CN105259570B - 一种海上时移地震接收点位移校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海上时移地震接收点位移校正方法，包括以下步骤：1)选择一条炮线，计算采集船采集各炮数据时自身的平均航行速度；2)选择该炮线上的某炮点，对采集船所采集到的该炮点激发所获得的地震数据按照采集缆分组；3)选择一个采集缆，计算炮点到采集缆上各接收点的偏移距，以最小偏移距接收点为原点，计算该采集缆各接收点在炮点激发时刻的弧长坐标；4)计算t时刻采集缆上各接收点相对于炮点激发时弧长坐标原点的弧长坐标；5)以弧长坐标和t时刻接收点上的地震数据为样本，样条插值上的地震波场值，此插值结果即为t时刻位移校正后的地震数据；6)逐渐改变t值，重复实施步骤4)和步骤5)，直到记录时间结束。

Description

一种海上时移地震接收点位移校正方法

技术领域

本发明涉及一种海上时移地震接收点位移校正方法，属于石油天然气地震勘探领域。

背景技术

目前，海上石油天然气地震勘探为了提高生产效率，普遍采用拖缆采集的方式进行。这种海上地震数据采集方式，一般由采集船拖曳着两个汽枪震源和多条采集电缆组成采集系统(如图1所示)，两个气枪震源相隔一定时间交替放炮，震源激发的同时接收电缆开始记录地下反射信号，并由导航定位系统记录放炮时间和对应的炮点、接收点的位置信息。采集过程中为了获得理想的观测系统参数，采集船必须保持一定的航速(通常为4-5节，约2.5m/s)使接收电缆处于拉直的状态。因此，与陆上地震数据采集时检波器放置在固定位置不同，海上拖缆数据采集时，接收电缆随采集船移动。可是现有的勘探地球物理地震资料处理技术都是从陆上地震数据处理技术发展起来的，认为在地震资料采集的过程中检波点固定不动。当处理海上拖缆采集数据时，这种由采集过程中接收点发生的位移会使成像剖面产生与采集船航向相反的偏移，且随时间越晚到达的信号偏离实际位置越大。不过这种由于接收点位移产生的成像位置误差的绝对值一般较小。例如，以2.5m/s的船速航行，记录5s时间，采集数据的最大误差为12.5m，仅相当于相邻道数据的误差。因此在海上地震资料常规处理中，处理人员忽略接收点位置误差问题，将拖缆采集回来的数据当作固定缆采集的数据一般不会带来太大问题。可是，在对时移地震资料前后两次采集数据做匹配处理时，非目的层的两次数据的差异一般接近于零，而差异主要集中在产油层，此时接收点位移带来的误差相对于油藏变化引起的细微差异就变得不可忽略了。特别是当前后两次地震资料采集时，采集船航速不一致甚至航向相反，这种接收点位移带来的误差影响将更加明显。因此，只有消除了海上拖缆采集地震资料的接收点位移影响以后，后续的时移地震资料匹配处理才更准确合理，从而为后续的地震资料处理、解释提供一个好的数据基础，提高油气藏变化监测的准确度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种海上时移地震接收点位移校正方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种海上时移地震接收点位移校正方法，包括以下步骤：1)选择一条炮线，计算采集船在采集该炮线上各炮的地震数据时其自身的平均航行速度；2)选择该炮线上的某一个炮点，对采集船所采集到的该炮点激发所获得的地震数据按照采集缆进行分组；3)选择一个采集缆，计算炮点到采集缆上各接收点的偏移距，以最小偏移距接收点为原点，计算该采集缆各接收点在炮点激发时刻即t＝0时的弧长坐标共n+1个接收点；4)计算t时刻采集缆上各接收点相对于炮点激发时弧长坐标原点的弧长坐标5)以弧长坐标和t时刻接收点上的地震数据为原始样本，样条插值上的地震波场值，此插值结果即为t时刻位移校正后的地震数据，其中k＝0,1,2,…,n；6)按照记录时间间隔逐渐改变t值，重复实施步骤4)和步骤5)，直到记录时间结束，由此获得在步骤2)所选的炮点下，对步骤3)所选的采集缆上各接收点的位移校正。

所述步骤1)中，对于包括N个炮点的炮线，由下式计算出前N-1个炮数据采集时采集船的平均航行速度：

式中，V_i表示第i炮数据采集时采集船的平均航行速度；T_i表示第i炮的激发时间；T_i+1表示第i+1炮的激发时间；x_i、y_i分别表示第i炮激发时采集船的横坐标和纵坐标；x_i+1、y_i+1分别表示第i+1炮激发时采集船的横坐标和纵坐标；其中，i＝1,2,...,N-1；

第N炮采集时采集船的平均航行速度V_N取值为V_N-1。

所述步骤3)中，所选的采集缆上的各接收点在炮点激发时刻即t＝0时的弧长坐标的计算公式为：

式中，r_j表示第j个接收点到第j-1个接收点的弧长；x_j、y_j分别表示第j个接收点的横坐标和纵坐标；x_j-1、y_j-1分别表示第j-1个接收点的横坐标和纵坐标。

所述步骤4)中，t时刻采集缆上各接收点相对于炮点激发时弧长坐标原点的弧长坐标的计算公式为：

式中，V表示采集船航行速度，其值取自步骤1)，即先确定该炮点为所选炮线上的第几个炮，然后根据步骤1)计算出该炮数据采集时采集船的平均航行速度赋予V值；t表示当前地震数据的记录时间，其中k＝0,1,2,…,n。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：利用本发明方法能够消除海上拖缆采集地震资料的接收点位移影响，经过本发明方法校正后，后续的时移地震资料匹配处理将会更准确合理，本发明方法为后续的地震资料处理、解释提供一个较好的数据基础，有利于提高油气藏变化监测的准确度。

附图说明

图1是海上3-D双源十缆拖缆采集系统示意图；

图2是海上3-D拖缆数据采集过程示意图；

图3是从P1/90导航文件提取的放炮时间间隔示意图；

图4是根据P1/90导航文件计算的采集船的航行速度；

图5是从P2/94导航文件提取的放炮时间间隔示意图；

图6是根据P2/94导航文件计算的采集船的航行速度；

图7是弧长坐标定义示意图；

图8是某实际工区时移地震采集范围图，其中，图(a)中的2003-79线和图(b)中的2013-08线是两条位置相邻的炮线；

图9是2003-79线的叠加剖面，其中，图(a)是校正前，图(b)是校正后，图(c)是校正前后的差异；

图10是与图9同一位置的2013-08线的叠加剖面，其中，图(a)是校正前，图(b)是校正后，图(c)是校正前后的差异。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明提出了一种海上时移地震接收点位移校正方法，它包括以下步骤：

1)选择一条炮线，计算采集船在采集该炮线上各炮的地震数据时其自身的平均航行速度。

图2给出了采集船在某条炮线上进行拖缆数据采集过程的示意图，图中的箭头方向表示采集船的行驶方向(以北东驶向南西方向为例)，左右两个气枪交替放炮，放炮的炮点依次为a、b、c、d、e、f，其中，炮点a、c、e由左源激发，炮点b、d、f由右源激发，图中三角形对应放炮时采集船的参考点位置，即参考点A对应a炮激发时采集船的位置，参考点B对应b炮激发时采集船的位置，以此类推。因此，采集船的航行速度可以根据采集船在相邻两次放炮的时间间隔内行进的路程求得，即：

式中，V_a表示a炮数据采集时采集船的平均航行速度；T_a表示a炮的激发时间；T_b表示b炮的激发时间；x_A、y_A分别表示参考点A的横坐标和纵坐标；x_B、y_B分别表示参考点B的横坐标和纵坐标。

类似地，也可以求出V_b、V_c、V_d和V_e，而炮线上最末炮的船速V_f则取其邻近炮点e的采集时的采集船平均速度，即V_f＝V_e。

综上，对于包括N个炮点的某炮线来说，可以利用公式(2)分别计算出前N-1个炮数据采集时采集船的平均航行速度，第N炮采集时采集船的平均航行速度则认为与第N-1炮相等。

式中，V_i表示第i炮数据采集时采集船的平均航行速度；T_i表示第i炮的激发时间；T_i+1表示第i+1炮的激发时间；x_i、y_i分别表示第i炮激发时采集船的横坐标和纵坐标；x_i+1、y_i+1分别表示第i+1炮激发时采集船的横坐标和纵坐标；其中，i＝1,2,...,N-1。

按照公式(2)计算某炮线上各炮数据采集时的采集船的航行速度所需要的全部信息均可以从该炮线的P1/90导航文件中读取。P1/90导航文件是英国勘探委员会UKOOA(United Kingdom Offshore Operators Association)于20世纪90年代初制定的海上地震勘探导航格式文件，由ASCII码(American Standard Code for InformationInterchange，美国标准信息交换码)编写，每行80个字符。按照P1/90导航文件格式规定：每行记录的首字符如果是V，则表示该行记录是采集船参考点信息，其中第2-13列是炮线名，第14-16列是空格，第17列是船识别号，第18列是震源识别号，第19列是尾部浮标识别号，第20-25列是放炮编号，第26-35列是参考点经度坐标，第36-46列是参考点纬度坐标，第47-55列是参考点投影的世界大地坐标系横坐标(向东为正)，第56-64列是参考点投影的世界大地坐标系纵坐标(向北为正)，第65-70列是海水深度，第71-73列是放炮作业日在本年度内的儒略日(即1月1日记1，1月31日记31，2月1日记32，依此类推)，第74-79列是放炮时间(74-75、76-77、78-79分别是时、分、秒)，第80列是空格。

需要说明的是，P1/90导航文件所记录的放炮时间信息只精确到1秒，这相对于一般10秒左右的放炮间隔，误差较大，由此计算得到的采集船航速也不够准确。图3是以某炮线的P1/90导航文件计算的放炮时间间隔，数值集中在7、8两秒，包含较大的舍入误差。图4是用此放炮时间间隔按公式(2)求得的采集船航行速度，受时间精度影响，航行速度主要集中在2.65、2.35m/s两值附近，中间数值存在跳空，即表明采集船航行时速度总是在相差约0.3m/s的两个速度之间来回跳变，这显然与实际地震资料采集时采集船基本保持匀速航行的情况不符。这个问题可以通过从P2/94导航文件中提取相应的放炮时间信息得到改善，P2/94导航文件是P1/90导航文件的基础文件，但它记录的放炮时间精度达到了0.1秒。P2/94文件是同样是英国勘探委员会UKOOA制定的海上地震勘探导航格式文件，用ASCII码编写，每行80个字符。按照P2/94导航文件格式规定：每行以E1000开头的数据记录了放炮时间信息，其中第7-22列是炮线名，第24-31列是放炮编号，第33-48列是地震记录标识符，第50-57列是放炮日期，第59-66列是放炮时间，第68-70列是震源识别号。图5是按图3所示的同一炮线的P2/94导航文件计算的放炮时间间隔，数值主要分布在7.2～8.0秒之间的以0.1秒间隔的条带上，分选更好。图6是用图5中的放炮时间间隔求得的采集船航速，数值大致从2.38m/s逐渐变化到2.58m/s，相邻两炮船速的变化减小，更符合实际情况。

2)选择该炮线上的某一个炮点，对采集船所采集到的该炮点激发所获得的地震数据按照采集缆进行分组。

3)选择一个采集缆，计算炮点到采集缆上各接收点的偏移距，以最小偏移距接收点为原点，计算该采集缆各接收点在炮点激发时刻即t＝0时的弧长坐标 共n+1个接收点。

其中，“炮点到接收点的偏移距”指的就是炮点到接收点的距离，这是行业内的惯用叫法。

如7所示，图中曲线代表海面上的一条采集缆，曲线上的圆圈代表采集缆上的接收器，当采集缆受采集船牵引移动时，采集缆上的每个接收器相互牵引，沿图中箭头的方向移动，因此，可以定义炮点激发时(t＝0)接收点的弧长坐标：以采集缆上靠近采集船一端的首个接收点为原点，原点处的接收点的弧长坐标为0，记作而采集缆上除原点外的任一接收点k的弧长坐标为：

式中，r_j表示第j个接收点到第j-1个接收点的弧长；x_j、y_j分别表示第j个接收点的横坐标和纵坐标；x_j-1、y_j-1分别表示第j-1个接收点的横坐标和纵坐标。由于放炮时海面上采集缆的形态难以精确描述，实际应用中以两点间的直线距离代替弧长。因此，在t＝0时刻采集缆上接收点k的位置可以描述为：采集缆上距离原点的折线距离为的点。

4)计算t时刻采集缆上各接收点相对于炮点激发时弧长坐标原点的弧长坐标

式中，V表示采集船航行速度，其取值由公式(2)获得，即先确定该炮点为所选炮线上的第几个炮，然后由公式(2)计算出该炮数据采集时采集船的平均航行速度，此时的V即等于该平均航行速度；t表示当前地震数据的记录时间，其中k＝0,1,2,…,n。

5)以弧长坐标和t时刻接收点上的地震数据为原始样本，样条插值上的地震波场值(k＝0,1,2,…,n)，此插值结果即为t时刻位移校正后的地震数据；

6)按照记录时间间隔逐渐改变t值，重复实施步骤4)和步骤5)，直到记录时间结束，由此获得在步骤2)所选的炮点下，对步骤3)所选的采集缆上各接收点的位移校正。

类似地，参照上述过程，可以依次完成：在步骤2)所选的炮点下对全部采集缆上各接收点的位移校正，在步骤1)所选的炮线上的各炮点下对全部采集缆上各接收点的位移校正，以及在全部炮线上的各炮点下对全部采集缆上各接收点的位移校正。

本申请还对上述位移校正方法的效果进行了验证：海上时移地震数据经过接收点位移校正以后，消除了因两次采集时船速不同带来的成像误差影响，使得资料的一致性更好。为了检测两次成像结果的可重复性，需要对标志层位置的时窗内的成像结果做可重复性测量。这些检测手段包括计算频谱、相关系数、时移误差、振幅比和均方根振幅差等。目前最常用的重复性测量方法是计算NRMS(Normalized Root-Mean-Square difference，归一化均方根差异分析)。NRMS值是两次成像的振幅差的平均均方根振幅除以两次成像的平均均方根振幅和，即

其中，B是前一次采集资料所成的像，M是后一次采集资料所成的像，rms算子定义如下

其中，x_i是成像剖面时窗里的振幅，N是时窗里的样点个数。

时移地震用NRMS值来检测两次处理结果的可重复性。如果NRMS＝0，表示数据完全一致，如果NRMS＝2，说明数据反相关，如果B和M只包含随机噪音，NRMS值受相位和振幅差、时移误差和噪音的影响，值越小说明可重复性越好。

图8是海上某实际工区2003年和2013年两次时移地震采集分布范围，选取两条相邻的主测线分别记作2003-79线和2013-08线，对其叠加剖面做可重复性测量，检验地震资料接收点位移校正的应用效果。图9和图10分别是2003-79线和2013-08线的叠加剖面，其中左边是没有做接收点位移校正的原始数据的叠加剖面，中间是校正后数据的叠加剖面，右边是校正前后的差异剖面。设计3个不同时窗检测校正前后的NRMS值，其中1.2～1.5s时窗的NRMS值校正前为0.582531，校正后降为0.582055；1.5～1.7s时窗的NRMS值校正前为0.566818，校正后降为0.462104，1.9～2.2s的时窗则从0.603000降为0.600378。可见在保持相同处理参数的情况下，时移地震数据经接收点位移校正后NRMS值减小，表明本发明提高了时移地震两次采集资料的一致性。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法的实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种海上时移地震接收点位移校正方法，包括以下步骤：

1)选择一条炮线，计算采集船在采集该炮线上各炮的地震数据时其自身的平均航行速度；

2)选择该炮线上的某一个炮点，对采集船所采集到的该炮点激发所获得的地震数据按照采集缆进行分组；

3)选择一个采集缆，计算炮点到采集缆上各接收点的偏移距，以最小偏移距接收点为原点，计算该采集缆各接收点在炮点激发时刻即t＝0时的弧长坐标…，…，共n+1个接收点；

4)计算t时刻采集缆上各接收点相对于炮点激发时弧长坐标原点的弧长坐标

5)以弧长坐标和t时刻接收点上的地震数据为原始样本，样条插值上的地震波场值，此插值结果即为t时刻位移校正后的地震数据，其中k＝0,1,2,…,n；

6)按照记录时间间隔逐渐改变t值，重复实施步骤4)和步骤5)，直到记录时间结束，由此获得在步骤2)所选的炮点下，对步骤3)所选的采集缆上各接收点的位移校正。

2.如权利要求1所述的一种海上时移地震接收点位移校正方法，其特征在于：所述步骤1)中，对于包括N个炮点的炮线，由下式计算出前N-1个炮数据采集时采集船的平均航行速度：

$V_i=\frac{\sqrt{{(x_{i+1}-x_i)}^2+{(y_{i+1}-y_i)}^2}}{T_{i+1}-T_i}$

式中，V_i表示第i炮数据采集时采集船的平均航行速度；T_i表示第i炮的激发时间；T_i+1表示第i+1炮的激发时间；x_i、y_i分别表示第i炮激发时采集船的横坐标和纵坐标；x_i+1、y_i+1分别表示第i+1炮激发时采集船的横坐标和纵坐标；其中，i＝1,2,...,N-1；

第N炮采集时采集船的平均航行速度V_N取值为V_N-1。

3.如权利要求1所述的一种海上时移地震接收点位移校正方法，其特征在于：所述步骤3)中，所选的采集缆上的各接收点在炮点激发时刻即t＝0时的弧长坐标的计算公式为：

$R_k^0=\underset{j=1}{\overset{k}{\Σ}}{r}_j\≈\underset{j=1}{\overset{k}{\Σ}}\sqrt{{(x_j-x_{j-1})}^2+{(y_j-y_{j-1})}^2}$

式中，r_j表示第j个接收点到第j-1个接收点的弧长；x_j、y_j分别表示第j个接收点的横坐标和纵坐标；x_j-1、y_j-1分别表示第j-1个接收点的横坐标和纵坐标。

4.如权利要求1所述的一种海上时移地震接收点位移校正方法，其特征在于：所述步骤4)中，t时刻采集缆上各接收点相对于炮点激发时弧长坐标原点的弧长坐标的计算公式为：

$R_k^t=R_k^0-Vt$

式中，V表示采集船航行速度，其值取自步骤1)，即先确定该炮点为所选炮线上的第几个炮，然后根据步骤1)计算出该炮数据采集时采集船的平均航行速度赋予V值；t表示当前地震数据的记录时间，其中k＝0,1,2,…,n。