CN113075725A - 一种确定深水区多道地震最小偏移距和系统延迟的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种确定深水区多道地震最小偏移距和系统延迟的方法，首先确定初始偏移距；建立理论观测系统：根据野外采集观测系统参数，计算每道数据的偏移距，并进行动校正和叠加，形成CMP道集和叠加剖面；然后判断CMP道集海底是否拉平，如果CMP道集海底拉平，代表最小偏移距合理，否则重新设定最小偏移距直到CMP道集海底拉平为止；确定海面处海水速度和直达波起跳时间；得到系统延迟时间，最后确定多次波时间是否吻合，得到最终的时间延迟，本方案操作性强，且效率较高，对于未知最小偏移距和系统延迟的观测系统确立有很强的适应性，同时当最小偏移距已知时也可以进行验证。

Description

一种确定深水区多道地震最小偏移距和系统延迟的方法
技术领域
本发明涉及海洋地震资料处理，具体涉及一种确定深水区多道地震最小偏移距和系统延迟的方法。
背景技术
地震采集系统是一个复杂的综合系统，放炮、系统记录、导航等电子触发信号转换为机械指令的过程中都可能出现延迟记录的现象。对于处理而言，以上的延迟最终表现为地震数据的时间延迟，即地震数据的延迟是采集系统各个子系统延迟的综合表现。在数据处理中，如果不能消除时间延迟的影响，数据处理的剖面会与实际剖面深度存在一定的误差；速度拾取也将不可靠，拾取速度与真实速度存在一定的偏差；此外由于时间存在延迟，会影响多次波的周期性，造成多次波预测模型不准确，进而影响多次波的去除效果。
多道地震震源一般为4排气枪组成的气枪枪阵，每个枪阵下挂几十个容量不等的气枪，整体上体积较大，几十个气枪同时激发合成为一个震源信号，但其空间中心点位置难以确定准确定位。此外多道地震电缆一般较长(例如3000m)，通过绞车和A架进行收放，由于其结构复杂，很难准确定位首个检波点在海水中的位置。最小偏移距为震源与首个检波点差值，由于震源和检波点空间位置实际上很难准确测量，因此很多时候最小偏移距仅仅是一个粗略的估计，可能存在较大的误差。由于最小偏移距是确定观测系统的不可缺少的参数，如果其误差较大，后续的处理工作根本无法得到正确的结果。
综上所述，系统延迟和最小偏移距的确定是数据预处理中关键的步骤，需要给出确定性的结果。而不能直接简单照搬野外采集班报的结果。在确定最小偏移距和系统延迟方面，已经有发明专利“一种确定高分辨率小多道地震最小偏移距和系统延迟的方法”，该方法考虑的因素比较多，相对比较全面，但是流程相对繁琐，主要针对高分辨率小多道地震使用；但对于深水区多道地震，主要考虑深水地区多道地震有其特殊性，即深水区海水速度必定为1500m/s，且在地形较平的地区，其CMP道集海底必然会拉平，更关键的是，深水区系统延迟对CMP道集海底的拉平几乎没有影响，即CMP道集海底是否会拉平只取决于最小偏移距，跟系统延迟没有关系。
由于深水区多道地震数据的特殊性，可以采用更有针对性的处理方法，使其处理流程更为简单和高效。
发明内容
本发明针对深水区多道地震数据处理方面存在的缺陷，提出一种确定深水区多道地震最小偏移距和系统延迟的方法，操作简单且更加高效。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种确定深水区多道地震最小偏移距和系统延迟的方法，包括以下步骤：
步骤1、确定初始偏移距：计算获得最小偏移距，并将其作为初始偏移距；
步骤2、建立理论观测系统：根据野外采集观测系统参数，计算每道数据的偏移距，并进行动校正和叠加，形成CMP道集和叠加剖面；
步骤3、判断CMP道集海底是否拉平：根据叠加剖面选择海底平坦的地区，验证CMP道集海底是否拉平，如果CMP道集海底拉平，代表最小偏移距合理，当前最小偏移距即为确定的最小偏移距；否则重新设定最小偏移距直到CMP道集海底拉平为止；
步骤4、确定海面处海水速度：根据检波器之间的距离计算海面处海水速度，质控范围包含所有炮集；
步骤5、确定直达波起跳时间；
步骤6、确定系统延迟时间，根据以下公式确定系统延迟；
(n-1)dx+s＝V1(t1-Δt)
其中，n为拾取直达波起跳时间的道数，dx检波器道间距，s为最小偏移距，V1为海水表面速度，t1为直达波起跳时间，Δt为系统延迟；
步骤7、多次波时间是否吻合：对于深海地区，当海底较平时，多次波时间为海底时间的2倍，以多次波时间是否吻合来进行质控，进而确定系统延迟。
进一步的，所述步骤3中，重新设定最小偏移距时，根据CMP道集海底的状态判断最小偏移距偏大或者偏小，进而重新设定最小偏移距；当CMP道集海底向上倾斜时，表明当前最小偏移距的值过大，重新设定的最小偏移距需要减少；当CMP道集海底向下倾斜时，表明当前最小偏移距的值过小，重新设定的最小偏移距需要增大。
进一步的，所述步骤5中，在确定直达波起跳时间时，将炮集数据按照道号进行排列，选首道数据进行直达波起跳时间的确定，当首道数据信噪比太低而难以识别出直达波时，选择其他道集进行直达波起跳时间拾取。
进一步的，所述步骤7中，如果有少量偏差，根据多次波时间进行微调，即修正系统延迟时间。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本方案针对深水区多道地震数据进行处理，给出确定最小偏移距和系统延迟的方法，操作性强，且效率较高，对于未知最小偏移距和系统延迟的观测系统确立有很强的适应性，同时当最小偏移距已知时也可以进行验证。
附图说明
图1为地震波传播路径示意图；
图2为不同深度海底时距曲线及其动校正情况示意图；
图3为本发明实施例所述方法的流程示意图；
图4为本发明实施例最小偏移距为240m时动校正后的CMP道集示意图；
图5为本发明实施例最小偏移距为200m,150m,100m和50m时动校正后的CMP道集示意图；
图6为本发明实施例最小偏移距为90m,95m,100m,105m和110m时动校正后的CMP道集示意图；
图7为本发明实施例直达波起跳时间示意图；
图8为本发明实施例海面处海水速度的测量示意图；
图9为本发明实施例叠加剖面海底及海底多次波示意图。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例。
基本原理解释：
如图1所示，为地震波在海水中的传播路径示意图，公式如1所示：
Figure BDA0002992852670000031
其中s为偏移距，即炮点和检波点之间的距离，一般而言，最大偏移距与地震拖缆相关，一般为3000m左右，H为海水深度，v为海水速度，声波在海水传播速度一般为1500m/s，t为海底起跳时间；按照最大偏移距3000m，模拟不同海水深度地震波在海水中传播的时间，深度分别设置为225m,750m,1500m,2250m,3000m,3750m和4500m，生成7个时距曲线，其零偏移距时的时间分别为300,1000,2000,3000,4000,4000,6000ms。由于地震系统延迟一般不超过100ms，为了方便对比，将7个时距曲线分别向上和向下各移动100ms，生成7组时距曲线如图2左图细线所示。对这7组时距曲线进行动校正，道集拉平情况如图2右图所示。
可以看到，当海水深度较浅时(225m和750m)，动校正后存在系统延迟的时距曲线明显没有拉平，表明系统延迟对于浅水区动校拉平具有很大影响，即系统延迟不可忽略；但是当海水深度较深时(例如3000m，3750m和4500m)，动校正后存在系统延迟的时距曲线几乎拉平，表明系统延迟对于深水区动校拉平的影响可以忽略。
实际上，即使水深较深，但如果偏移距足够大，存在系统延迟的时距曲线在远偏移距处仍旧会存在动校不平的情况；当水深较浅时，在近偏移距处的时距曲线也存在动校拉平的情况，图2右图中的时距曲线拉平截止线给出了不同海水深度动校拉平的最大偏移距截止情况。因此系统延迟是否对动校正有影响实际取决于系统延迟大小，偏移距和海水深度。假设最大系统延迟为100ms，则动校正时距曲线拉平与系统延迟无关的条件如表1所示。
表1动校正时距曲线拉平与系统延迟无关的条件
海水深度(m) 零偏移距时间(ms) 最大截止偏移距(m)
225 300 40
750 1000 400
1500 2000 900
2250 3000 1400
3000 4000 1900
3750 5000 2400
4500 6000 2900
从表1可以看出，对于浅水区其条件非常严苛，在实际工作中难以应用，即浅水区系统延迟对动校拉平的影响几乎无法忽略，而深水区则其条件相对宽松，可在1500m以上的水深应用该方法。
具体的，本实施例提出一种确定深水区多道地震最小偏移距和系统延迟的方法，如图3所示，包括以下步骤：
步骤1、确定初始最小偏移距：一般情况下，班报上会有关于最小偏移距的记录，也有部分班报仅记录震源放长和电缆放长，需要计算获得最小偏移距数据；
步骤2、建立理论观测系统：按照野外采集观测系统的设计，计算每道的偏移距，然后进行动校正和叠加，动校正时采用水速进行校正，即速度为1500m/s，形成CMP道集和叠加剖面；
步骤3、判断CMP道集海底是否拉平：在海底平坦的地区，CMP道集海底必然是拉平的，但是在斜坡区域，CMP道集海底可能并不平；根据叠加剖面优选海底平坦的地区，然后验证CMP道集海底是否拉平，如果CMP道集海底拉平，代表最小偏移距合理，可以确定最小偏移距，否则需要重新设定最小偏移距直到CMP道集海底拉平为止；
其中，在重新设定最小偏移距时，根据道集状态优化最小偏移距：即CMP道集海底不平时需要调整最小偏移距，此时可以根据CMP道集海底的状态判断最小偏移距偏大或者偏小，进而重新设定最小偏移距；当CMP道集海底向上倾斜时，表明当前最小偏移距的值过大，重新设定的最小偏移距需要减少；当CMP道集海底向下倾斜时，表明当前最小偏移距的值过小，重新设定的最小偏移距需要增大；
步骤4、确定海面处海水速度：由检波器之间的距离确定，且地震波在检波器之间传播的距离可以在地震道集上量取，由此可以计算出海面处的海水速度，为提高测量精度，道集量取范围应包含整个炮集；多年来不同海域不同时间段实测表层海水速度值结果表明，海面处海水速度变化相对较大，但一般在1480-1540之间；
步骤5、确定直达波时间：首先要确定如何定义直达波时间以及如何确定直达波时间，直达波起跳时间不是最大振幅能量时间；此外为方便确定直达波起跳时间，将炮集数据按照道号进行排列，一般情况下，选首道数据进行直达波的确定，这样更简单和方便，但是当首道数据信噪比太低而难以识别出直达波时，可以选择其他道集进行拾取；
步骤6、确定系统延迟时间，根据公式2即可确定系统延迟；
(n-1)dx+s＝V1(t1-Δt) (2)
其中n为拾取直达波起跳时间的道数，dx检波器道间距，s为最小偏移距，V1为海水表面速度，t1为直达波起跳时间，Δt为系统延迟；
步骤7、多次波时间是否吻合：对于深海地区，当海底较平时，多次波时间为海底时间的2倍，这个简单关系具有确定性，因此可以以多次波时间是否吻合来进行质控。实际处理时，可根据步骤2中的叠加剖面多次波关系是否吻合即可验证。一般情况下，两者具有很好的吻合关系，如果有少量偏差，一般需要根据多次波时间进行微调，即修正系统延迟时间。
为了进一步说明本发明方案的有效性，下面以印度洋某地区采集的多道地震为例对本方法进行详细的阐述：
1.初始偏移距确定：根据班报信息，震源放长60m，电缆放长3924m，由于共有480道，道间距为6.25m，因此初步确定最小偏移距为3924-480x6.25-60＝240m；
2.根据野外观测系统参数，计算出每道的偏移距为：
S＝SX+(N-1)*6.25
其中SX为初步确定的最小偏移距240m，N为道数，即第1道偏移距为240m，第2道偏移距为246.5m，以此类推；
3.按照速度1500m/s做动校正和叠加，获得CMP道集和叠加剖面：可以看到动校正后的CMP道集海底向上倾斜(图4)，表明最小偏移距过大，即真实最小偏移距小于初步确定的最小偏移距。给定不同的最小偏移距分别为200m，150m，100m，50m，获得的动校正后的CMP道集如图5所示。可以看到当最小偏移距为100m时，CMP道集海底完全拉平。为更精细判断最小偏移距，分别设定最小偏移距为90m，95m，100m，105m，110m，获得的动校正后的CMP道集如图6所示，此时动校正后CMP道集海底拉平已经差别不大，仅存在细微差别，综合判断100m最小偏移距相对更准确，其误差范围绝对值在5m之内，对后续地震数据处理影响不大。
4.确定直达波起跳时间：首先抽取首道数据，检测数据质量，找到采集时海况较好的数据，即直达波子波稳定，形态好，如图7所示。可以看到直达波最大振幅时间为130ms，而直达波起跳时间为112ms，为方便检测，在112ms位置处划线，将测线所有数据进行对比，确定直达波起跳时间是否合理。
5.确定海面处海水速度：由于检波器之间的距离确定，且地震波在检波器之间传播的距离可以在地震道集上量取，由此可以计算出海面处的海水速度，海面处海水速度变化相对较大，一般在1480-1540之间。本例中经测量后海面处海水速度为1540m/s(图8)；
6.确定系统延迟时间：根据公式2即可确定系统延迟为60ms；
7.多次波时间是否吻合：即对叠加剖面中多次波出现时间进行判断，需要注意的是应该寻找海底较为平坦的地区进行多次波出现时间的对比。从图9中可以看出，多次波出现时间基本等于海底时间时间的2倍关系，表明系统延迟无需再进行修正。
本发明流程清晰，操作性强，且效率较高，对于未知最小偏移距和系统延迟的观测系统确立有很强的适应性，同时当最小偏移距已知时也可以进行验证。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种确定深水区多道地震最小偏移距和系统延迟的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、确定初始偏移距：计算获得最小偏移距，并将其作为初始偏移距；
步骤2、建立理论观测系统：根据野外采集观测系统参数，计算每道数据的偏移距，并进行动校正和叠加，形成CMP道集和叠加剖面；
步骤3、判断CMP道集海底是否拉平：根据叠加剖面选择海底平坦的地区，验证CMP道集海底是否拉平，如果CMP道集海底拉平，代表最小偏移距合理，当前最小偏移距即为确定的最小偏移距；否则重新设定最小偏移距直到CMP道集海底拉平为止；
步骤4、确定海面处海水速度：根据检波器之间的距离计算海面处海水速度，质控范围包含所有炮集；
步骤5、确定直达波起跳时间；
步骤6、确定系统延迟时间，根据以下公式确定系统延迟；
(n-1)dx+s＝V1(t1-Δt)
其中，n为拾取直达波起跳时间的道数，dx检波器道间距，s为最小偏移距，V1为海水表面速度，t1为直达波起跳时间，Δt为系统延迟；
步骤7、多次波时间是否吻合：对于深海地区，当海底较平时，多次波时间为海底时间的2倍，以多次波时间是否吻合来进行质控，进而确定系统延迟。
2.根据权利要求1所述的确定深水区多道地震最小偏移距和系统延迟的方法，其特征在于：所述步骤3中，重新设定最小偏移距时，根据CMP道集的状态判断最小偏移距偏大或者偏小，进而重新设定最小偏移距；当CMP道集海底向上倾斜时，表明当前最小偏移距的值过大，重新设定的最小偏移距需要减少；当CMP道集海底向下倾斜时，表明当前最小偏移距的值过小，重新设定的最小偏移距需要增大。
3.根据权利要求1所述的确定深水区多道地震最小偏移距和系统延迟的方法，其特征在于：所述步骤5中，在确定直达波起跳时间时，将炮集数据按照道号进行排列，选首道数据进行直达波起跳时间的确定，当首道数据信噪比太低而难以识别出直达波时，选择其他道集进直达波起跳时间拾取。
4.根据权利要求1所述的确定深水区多道地震最小偏移距和系统延迟的方法，其特征在于：所述步骤7中，如果有少量偏差，根据多次波时间进行微调，即修正系统延迟时间。
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