CN108693559B - 地震波联合成像方法及系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种地震波联合成像方法及系统。该方法可以包括：针对倾角域共成像点道集，分离倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，进而获得绕射能量道集与反射能量道集；基于绕射能量道集与反射能量道集，通过归一化处理，获得归一化因子；对绕射能量道集与反射能量道集进行叠加成像，获得绕射能量成像剖面与反射能量成像剖面；基于绕射能量成像剖面、反射能量成像剖面与归一化因子，获得联合成像剖面。本发明通过反射波和绕射波联合成像，可以更清晰准确地同时表征反射体和绕射体。

Description

地震波联合成像方法及系统

技术领域

本发明涉及油气地球物理技术领域，更具体地，涉及一种地震波联合成像方法及系统。

背景技术

地震信号的能量结果可以表征在反射能量中，也可以表征在绕射能量中，在反射地震数据中，反射波是地下层状地层界面形态的反映，主要表现为连续性特征，而绕射波则反映地下介质不规则异常体的重要信息，主要表现为非连续性特征，如砂体尖灭、不整合、大尺度断层、以及小尺度的孔、洞、缝等地质异常体(Khaidukov,2003)。针对这些不规则地质异常体的识别与描述，特别是针对复杂非均质的碳酸盐岩岩溶缝洞型储层的认识(曲寿利等，2012；朱生旺等，2013)，在地震资料处理中注重保护绕射波信息并使其精确成像是十分必要的。

一直以来，反射能量是业界的研究热点，常见的应用有利用反射共成像点道集进行叠加成像、偏移速度分析、振幅属性分析和裂隙储层特征分析等。但是表征在绕射能量中的成像结果及其用途目前仍处于挖潜阶段(刘斌等，2014；Sava et al,2003)，原因之一是在地震信号处理的研究中，求取反射能量的各类方法和设计的流程已经基本成熟和实现常规化应用。相比之下，绕射能量难于分离，并且绕射能量信号较弱，很多绕射信号仅作为成像的噪音处理(程玖兵等，2011；陈明政等，2015)。

近些年，随着技术的进步，倾角域共成像点道集(DDCIG)计算方法的出现使得绕射波能量的利用有了新的进展。国内外诸多学者和组织分别提取了DDCIG，并分析了反射波和绕射波在倾角域的响应特征(Landa et al,1983；Schleicher et al,1997；匡斌等，2005；王华忠等，2012)，使得在其他各类共成像点道集中，难以描述和刻画的反射和绕射能量得到了一定程度上的区分识别和分别利用。但这些研究多在深度域的叠前偏移进行，而深度域的必要步骤中的速度建模成本很高，计算效率低，难于精确求取(王华忠等，2012)。时间域的优势在于对速度模型的依赖不像深度域的依赖性那样高，且成本较低，而且目前工业界地震信号的处理应用大部分仍在时间域进行。因此，有必要开发一种地震波联合成像方法及系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种地震波联合成像方法及系统，其能够通过反射波和绕射波联合成像，可以更清晰准确地同时表征反射体和绕射体。

根据本发明的一方面，提出了一种地震波联合成像方法。所述方法可以包括：针对倾角域共成像点道集，分离所述倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，进而获得绕射能量道集与反射能量道集；基于所述绕射能量道集与所述反射能量道集，通过归一化处理，获得归一化因子；对所述绕射能量道集与所述反射能量道集进行叠加成像，获得绕射能量成像剖面与反射能量成像剖面；基于所述绕射能量成像剖面、所述反射能量成像剖面与所述归一化因子，获得联合成像剖面。

优选地，分离所述倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，获得绕射能量道集与反射能量道集包括：针对倾角域共成像点道集，沿横向划分相等的多个时窗，比较各个时窗对应的能量大小，获得能量最大的时窗；设定预定值，在所述能量最大的时窗内提取大于所述预定值的反射能量，进而获得所述反射能量道集；提取除了所述能量最大的时窗之外的至少一个时窗对应的能量，即为所述绕射能量，进而获得所述绕射能量道集。

优选地，基于所述绕射能量成像剖面、所述反射能量成像剖面与所述归一化因子，获得联合成像剖面为：

S＝S₁×m×n+S₂ (1)

其中，S表示联合成像剖面，S₁表示绕射能量成像剖面，S₂表示反射能量成像剖面，m表示归一化因子，n表示联合成像系数因子。

优选地，还包括：绘制所述倾角域共成像点道集的能量图像；判断所述能量图像的形状，从而识别所述倾角域共成像点道集中的绕射波与反射波。

根据本发明的另一方面，提出了一种地震波联合成像系统，所述系统可以包括：预处理单元，用于针对倾角域共成像点道集，分离所述倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，进而获得绕射能量道集与反射能量道集；归一化单元，用于基于所述绕射能量道集与所述反射能量道集，通过归一化处理，获得归一化因子；成像单元，用于对所述绕射能量道集与所述反射能量道集进行叠加成像，获得绕射能量成像剖面与反射能量成像剖面；计算单元，用于基于所述绕射能量成像剖面、所述反射能量成像剖面与所述归一化因子，获得联合成像剖面。

优选地，分离所述倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，获得绕射能量道集与反射能量道集包括：针对倾角域共成像点道集，沿横向划分相等的多个时窗，比较各个时窗对应的能量大小，获得能量最大的时窗；设定预定值，在所述能量最大的时窗内提取大于所述预定值的反射能量，进而获得所述反射能量道集；提取除了所述能量最大的时窗之外的至少一个时窗对应的能量，即为所述绕射能量，进而获得所述绕射能量道集。

优选地，基于所述绕射能量成像剖面、所述反射能量成像剖面与所述归一化因子，获得联合成像剖面为：

S＝S₁×m×n+S₂ (1)

其中，S表示联合成像剖面，S₁表示绕射能量成像剖面，S₂表示反射能量成像剖面，m表示归一化因子，n表示联合成像系数因子。

优选地，还包括：绘制所述倾角域共成像点道集的能量图像；判断所述能量图像的形状，从而识别所述倾角域共成像点道集中的绕射波与反射波。

本发明的有益效果在于：用绕射波对绕射体进行单独成像，突出表征绕射体；用反射波和绕射波联合成像，可以更清晰准确地同时表征反射体和绕射体。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的地震波联合成像方法的步骤的流程图。

图2a和图2b分别示出了倾角速度模型与球形异常体速度模型的示意图。

图3a和图3b分别示出了根据图2a和图2b的倾斜地层速度模型与球形异常体速度模型的DDCIG的示意图。

图4a和图4b分别示出了根据本发明的一个实施方式的时间域DDCIG剖面与共成像点道集中2400号共中心点的DDCIG的示意图。

图5a、图5b和图5c分别示出了根据现有技术的常规成像剖面、根据本发明的一个实施方式的绕射能量成像剖面与联合成像剖面的示意图。

图6a、图6b和图6c分别示出了根据现有技术的常规成像剖面的等时切片、根据本发明的一个实施方式的绕射能量成像剖面的等时切片与联合成像剖面的等时切片的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的地震波联合成像方法的步骤的流程图。

在该实施方式中，根据本发明的地震波联合成像方法可以包括：步骤101，针对倾角域共成像点道集，分离倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，进而获得绕射能量道集与反射能量道集；步骤102，基于绕射能量道集与反射能量道集，通过归一化处理，获得归一化因子；步骤103，对绕射能量道集与反射能量道集进行叠加成像，获得绕射能量成像剖面与反射能量成像剖面；以及步骤104，基于绕射能量成像剖面、反射能量成像剖面与归一化因子，获得联合成像剖面。

该实施方式通过反射波和绕射波联合成像，可以更清晰准确地同时表征反射体和绕射体。

下面详细说明根据本发明的地震波联合成像方法的具体步骤。

在一个示例中，针对倾角域共成像点道集，分离倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，进而获得绕射能量道集与反射能量道集。

在一个示例中，还包括：绘制倾角域共成像点道集的能量图像；判断能量图像的形状，从而识别倾角域共成像点道集中的绕射波与反射波。

在一个示例中，分离倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，获得绕射能量道集与反射能量道集包括：针对倾角域共成像点道集，沿横向划分相等的多个时窗，比较各个时窗对应的能量大小，获得能量最大的时窗；设定预定值，在能量最大的时窗内提取大于预定值的反射能量，进而获得反射能量道集；提取除了能量最大的时窗之外的至少一个时窗对应的能量，即为绕射能量，进而获得绕射能量道集。

图2a和图2b分别示出了倾角速度模型与球形异常体速度模型的示意图。

图3a和图3b分别示出了根据图2a和图2b的倾斜地层速度模型与球形异常体速度模型的DDCIG的示意图。

具体地，可以在分离DDCIG中的绕射能量与反射能量之前，对绕射波与反射波进行识别，以提高效率。基于DDCIG，绘制DDCIG的能量图像，判断能量图像的形状，进而识别绕射波与反射波：当能量同相轴呈现出双曲线状，且双曲线的顶点对应横坐标为该倾角速度模型的地层倾角，则DDCIG内既有反射波又有绕射波；当能量同相轴呈直线状态，则DDCIG内只有绕射波。

识别绕射波与反射波后，沿DDCIG的横向划分时窗，时窗可分为等分的3-20个不等，复杂介质设置的时窗多，简易介质的时窗少。比较各个时窗对应的能量大小，获得能量最大的时窗，设定预定值，在能量最大的时窗内提取大于预定值的反射能量，将其放到与原DDCIG大小相同，初始各点能量为0的新道集中，获得反射能量道集；然后，提取除了能量最大的时窗之外的至少一个时窗对应的能量，即为绕射能量，绕射能量属于不同时窗的能量值的中间值和较小值，将其放到与原DDCIG大小相同，初始各点能量为0的新道集中，获得绕射能量道集。

在一个示例中，基于绕射能量道集与反射能量道集，通过归一化处理，获得归一化因子。

在一个示例中，对绕射能量道集与反射能量道集进行叠加成像，获得绕射能量成像剖面与反射能量成像剖面。

具体地，统计同一共成像点道集的绕射能量道集与反射能量道集内部所有各点能量值的大小，并将两个道集的能量利用等比例归一化法进行归一化处理，得到归一化因子m。在不同情况下，归一化因子可以灵活调节，可以表征为常数或矩阵，不同的共成像点道集的归一化因子大小是不同的。然后，对绕射能量道集与反射能量道集进行叠加成像，获得绕射能量成像剖面与反射能量成像剖面。

在一个示例中，基于绕射能量成像剖面、反射能量成像剖面与归一化因子，获得联合成像剖面。

在一个示例中，基于绕射能量成像剖面、反射能量成像剖面与归一化因子，获得联合成像剖面为：

S＝S₁×m×n+S₂ (1)

其中，S表示联合成像剖面，S₁表示绕射能量成像剖面，S₂表示反射能量成像剖面，m表示归一化因子，n表示联合成像系数因子。

具体地，由于绕射能量成像剖面会引入很多噪音，成像剖面信噪比较低，因此，需要绕射能量成像剖面与反射能量成像剖面联合成像，即将绕射能量成像剖面、反射能量成像剖面与归一化因子代入公式(1)，获得联合成像剖面，其中，n表示联合成像系数因子，因绕射能量在不同地质情况下，与反射能量大小的差异各有不同，进行反射与绕射能量联合成像时，需要保证剖面的信噪比，故需要进行不同参数实验，灵活比较，最后优选联合成像系数因子n，其大小范围为(0,1)。

应用示例

为便于理解本发明实施方式的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

图4a和图4b分别示出了根据本发明的一个实施方式的时间域DDCIG剖面与共成像点道集中2400号共中心点的DDCIG的示意图。基于DDCIG，绘制DDCIG的能量图像，利用DDCIG中反射能量和绕射能量的差异性来识别绕射波与反射波。如图4a为时间域DDCIG剖面，纵向为时间t，横坐标数字为CMP的序号，其中既有层状介质地层，位于6000ms附近和8000ms附近，也有绕射串珠体发育，位于2400号CMP点的7200ms处；图4b为共成像点道集中2400号CMP点的DDCIG，纵向为时间t，横坐标数字为地震道的道数，物理意义为倾角角度从左到右0度到90度，图中，反射层能量呈双曲线状弯曲上升，双曲线顶点位于倾角角度0值附近；7200ms处串珠绕射体的绕射能量在DDCIG中表征为一条近似的直线。由此可以看出，实际数据与模型数据相同，在DDCIG中，当能量同相轴呈现出双曲线状，且双曲线的顶点对应横坐标为该倾角速度模型的地层倾角

则既有反射波又有绕射波；当能量同相轴呈直线状态，则只有绕射波。

识别绕射波与反射波后，沿DDCIG的横向划分时窗，时窗分为等分的3个，即将总共90度范围的倾角，分3个时窗即0-30度、31-60度、61-90度三个时窗。比较3个时窗对应的能量大小，获得能量最大的时窗，其能量范围在(0,50)，设定预定值为10，在能量最大的时窗内提取大于预定值的反射能量，即(10,50)的能量，将其放到与原DDCIG大小相同，初始各点能量为0的新道集中，获得反射能量道集；然后，提取除了能量最大的时窗之外的至少一个时窗对应的能量，即为绕射能量，绕射能量属于不同时窗的能量值的中间值和较小值，将其放到与原DDCIG大小相同，初始各点能量为0的新道集中，获得绕射能量道集。

统计同一共成像点道集的绕射能量道集与反射能量道集内部所有各点能量值的大小，反射能量道集的能量范围为(10-50)，绕射能量道集的能量为(5-15)，则将绕射能量道集的所有能量提升为(10-30)，即将绕射能量道集与反射能量道集的能量的最小值统一大小，则归一化因子m大小为2，并以此归一化因子乘以绕射能量道集的每个能量点。然后，对绕射能量道集与反射能量道集进行叠加成像，获得绕射能量成像剖面与反射能量成像剖面。将绕射能量成像剖面、反射能量成像剖面与归一化因子代入公式(1)，获得联合成像剖面，其中，联合成像系数因子n＝0.5。

图5a、图5b和图5c分别示出了根据现有技术的常规成像剖面、根据本发明的一个实施方式的绕射能量成像剖面与联合成像剖面的示意图。

图6a、图6b和图6c分别示出了根据现有技术的常规成像剖面的等时切片、根据本发明的一个实施方式的绕射能量成像剖面的等时切片与联合成像剖面的等时切片的示意图。

绕射能量成像能够突出串珠体的成像，如图6a、图6b；同时，弱化反射能量的效果，降低反射能量对绕射能量的成像干扰，如图6a反射层的几乎没有成像。但绕射波单独成像容易引入噪音，信噪比低，如图5b的各串珠成像杂乱，且能量收敛不足；而通过联合成像，则可以同时对反射波和绕射波进行成像，且保持较高的信噪比，消除部分噪音绕射假象呈现出的假串珠干扰，如图5c与图6c。

综上所述，用绕射波对绕射体进行单独成像，突出表征绕射体；用反射波和绕射波联合成像，可以更清晰准确地同时表征反射体和绕射体。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施方式的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施方式的有益效果，并不意在将本发明的实施方式限制于所给出的任何示例。

根据本发明的实施方式，提供了一种地震波联合成像系统，所述系统可以包括：预处理单元，用于针对倾角域共成像点道集，分离倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，进而获得绕射能量道集与反射能量道集；归一化单元，用于基于绕射能量道集与反射能量道集，通过归一化处理，获得归一化因子；成像单元，用于对绕射能量道集与反射能量道集进行叠加成像，获得绕射能量成像剖面与反射能量成像剖面；计算单元，用于基于绕射能量成像剖面、反射能量成像剖面与归一化因子，获得联合成像剖面。

该实施方式通过反射波和绕射波联合成像，可以更清晰准确地同时表征反射体和绕射体。

在一个示例中，分离倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，获得绕射能量道集与反射能量道集包括：针对倾角域共成像点道集，沿横向划分相等的多个时窗，比较各个时窗对应的能量大小，获得能量最大的时窗；设定预定值，在能量最大的时窗内提取大于预定值的反射能量，进而获得反射能量道集；提取除了能量最大的时窗之外的至少一个时窗对应的能量，即为绕射能量，进而获得绕射能量道集。

在一个示例中，基于绕射能量成像剖面、反射能量成像剖面与归一化因子，获得联合成像剖面为：

S＝S₁×m×n+S₂ (1)

其中，S表示联合成像剖面，S₁表示绕射能量成像剖面，S₂表示反射能量成像剖面，m表示归一化因子，n表示联合成像系数因子。

在一个示例中，还包括：绘制倾角域共成像点道集的能量图像；判断能量图像的形状，从而识别倾角域共成像点道集中的绕射波与反射波。

本系统通过反射波和绕射波联合成像，可以更清晰准确地同时表征反射体和绕射体。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施方式的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施方式的有益效果，并不意在将本发明的实施方式限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。

Claims (6)

1.一种地震波联合成像方法，包括：

针对倾角域共成像点道集，分离所述倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，进而获得绕射能量道集与反射能量道集；

基于所述绕射能量道集与所述反射能量道集，通过归一化处理，获得归一化因子；

对所述绕射能量道集与所述反射能量道集进行叠加成像，获得绕射能量成像剖面与反射能量成像剖面；

基于所述绕射能量成像剖面、所述反射能量成像剖面与所述归一化因子，获得联合成像剖面；

其中，基于所述绕射能量成像剖面、所述反射能量成像剖面与所述归一化因子，获得联合成像剖面为：

S＝S₁×m×n+S₂ (1)

其中，S表示联合成像剖面，S₁表示绕射能量成像剖面，S₂表示反射能量成像剖面，m表示归一化因子，n表示联合成像系数因子。

2.根据权利要求1所述的地震波联合成像方法，其中，分离所述倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，获得绕射能量道集与反射能量道集包括：

针对倾角域共成像点道集，沿横向划分相等的多个时窗，比较各个时窗对应的能量大小，获得能量最大的时窗；

设定预定值，在所述能量最大的时窗内提取大于所述预定值的反射能量，进而获得所述反射能量道集；

提取除了所述能量最大的时窗之外的至少一个时窗对应的能量，即为所述绕射能量，进而获得所述绕射能量道集。

3.根据权利要求1所述的地震波联合成像方法，其中，还包括：

绘制所述倾角域共成像点道集的能量图像；

判断所述能量图像的形状，从而识别所述倾角域共成像点道集中的绕射波与反射波。

4.一种地震波联合成像系统，包括：

预处理单元，用于针对倾角域共成像点道集，分离所述倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，进而获得绕射能量道集与反射能量道集；

归一化单元，用于基于所述绕射能量道集与所述反射能量道集，通过归一化处理，获得归一化因子；

成像单元，用于对所述绕射能量道集与所述反射能量道集进行叠加成像，获得绕射能量成像剖面与反射能量成像剖面；

计算单元，用于基于所述绕射能量成像剖面、所述反射能量成像剖面与所述归一化因子，获得联合成像剖面；

其中，基于所述绕射能量成像剖面、所述反射能量成像剖面与所述归一化因子，获得联合成像剖面为：

S＝S₁×m×n+S₂ (1)

其中，S表示联合成像剖面，S₁表示绕射能量成像剖面，S₂表示反射能量成像剖面，m表示归一化因子，n表示联合成像系数因子。

5.根据权利要求4所述的地震波联合成像系统，其中，分离所述倾角域共成像点道集中的绕射能量与反射能量，获得绕射能量道集与反射能量道集包括：

针对倾角域共成像点道集，沿横向划分相等的多个时窗，比较各个时窗对应的能量大小，获得能量最大的时窗；

设定预定值，在所述能量最大的时窗内提取大于所述预定值的反射能量，进而获得所述反射能量道集；

提取除了所述能量最大的时窗之外的至少一个时窗对应的能量，即为所述绕射能量，进而获得所述绕射能量道集。

6.根据权利要求4所述的地震波联合成像系统，其中，还包括：

绘制所述倾角域共成像点道集的能量图像；

判断所述能量图像的形状，从而识别所述倾角域共成像点道集中的绕射波与反射波。

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