CN110879413A - 一种射线参数域转换波静校正方法及系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种射线参数域转换波静校正方法及系统，该方法及系统包括：输入共检波点道集；将共将波点道集进行τ‑p变换得到共射线参数道集；进行平滑处理获得平滑后的共射线参数道集；将处理前后的道集互相关，获得静校正量道集；再与将共射线参数道集进行褶积，获得静校正后的共射线参数域道集，再进行反τ‑p变换，得到静校正后的共检波点道集。本发明根据射线一致性理论，在该理论条件下通过射线参数域变换，静校正后再通过反变换回去，很大程度上可以避免常规方法横波静校正的不稳定问题。
Description
技术领域
本发明涉及地震勘探技术领域，更具体地，涉及一种射线参数域转换波静校正方法及系统。
背景技术
由于表层结构的复杂性，作为多波资料处理关键之一的横波静校正还仍然是多波地震处理的瓶颈技术。主要问题表现在：(1)、纵波勘探中一般采用潜水面作为静校正的基准面，但潜水面面对横波难以成立，因此横波难以确定静校正基准面；(2)、纵波静校正中浅层速度模型采用于首波(或折射、直达)的走时层析反演，而转换波初至是续至波，难以拾取，也就是无法走时反演；(3)、采用面波衰减特征可以反演近地表横波速度，但该方法需要空间密集采样，生产上难以大面积推广。目前采用的方法主要有： (1)面波反演法：2000年，Muyzert在SEG年会上发表了“斯通利波横波近地表速度模型反演及转换波静校正”的论文，提出利用海上转换波波地震资料中的Scholte面波反演浅层横波速度结构，进而求取横波静校正量，通过数据试验证实了该方法能够成功预测转换波波横波静校正量的长波长趋势。(2)接收函数法：CGGVeritas公司的Meersman(2009)研究了利用转换波初至时差互相关来求取转换波静校正的方法，该方法结合近地表纵波速度信息来获取转换波与纵波的初至时差，进而求取转换波静校正量。(3) 纵波极化法：斯伦贝谢剑桥研究中心Edme(2009)等人通过研究纵波入射的转换波传播特征发现，纵波的极化角在-P域中仅为横波速度的函数，因此可以利用纵波极化特征来估计并建立横波进地表模型，进而实现转换波静校正。(4)比例因子法：以P波的检波点校正量作为参考，按不同比例因子(类似纵横波速度比)在共接收点道集上PS波叠加，并拾取能量团，找最合适的比例因子，也同时找到了最合适的PS波检波点静校正量。目前在处理上常用的静校正方法多是基于地表一致性假设条件，即假设各道的静校正量与射线路径无关。而在转换波勘探等涉及到横波时，这一假设条件往往不满足。这就使得使用常规流程进行横波静校正处理时往往会导致不稳定。因此，有必要开发一种射线参数域转换波静校正方法及系统。
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
本发明提出了一种射线参数域转换波静校正方法及系统，其能够通过射线一致性理论，在该理论条件下通过射线参数域变换，将道集变换到射线参数域进行静校正后再通过反变换回去，很大程度上可以避免横波静校正的不稳定问题。
根据本发明的一方面，提出了一种射线参数域转换波静校正方法。所述方法可以包括：
1)输入共检波点道集；
2)将步骤1)中输入的共将波点道集进行τ-p变换，得到射线参数域道集，并分选为共射线参数道集；
3)对步骤2)中获得的共射线参数道集进行沿构造趋势平滑处理获得平滑后的共射线参数道集；
4)将步骤2)中获得的共射线参数道集和步骤3)中获得的平滑后的共射线参数道集互相关，获得静校正量道集；
5)将步骤2)中的共射线参数道集与步骤4)中的静校正量道集进行褶积，获得静校正后的共射线参数域道集，并分选为常规射线参数域道集；
6)将步骤5)中获得的常规射线参数域道集进行反
变换，得到静校正后的共检波点道集，并分选为共炮点道集。
优选地，在步骤2)中，利用如下公式进行
变换：
其中，p表示射线参数，τ表示截距时间，u(t,x)表示地震信号，
表示
正变换，
表示
希尔伯特变换的导数。
优选地，所述截距时间τ通过如下公式表达：
其中，qi为第i层的垂直慢度，qi＝cos(θi)/vi，θ为地震波传播入射角度，ΔZi为第i层的厚度，ΔZi＝Zi+1-Zi，d表示下行波射线路径，u表示上行波的射线路径，其中，针对转换波的下行波为纵波，上行波为横波，
表示检波器端的纵波近地表效应，
表示检波器端的横波近地表效应，i表示第i个与第i+1个地层的分界面，n表示第n个地层的层数。
优选地，通过如下公式表示检波器端的横波近地表效应
和检波器端的横波近地表静校正量
其中，
v0表示第0层横波速度，v1表示第1层横波速度，θ为入射角，ΔZi为第i层的厚度，ΔZi＝Zi+1-Zi表示地层厚度， Z2表示第二层地层的深度，Z1表示第一层地层的深度；
其中，垂直慢度qi与射线参数p的关系表达式为：
将公式(5)代入公式(4)中得到
其中，射线参数p可以通过如下公式表示：
式中，vp,i与vs,i为第i层的P波与S波速度，θp,i与θs,i为P波与S波的的传播角度。
优选地，在步骤4)中，对互相关结果进行谱白化与边界处理，获得静校正量道集。
优选地，在步骤3)中，利用高斯低通滤波对共射线参数道集进行平滑处理。
根据本发明的另一方面，提出了一种射线参数域转换波静校正系统，所述系统可以存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：
步骤1：输入共检波点道集；
步骤2：将步骤1中输入的共将波点道集进行τ-p变换，得到射线参数域道集，并分选为共射线参数道集；
步骤3：对步骤2中获得的共射线参数道集进行沿构造趋势平滑处理获得平滑后的共射线参数道集；
步骤4：将步骤2中获得的共射线参数道集和步骤3中获得的平滑后的共射线参数道集互相关，获得静校正量道集；
步骤5：将步骤2中的共射线参数道集与步骤4中的静校正量道集进行褶积，获得静校正后的共射线参数域道集，并分选为常规射线参数域道集；
步骤6：将步骤5中获得的常规射线参数域道集进行反
变换，得到静校正后的共检波点道集，并分选为共炮点道集。
优选地，在步骤2中，利用如下公式进行
变换：
其中，p表示射线参数，τ表示截距时间，u(t,x)表示地震信号，
表示
正变换，
表示
希尔伯特变换的导数。
优选地，所述截距时间
通过如下公式表达：
其中，qi为第i层的垂直慢度，qi＝cos(θi)/vi，θ为地震波传播入射角度，ΔZi为第i层的厚度，ΔZi＝Zi+1-Zi，d表示下行波射线路径，u表示上行波的射线路径，其中，针对转换波的下行波为纵波，上行波为横波，
表示检波器端的纵波近地表效应，
表示检波器端的横波近地表效应，i表示第i个与第i+1个地层的分界面，n表示第n个地层的层数。
优选地，通过如下公式表示检波器端的横波近地表效应
和检波器端的横波近地表静校正量
其中，
v0表示第0层横波速度，v1表示第1层横波速度，θ为入射角，ΔZi为第i层的厚度，ΔZi＝Zi+1-Zi表示地层厚度， Z2表示第二层地层的深度，Z1表示第一层地层的深度；
其中，垂直慢度qi与射线参数p的关系表达式为：
将公式(5)代入公式(4)中得到
其中，射线参数p可以通过如下公式表示：
式中，vp,i与vs,i为第i层的P波与S波速度，θp,i与θs,i为P波与S波的的传播角度。
本发明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例进行更详细的描述，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例中，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一种射线参数域转换波静校正方法的步骤的流程图；
图2-1示出了纵波速度模型；
图2-2示出了横波速度模型；
图3示出了第25炮炮集记录；
图4示出了检波点位于x＝0m的共检波点道集；
图5示出了位于x＝0m共检波点道集的射线参数域道集；
图6-1示出了原始共射线参数道集；
图6-2示出了平滑后共射线参数道集；
图6-3示出了数据互相关后谱白化示意图；
图6-4示出了数据褶积示意图；
图7示出了静校正后的炮集。
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例，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例所限制。相反，提供这些实施例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一种射线参数域转换波静校正方法的步骤的流程图。
常规地震干涉法的目的是构造新的炮集，得到能更好反映储层特征的道集，将地震干涉法的思想应用到射线参数域的静校正问题，目的是进行静校正处理，具体实施过程也与常规干涉法存在差异。
在该实施例中，根据本发明的一种射线参数域转换波静校正方法可以包括：
步骤101：输入共检波点道集；
在一个示例中，将地震数据集分选为共检波点道集。
步骤102：将步骤101中输入的共将波点道集进行
变换，得到射线参数域道集，并分选为共射线参数道集；
对PS波而言，在常规时间空间域不同深度界面的PS波的静校正量是不同的，对固定偏移距而言浅部同相轴的静校正量要大于深度同相轴，也就是说对同一个检波点而言静校正量是非稳态的。将炮集转换到射线参数域后，对相同的射线参数p不同深度界面的PS波静校正量是相同的。总的来说，将数据从时间空间域转换到射线参数域可以很好地处理近地表问题的非稳态特性。
在一个示例中，采用数学上常用的
变换可以将数据从时间-空间域转换到射线参数域，通过在时间-空间域道集沿给定的射线参数(p)值与截距时间
进行叠加来实现。
利用如下公式进行
变换：
其中，p表示射线参数，τ表示截距时间，u(t,x)表示地震信号，
表示
正变换，
表示
希尔伯特变换的导数。
在一个示例中，在水平层状介质中，截距时间
可以表示为地层垂直慢度与厚度乘积的叠加，截距时间
通过如下公式表达：
其中，qi为第i层的垂直慢度，qi＝cos(θi)/vi，θ为地震波传播入射角度，ΔZi为第i层的厚度，ΔZi＝Zi+1-Zi，d表示下行波射线路径，u表示上行波的射线路径，其中，针对转换波的下行波为纵波，上行波为横波，
表示检波器端的纵波近地表效应，
表示检波器端的横波近地表效应，i表示第i个与第i+1个地层的分界面，n表示第n个地层的层数。
具体地，通过如下公式表示检波器端的横波近地表效应
和检波器端的横波近地表静校正量
其中，
v0表示第0层横波速度，v1表示第1层横波速度，θ为入射角，ΔZi为第i层的厚度，ΔZi＝Zi+1-Zi表示地层厚度， Z2表示第二层地层的深度，Z1表示第一层地层的深度；
其中，垂直慢度qi与射线参数p的关系表达式为：
将公式(5)代入公式(4)中得到
其中，射线参数p可以通过如下公式表示：
式中，vp,i与vs,i为第i层的P波与S波速度，θp,i与θs,i为P波与S波的的传播角度。
在示例性实施例中，一个p值代表了整个PS波的传播路径，p值的不同代表了射线角度的不同。
因此可知，对固定的射线参数p，射线参数域检波器端的静校正量
是固定的，在倾斜层状介质中可以得到相同的结论。
步骤103：对步骤102中获得的共射线参数道集进行沿构造趋势平滑处理获得平滑后的共射线参数道集；
在一个示例中，利用高斯低通滤波对共射线参数道集进行平滑处理。经过平滑处理后的道集在构造趋势上应该与不存在静校正问题的道集是一致的，这才能保证原始射线参数域道集与平滑处理后的道集的互相关可以得到反映静校正量大小的道集。
步骤104：将步骤102中获得的共射线参数道集和步骤103中获得的平滑后的共射线参数道集互相关，获得静校正量道集；
优选地，将不同p值对应的记录道进行互相换获得静校正量道集。
在一个示例中，还需要对所述静校正量道集进行谱白化与边界处理，只保留其走时信息。
步骤105：将步骤102中的共射线参数道集与步骤104中的静校正量道集进行褶积，获得静校正后的共射线参数域道集，并分选为常规射线参数域道集；
步骤106：将步骤105中获得的常规射线参数域道集进行反
变换，得到静校正后的共检波点道集，并分选为共炮点道集。
根据本发明的另一方面，发明了一种射线参数域转换波静校正系统，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：
步骤1：输入共检波点道集；
步骤2：将步骤1中输入的共将波点道集进行
变换，得到射线参数域道集，并分选为共射线参数道集；
步骤3：对步骤2中获得的共射线参数道集进行沿构造趋势平滑处理获得平滑后的共射线参数道集；
步骤4：将步骤2中获得的共射线参数道集和步骤3中获得的平滑后的共射线参数道集互相关，获得静校正量道集；
步骤5：将步骤2中的共射线参数道集与步骤4中的静校正量道集进行褶积，获得静校正后的共射线参数域道集，并分选为常规射线参数域道集；
步骤6：将步骤5中获得的常规射线参数域道集进行反
变换，得到静校正后的共检波点道集，并分选为共炮点道集。
应用示例
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，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。
分析如图2-1所示的纵波速度模型和图2-2所示的横波速度模型，在横波速度模型的浅部存在低速异常体。震源与检波器均匀分布于地表，检波器间距10m，共200个，震源间距20m，共100个，第一个震源位于x＝10m 处。如图3所示，为第25个炮集图，在炮集中加入高斯随机噪音，SNR＝3，可以看出浅部横波低速异常体对同相轴的影响。如图4～图7所示为一条2D 测线的转换波数据的校正流程：将图4所示的检波点位于x＝0m的共检波点道集进行
变换，获得如图5所示的射线参数域道集。将获得的射线参数域道集分选为共线参数道集，其中如图6-1所示为射线参数 p＝-1.733′10-4s/m的共射线参数道集。对共射线参数进行沿构造趋势平滑，采用高斯低通滤波处理后的平滑后的共射线参数道集如图6-2所示。对平滑前后的共射线参数道集进行互相关，对互相关道集谱白化处理后获得如图 6-3所示的道集。如图6-4所示，为将原始共射线参数道集与互相关道集进行褶积获得静校正后的共射线参数域道集。将共射线参数域进行反τ-p变换，获得如图7所示的静校正后的共检波点道集，并将其重新分选为共炮点道集。
经过对比图2和图6，可以看出横波低速异常体的影响得到消除，证实了射线参数域转换波静校正的准确性。
综上所述，本发明通过根据射线一致性理论，在该理论条件下通过射线参数域变换，将道集变换到射线参数域进行静校正后再通过反变换回去，很大程度上可以避免常规方法横波静校正的不稳定问题，同时也本发明的实现过程也比常规技术更为简单。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例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例，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例。在不偏离所说明的各实施例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。
Claims (10)
1.一种射线参数域转换波静校正方法，其特征在于，包括：
1)输入共检波点道集；
2)将步骤1)中输入的共将波点道集进行τ-p变换，得到射线参数域道集，并分选为共射线参数道集；
3)对步骤2)中获得的共射线参数道集进行沿构造趋势平滑处理获得平滑后的共射线参数道集；
4)将步骤2)中获得的共射线参数道集和步骤3)中获得的平滑后的共射线参数道集互相关，获得静校正量道集；
5)将步骤2)中的共射线参数道集与步骤4)中的静校正量道集进行褶积，获得静校正后的共射线参数域道集，并分选为常规射线参数域道集；
6)将步骤5)中获得的常规射线参数域道集进行反τ-p变换，得到静校正后的共检波点道集，并分选为共炮点道集。
2.根据权利要求1所述的射线参数域转换波静校正方法，其中，在步骤2)中，利用如下公式进行τ-p变换：
其中，p表示射线参数，τ表示截距时间，u(t,x)表示地震信号，
表示τ-p正变换，
表示
希尔伯特变换的导数。
3.根据权利要求2所述的射线参数域转换波静校正方法，其中，所述截距时间τ通过如下公式表达：
其中，qi为第i层的垂直慢度，qi＝cos(θi)/vi，θ为地震波传播入射角度，ΔZi为第i层的厚度，ΔZi＝Zi+1-Zi，d表示下行波射线路径，u表示上行波的射线路径，其中，针对转换波的下行波为纵波，上行波为横波，τd表示检波器端的纵波近地表效应，τu表示检波器端的横波近地表效应，i表示第i个与第i+1个地层的分界面，n表示第n个地层的层数。
4.根据权利要求3所述的射线参数域转换波静校正方法，其中，通过如下公式表示检波器端的横波近地表效应τu和检波器端的横波近地表静校正量Δτu：
其中，
v0表示第0层横波速度，v1表示第1层横波速度，θ为入射角，ΔZi为第i层的厚度，ΔZi＝Zi+1-Zi表示地层厚度，Z2表示第二层地层的深度，Z1表示第一层地层的深度；
其中，垂直慢度qi与射线参数p的关系表达式为：
将公式(5)代入公式(4)中得到
其中，射线参数p可以通过如下公式表示：
式中，vp,i与vs,i为第i层的P波与S波速度，θp,i与θs,i为P波与S波的的传播角度。
5.根据权利要求1所述的射线参数域转换波静校正方法，其中，在步骤4)中，对互相关结果进行谱白化与边界处理，获得静校正量道集。
6.根据权利要求1所述的射线参数域转换波静校正方法，其中，在步骤3)中，利用高斯低通滤波对共射线参数道集进行平滑处理。
7.一种射线参数域转换波静校正系统，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：
步骤1：输入共检波点道集；
步骤2：将步骤1中输入的共将波点道集进行τ-p变换，得到射线参数域道集，并分选为共射线参数道集；
步骤3：对步骤2中获得的共射线参数道集进行沿构造趋势平滑处理获得平滑后的共射线参数道集；
步骤4：将步骤2中获得的共射线参数道集和步骤3中获得的平滑后的共射线参数道集互相关，获得静校正量道集；
步骤5：将步骤2中的共射线参数道集与步骤4中的静校正量道集进行褶积，获得静校正后的共射线参数域道集，并分选为常规射线参数域道集；
步骤6：将步骤5中获得的常规射线参数域道集进行反τ-p变换，得到静校正后的共检波点道集，并分选为共炮点道集。
8.根据权利要求7所述的射线参数域转换波静校正系统，其中，在步骤2中，利用如下公式进行τ-p变换：
其中，p表示射线参数，τ表示截距时间，u(t,x)表示地震信号，
表示τ-p正变换，
表示
希尔伯特变换的导数。
9.根据权利要求8所述的射线参数域转换波静校正系统，其中，所述截距时间τ通过如下公式表达：
其中，qi为第i层的垂直慢度，qi＝cos(θi)/vi，θ为地震波传播入射角度，ΔZi为第i层的厚度，ΔZi＝Zi+1-Zi，d表示下行波射线路径，u表示上行波的射线路径，其中，针对转换波的下行波为纵波，上行波为横波，τd表示检波器端的纵波近地表效应，τu表示检波器端的横波近地表效应，i表示第i个与第i+1个地层的分界面，n表示第n个地层的层数。
10.根据权利要求8所述的射线参数域转换波静校正系统，其中，通过如下公式表示检波器端的横波近地表效应τu和检波器端的横波近地表静校正量Δτu：
其中，
v0表示第0层横波速度，v1表示第1层横波速度，θ为入射角，ΔZi为第i层的厚度，ΔZi＝Zi+1-Zi表示地层厚度，Z2表示第二层地层的深度，Z1表示第一层地层的深度；
其中，垂直慢度qi与射线参数p的关系表达式为：
将公式(5)代入公式(4)中得到
其中，射线参数p可以通过如下公式表示：
式中，vp,i与vs,i为第i层的P波与S波速度，θp,i与θs,i为P波与S波的的传播角度。
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