CN112346122A - 一种地震数据处理vda双参数成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种地震数据处理VDA双参数成像方法，包括：步骤S1，布置地震数据采集观测系统，包括设置炮点、检波点的位置以及二者的排列关系；步骤S2，通过炮点S、检波点R和反射点O构建一个圆，对于圆上每一个反射点，入射线和反射线之间的夹角固定不变，在每个反射点处做角平分线，该角平分线即为反射点处反射界面的法线，所有法线相交于一点，该交点为极点，计算VDA双参数成像方法的变换方程；步骤S3，通过VDA双参数成像方法的变换方程，实现地震数据成像。

Description

一种地震数据处理VDA双参数成像方法

技术领域

本发明涉及地震数据处理技术领域，特别涉及一种地震数据处理VDA双参数成像方法。

背景技术

在地震数据处理过程中，有多种零偏移距成像和速度分析方法。

在几乎所有地震数据处理系统赖以为基础的共中心点(CMP)方法中，CMP速度V_CMP其实只是一个信号叠加参数，没有地质意义，这是因为所有实际数据远不是理想的水平层状均匀介质，而只有在水平层状均匀介质的情况下才能得到合理的均方根速度V_RMS。反射界面的稍微倾斜或者出现速度非均质性，都会导致V_CMP的急剧变化。

还有其它一些得到零偏移距成像剖面的方法，如倾角时差校正(DMO)叠加、共反射面元(CRS)叠加和多聚焦(MF)成像等，这些方法都是经过各自不同的变换进行时距曲线叠加。但是，时距曲线的反射信号属于反射界面上的不同点。

利用不同方法求得的零偏移距成像速度，它们往往都与地下反射界面的倾角和偏移距有关，这就不可避免地导致在叠加时得到的是等效速度，与真正的均方根速度v_rms存在差别，有些差别很大。众所周知，根据等效速度只有在一种情况下能够得到正确的层速度，那就是理想水平层状均匀介质。对于具有倾向倾角各异的若干反射界面等复杂地质情况来说，不管用哪种方法，得到的速度的准确性更低，这个速度往往只是一个叠加参数，没有实际地质意义，这势必影响成像的准确性，无法实现真正意义上的共反射点零偏移距成像，获得真正的零偏移距时间剖面。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种地震数据处理VDA双参数成像方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种地震数据处理VDA双参数成像方法，包括：

步骤S1，布置地震数据采集观测系统，包括设置炮点、检波点的位置以及二者的排列关系，利用地震数据采集观测系统采集地震数据，并设置地震波传播相关参数，其中，所述地震波传播相关参数，包括：l为炮点S与检波点R之间的距离，v为地震波传播速度，l₀表示反射点O处反射界面的法线在地面出射点C与炮点的距离，β为入射波射线和反射波射线之间夹角的一半，θ为反射点O处反射界面的地层倾角；

步骤S2，通过炮点S、检波点R和反射点O构建一个圆，对于圆上每一个反射点，入射线和反射线之间的夹角固定不变，在每个反射点处做角平分线，该角平分线即为反射点处反射界面的法线，所有法线相交于一点，该交点为极点；

相等的角β将圆弧SR分成相等的两段弧，该圆的圆心位于炮点S-检波点R线段的中垂线上；令t表示沿入射波射线的旅行时t₁和反射波射线的旅行时t₂的总旅行时。其中反射点O处法线与炮检点的连线SR相交于点C，C即为反射点O对应的成像道的地表位置，t₀表示中间法向射线OC段的双程旅行时，令

表示中间法向射线延长到P点即OP段对应的双程旅行时，v表示地震波速度，计算的VDA双参数成像方法的变换方程为：

步骤S3，通过上述变换方程，将t转换为t₀，实现地震数据成像。

进一步，所述θ进一步为法向射线与垂向线的夹角。

进一步，在所述步骤S2中，所述计算VDA双参数成像方法的变换方程，包括如下步骤：

已知如下数学关系：

由圆的性质，有如下关系式：

将(2)中的关系代入(1),得到:

通过计算可以求取圆的直径d：

d＝l/(2sin2β) (4)

进而可以推出如下关系式，

利用公式(1)-(4)，可以推出

结合椭圆展开变换方程，有

公式(6)和(7)联立,可以推出

地层倾角θ与射线参数的关系式为：

进而变换得出含有速度v和地层倾角θ的新方程

根据本发明实施例的地震数据处理VDA双参数成像方法，基于椭圆展开原理，引入参数地层倾角，结合速度，实现双参数共反射点成像。该方法没有地下反射层为水平的假设前提条件，地下反射层可以倾斜或弯曲，该方法都可实现成像。由于该方法同时考虑了速度和地层倾角，这样该方法就消除了传统叠加方法或速度分析方法估算的叠加速度与实际地震波射线速度不同导致的成像计算误差，修正了传统的仅使用速度一个参数进行叠加时的不聚焦现象，从而提高了成像质量。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的地震数据处理VDA双参数成像方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的地震波传播路径示意图；

图3为根据本发明实施例的VDA双参数成像原理图；

图4为根据本发明实施例的3组炮检对时的VDA双参数成像的地震波射线关系图；

图5为根据本发明实施例的VDA双参数成像剖面图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种地震数据处理VDA双参数成像方法，考虑地层倾角和速度两个参数进行零偏移距成像，修正仅使用速度一个参数进行零偏移距成像时的不聚焦现象，提高成像质量。

如图1所示，本发明实施例的地震数据处理VDA(Velocity and Formation DipAngle)双参数成像方法，包括如下步骤：

步骤S1布置地震数据采集观测系统，包括设置炮点、检波点的位置以及二者的排列关系，利用地震数据采集观测系统采集地震数据，并设置地震波传播相关参数，其中，所述地震波传播相关参数，包括：l为炮点S与检波点R之间的距离，v为地震波传播速度，l₀表示反射点O处反射界面的法线在地面出射点C与炮点的距离，β为入射波射线和反射波射线之间夹角的一半，θ为反射点O处反射界面的地层倾角。θ进一步为法向射线与垂向线的夹角。

反射波速度与入射波速度相等时,地震波传播路径如图2所示。

步骤S2，通过炮点S、检波点R和反射点O构建一个圆，对于圆上每一个反射点，入射线和反射线之间的夹角固定不变，在每个反射点处做角平分线，该角平分线即为反射点处反射界面的法线，所有法线相交于一点，该交点为极点。

相等的角β将圆弧SR分成相等的两段弧，该圆的圆心位于炮点S-检波点R线段的中垂线上；令t表示沿入射波射线的旅行时t₁和反射波射线的旅行时t₂的总旅行时。其中反射点O处法线与炮检点的连线SR相交于点C，C即为反射点O对应的成像道的地表位置，t₀表示中间法向射线OC段的双程旅行时，令

表示中间法向射线延长到P点即OP段对应的双程旅行时，v表示地震波速度，计算的VDA双参数成像方法的变换方程为：

图3展示了均匀介质时VDA双参数成像原理。如图3所示，设置炮点S、检波点R，其位置坐标已知。它们对应地下某任意反射地层上的一个反射点O，三者满足地震波反射定律。O处相应地层倾角为θ。下面推导用于零偏移距成像的变换方程。炮点S、检波点R和反射点O三点确定一个圆。根据反射定律，在O点处作反射界面的法线OC，其在炮检点连线SR上的出露点为C，与圆的交点为P。OC即入射波射线SO和反射波射线OR的夹角的角平分线，将角∠SOR分为入射角和反射角，二者相等，记为β。C点即为反射点O对应的零偏移距成像道的地表位置。

该圆具有很好的几何性质：该圆可以看作是一组可能反射点的轨迹，对于该圆上的每一个反射点，入射线和反射线之间的夹角固定不变；在每个反射点处作角平分线，该角平分线即是各个反射点处反射界面的法线，所有的法线都恰巧相交于点P，P点也是圆和纵向垂直的直径的交点，称之为极点；该圆的圆心位于SR线段的中垂线上。

令t表示地震波沿入射波射线的旅行时t₁和反射波射线的旅行时t₂的总旅行时。t₀表示法向射线OC段的双程旅行时。令

表示法向射线延长到P点即OP段对应的双程旅行时，v表示地震波速度。l表示炮点S与检波点R之间的距离，l₀表示反射点O处反射界面的法线在SR上的出射点C与炮点S的距离。

已知如下数学关系：

由圆的性质，有如下关系式：

把(2)中的关系代入(1),得到:

通过计算可以求取圆的直径d：

d＝l/(2sin2β) (4)

进而可以推出如下关系式，

利用公式(1)-(4)，可以推出

结合椭圆展开变换方程，有

公式(6)和(7)联立,可以推出

地层倾角θ与射线参数的关系式为：

进而变换得出含有速度v和地层倾角θ的新方程

方程(10)是均匀介质时的VDA双参数成像方法的变换方程，该方程中含有速度和地层倾角两个参数，绝对准确，通过该方程，可以把t转换为t₀，实现地震数据零偏移距成像。

图4展示了3组炮检对时的VDA双参数成像的地震波射线关系图。如图4所示，设置了3组炮检对，炮点S1、检波点R1，炮点S2、检波点R2和炮点S3、检波点R3，其位置坐标已知。它们对应地下某任意反射地层上的同一个反射点O，即3组炮检对具有共反射点，O点位置坐标已知。其它参数设置和含义同图3。3组炮检对分别和反射点O确定3个圆。在(x,z)空间中，这3个圆在O点处公切。每组炮检对的地震信号按公式(10)在(l₀,t₀)空间进行等时线展开，当速度和地层倾角两个参数值正确时，3条等时线相切，具有公切点，形成同相零偏移距成像，而其它等时线上的波形相互干涉形成变换噪音，公切点对应反射点的成像位置。由于公式(10)的变换算子是t₀域算子，与传统偏移方法的算子相比要窄的多，而且本方法使用的速度不受反射界面的倾角或曲率的影响，这和CMP类方法有本质区别，因此，理论上利用本方法可以实现真正的零偏移距成像处理，获得真正的零偏移距剖面，本方法的成像结果更加准确。

步骤S3，通过上述变换方程，将t转换为t₀，实现地震数据成像。

具体的，公式(10)是均匀介质时的VDA双参数成像方法的变换方程，该方程中含有速度和地层倾角两个参数，对于均匀介质来说，它绝对准确，通过该方程，可以把t转换为t₀，实现地震数据成像。

图5为根据本发明实施例的VDA双参数成像剖面图。从图5可以看出，从浅至深，无论是低倾角地层还是陡倾角地层，各条展开等时线相切干涉叠加，各同相轴聚焦且连续性较好，干涉噪音小，地层接触关系清晰，较好的实现了成像。

根据本发明实施例的地震数据处理VDA双参数成像方法，基于椭圆展开原理，引入参数地层倾角，结合速度，实现双参数共反射点成像。该方法没有地下反射层为水平的假设前提条件，地下反射层可以倾斜或弯曲，该方法都可实现成像。由于该方法同时考虑了速度和地层倾角，这样该方法就消除了传统叠加方法或速度分析方法估算的叠加速度与实际地震波射线速度不同导致的成像计算误差，修正了传统的仅使用速度一个参数进行叠加时的不聚焦现象，从而提高了成像质量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (3)

1.一种地震数据处理VDA双参数成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，布置地震数据采集观测系统，包括设置炮点、检波点的位置以及二者的排列关系，利用地震数据采集观测系统采集地震数据，并设置地震波传播相关参数，其中，所述地震波传播相关参数，包括：l为炮点S与检波点R之间的距离，v为地震波传播速度，l₀表示反射点O处反射界面的法线在地面出射点C与炮点的距离，β为入射波射线和反射波射线之间夹角的一半，θ为反射点O处反射界面的地层倾角；

步骤S2，通过炮点S、检波点R和反射点O构建一个圆，对于圆上每一个反射点，入射线和反射线之间的夹角固定不变，在每个反射点处做角平分线，该角平分线即为反射点处反射界面的法线，所有法线相交于一点，该交点为极点；

相等的角β将圆弧SR分成相等的两段弧，该圆的圆心位于炮点S-检波点R线段的中垂线上；令t表示沿入射波射线的旅行时t₁和反射波射线的旅行时t₂的总旅行时；其中反射点O处法线与炮检点的连线SR相交于点C，C即为反射点O对应的成像道的地表位置，t₀表示中间法向射线OC段的双程旅行时，令

表示中间法向射线延长到P点即OP段对应的双程旅行时，v表示地震波速度，计算的VDA双参数成像方法的变换方程为：

步骤S3，通过上述变换方程，将t转换为t₀，实现地震数据成像。

2.如权利要求1所述的地震数据处理VDA双参数成像方法，其特征在于，所述θ进一步为法向射线与垂向线的夹角。

3.如权利要求1所述的地震数据处理VDA双参数成像方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述计算VDA双参数成像方法的变换方程，包括如下步骤：

已知如下数学关系：

由圆的性质，有如下关系式：

将(2)中的关系代入(1),得到:

通过计算可以求取圆的直径d：

d＝l/(2sin2β) (4)

进而可以推出如下关系式，

利用公式(1)-(4)，可以推出

结合椭圆展开变换方程，有

公式(6)和(7)联立,可以推出

地层倾角θ与射线参数的关系式为：

进而变换得出含有速度v和地层倾角θ的新方程

。

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