CN104635267A - 一种地震波分阶逆时偏移加权叠加成像方法 - Google Patents

Abstract

一种地震波分阶逆时偏移加权叠加成像方法，属于地质勘探技术领域，具体包括以下步骤：基于SRME方法，剔除地震数据中的所有多次波数据，得到纯一次波数据；基于纯一次波数据，应用SRME方法依次预测获得所有N阶多次波数据；应用逆时偏移成像方法分别对一次波数据和所有N阶多次波数据，根据基于正时和逆时波场能量的归一化互相关成像条件公式进行成像，得到一次波和N-1阶多次波的N个逆时偏移成像剖面；应用加权叠加方法将各剖面合成得到最终的成像剖面；本发明方法既利用一次波成像，也充分利用了多次波成像，最大限度的利用了地震勘探中各种波的信息，从而可保证成像剖面能够全面精确地反映地下地质构造。

Description

一种地震波分阶逆时偏移加权叠加成像方法

技术领域

本发明属于地质勘探技术领域，涉及一种地层构造成像方法，特别是关于一种应用于油气资源勘探开发领域的地震波偏移成像方法。

背景技术

地震勘探是最为有效的油气资源勘探开发技术，而地震偏移成像是地震勘探的关键技术环节，其可为地震解释人员提供能够精确反映地下地质构造的成像剖面，为油气开采提供重要的数据支撑。随着勘探的发展，偏移成像技术先后经历了从叠后偏移到叠前偏移、射线法偏移到波动方程偏移、时间偏移到深度偏移等的转变，其成像算法越来越先进、成像精度越来越高。在现阶段，基于波动方程的叠前逆时深度偏移成像(简称逆时偏移)是公认的解决复杂构造模型成像的最有效手段。

由于地震数据中包含一次反射波和各阶多次反射波，因此当前的逆时偏移方法主要有两种，一种是基于一次反射波进行成像(以下简称一次波逆时偏移)，一种是基于多次波进行成像(以下简称多次波逆时偏移)。一次波逆时偏移视各阶多次波为干扰并对其进行剔除，而事实上各阶多次波也是在地下介质中传播的地震反射波，其也包含了丰富的地下介质信息，甚至相比一次反射波，多次波在地下传播的射线路径更长，覆盖的区域更广，能够照明到一次反射波无法到达的阴影区，达到更大范围和更加均衡的地下照明度，理论上其可提供更加丰富的模型内部精细结构信息，因此仅应用一次反射波的一次波逆时偏移对于一次反射波无法到达的阴影区的成像遇到困难。

多次波逆时偏移当前的主要做法是首先基于原始地震记录(包含一次波和各阶多次波)应用SRME(自由界面多次波衰减)方法预测得到包含各阶多次波的纯多次波记录，然后以原始地震记录作为正时扰动震源，将预测得到的多次波记录作为逆时扰动进行逆时偏移成像，但这样的做法存在如下两个问题，首先多次波逆时偏移仅利用多次波信息进行成像，忽略了一次波偏移成像信息，从而导致偏移剖面中有关一次波覆盖区域的构造信息缺失；其次，多次波逆时偏移其将包含各阶多次波的地震数据整体偏移成像，其中的各阶多次波彼此之间会产生严重的串扰，会使得成像剖面中产生大量的串扰假象干扰最终偏移剖面的解释。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种地震波分阶逆时偏移加权叠加成像方法，本发明充分利用地震波中的一次波和多次波信息，将一次波和不同阶数的多次波分别精确偏移成像并加权叠加合成一张高精度的地震成像剖面，从而可为解释人员提供丰富准确的地下地质构造信息。

本发明采取以下技术方案：

一种地震波分阶逆时偏移加权叠加成像方法，具体包括以下步骤：

(1)基于SRME方法，剔除地震数据中的所有多次波数据，得到纯一次波数据；

(2)基于纯一次波数据，应用SRME方法预测获得纯一阶多次波数据，然后依次预测得出所有N阶多次波数据；

(3)应用逆时偏移成像方法分别对一次波数据和所有N阶多次波数据，根据基于正时和逆时波场能量的归一化互相关条件公式进行成像，得到一次波和N-1阶多次波的N个逆时偏移成像剖面；

a、以炮点处的震源作为正时扰动，进行时间正向传播模拟得到正时波场U₀(x,z,t)(其中x、z、t分别表示水平方向空间坐标、垂向空间坐标、时间坐标，以下同)，同时以检波点处的纯一次波数据作为逆时扰动，进行时间逆向传播模拟得到逆时波场R₀(x,z,t)，并按下式进行成像：

$S_0(x,z)=\frac{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_0(x,z,t)*R_0(x,z,t)}{\sqrt{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_0(x,z,t)*R_0(x,z,t)}},$ 由此得到一次波逆时偏移剖面；

b、以检波点处的纯一次波数据作为正时扰动，进行时间正向传播模拟得到正时波场U₁(x,z,t)，同时以检波点处的纯一阶多次波数据作为逆时扰动，进行时间逆向传播模拟得到逆时波场R₁(x,z,t)，并按下式进行成像：

$S_1(x,z)=\frac{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_1(x,z,t)*R_1(x,z,t)}{\sqrt{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_1(x,z,t)*R_1(x,z,t)}},$ 由此得到一阶多次波逆时偏移剖面；

c、以此类推，以检波点处的纯N-1阶多次波数据作为正时扰动，进行时间正向传播模拟得到正时波场U_N-1(x,z,t)，同时以检波点处的纯N阶多次波数据作为逆时扰动，进行时间逆向传播得到逆时波场R_N-1(x,z,t)，并按下式进行成像:

$S_{N-1}(x,z)=\frac{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_{N-1}(x,z,t)*R_{N-1}(x,z,t)}{\sqrt{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_{N-1}(x,z,t)*R_{N-1}(x,z,t)}},$ 由此可得N-1阶多次波成像剖面；

(4)将N个剖面进行加权叠加，得到最终的地震波分阶逆时偏移加权叠加成像剖面。

进一步，所述步骤(4)为将成像剖面由浅至深划分为M层，根据各个剖面在每层的成像精度确定每个剖面每个点的权重系数W_i(x,z)；将各个剖面按如下公式进行加权叠加，得到最终的成像剖面，所述公式为 $S(x,z)=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i(x,z)*W_i(x,z).$

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明方法既利用一次波成像，也充分利用了多次波成像，最大限度的利用了地震勘探中各种波的信息，从而可保证成像剖面能够全面的反映地下地质构造；2、本发明方法首先将一次波和各阶多次波分离，然后分别进行成像，避免了各种地震数据之间的串扰影响，保证了地震剖面的成像精度，避免了串扰假象的干扰。本发明可以广泛用于勘探地震的资料处理领域中，提高地震偏移成像的精度，进而提升油气勘探的效率和成功率。

附图说明

图1为著名的验证各种成像方法的Sigsbee2B模型；

图2为Sigsbee2B模型的第301炮原始数据(a)和纯一次波数据(b)；

图3为第301炮一阶(a)、二阶(b)和三阶(c)多次波数据；

图4为一次波逆时偏移成像剖面；

图5为一阶多次波逆时偏移成像剖面；

图6为二阶多次波逆时偏移成像剖面；

图7剖面层位划分示意图；

图8为地震波分阶逆时偏移加权叠加成像剖面及局部放大图；

图9为常规一次波逆时偏移成像剖面及局部放大图；

图10为常规多次波逆时偏移成像剖面及局部放大图。

具体实施方式

本发明提出的地震波分阶逆时偏移加权叠加成像方法，将原始地震数据波中的各种地震波(一次波和各阶多次波)分离并分别成像，再将各个成像剖面加权叠加，极大地丰富了成像剖面信息，提高了对复杂构造区域的成像精度。本发明的地震波分阶逆时偏移加权叠加成像方法主要分为四步，第一步，应用SRME方法剔除地震数据中的多次波，得到纯一次波数据；第二步，基于纯一次波数据预测得出一阶多次波数据，然后由一阶多次波数据预测得出二阶多次波数据，以此类推，可得出所有N阶多次波数据；第三步，应用逆时偏移成像方法对一次波数据和所有N阶多次波数据，根据基于正时和逆时波场能量的归一化互相关成像条件公式进行成像，可得到一次波和N-1阶多次波的N个逆时偏移成像剖面；第四步，将N个剖面进行加权叠加，得到最终的成像剖面。

图1为著名的Sigsbee2B盐丘模型，该模型构造复杂，包含高速盐丘体和诸多小高速体，是验证成像方法的经典模型。图2～图10为基于Sigsbee2B模型数据的地震波分阶逆时偏移加权叠加成像处理的相关图件，以下结合附图详细阐述本发明一种地震波分阶逆时偏移加权叠加成像方法处理的具体实施过程：

(1)基于原始地震数据(如图2(a)所示)，利用SRME方法剔除多次波，获得纯一次波数据(如图2(b)所示)；

(2)基于获得的纯一次波数据，利用SRME方法预测获得一阶多次波数据(如图3(a)所示)；

(3)基于获得的纯一阶多次波数据，利用SRME方法预测获得纯二阶多次波数据(如图3(b)所示)；

(4)基于获得的纯二阶多次波数据，利用SRME方法预测获得纯三阶多次波数据(如图3(c)所示)；

(5)以炮点处的震源作为正时扰动，进行时间正向传播模拟得到正时波场U₀(x,z,t)，同时以检波点处的纯一次波数据作为逆时扰动，进行时间逆向传播模拟得到逆时波场R₀(x,z,t)，并按下式进行成像：

$S_0(x,z)=\frac{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_0(x,z,t)*R_0(x,z,t)}{\sqrt{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_0(x,z,t)*R_0(x,z,t)}},$ 由此得到一次波逆时偏移剖面(如图4所示)；

(6)以检波点处的纯一次波数据作为正时扰动，进行时间正向传播模拟得到正时波场U₁(x,z,t)，同时以检波点处的纯二阶多次波数据作为逆时扰动，进行时间逆向传播模拟得到逆时波场R₁(x,z,t)，并按下式进行成像：：

$S_1(x,z)=\frac{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_1(x,z,t)*R_1(x,z,t)}{\sqrt{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_1(x,z,t)*R_1(x,z,t)}},$ 由此得到一阶多次波逆时偏移剖面(如图5所示)；

(7)以检波点处的纯二阶多次波数据作为正时扰动，进行时间正向传播模拟得到正时波场U₂(x,z,t)，同时以检波点处的纯三阶多次波数据作为逆时扰动，进行时间逆向传播模拟得到逆时波场R₂(x,z,t)，并按下式进行成像：：

$S_2(x,z)=\frac{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_2(x,z,t)*R_2(x,z,t)}{\sqrt{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_2(x,z,t)*R_2(x,z,t)}},$ 由此得到二阶多次波逆时偏移剖面(如图6所示)；

(8)将成像剖面由浅至深划分为4层(如图7所示)，根据各个剖面在每层的成像精度确定每个剖面每个点的权重系数W_i(x,z)，具体为：

①当(x,z)点位于第一层时，W₀(x,z)＝0.3，W₁(x,z)＝0.4，W₂(x,z)＝0.3；

②当(x,z)点位于第二层时，W₀(x,z)＝0.1，W₁(x,z)＝0.6，W₂(x,z)＝0.3；

③当(x,z)点位于第三层时，W₀(x,z)＝0.4，W₁(x,z)＝0.4，W₂(x,z)＝0.2；

④当(x,z)点位于第四层时，W₀(x,z)＝0.8，W₁(x,z)＝0.15，W₂(x,z)＝0.05。

(9)将3个剖面(S₀(x,z)、S₁(x,z)、S₂(x,z))按下式进行加权叠加，得到最终的成像剖面(如图8所示)。

$S(x,z)=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i(x,z)*W_i(x,z)$

图8、图9和图10分别为本发明方法所得的加权叠加成像剖面、常规一次波逆时偏移成像剖面和常规多次波逆时偏移成像剖面，为便于精细对比本发明方法的成像效果，将图8、图9和图10的浅层和深层局部构造(如图8～图10方框所示)放大，放大效果如图8～图10箭头所示。由图8～图10可知，常规一次波逆时偏移剖面深层成像精确而浅层成像模糊，常规多次波逆时偏移浅层成像精确但深层成像模糊，而本发明地震波分阶逆时偏移加权叠加成像方法的成像结果，无论是浅层的小高速体还是深层的盐丘下构造都实现了高精度成像。

Claims (2)

1.一种地震波分阶逆时偏移加权叠加成像方法，其特征在于它具体包括以下步骤：

(1)基于SRME方法，剔除地震数据中的所有多次波数据，得到纯一次波数据；

(2)基于纯一次波数据，应用SRME方法预测获得纯一阶多次波数据，然后依次预测得出所有N阶多次波数据；

(3)应用逆时偏移成像方法分别对一次波数据和所有N阶多次波数据，根据基于正时和逆时波场能量的归一化互相关条件公式进行成像，得到一次波和N-1阶多次波的N个逆时偏移成像剖面；

a、以炮点处的震源作为正时扰动，进行时间正向传播模拟得到正时波场U₀(x,z,t)(其中x、z、t分别表示水平方向空间坐标、垂向空间坐标、时间坐标，以下同)，同时以检波点处的纯一次波数据作为逆时扰动，进行时间逆向传播模拟得到逆时波场R₀(x,z,t)，并按下式进行成像：

$S_0(x,z)=\frac{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_0(x,z,t)*R_0(x,z,t)}{\sqrt{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_0(x,z,t)*R_0(x,z,t)}},$ 由此得到一次波逆时偏移剖面；

b、以检波点处的纯一次波数据作为正时扰动，进行时间正向传播模拟得到正时波场U₁(x,z,t)，同时以检波点处的纯一阶多次波数据作为逆时扰动，进行时间逆向传播模拟得到逆时波场R₁(x,z,t)，并按下式进行成像：

$S_1(x,z)=\frac{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_1(x,z,t)*R_1(x,z,t)}{\sqrt{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_1(x,z,t)*R_1(x,z,t)}},$ 由此得到一阶多次波逆时偏移剖面；

c、以此类推，以检波点处的纯N-1阶多次波数据作为正时扰动，进行时间正向传播模拟得到正时波场U_N-1(x,z,t)，同时以检波点处的纯N阶多次波数据作为逆时扰动，进行时间逆向传播模拟得到逆时波场R_N-1(x,z,t)，并按下式进行成像:

$S_{N-1}(x,z)=\frac{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_{N-1}(x,z,t)*R_{N-1}(x,z,t)}{\sqrt{\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{U}_{N-1}(x,z,t)*R_{N-1}(x,z,t)}},$ 由此可得N-1阶多次波成像剖面；

(4)将N个剖面进行加权叠加，得到最终的地震波分阶逆时偏移加权叠加成像剖面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(4)为将成像剖面由浅至深划分为M层，根据各个剖面在每层的成像精度确定该剖面每个点的权重系数W_i(x,z)；将各个剖面按如下公式进行加权叠加，得到最终的成像剖面，所述公式为