CN105572741B - 一种计算3d高频静校正量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种计算3D高频静校正量的方法，属于地震勘探资料处理领域。所述方法对道集信息数据表按照一定方式进行分区、偏移距分段和建立拟合区域，对落入各拟合区域的数据通过二次曲面拟合求取拟合时差，并剔除拟合时差异常值，根据拟合时差计算高频静校正量。
Description
技术领域
本发明属于地震勘探资料处理领域，具体涉及一种计算3D高频静校正量的方法。
背景技术
静校正技术是地震资料处理的关键技术之一。现有的近地表建模技术，可以获得低频分量和部分高频分量，反射波剩余静校正技术只能获得小于1/2周期的剩余静校正量。为了获得由于测量误差和建模精度不足引起的大剩余静校正量，很多学者利用初至信息或者折射波信息，以拟合初至时距关系得到光滑曲线为前提，提取时差，计算炮点接收点高频静校正量。现有求取拟合时差的方法分为以下三类：(1)在共偏移距道集上进行曲线拟合或平滑提取时差；(2)分别在共炮点和共接收点道集上进行曲线或直线拟合提取时差；(3)在共炮点道集上得到拟合曲线并对落入一定范围内的拟合曲线进行平滑，提取时差。将提取的时差按照一定方式分解或平均，得到炮点和接收点的高频静校正量。
在复杂山地地区，应用正确静校正量后的初至时距关系并非简单的曲线关系，现有的通过曲线拟合得到高频静校正量的计算方法应用于实际资料处理难于取得较好效果。
随着油气勘探领域的不断拓展，山地地区已成为陆上油气勘探的重点。现有计算高频静校正量的相关技术在复杂山地地区的应用效果不佳，这是由于山地地区有非常复杂的近地表结构和初至时距关系。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种计算3D高频静校正量的方法，针对复杂山地、近地表结构复杂的工区，得到更高精度的高频静校正量。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种计算3D高频静校正量的方法，所述方法对道集信息数据表按照一定方式进行分区、偏移距分段和建立拟合区域，对落入各拟合区域的数据通过二次曲面拟合求取拟合时差，并剔除拟合时差异常值，根据拟合时差计算高频静校正量。
所述按照一定方式分区是根据分区参数定义的分区方式对道集信息数据表进行分区；所述偏移距分段是在分区的基础上，根据偏移距分段参数定义的分段方式对偏移距进行分段；所述建立拟合区域是根据对道集信息数据表的分区、偏移距分段结果，构成一系列拟合区域。
所述分区参数定义的分区方式采用四象限分区或者扇形分区方式；四象限分区方式是在局部直角坐标系下，根据数据点所在象限分区；
所述扇形分区方式是在局部直角坐标系下，将直角坐标系转化为极坐标系，以原点为极点，x轴为极轴，逆时针旋转为正方向，以不同的角度将整个区域划分多个扇形区域；
对应扇形分区方式分区参数定义有增量法与列表法两种：列表法定义扇形分区数和各分区的起止角度；增量法定义扇形起始角度、分扇形数、扇形重叠比例。
所述偏移距分段参数定义的分段方式采用增量法或列表法：列表法定义偏移距分段数和各段偏移距起止范围；增量法定义最小偏移距，最大偏移距，分段数和重叠百分比，对偏移距进行分段。
所述对落入各拟合区域的数据通过二次曲面拟合求取拟合时差是这样实现的：
在最小二乘意义下求得二次曲面方程的各项系数，得到拟合的初至时距方程：
z＝c20x2+c11xy+c02y2+c10x+c01y+c00
(1)
其中z为初至时间，x，y为局部直角坐标系中的坐标；
根据方程(1)计算该拟合区域中各数据点的初至时间拟合值，拟合时差等于初至时间拟合值减去对应的初至时间。
如果扇形分区与偏移距分段存在重叠，导致拟合区域存在重叠，形成重叠区域；此时拟合区域重叠部分的数据点对应多于1个的拟合时差，对具有多于1个拟合时差的数据点的多个拟合时差求平均，作为该数据点的最终拟合时差。
所述剔除拟合时差异常值是指对一个具体的道集，计算道集拟合时差平均值μ及标准差σ：式中n为拟合时差个数，Δt为拟合时差；拟合时差不在(u-3σ，u+3σ)范围内的数据被认为是异常值并被剔除。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可用于复杂山地、近地表结构复杂的工区。本发明应用于南方复杂山地资料取得较好效果：单炮记录上，初至波时距关系趋于平滑，反射波同相轴连续性改善；叠加剖面质量明显提高。
附图说明
图1为本发明重叠区域示意图；
图2为实施例中应用本发明得到炮点的高频静校正量；
图3为实施例中应用本发明得到接收点的高频静校正量；
图4为实施例中应用基准面静校正后的单炮记录；
图5为实施例中在图4基础上应用本发明所得高频静校正量后的单炮记录；
图6为实施例中应用基准面静校正量后的叠加剖面；
图7为实施例中在图6的基础上应用本发明所得高频静校正量后的叠加剖面；
图8为本发明的技术流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明的基本原理如下：
在三维情况下，当静校正量的精度足够高时，初至时间随炮点、接收点空间位置的变化应该是平滑的，不平滑则说明存在剩余静校正量，这是本发明依据的前提。
本发明首先建立共炮点道集数据体，在应用基准面静校正量的基础上，建立包含初至信息与坐标信息的道集信息数据表，对道集信息数据表按照一定方式进行分区，偏移距分段，建立拟合区域，对落入各拟合区域的数据进行统计拟合求时差；将共炮点道集数据体进行重排，得到共接收点道集数据体，根据拟合时差求取接收点高频静校正量；同样地，在共接收点道集上建立包含初至信息与坐标信息的道集信息数据表并对数据表按照一定方式进行分区，偏移距分段，建立拟合区域，对落入各拟合区域的数据进行统计拟合求时差；将共接收点道集数据体进行重排得到共炮点道集数据体，根据拟合时差得到炮点高频静校正量。经过多次迭代，得到最终炮点和接收点高频静校正量。
本发明考虑到现有的地震采集条件和复杂山地工区的特点，采取下列针对性的措施，以提高求取高频静校正量的精度：
一、道集分区
在复杂山地地区，静校正量具有方向性，因此不同分区的方式会对静校正量计算结果有影响，本发明有两种分区方式，四象限分区和扇形分区。
首先建立局部直角坐标系和构建道集信息数据表：在共炮点道集上，以该炮点为坐标原点，沿接收线方向为x轴，建立局部直角坐标系，该炮点道集对应各道的坐标是各道的接收点坐标在以该炮点为原点的局部直角坐标系下的坐标；所建立的道集信息数据表中包含该炮点道集上各道的坐标信息和初至信息。在共接收点道集上，以该接收点为坐标原点，沿接收线方向为x轴，建立局部直角坐标系，该接收点对应各道的坐标是各道的炮点坐标在以该接收点为原点的局部直角坐标系下的坐标；所建立的道集信息数据表包含共接收点道集上各道的坐标信息和初至信息。
(1)四象限分区方式：
在局部直角坐标系下，根据数据点所在象限分区。
(2)扇形分区方式：
扇形分区是在局部直角坐标系下，将直角坐标系转化为极坐标系，以原点为极点，x轴为极轴，逆时针旋转为正方向，以不同的角度将整个区域划分多个扇形。扇形分区分为两种子方式：列表方式和增量方式。其中列表方式是给定分扇形数和各扇形起止角度范围；增量方式是给定分扇形数N、扇形起始角θ0和扇形重叠比例dθ，将整个拟合区域分均分为多个扇形，每个扇形有部分重叠，其中，扇形重叠角度Δθ＝dθ×θ，各个扇形范围为(θ0，θ0+θ+Δθ)，(θ0+θ，θ0+2θ+Δθ)，…，(θ0+(N-1)×θ，θ0+N×θ+Δθ)，这种方式尤其适合全方位的地震勘探观测系统。
扇形角度定义：以原点为极点，x轴正方向为极轴，建立极坐标系，逆时针旋转为角度的正方向，与x轴正方向重合时，角度为0°。
二、偏移距分段
在分区的基础上，对偏移距进行分段，每段偏移距有部分重叠，这样可以在合适范围内把握初至时间随炮点或接收点变化的规律。本发明提供两种偏移距分段方式：列表方式和增量方式。其中列表方式给定偏移距分段数和各段偏移距起止范围；增量方式给定最小偏移距offmin，最大偏移距offmax，分段数N和重叠百分比，对偏移距进行分段，各偏移距范围为：
(offmin，offmin+L+ΔL)，(offmin+L，offmin+2L+ΔL)，...，(offmin+(N-1)L，offmax)
其中ΔＬ为偏移距重叠长度；
三、曲面拟合求取拟合时差
复杂山地探区近地表结构复杂，经过静校正后，三维初至时距关系在空间上为复杂函数关系。通过分区和偏移距分段，将整个区域划分为一系列拟合区域，在每个拟合区域中，对落入该区域的数据进行二次曲面拟合，在最小二乘意义下求出二次曲面方程各项系数，得到拟合的初至时距方程：
z＝c20x2+c11xy+c02y2+c10x+c01y+c00 (1)
其中z为初至时间，x，y为局部直角坐标系中的坐标。
根据方程(1)计算区域中数据点的初至时间拟合值，拟合时差等于初至时间拟合值减去对应初至时间。
四、重叠区域处理
由于扇形分区与偏移距分段均可能存在重叠，导致拟合区域可能存在重叠。拟合区域重叠部分的数据点将对应多于1个的拟合时差。对具有多于1个拟合时差的数据点的多个拟合时差求平均作为该数据点的最终拟合时差。如图1重叠区域示意图，其中ABCD共同构成一个扇形拟合区域，由于角度和偏移距的重叠，落入I，II，III，IV，VI，VII，VIII，IX区域中的数据点将参与相邻拟合区域的统计拟合，得到多于1个的拟合时差，求取平均值作为这些数据点的最终拟合时差。
五、拟合时差异常值剔除与高频静校正量计算
计算高频静校正量时，对拟合时差数据中可能存在的一些异常值进行剔除。首先计算拟合时差的平均值μ及标准差σ，拟合时差不在(u-3σ，u+3σ)范围内的数据被认为是异常值并被剔除。在剔除异常值基础上计算拟合时差的平均值即高频静校正量。
图8给出了获得3D高频静校正量方法的流程图，具体如下：
参数输入：分区参数，偏移距分段参数，迭代次数，拟合区域最少数据点数；
(1)构建共炮点道集数据体：构建按共炮点顺序组织的包含各道的炮点信息、接收点信息、初至时间及对应拟合时差的道集数据体；其中各道拟合时差初始化为0；
(2)对共炮点道集数据体中的初至时间应用基准面静校正量；
(3)对道集数据体进行处理，提取拟合时差：
(4)将共炮点道集数据体进行重排得到共接收点道集数据体；
(5)计算高频静校正量：
(6)对共接收点道集数据体中的初至时间应用由步骤(5)中计算得到接收点高频静校正量；应用后的初至时间等于应用前的初至时间与步骤(5)所得接收点高频静校正量的和；
(7)对共接收点道集数据体执行步骤(3)，得到各道的拟合时差；
(8)将共接收点道集数据体进行重排得到共炮点道集数据体，执行步骤(5)，得到炮点高频静校正量；
(9)对共炮点道集数据体中的初至时间应用步骤(8)中得到的炮点高频静校正量；应用后的初至时间等于应用前的初至时间与步骤(8)所得炮点高频静校正量的和；
(10)判断是否满足给定的迭代次数，如是，则转入步骤(11)，否则返回步骤(3)；
(11)输出炮点和接收点的高频静校正量，它们分别是各次迭代计算的高频静校正量的累加结果，即每次迭代的步骤(5)的结果相加，得到炮点高频静校正量的累加结果，每次迭代的步骤(8)的结果相加，得到接收点高频静校正量的累加结果。
所述步骤(3)包括：
①构建道集信息数据表：在共炮点道集或共接收点道集上，以炮点或接收点为坐标原点，沿接收线方向为x轴，建立该道集的局部直角坐标系和包含局部坐标与初至信息的道集信息数据表；
其中如果是共炮点道集，则以该炮点为坐标原点，沿接收线方向为x轴，建立局部直角坐标系，该炮点道集对应各道的坐标是各道的接收点坐标在以该炮点为原点的局部直角坐标系下的坐标；
如果是共接收点道集，则以该接收点为坐标原点，沿接收线方向为x轴，建立局部直角坐标系，该接收点对应各道的坐标是各道的炮点坐标在以该接收点为原点的局部直角坐标系下的坐标；
②道集分区：根据分区参数定义的分区方式对一个道集数据表进行分区；
③偏移距分段构建拟合区域：在分区的基础上，根据偏移距分段参数定义的分段方式对偏移距进行分段，构成一系列拟合区域；
④建立拟合区域的数据表：统计落入每个拟合区域中的数据点数，构建对应该拟合区域的三维初至时距关系数据表，该数据表包含该拟合区域中各数据点的坐标信息和对应的初至时间；
⑤二次曲面拟合求取拟合时差：如果该拟合区域三维初至时距关系数据表中的数据点数大于区域拟合最少数据点数，则对该拟合区域三维初至时距关系数据表中的数据进行二次曲面拟合，在最小二乘意义下求得二次曲面方程的各项系数，得到拟合的初至时距方程(1)，根据方程(1)计算该拟合区域三维初至时距关系数据表中各数据点的初至时间拟合值，拟合时差等于初至时间拟合值减去对应的初至时间；
⑥迭代步骤④至⑤，完成对一个道集信息数据表上所有拟合区域的处理；
⑦求重叠区域中的拟合时差：对重叠区域中具有多于1个拟合时差的数据点的多个拟合时差求平均，作为该数据点的最终拟合时差；
⑧将拟合时差记录在道集数据体中对应的拟合时差项中；
⑨迭代步骤①至⑧，完成所有道集的处理。
所述步骤(5)包括：
在共接收点道集数据体中计算的是接收点静校正量，在共炮点道集数据体中计算的是炮点静校正量；对共接收点道集数据体和共炮点道集数据体的处理过程是完全相同的：对各个道集数据体中的拟合时差进行统计分析，计算高频静校正量；
针对一个具体的道集，处理步骤如下：
①剔除拟合时差异常值；
②在剔除异常值的基础上求取平均值，即为高频静校正量。
对所有道集重复上述①至②步，直至完成所有道集高频静校正量的计算。
本发明的一个实施例如下：
南方复杂山地3D探区，地表起伏较大，高速层出露地表，最大高差约为800m。针对该区情况，采用如下步骤，计算高频静校正量
参数输入：分区参数，偏移距分段参数，区域拟合最少数据点数，迭代次数。
分区参数：选择扇形分区，采用列表方式定义，即分扇形数为2，两个扇形角度范围为(-45°，45°)，(135°，225°)；
偏移距分段参数：采用增量方式定义，即最小偏移距offmin为500米，最大偏移距offmax为4000米，分为5段，重叠百分比为3/7，则重叠长度为300米；
区域拟合最少数据点数为12；
迭代次数为5次；
(1)构建共炮点道集数据体；
构建按共炮点顺序组织的包含各道的炮点信息、接收点信息、初至时间及对应拟合时差的道集数据体；其中各道拟合时差初始化为0；
(2)对共炮点道集数据体中的初至时间应用基准面静校正量；
其中基准面静校正量是在初至层析静校正建模的基础上，计算得到的静校正量；
(3)对道集数据体进行处理，提取拟合时差：
该步骤对共炮点道集数据体、共接收点道集数据体具有相同的处理过程，只有“构建道集信息数据表”步骤有针对共炮点道集与共接收点道集的差异。
①构建道集信息数据表：在共炮点道集或共接收点道集上，以炮点或接收点为坐标原点，沿接收线方向为x轴，建立该道集的局部直角坐标系和包含局部坐标与初至信息的道集信息数据表。
如果为共炮点道集，则以该炮点为坐标原点，沿接收线方向为x轴，建立局部直角坐标系，该炮点对应各道的坐标是以该炮点为原点的局部直角坐标系下各道的坐标；如果为共接收点道集，则以该接收点为坐标原点，沿接收线方向为x轴，建立局部直角坐标系，该接收点对应各道的坐标是以该接收点为原点的局部直角坐标系下各道的坐标。
②将局部直角坐标系转化为极坐标系，进行扇形分区：两个扇形区域的角度范围分别为(-45°，45°)，(135°，225°)；
③偏移距分段构建拟合区域：各段偏移距范围为(500，1500)，(1200，2200)，(1900，2900)，(2600，3600)，(3300，4000)，单位为米。
④建立拟合区域的数据表：统计落入每个拟合区域中的数据点数，构建对应该拟合区域的三维初至时距关系数据表，该数据表包含该拟合区域中各数据点的坐标信息和对应的初至时间；
⑤二次曲面拟合求拟合时差：如果该拟合区域的三维初至时距关系数据表中的数据点数大于区域拟合最少数据点数，对该拟合区域三维初至时距关系数据表中的数据进行二次曲面拟合，在最小二乘意义下求得二次曲面方程的各项系数，得到拟合的初至时距方程：
z＝c20x2+c11xy+c02y2+c10x+c01y+c00 (1)
其中z为初至时间，x，y为局部直角坐标系中的坐标。
根据方程(1)计算该拟合区域三维初至时距关系数据表中各数据点的初至时间拟合值，拟合时差等于初至时间拟合值减去对应初至时间。
⑥迭代步骤④至⑤，完成一个道集信息数据表上的各扇形区域的处理；
⑦求取重叠区域的拟合时差：对重叠区域中具有多于1个拟合时差的数据点的多个拟合时差求平均，作为该数据点的最终拟合时差。
⑧将拟合时差记录在道集数据体中对应的拟合时差项中。
⑨迭代步骤①至⑧，完成所有道集的处理。
(4)将共炮点道集初至时间数据体进行重排得到共接收点道集初至时间数据体；
(5)计算接收点高频静校正量：
①对一个共接收点道集的拟合时差求取平均值μ及标准差σ，拟合时差不在(u-3σ，u+3σ)范围内的数据被认为是异常值并被剔除；
②在剔除异常值的基础上求取平均值，即为该接收点高频静校正量。
对所有共接收点道集重复上述①至②步，直至完成所有道集高频静校正量的计算。
(6)对共接收点道集数据体中的初至时间应用由步骤(5)计算得到的接收点高频静校正量，应用后初至时间为应用前初至时间与步骤(5)所得接收点高频静校正量的和；
(7)对共接收点道集数据体执行步骤(3)，得到各道的拟合时差；
(8)将共接收点道集数据体进行重排得到共炮点道集数据体；
(9)求炮点高频静校正量：
①对一个共炮点道集的拟合时差求取平均值μ及标准差σ，拟合时差不在(u-3σ，u+3σ)范围内的数据被认为是异常值并被剔除；
②在剔除异常值的基础上求取平均值，即为该炮点高频静校正量。
对所有共炮点道集重复上述①至②步，直至完成所有道集高频静校正量的计算。
(10)对共炮点道集数据体中的初至时间应用由步骤(9)计算得到的炮点高频静校正量，应用后初至时间为应用前初至时间与步骤(9)所得炮点高频静校正量的和；
(11)转步骤(3)继续迭代，迭代次数为5次。
(12)输出炮点和接收点的高频静校正量，它们是各次迭代计算的高频静校正量的累加结果，应用于该工区的资料处理。
图2，图3为本发明计算出的炮点接收点高频静校正量，图4是应用基准面静校正量后得到的单炮记录，其反射波同相轴不平滑，初至波有抖动，图5为在图4基础上应用了本发明所得静校正量后得到的单炮记录：其反射波同相轴变得平滑连续，初至波趋于平滑。图6为应用基准面静校正量得到的叠加剖面；图7为在图6基础上应用本发明所得静校正量后得到的叠加剖面，对比图6和图7，在图6中成像不佳的部分在图7中得到了改善。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (3)
1.一种计算3D高频静校正量的方法，其特征在于：所述方法对道集信息数据表按照一定方式进行分区、偏移距分段和建立拟合区域，对落入各拟合区域的数据通过二次曲面拟合求取拟合时差，并剔除拟合时差异常值，根据拟合时差计算高频静校正量；
其中，所述道集信息数据表为：建立共炮点道集数据体后，在应用基准面静校正量的基础上，建立包含初至信息与坐标信息的所述道集信息数据表；
其中，所述按照一定方式分区是根据分区参数定义的分区方式对道集信息数据表进行分区；所述偏移距分段是在分区的基础上，根据偏移距分段参数定义的分段方式对偏移距进行分段；所述建立拟合区域是根据对道集信息数据表的分区、偏移距分段结果，构成一系列拟合区域；
其中，所述分区参数定义的分区方式采用四象限分区或者扇形分区方式；
其中，所述偏移距分段参数定义的分段方式采用增量法或列表法：列表法定义偏移距分段数和各段偏移距起止范围；增量法定义最小偏移距，最大偏移距，分段数和重叠百分比，对偏移距进行分段；
其中，所述对落入各拟合区域的数据通过二次曲面拟合求取拟合时差是这样实现的：
在最小二乘意义下求得二次曲面方程的各项系数，得到拟合的初至时距方程：
z＝c20x2+c11xy+c02y2+c10x+c01y+c00 ⑴
其中z为初至时间，x,y为局部直角坐标系中的坐标；
根据方程⑴计算该拟合区域中各数据点的初至时间拟合值，拟合时差等于初至时间拟合值减去对应的初至时间；
其中，所述剔除拟合时差异常值是指对一个具体的道集，计算道集拟合时差平均值μ及标准差σ：式中n为拟合时差个数，Δt为拟合时差；拟合时差不在(u-3σ，u+3σ)范围内的数据被认为是异常值并被剔除。
2.根据权利要求1所述的计算3D高频静校正量的方法，其特征在于：四象限分区方式是在局部直角坐标系下，根据数据点所在象限分区；
所述扇形分区方式是在局部直角坐标系下，将直角坐标系转化为极坐标系，以原点为极点，x轴为极轴，逆时针旋转为正方向，以不同的角度将整个区域划分多个扇形区域；
对应扇形分区方式分区参数定义有增量法与列表法两种：列表法定义扇形分区数和各分区的起止角度；增量法定义扇形起始角度、分扇形数、扇形重叠比例。
3.根据权利要求1所述的计算3D高频静校正量的方法，其特征在于：如果扇形分区与偏移距分段存在重叠，导致拟合区域存在重叠，形成重叠区域；此时拟合区域重叠部分的数据点对应多于1个的拟合时差，对具有多于1个拟合时差的数据点的多个拟合时差求平均，作为该数据点的最终拟合时差。
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2014
- 2014-10-08 CN CN201410524788.6A patent/CN105572741B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1308240A (zh) * | 2001-01-21 | 2001-08-15 | 周熙襄 | 用初至折射波对地震勘探资料进行短波长静校正处理的方法 |
| CN101393270A (zh) * | 2007-09-21 | 2009-03-25 | 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司 | 一种连续介质地区的表层高精度静校正方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "三维交互折射波静校正";段云卿 等;《三维交互折射波静校正》;19991031;第33页 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105572741A (zh) | 2016-05-11 |
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