接成线后获得折射波自动切除线；

5)取地层的层数n＝2，此时的地层模型为低降速带模型，采用浅层折射波法实现地震波波至的自动切除。

本发明在野外地震采集阶段，采用微测井、小折射等手段获得准确的低降速带地层信息，将步骤(2)折射波时距曲线方程简化为下式：

$t=\frac{X}{v_1}+\frac{{2h}_0\cos {\mathrm{\α}}_0}{v_0}---\left(3\right)$

式中，X是偏移距，

v₀，v₁分别是是第1层和第2层地层的速度，

h₀是第1层地层的厚度，

α₀是第一层地层的折射波临界角，

t是折射波在偏移距X处的旅行时间；

求解方程式(3)得到一系列(X，t)点，连接各点获得浅层折射波自动切除线；把自动切除线运用到共中心点(CMP)道集、炮集或共检波点集上并把自动切除线以前的数据切掉，实现地震波波至的自动切除。

发明效果

本发明能够有效切除有效波波至附近的强干扰；同样自动切除线也可以作为人工切除的参考或者指导；能够限制和保障参与后续计算的数据，产生更加真实的计算结果。特别是在反褶积压缩子波时，准确剔除折射干扰能够保证取得较真实的分辨率并降低人工切除的难度和减少人工操作时间，具有更高的准确性和快速性。

附图说明

图1：本发明折射波与反射波切割示意图。

图2：本发明自动切除与手动切除在CMP道集上的对比示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实例详细说明本发明。

地震波在水平层状介质中传播，当入射角大于临界角时即产生折射地震波。在地震记录上，折射波时距曲线表现为直线，折射波速度越小，其时距曲线斜率越大；而反射波的时距曲线特征近似于双曲线。在单炮记录上折射波对反射波有切割作用，即反射波和折射波有重叠区域(如图1所示)，在它们的重叠区域折射波严重干扰和扭曲有效反射波。正是因为在上述重叠区域折射波对反射波有切割作用，为我们提供了一种利用折射波自动切除波至干扰的方法。

已知n层水平层状介质，第k层的层速度、临界角和厚度分别记作v_k-1、α_k-1和h_k-1，(k＝0,1,2,……n-1)。

自动切除方法的实施方式如下：

1)通过微测井或测井可以得到n层水平层状介质的层速度和厚度，第k层的速度为v_k-1(0≦k≦n-1)，地层厚度为h_k-1(0≦k≦n-1)。根据斯奈尔定理得到第k层地层的临界角方程：

sinα_k-1＝v_k-1/v_k       (4)

根据该方程和同角三角函数间的关系式：sin²α_k-1+cos²α_k-1＝1，可以推导出第k层的折射波临界角α_k-1(0≦k≦n-1)的余弦值表达式(5)。

cosα_k-1＝(1-(v_k-1/v_k)²)^0.5     (5)

(4)式和(5)式中，

α_k-1是第k层的折射波临界角，

v_k-1是第k层的速度，

v_k是第k+1层的速度，

这里0≦k≦n-1，n是地层的层数；

2)将由方程式(5)求得的各地层的折射波临界角α_k-1(0≦k≦n-1)的余弦值代入第n(n>2)层的折射波时距曲线方程：

$t=\frac{X}{v_{n-1}}\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{2n}_{k-1}\cos {\mathrm{\α}}_{k-1}}{v_{k-1}}----\left(6\right)$

式中，0≦k≦n-1，n是地层的层数，

X是偏移距，

v_n-1是第n层地层的速度，

h_k-1是第k层地层的厚度，

α_k-1是第k层地层的折射波临界角，

v_k-1是第k层的速度，

t是折射波在偏移距X处的旅行时间；

3)对每一个折射层求解折射波时距曲线方程(6)，得到偏移距X上所有折射波的波至时间，当X小于盲区半径时，折射波的波至时间取值为0；取其中的最大值t_Xmax作为偏移距X上的切除值；

其中t_Xmax为同一偏移距X上所有折射波波至值中(t₀,……,t_n-1)的最大值；

4)把所有偏移距(X)对应的t_Xmax值连接成线后获得折射波自动切除线；

5)图1显示，浅层折射波①的时距曲线的斜率最大，在折射波和反射波的重叠干扰区域⑤部分，浅层折射波①的时距曲线就是自动切除线。因此，取地层的层数n＝2，利用浅层折射波法实现地震波波至的自动切除。

本发明采用在野外地震采集阶段通过微测井、小折射等手段获得的准确的低降速带地层信息。将n>2时的折射波时距曲线方程简化为n＝2时的浅层折射波时距曲线方程。如下所示：

$t=\frac{X}{v_1}+\frac{{2h}_0\cos {\mathrm{\α}}_0}{v_0}---\left(7\right)$

式中，X是偏移距，

v₀，v₁分别是是第1层和第2层地层的速度，

h₀是第1层地层的厚度，

α₀是第一层地层的折射波临界角，

t是折射波在偏移距X处的旅行时间；

求解方程式(7)得到一系列(X，t)点，连接各点获得浅层折射波自动切除线；把自动切除线运用到共中心点(CMP)道集、炮集或共检波点集上并把自动切除线以前的数据切掉，实现地震波波至的自动切除。

本发明基于波在地层中传播的地球物理规律，构建出一种自动的地震波波至切除方法，能够干净切除有效波波至附近的强干扰。

下面通过实例展示本发明的具体实施方式。

实例一是利用一处微测井数据来展示自动切除的方法。

已知第一层地层(低降速带)的速度v₀＝417m/s，第二层地层(下伏高速层)的速度v₁＝1739m/s，第一层地层的厚度h₀＝2.3m。那么根据浅层折射波求解自动切除线的步骤如下：

(1)根据方程(1)求得浅层折射波临界角cosα₀＝(1-(v₀/v₁)²)^0.5＝0.9708；式中，α0是第一层地层的折射波临界角。

(2)这里，地层的层数n取值为2，因此采用方程(7)：

$t=\frac{X}{v_1}+\frac{{2h}_0\cos {\mathrm{\α}}_0}{v_0}$

来计算浅层折射波在不同偏移距上的旅行时。

式中，X是偏移距，

t是对应偏移距X的折射波旅行时间。

(3)计算最大折射波旅行时，即切除值。

表1：实例一求解最大折射波旅行时

X	176	506	985	1488	1984	2492	2980	3522
									t折	0.011	0.302	0.577	0.866	1.152	1.444	1.724	2.036
t反射	0.101	0.291	0.566	0.856	1.141	1.433	1.714	2.025
									tXmax	0.101	0.302	0.577	0.866	1.152	1.444	1.724	2.036

上表中X行是偏移距，t_折行是浅层折射波波至时间，t_反射是第一层地层的反射波波至时间。t_Xmax行是选取的最大旅行时间，即切除值。

(4)在CMP道集上显示每个偏移距对应的切除值并把它们连接成线(参见附图2)。

(5)在CMP道集上对每一道的地震数据应用切除，或者根据切除值在大道集上显示切除线来指导手动拾取切除线。

图2是实例一中自动切除与手动切除在CMP道集上的对比示意图。黑色粗线为手动拾取的切除线；黑色细线是浅层折射波的波至线，即自动切除线。

实例二是利用另外一处的微测井数据来展示自动切除的方法。

已知第一层地层的速度v₀＝562m/s，第二层地层(下伏高速层)的速度v₁＝1642m/s，第一层地层的厚度h₀＝3.5m。那么根据浅层折射波求解波至自动切除线的步骤如下：

(1)根据方程(1)求得浅层折射波临界角cosα₀＝(1-(v₀/v₁)²)^0.5＝0.9396；式中，α₀是第一层地层的折射波临界角。

(2)这里，地层的层数n取值为2，因此采用方程(7)：

$t=\frac{X}{v_1}+\frac{{2h}_0\cos {\mathrm{\α}}_0}{v_0}$

来计算浅层折射波在不同偏移距上的旅行时。

式中，X是偏移距，

t是对应偏移距X的折射波旅行时间。

(3)计算最大折射波旅行时，即切除值。

表2：实例二求解最大折射波旅行时

X	1782.4	2105.0	2491.9	2975.6	3282.6	3621.1
							t折	1.097	1.294	1.529	1.824	2.011	2.217
t反射	1.086	1.282	1.518	1.812	1.999	2.205
							tXmax	1.097	1.294	1.529	1.824	2.011	2.217

上表中X行是偏移距，t_折行是浅层折射波波至时间，t_反射是第一层地层的反射波波至时间。t_Xmax行是选取的最大旅行时间，即切除值。

(4)在CMP道集或炮集上显示每个偏移距对应的切除值并把它们连接成切除线。

(5)在CMP道集或炮集上对每一道的地震数据应用切除，或者根据切除值在大道集上显示切除线来指导手动拾取切除线。

表3：实例一中自动切除值与手动切除值对比

X	176	506	985	1488	1984	2492	2980	3522
									t切	0.101	0.302	0.577	0.866	1.152	1.444	1.724	2.036
t手	0.163	0.251	0.433	0.640	1.009	1.385	1.736	2.131
									t100	0.164	0.324	0.589	0.874	1.158	1.449	1.729	2.040
t200	0.262	0.382	0.622	0.897	1.175	1.462	1.740	2.049

表3为实例一中折射波切除法(t_切行)、人工切除法(t_手行)与反射波波至时间(其它行)对比。X为偏移距，t_切为浅层折射波波至法时间，t_手为人工切除时间，t₁₀₀是第二层地层厚度为100米时反射波的理论波至时间(单位为秒)，t₂₀₀是第二层地层厚度为200米时反射波的理论波至时间。

图2显示，与凭借经验的手动切除相比，浅层折射波切除法与反射波有更好的吻合逼近关系。

表3说明，人工切除的精度不好控制，切除值偏差较大；浅层折射波波至切除法则具有很好的稳定性。

根据在野外实际生产中的应用结果，本发明具有良好的适用性。

Claims (2)

1.一种自动切除地震波波至的方法，特点是通过以下步骤实现：

1)根据由微测井或测井得到的n层水平层状介质的层速度和厚度，第k层的速度为v_k-1(0≦k≦n-1)，地层厚度为h_k-1(0≦k≦n-1)，用下式计算第k层的折射波临界角α_k-1(0≦k≦n-1)的余弦值：

cosα_k-1＝(1-(v_k-1/v_k)²)^0.5    (1)

式中，

α_k-1是第k层的折射波临界角，

v_k-1是第k层的速度，

v_k是第k+1层的速度，

这里0≦k≦n-1，n是地层的层数；

2)将折射波临界角α_k-1(0≦k≦n-1)的余弦值代入第n(n>2)层的折射波时距曲线方程：

$t=\frac{X}{v_{n-1}}\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{2n}_{k-1}\cos {\mathrm{\α}}_{k-1}}{v_{k-1}}----\left(2\right)$

式中，0≦k≦n-1，n是地层的层数，

X是偏移距，

v_n-1是第n层地层的速度，

h_k-1是第k层地层的厚度，

α_k-1是第k层地层的折射波临界角，

v_k-1是第k层的速度，

t是折射波在偏移距X处的旅行时间；

3)对每一个折射层求解折射波时距曲线方程，得到偏移距X上所有折射波的波至时间，当X小于盲区半径时，折射波的波至时间取值为0；取其中的最大值t_Xmax，作为偏移距X上的切除值；

其中t_Xmax为同一偏移距X上所有折射波波至值中(t₀,……,t_n-1)的最大值；

4)把所有偏移距对应的t_Xmax值连接成线后获得折射波自动切除线；

5)取地层的层数n＝2，此时的地层模型为低降速带模型，采用浅层折射波法实现地震波波至的自动切除。

2.根据权利要求1的方法，在野外地震采集阶段，采用微测井、小折射等手段获得准确的低降速带地层信息后，将步骤2)中折射波时距曲线方程简化为下式：

$t=\frac{X}{v_1}+\frac{{2h}_0\cos {\mathrm{\α}}_0}{v_0}---\left(3\right)$

式中，X是偏移距，

v₀，v₁分别是是第1层和第2层地层的速度，

h₀是第1层地层的厚度，

α₀是第一层地层的折射波临界角，

t是折射波在偏移距X处的旅行时间；

求解方程式(3)得到一系列(X，t)点，连接各点获得浅层折射波自动切除线；把自动切除线运用到共中心点(CMP)道集、炮集或共检波点集上并把自动切除线以前的数据切掉，实现地震波波至的自动切除。