CN110208852B - 陆地双检原始地震数据评价及数据处理质控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地震数据评价及数据处理质控技术领域,涉及一种陆地双检原始地震数据评价及数据处理质控方法,陆地双检原始地震数据评价方法通过计算参量,构建基于相位差的原始数据评价函数,并根据评价值大小判断数据质量的好坏;陆地双检原始地震数据处理质控方法,包括:保相位差判断方法和保幅判断方法;所述方法检验了原始数据的品质,对数据采集提出基本要求,给出指导方向;处理流程的监控保证了处理环节的实时排错,达到双检数据的真振幅处理;既保证处理质量,又加强处理效果,间接节省处理成本;健全陆地双检技术的完整性,为陆地双检的进一步工业化提供理论依据。
Description
技术领域
本发明属于地震数据评价及数据处理质控技术领域,涉及一种陆地双检原始地震数据评价及数据处理质控方法,尤其涉及一种基于反射波相位差的陆地双检原始地震数据评价及数据处理质控方法。
背景技术
在专利“一种真振幅偏移成像方法(申请号为:201510388935.6)”中公开了一种真振幅偏移成像方法,提出了陆上双/或多检波器全声波方程真振幅叠前深度偏移方法。在地表及地表以下布置若干检波层;采集地震信号数据;计算地表处波场关于深度的偏导数;对检波点波场和炮点波场进行波场延拓;利用互相关成像原理或反射系数成像原理对延拓的检波点波场和炮点波场进行成像。克服了目前地震数据采集系统只记录地表波场值而无法精确求解声波方程的缺陷,达到了利用声波方程精确求解地震波场信息的目的,并为后续的地质解释人员提供可靠的地下构造和岩性信息,增加了地质解释和地震反演分析的可信度,并可以对各种波场进行偏移成像,而且能实现反映地下构造岩性变化的真振幅偏移。
上述专利之所以能够实现精确求解波动方程,实现岩性勘探的目的,是因为其检波器层放置的深度不同,这种深度差异为获得不同的波场信息提供了条件。不同深度的检波器记录到的反射波存在特定相位差,这种特定相位差包含了反射波传播方向信息,上述专利利用该相位信息求取了求解波动方程所必须的边界条件,从而实现了保幅偏移。因而不同深度层检波器记录到的反射波间的相位差是否满足质量要求,是检验双检数据能否满足求解全波动方程的前提和基础,是实现岩性勘探的必要条件。在实际数据采集的过程中,往往由于施工或检波器耦合等因素造成了上下层检波器间的相位差不能达到预期质量,导致成像效果不好。所以研究双检勘探技术中不同深度层间检波器记录的反射波相位差至关重要;然而在前述专利中,忽略了这种相位差的必要性,并没有涉及和说明。
发明内容
在实际生产中,利用双检采集系统得到的原始数据是否能够满足成像要求,还须经过评价后才能确定。合格的原始数据必须经过严格的保相位差处理才可以满足真振幅偏移的要求。本发明针对现有技术只涉及数据采集和成像算法,而无针对数据质量和各种数据处理能否满足双检保幅成像方面的研究,本发明针对上述研究空缺,建立了双检原始数据质量评价体系和数据处理质量监控体系,保证了成像输入数据的有效性,从而健全了陆地双检地震数据采集到成像整个系统的完整性,具体技术方案如下。
一种基于反射波相位差的陆地双检原始地震数据评价及数据处理质控方法,所述陆地双检原始地震数据评价方法包括以下步骤:
S1、针对陆地双检原始地震数据叠前炮集,按炮号划分为若干炮段,然后对各炮段分别计算如下六个参量:层间平均相位差,道间平均相位差,层间平均绝对振幅差,道间平均绝对振幅差,层间正常相位差占比和道间正常相位差占比;
S2、假设zm为参量值,M为该参数的个数,然后按式(1)对参量值进行去量纲化,
S3、针对去量纲化的参量值,构建基于相位差的原始数据评价函数,如式(2)所示,
其中c=(0.6c1+0.2c2+0.2c3),c1为层间平均相位差和道间平均相位差的相关系数,c2为层间平均绝对振幅差和道间平均绝对振幅差的相关系数,c3为层间正常相位差占比和道间正常相位差占比的相关系数,c为上述三个相关系数的加权平均;l为层间正常相位差占比;p为整个叠前炮集的层间平均相位差的平均值;δ为层间平均相位差的标准差,计算公式如式(3)所示,
S4、通过式(2)所示评价函数,计算得到的评价值Y位于0-1之间,评价值Y越接近1表示陆地双检原始地震数据的质量越好,反之,评价值Y越接近0,则表示陆地双检原始地震数据的质量越差;
所述陆地双检数据处理质控方法,包括:数据间的保相位差判断方法和保幅判断方法;
所述数据间的保相位差判断方法包括:处理前后上下层波形对比方法、处理前后上下层相关时移对比方法、相位差和振幅差的分布图对比方法、监控整体流程相位差变化的折线图法;
所述处理前后上下层波形对比方法包括以下步骤:
S21、将处理前的上下层数据波形图在同图显示,直观地反映双检数据的相位情况,受个别点影响小,属于定性分析;
S22、在同一时窗的前提下,将处理后的上下层数据波形在同图显示,从波形的相对变化情况直观判断处理流程是否合理;
所述处理前后上下层相关时移对比方法包括以下步骤:
S23、对处理前后的单层数据进行时移计算;
S24、对比上下层的时移量变化情况,以监控处理环节对单层数据的相位改变情况,属于定量分析方法;
所述相位差和振幅差的分布图对比方法包括以下步骤:
S25、对经过处理环节处理后的上下层数据绘制相位差分布图和振幅差分布图;
S26、通过观察相位差分布图以监控处理环节的处理流程对两层数据相位差的改变情况;
通过观察振幅差分布图以监控处理环节的处理流程对两层数据振幅差的改变情况;
所述保幅判断方法包括:采用残差分析法监控去噪是否损伤有效信号,采用振幅曲线对比法监控振幅补偿的效果,采用频域上下层频谱对比法监控补偿前后的频域特性,采用成像剖面对比法把控构造成像的准确性,采用沿层振幅属性对比法监控成像保幅性,监控整体流程振幅差变化的折线图法。
在上述技术方案的基础上,所述层间平均相位差的计算包括以下步骤:
S11、计算上下层对应单道数据x(t)和y(t)的互相关函数Rxy,如式(4)所示,
其中,xi(t)为第i采样点处的振幅值,yi(t+τ)为第i采样点延时τ后的振幅值,N为选取时窗单道采样点数;
S12、根据互相关函数Rxy,取相关系数最大值处的采样点位置RN,则该数据相位差Phd为
Phd=(RN-N)*s (5)
其中,s为时间采样率;
S13、针对不同时窗原始地震数据计算的相位差,设置合适的阈值,剔除异常相位差,剩余正常相位差;
所述异常相位差为:存在负值的相位差或者明显偏离主分布轨迹的相位差;
S14、对剩余正常相位差进行平均,获得层间平均相位差MPhd,如式(6)所示,
其中X为正常相位差的个数;
所述道间平均相位差的计算方法为:将上下层对应单道数据更换为相邻道间数据,参照步骤S11-S14计算道间平均相位差。
在上述技术方案的基础上,所述处理的环节包括:静校正、去噪、振幅补偿和剩余静校正。
在上述技术方案的基础上,所述层间平均绝对振幅差的计算包括以下步骤:
其中,xi(t)和yi(t)分别为上下层对应单道数据第i采样点处的振幅值;
所述道间平均绝对振幅差的计算方法为:将上下层对应单道数据更换为相邻道间数据,参照步骤S15-S16计算道间平均绝对振幅差。
在上述技术方案的基础上,所述层间正常相位差占比为:在计算层间平均相位差的过程中,正常参与相位计算的相位差数量占相位差总数的比值;
所述道间正常相位差占比为:在计算道间平均相位差的过程中,正常参与相位计算的相位差数量占相位差总数的比值。
在上述技术方案的基础上,所述监控整体流程相位差变化的折线图法包括以下步骤:
S31、依次分别计算出原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据以及剩余静校正后数据的层间平均相位差和道间平均相位差;
S32、在同一图中,依次将原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据的层间平均相位差以折线的方式连接;并依次将原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据的道间平均相位差以折线的方式连接,形成监控整体流程相位差变化的折线图。
在上述技术方案的基础上,所述监控整体流程振幅差变化的折线图法包括以下步骤:
S33、依次分别计算出原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据以及剩余静校正后数据的层间平均绝对振幅差和道间平均绝对振幅差;
S34、在同一图中,依次将原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据的层间平均绝对振幅差以折线的方式连接;并依次将原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据的道间平均绝对振幅差以折线的方式连接,形成监控整体流程振幅差变化的折线图。
本发明的有益技术效果如下:
1)从客观评价原始数据的质量出发,检验了原始数据的品质,对数据采集提出了基本要求,给出了指导方向;
2)处理流程的步步监控保证了处理环节的实时排错性,以及对处理参数反馈的指导性,从而有助于优化处理流程,从而达到双检数据的真振幅处理;既保证了处理质量,又加强了处理效果,间接节省了处理成本。
3)健全了陆地双检技术的完整性,为陆地双检的工业化进一步提供了理论依据。
附图说明
本发明有如下附图:
图1(a)为双检数据上下层单道波形示意图;
图1(b)为图1(a)所示双检数据上下层单道波形的互相关系数曲线示意图;
图2(a)为流程处理前的波形示意图;
图2(b)为同一时窗下图2(a)所示波形流程处理后的波形示意图;
图3(a)为静校正处理前后上层数据相关时移量示意图;
图3(b)为静校正处理前后下层数据相关时移量示意图;
图3(c)为去噪处理前后上层数据相关时移量示意图;
图3(d)为去噪处理前后下层数据相关时移量示意图;
图3(e)为振幅补偿处理前后上层数据相关时移量示意图;
图3(f)为振幅补偿处理前后下层数据相关时移量示意图;
图3(g)为剩余静校正处理前后上层数据相关时移量示意图;
图3(h)为剩余静校正处理前后下层数据相关时移量示意图;
图4(a)为静校正处理后的层间相位差分布图;
图4(b)为静校正处理后的层间振幅差分布图;
图4(c)为去噪后的层间相位差分布图;
图4(d)为去噪后的层间振幅差分布图;
图4(e)为振幅补偿后的层间相位差分布图;
图4(f)为振幅补偿后的层间振幅差分布图;
图4(g)为剩余校正后的层间相位差分布图;
图4(h)为剩余校正后的层间振幅差分布图;
图5为处理流程对相位差的改造情况曲线示意图;
图6为处理流程对振幅差的改造情况曲线示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行进一步描述。
一、原理
上下层检波器间的相位差即所接收的来自地下界面的反射波传播时差。相位差的存在保证了为求解全波动方程所提供的边界条件的有效性。因此,相位差可以作为衡量双检数据质量的有效标准。
上下层检波器间相位差简称层间相位差,其定量求取采用互相关算法,具体步骤如下:
先求出上下层对应单道数据x(t)和y(t)的互相关函数Rxy,如式(1)所示,
其中,xi(t)为第i采样点处的振幅值,yi(t+τ)为第i采样点延时τ后的振幅值,N为选取时窗单道采样点数;
再根据互相关函数Rxy,取相关系数最大值处的采样点位置RN,则该数据相位差Phd为Phd=(RN-N)*s (2)
其中N为选取时窗单道采样点数,s为时间采样率。
对于实际采集的数据资料,存在负值相位差或者明显偏离主分布轨迹的相位差,此类相位差为异常相位差,应设置合适的阈值予以剔除。对剔除异常后的正常相位差进行平均,获得平均相位差MPhd,如式(3)所示,
其中X为有效道数量(即正常相位差的个数)。上下层单道波形示意图如图1(a)所示,上下层单道波形互相关系数曲线示意图如图1(b)所示。互相关系数曲线最大值的位置为非零值(即在互相关系数曲线上,对应横坐标最大值处的纵坐标为非零值),其与零值的差值乘以时间采样率s即为两层单道波形数据的相位差。
相应的我们也可以求取上下层检波器间平均绝对振幅差MAd作为辅助参考量,计算平均绝对振幅差MAd的步骤如下:
其中,xi(t)和yi(t)分别为上下层对应单道数据第i采样点处的振幅值;
同样的,我们可以将上述求取平均相位差MPhd和平均绝对振幅差MAd的方法用于上层相邻道的数据之间,以获取道间平均相位差和道间平均绝对振幅差,以达到评价道间相位和振幅分布情况的目的。对于层间相位差和道间相位差,计算平均相位差时采用前文提到的设置阈值以剔除异常相位差值的方式,则正常参与相位计算的相位差数量占相位差总数的比值称为相位差占比。因此可以统计出层间正常相位差占比和道间正常相位差占比两个参量。
二、双检原始数据质量评价
1)对于双检原始数据叠前炮集,对其按炮号划分为若干炮段,然后对各炮段分别求取如下六个参量:层间平均相位差,道间平均相位差,层间平均绝对振幅差,道间平均绝对振幅差,层间正常相位差占比和道间正常相位差占比。
2)将得到的各炮段的参量值绘制表格列出,横列为炮号,纵列为六个参量(也称参数),如表1所示。
表1实际数据相位差和振幅差扫描结果
3)假设zm为参量值,M为该参数的个数,然后按式(6)对参量值进行去量纲化,
4)针对去量纲化的参量值,构建基于相位差的原始数据评价函数,如式(7)所示,
其中c=(0.6c1+0.2c2+0.2c3),c1为层间平均相位差和道间平均相位差的相关系数,c2为层间平均绝对振幅差和道间平均绝对振幅差的相关系数,c3为层间正常相位差占比和道间正常相位差占比的相关系数,c为上述三个相关系数的加权平均;l为层间正常相位差占比;p为整个叠前炮集的层间平均相位差的平均值;δ为层间平均相位差的标准差,计算公式如式(8)所示,
5)通过式(7)所示评价函数,计算得到的评价值Y位于0-1之间,评价值Y越接近1表示陆地双检原始地震数据的质量越好,反之,评价值Y越接近0,则表示陆地双检原始地震数据的质量越差。
三、双检数据处理流程质量监控体系
陆地双检质量监控体系从两个方面监控处理流程的品质,一方面是两层数据间的相位差,另一方面是从单层数据的保幅性上来监控,
保相位差:
1)、处理前后上下层波形对比
将上下层数据波形图在同图显示,可直观地反映双检数据的相位情况,受个别点影响小,属于定性分析方法。如图2(a)~2(b)所示,从波形的相对变化情况可直观判断处理流程是否合理。
2)、处理前后上下层相关时移对比
用处理前后的单层数据进行时移计算,然后再对比上下层的时移量变化情况,来监控各个处理环节对单层数据的相位改变情况,属于定量分析方法。图3(a)~图3(h)为某工区双检实验数据的相关时移情况,从静校正、去噪振幅补偿和剩余静校正几个环节整体掌握上下层数据分别处理前后的时移及比较。
3)、相位差和振幅差的分布图对比
可定位局部,也可全局扫描。此方法属于定量分析方法,可追踪到某单道的相位差,来监控处理流程对两层数据相位差的改变情况。图4(a)~图4(h)为实验数据经过静校正、去噪、振幅补偿和剩余静校正后的相位差和振幅差分布规律。分析图组可知,静校正和剩余静校正不会改变层间相位差和振幅差;去噪会减少由噪声引起的相位差异常情况,同时会整体上减弱振幅差;振幅补偿基本上不改变相位差,但会消除由球面扩散和地表不一致因素引起的振幅差形态的改变。图5为各处理环节后层间和道间相位差和振幅差的变化趋势,从图中可以看出层间与道间相位差或振幅差具有很强的一致性。
保幅:
残差分析法可监控去噪是否损伤有效信号,振幅曲线对比法可监控振幅补偿的效果,频域上下层频谱对比法可监控补偿前后的频域特性,成像剖面对比法可把控构造成像的准确性,沿层振幅属性对比法可监控成像保幅性等。
本发明的技术关键点为:带阈值平均的互相关算法求相位差,原始数据资料评价函数,监控相位差的三种方法(波形图、时移图、相位差分布图)。
本发明的欲保护点为:
(1)基于相位差/时移量的双检数据评价思路和方法;
(2)带阈值的平均互相关求取方法;
(3)原始数据资料评价函数及其建模方法;
(4)用于定性监控相位差的波形图法、定量监控处理前后相关时移的时移图法、定量监控相位差的相位差分布图法、以及监控整体流程相位差变化的折线图法等。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例,而并非是对本发明实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种基于反射波相位差的陆地双检原始地震数据评价方法及陆地双检数据处理质控方法,其特征在于,所述陆地双检原始地震数据评价方法包括以下步骤:
S1、针对陆地双检原始地震数据叠前炮集,按炮号划分为若干炮段,然后对各炮段分别计算如下六个参量:层间平均相位差,道间平均相位差,层间平均绝对振幅差,道间平均绝对振幅差,层间正常相位差占比和道间正常相位差占比;
S2、假设zm为参量值,M为参数的个数,然后按式(1)对参量值进行去量纲化,
S3、针对去量纲化的参量值,构建基于相位差的原始数据评价函数,如式(2)所示,
其中c=(0.6c1+0.2c2+0.2c3),c1为层间平均相位差和道间平均相位差的相关系数,c2为层间平均绝对振幅差和道间平均绝对振幅差的相关系数,c3为层间正常相位差占比和道间正常相位差占比的相关系数,c为上述三个相关系数的加权平均;l为层间正常相位差占比;p为整个叠前炮集的层间平均相位差的平均值;δ为层间平均相位差的标准差,计算公式如式(3)所示,
S4、通过式(2)所示评价函数,计算得到的评价值Y位于0-1之间,评价值Y越接近1表示陆地双检原始地震数据的质量越好,反之,评价值Y越接近0,则表示陆地双检原始地震数据的质量越差;
所述陆地双检数据处理质控方法,包括:数据间的保相位差判断方法和保幅判断方法;
所述数据间的保相位差判断方法包括:处理前后上下层波形对比方法、处理前后上下层相关时移对比方法、相位差和振幅差的分布图对比方法、监控整体流程相位差变化的折线图法;
所述处理前后上下层波形对比方法包括以下步骤:
S21、将处理前的上下层数据波形图在同图显示,直观地反映双检数据的相位情况;
S22、在同一时窗的前提下,将处理后的上下层数据波形在同图显示,从波形的相对变化情况直观判断处理流程是否合理;
所述处理前后上下层相关时移对比方法包括以下步骤:
S23、对处理前后的单层数据进行时移计算;
S24、对比上下层的时移量变化情况;
所述相位差和振幅差的分布图对比方法包括以下步骤:
S25、对经过处理环节处理后的上下层数据绘制相位差分布图和振幅差分布图;
S26、通过观察相位差分布图以监控处理环节的处理流程对两层数据相位差的改变情况;
通过观察振幅差分布图以监控处理环节的处理流程对两层数据振幅差的改变情况;
所述保幅判断方法包括:采用残差分析法监控去噪是否损伤有效信号,采用振幅曲线对比法监控振幅补偿的效果,采用频域上下层频谱对比法监控补偿前后的频域特性,采用成像剖面对比法把控构造成像的准确性,采用沿层振幅属性对比法监控成像保幅性,监控整体流程振幅差变化的折线图法。
2.如权利要求1所述基于反射波相位差的陆地双检原始地震数据评价方法及陆地双检数据处理质控方法,其特征在于:所述层间平均相位差的计算包括以下步骤:
S11、计算上下层对应单道数据x(t)和y(t)的互相关函数Rxy,如式(4)所示,
其中,xi(t)为第i采样点处的振幅值,yi(t+τ)为第i采样点延时τ后的振幅值,N为选取时窗单道采样点数;
S12、根据互相关函数Rxy,取相关系数最大值处的采样点位置RN,则该数据相位差Phd为
Phd=(RN-N)*s (5)
其中,s为时间采样率;
S13、针对不同时窗原始地震数据计算的相位差,设置合适的阈值,剔除异常相位差,剩余正常相位差;
所述异常相位差为:存在负值的相位差或者明显偏离主分布轨迹的相位差;
S14、对剩余正常相位差进行平均,获得层间平均相位差MPhd,如式(6)所示,
其中X为正常相位差的个数;
所述道间平均相位差的计算方法为:将上下层对应单道数据更换为相邻道间数据,参照步骤S11-S14计算道间平均相位差。
3.如权利要求1所述基于反射波相位差的陆地双检原始地震数据评价方法及陆地双检数据处理质控方法,其特征在于:所述处理的环节包括:静校正、去噪、振幅补偿和剩余静校正。
5.如权利要求4所述基于反射波相位差的陆地双检原始地震数据评价方法及陆地双检数据处理质控方法,其特征在于:所述层间正常相位差占比为:在计算层间平均相位差的过程中,正常参与相位计算的相位差数量占相位差总数的比值;
所述道间正常相位差占比为:在计算道间平均相位差的过程中,正常参与相位计算的相位差数量占相位差总数的比值。
6.如权利要求4所述基于反射波相位差的陆地双检原始地震数据评价方法及陆地双检数据处理质控方法,其特征在于:所述监控整体流程相位差变化的折线图法包括以下步骤:
S31、依次分别计算出原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据以及剩余静校正后数据的层间平均相位差和道间平均相位差;
S32、在同一图中,依次将原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据的层间平均相位差以折线的方式连接;并依次将原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据的道间平均相位差以折线的方式连接,形成监控整体流程相位差变化的折线图。
7.如权利要求4所述基于反射波相位差的陆地双检原始地震数据评价方法及陆地双检数据处理质控方法,其特征在于:所述监控整体流程振幅差变化的折线图法包括以下步骤:
S33、依次分别计算出原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据以及剩余静校正后数据的层间平均绝对振幅差和道间平均绝对振幅差;
S34、在同一图中,依次将原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据的层间平均绝对振幅差以折线的方式连接;并依次将原始数据、静校正处理后数据、去噪后数据、振幅补偿后数据的道间平均绝对振幅差以折线的方式连接,形成监控整体流程振幅差变化的折线图。
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