CN112099089B - 一种基于浮动基准面的山区地震资料静校正量计算方法 - Google Patents

一种基于浮动基准面的山区地震资料静校正量计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于浮动基准面的山区地震资料静校正量计算方法,属于地震资料静校正处理技术领域。本发明包括如下步骤:获取初至走时数据和近地表速度模型;计算风化层底界面和浮动基准面;计算地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间;计算地震波的剩余走时;选择最小偏移距和基准点;计算相邻检波点间的延迟时间;计算相邻炮点间的延迟时间;计算检波点和炮点到基准点的延迟时间;计算炮点端和检波点端的静校正量;输出计算的静校正量。本发明解决了浮动基准面以上介质速度估计不准对静校正量计算的影响,且避免了使用近偏移距初至走时数据计算静校正量。

Description

一种基于浮动基准面的山区地震资料静校正量计算方法
技术领域
本发明涉及一种基于浮动基准面的山区地震资料静校正量计算方法,属于地震资料静校正处理技术领域。
背景技术
在近地表条件复杂的地区,静校正问题十分突出。静校正的效果直接影响到最终的叠加剖面的质量。现有的静校正量计算方法将反演的近地表速度模型中风化层底界面以上介质的速度变化和地表起伏对地震波走时的影响作为长波长静校正量,然后利用反射波或初至波剩余走时来计算短波长静校正量。
在地表高程剧烈变化的山区,近地表浅部地层的速度往往由于观测系统中检波点间距过大和相邻检波点间高程变化剧烈而估计不准。利用近地表浅部地层速度不准的速度模型计算得到的长波长静校正量存在较大的误差,会进一步地影响短波长静校正量的准确性,最终使得静校正后的地震剖面的成像质量较低。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷,本发明提出了一种基于浮动基准面的山区地震资料静校正量计算方法,其解决了在近地表条件复杂地区,现有方法静校正量计算不准确的问题。
本发明是采用以下的技术方案实现的:本发明所述一种基于浮动基准面的山区地震资料静校正量计算方法,包括如下步骤:
步骤一:获取初至走时数据和近地表速度模型;
步骤二:计算风化层底界面和浮动基准面;风化层底界面的计算公式如下:
Figure 817318DEST_PATH_IMAGE001
,(1)
其中,zdown表示风化层底界面的高程,x表示水平方向的坐标值,wx表示积分半径,zm表示近地表速度模型中替换速度所在的层界面的高程,x’表示在积分区间内的坐标值;
浮动基准面的计算公式如下:
Figure 588965DEST_PATH_IMAGE002
,(2)
其中,zup表示浮动基准面的高程,x表示水平方向的坐标值,wx表示积分半径,zsurface表示地表的高程,x’表示在积分区间内的坐标值,∆z是一个修正量,其作用是使浮动基准面的高程小于地表的高程;
步骤三:计算地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间;其计算公式如下:
Figure 539604DEST_PATH_IMAGE003
,(3)
其中,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间,x表示水平方向的坐标值,z表示高程,zup表示浮动基准面的高程,zdown表示风化层底界面的高程,v(x,z)表示风化层在空间(x,z)处的速度;
步骤四:计算地震波的剩余走时;其计算公式可以表示为:
Figure 484426DEST_PATH_IMAGE004
,(4)
其中,s表示炮点序号,r表示检波点序号,xs表示炮点在水平方向的坐标值,xr表示检波点在水平方向的坐标值,trest表示地震波的剩余走时,traw表示步骤一中获取的初至走时,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间;
步骤五:选择最小偏移距和基准点;从初至走时数据中识别刚产生折射波的偏移距,将该偏移距作为最小偏移距,并将偏移距小于该最小偏移距的初至走时数据剔除,使之不参与后续步骤的计算;将高程最小的炮点或检波点作为基准点;
步骤六:计算相邻检波点间的延迟时间;其计算公式如下:
Figure 836910DEST_PATH_IMAGE005
,(5)
其中,r表示检波点序号,s表示炮点序号,∆tr表示第r+1和第r个检波点间的延迟时间,NS表示所有的炮点个数,trest表示地震波的剩余走时,Δxr表示相邻检波点间折射波的滑行距离,vm表示替换速度;
步骤七:计算相邻炮点间的延迟时间;其计算公式如下:
Figure 779458DEST_PATH_IMAGE006
,(6)
其中,r表示检波点序号,s表示炮点序号,∆ts表示第s+1和第s个炮点间的延迟时间,Nr表示所有的检波点个数,trest表示地震波的剩余走时,Δxs表示相邻炮点间折射波的滑行距离,vm表示替换速度;
步骤八:计算检波点到基准点的延迟时间;其计算公式如下:
Figure 217393DEST_PATH_IMAGE007
,(7)
其中,r表示检波点序号,t2(r)表示第r个检波点到基准点的延迟时间,r0表示距离基准点最近的检波点的序号,i表示r0和r-1之间的检波点序号,∆ti表示第i+1和第i个检波点间的延迟时间;
步骤九:计算炮点到基准点的延迟时间;其计算公式如下:
Figure 638010DEST_PATH_IMAGE008
,(8)
其中,s表示炮点序号,t2(s)表示第s个炮点到基准点的延迟时间,s0表示距离基准点最近的炮点的序号,j表示s0和s-1之间的炮点序号,∆tj表示第j+1和第j个炮点间的延迟时间;
步骤十:计算炮点端和检波点端的静校正量;炮点端的静校正的计算公式如下:
Figure 172896DEST_PATH_IMAGE009
,(9)
其中,s表示炮点序号,xs表示炮点在水平方向的坐标值,zdown表示风化层底界面的高程,zbase表示基准面的高程,vm表示替换速度,z表示高程,tstatic表示静校正量,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间,t2(s)表示炮点到基准点的延迟时间;
检波点端的静校正量的计算公式如下:
Figure 286346DEST_PATH_IMAGE010
,(10)
其中,r表示检波点序号,xr表示检波点在水平方向的坐标值,zdown表示风化层底界面的高程,zbase表示基准面的高程,vm表示替换速度,z表示高程,tstatic表示静校正量,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间,t2(r)表示检波点到基准点的延迟时间;
步骤十一:输出静校正量。
进一步地,所述步骤一中,近地表速度模型由初至走时层析方法获得。
本发明的有益效果是:采用本发明所述的一种基于浮动基准面的山区地震资料静校正量计算方法,将浮动基准面与风化层底界面之间的速度变化引起的垂向走时差异通过近地表速度模型求取,而将浮动基准面以上介质的速度变化和高程起伏引起的垂向走时差异通过相对延迟时间计算得到,避免了使用近地表速度模型中浮动基准面以上介质的速度计算静校正量,克服了浮动基准面以上介质速度估计不准对静校正量计算的影响,且避免了使用近偏移距初至走时数据计算静校正量;本发明计算简单、易于实现,适用于近地表条件复杂的地区,且静校正结果可靠性高。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的真实速度模型图。
图3为采用初至走时层析方法建立的近地表速度模型图。
图4为正演模拟的第25炮地震记录图。
图5为应用现有方法求取的静校正量后的第25炮地震记录图。
图6为应用本发明计算的静校正量后的第25炮地震记录图。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白,下面结合附图,对本发明作进一步详细说明。
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点更明显易懂,下文结合实例,并配合所附图,作详细说明。本发明的流程图,如图1所示,包括如下步骤:
步骤一:获取初至走时数据和近地表速度模型;
步骤二:计算风化层底界面和浮动基准面;风化层底界面的计算公式如下:
Figure 211577DEST_PATH_IMAGE001
,(1)
其中,zdown表示风化层底界面的高程,x表示水平方向的坐标值,wx表示积分半径,zm表示近地表速度模型中替换速度所在的层界面的高程,x’表示在积分区间内的坐标值;
浮动基准面的计算公式如下:
Figure 435884DEST_PATH_IMAGE011
,(2)
其中,zup表示浮动基准面的高程,x表示水平方向的坐标值,wx表示积分半径,zsurface表示地表的高程,x’表示在积分区间内的坐标值,∆z是一个修正量,其作用是使浮动基准面的高程小于地表的高程;
步骤三:计算地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间;其计算公式如下:
Figure 497381DEST_PATH_IMAGE012
,(3)
其中,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间,x表示水平方向的坐标值,z表示高程,zup表示浮动基准面的高程,zdown表示风化层底界面的高程,v(x,z)表示风化层在空间(x,z)处的速度;
步骤四:计算地震波的剩余走时;其计算公式可以表示为:
Figure 781732DEST_PATH_IMAGE004
,(4)
其中,s表示炮点序号,r表示检波点序号,xs表示炮点在水平方向的坐标值,xr表示检波点在水平方向的坐标值,trest表示地震波的剩余走时,traw表示步骤一中获取的初至走时,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间;
步骤五:选择最小偏移距和基准点;从初至走时数据中识别刚产生折射波的偏移距,将该偏移距作为最小偏移距,并将偏移距小于该最小偏移距的初至走时数据剔除,使之不参与后续步骤的计算;将高程最小的炮点或检波点作为基准点;
步骤六:计算相邻检波点间的延迟时间;其计算公式如下:
Figure 758041DEST_PATH_IMAGE005
,(5)
其中,r表示检波点序号,s表示炮点序号,∆tr表示第r+1和第r个检波点间的延迟时间,NS表示所有的炮点个数,trest表示地震波的剩余走时,Δxr表示相邻检波点间折射波的滑行距离,vm表示替换速度;
步骤七:计算相邻炮点间的延迟时间;其计算公式如下:
Figure 786040DEST_PATH_IMAGE013
,(6)
其中,r表示检波点序号,s表示炮点序号,∆ts表示第s+1和第s个炮点间的延迟时间,Nr表示所有的检波点个数,trest表示地震波的剩余走时,Δxs表示相邻炮点间折射波的滑行距离,vm表示替换速度;
步骤八:计算检波点到基准点的延迟时间;其计算公式如下:
Figure 967622DEST_PATH_IMAGE014
,(7)
其中,r表示检波点序号,t2(r)表示第r个检波点到基准点的延迟时间,r0表示距离基准点最近的检波点的序号,i表示r0和r-1之间的检波点序号,∆ti表示第i+1和第i个检波点间的延迟时间;
步骤九:计算炮点到基准点的延迟时间;其计算公式如下:
Figure 157295DEST_PATH_IMAGE015
,(8)
其中,s表示炮点序号,t2(s)表示第s个炮点到基准点的延迟时间,s0表示距离基准点最近的炮点的序号,j表示s0和s-1之间的炮点序号,∆tj表示第j+1和第j个炮点间的延迟时间;
步骤十:计算炮点端和检波点端的静校正量;炮点端的静校正的计算公式如下:
Figure 57118DEST_PATH_IMAGE016
,(9)
其中,s表示炮点序号,xs表示炮点在水平方向的坐标值,zdown表示风化层底界面的高程,zbase表示基准面的高程,vm表示替换速度,z表示高程,tstatic表示静校正量,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间,t2(s)表示炮点到基准点的延迟时间;
检波点端的静校正量的计算公式如下:
Figure 685545DEST_PATH_IMAGE010
,(10)
其中,r表示检波点序号,xr表示检波点在水平方向的坐标值,zdown表示风化层底界面的高程,zbase表示基准面的高程,vm表示替换速度,z表示高程,tstatic表示静校正量,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间,t2(r)表示检波点到基准点的延迟时间;
步骤十一:输出静校正量。
进一步地,所述步骤一中,近地表速度模型由初至走时层析方法获得。
实施例一:
下面结合具体实施方式,对于本发明的理论模型测试进行解释和说明。
为了进一步说明本方法的实现思路及实现过程并证明方法的有效性,用一个地表起伏剧烈的两层介质的近地表速度模型进行测试,并和通过拟合初至走时求取短波长静校正量的方法进行比较。
S1:将一个两层介质的近地表速度模型作为真实速度模型。真实速度模型地表起伏剧烈,速度存在横向变化(详见图2)。真实速度模型宽度为10000 m,深度为700m。采用边长5m的正方形网格离散真实速度模型。
S2:观测系统:50个炮点和250个检波点均匀分布在地表。地震记录采样时间为2.5s,采样间隔为0.5 ms。
S3:由真实速度模型和震源函数为15 Hz的雷克子波,通过时间2阶、空间12阶精度的规则网格声波方程,采用完全匹配层边界条件,正演模拟得到地震记录。图4是正演模拟的第25炮地震记录。
S4:从模拟的地震记录中拾取初至走时数据。
S5:利用拾取的初至走时数据,采用初至走时层析方法建立近地表速度模型(详见图3)。
S6:利用公式1计算风化层底界面。积分半径wx取值为200 m。替换速度vm取值为2.5 km/s。
S7:利用公式2计算浮动基准面。积分半径wx取值为200 m。修正量∆z取值为65 m。
S8:利用公式3计算地震波分别以风化层速度和替换速度从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间差。
S9:利用公式4计算地震波以替换速度在浮动基准面与风化层底界面间传播的初至走时。
S10:根据初至走时数据,将最小偏移距设置为850 m,并将偏移距小于850 m的初至走时数据从拾取的初至走时数据中剔除,使之不参与后续步骤的计算。根据地表高程和炮检点的高程,将第152个检波点所在位置作为基准点。
S11:利用公式5和6分别计算相邻检波点间和相邻炮点间的延迟时间。炮点个数Ns取值为50,相邻检波点间折射波的滑行距离Δxr取值40 m,检波点个数Nr取值为250,相邻炮点的间距Δxs取值为200 m,替换速度vm取值为2.5 km/s。
S12:利用公式7和8分别计算检波点和炮点的到基准点的延迟时间。
S13:利用公式9和10分别计算炮点端和检波点端的静校正量。基准面高程zbase取值为440 m,替换速度vm取值为2.5 km/s。图6是应用本发明计算的静校正量后的第25炮地震记录。
S14:输出静校正量。
图5是应用现有方法求取的静校正量后的第25炮地震记录。从图5中可以明显看出,近偏移距的反射波同相轴存在明显的扭曲。对比图4,应用现有方法求取的静校正量后,近偏移距的反射波同相轴的连续性并没有得到显著地改善。图6是应用本发明计算的静校正量后的第25炮地震记录。对比图4和图5,可以明显地看出,近偏移距的反射波同相轴的连续性得到了极大地提高。这表明本发明可以取得较现有方法更好的静校正效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己,并不以本发明为限制,凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的专利涵盖范围内。

Claims (3)

1.一种基于浮动基准面的山区地震资料静校正量计算方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:获取初至走时数据和近地表速度模型;
步骤二:计算风化层底界面和浮动基准面;风化层底界面的计算公式如下:
Figure FDA0003149628070000011
其中,zdown表示风化层底界面的高程,x表示水平方向的坐标值,wx表示积分半径,zm表示近地表速度模型中替换速度所在的层界面的高程,x’表示在积分区间内的坐标值;
浮动基准面的计算公式如下:
Figure FDA0003149628070000012
其中,zup表示浮动基准面的高程,x表示水平方向的坐标值,wx表示积分半径,zsurface表示地表的高程,x’表示在积分区间内的坐标值,Δz是一个修正量,其作用是使浮动基准面的高程小于地表的高程;
步骤三:计算地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间,计算公式如下:
Figure FDA0003149628070000013
其中,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间,x表示水平方向的坐标值,z表示高程,zup表示浮动基准面的高程,zdown表示风化层底界面的高程,v(x,z)表示风化层在空间(x,z)处的速度;
步骤四:计算地震波的剩余走时;其计算公式可以表示为:
trest(s,r)=traw(s,r)-t1(xs)-t1(xr),(4)
其中,s表示炮点序号,r表示检波点序号,xs表示炮点在水平方向的坐标值,xr表示检波点在水平方向的坐标值,trest表示地震波的剩余走时,traw表示步骤一中获取的初至走时,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间;
步骤五:选择最小偏移距和基准点;从初至走时数据中识别刚产生折射波的偏移距,将该偏移距作为最小偏移距,并将偏移距小于该最小偏移距的初至走时数据剔除,使之不参与后续步骤的计算;将高程最小的炮点或检波点作为基准点;
步骤六:计算相邻检波点间的延迟时间;
步骤七:计算相邻炮点间的延迟时间;
步骤八:计算检波点到基准点的延迟时间;其计算公式如下:
Figure FDA0003149628070000021
其中,r表示检波点序号,t2(r)表示第r个检波点到基准点的延迟时间,r0表示距离基准点最近的检波点的序号,i表示r0和r-1之间的检波点序号,Δti表示第i+1和第i个检波点间的延迟时间;
步骤九:计算炮点到基准点的延迟时间;其计算公式如下:
Figure FDA0003149628070000022
其中,s表示炮点序号,t2(s)表示第s个炮点到基准点的延迟时间,s0表示距离基准点最近的炮点的序号,j表示s0和s-1之间的炮点序号,Δtj表示第j+1和第j个炮点间的延迟时间;
步骤十:计算炮点端和检波点端的静校正量,炮点端的静校正量的计算公式如下:
Figure FDA0003149628070000023
其中,s表示炮点序号,xs表示炮点在水平方向的坐标值,zdown表示风化层底界面的高程,zbase表示基准面的高程,vm表示替换速度,z表示高程,tstatic表示静校正量,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间,t2(s)表示炮点到基准点的延迟时间;
检波点端的静校正量的计算公式如下:
Figure FDA0003149628070000031
其中,r表示检波点序号,xr表示检波点在水平方向的坐标值,zdown表示风化层底界面的高程,zbase表示基准面的高程,vm表示替换速度,z表示高程,tstatic表示静校正量,t1表示地震波从浮动基准面传播到风化层底界面的垂向旅行时间,t2(r)表示检波点到基准点的延迟时间;
步骤十一:输出静校正量;
进一步地,所述步骤一中,近地表速度模型由初至走时层析方法获得。
2.根据权利要求1所述的一种基于浮动基准面的山区地震资料静校正量计算方法,其特征在于,所述步骤六中,相邻检波点间的延迟时间的计算公式如下:
Figure FDA0003149628070000032
其中,r表示检波点序号,s表示炮点序号,Δtr表示第r+1和第r个检波点间的延迟时间,NS表示所有的炮点个数,trest表示地震波的剩余走时,Δxr表示相邻检波点间折射波的滑行距离,vm表示替换速度。
3.根据权利要求1所述的一种基于浮动基准面的山区地震资料静校正量计算方法,其特征在于,所述步骤七中,相邻炮点间的延迟时间的计算公式如下:
Figure FDA0003149628070000033
其中,r表示检波点序号,s表示炮点序号,Δts表示第s+1和第s个炮点间的延迟时间,Nr表示所有的检波点个数,trest表示地震波的剩余走时,Δxs表示相邻炮点间折射波的滑行距离,vm表示替换速度。
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