CN113075732B - 一种消除高分辨率小多道地震地层异常起伏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种消除高分辨率小多道地震地层异常起伏的方法，包括：确定炮点位置坐标：基于每个炮点相对第一个炮点的相对距离，得到一维炮点位置坐标；拾取直达波时间：采用首道拾取，间隔拾取和关键点控制相结合的方法实现对直达波时间的拾取；计算海水表面的声速；确定系统延迟，获得修正后的偏移距数值；根据获得的系统延迟和偏移距建立观测系统，动校正叠加后即可消除地层异常起伏现象。本方案针对炮点位置和检波点位置坐标的准确拾取，通过确定系统延迟和偏移距数值，能够有效去除高分辨率小多道地震地层异常起伏现象，方法可靠，数据处理效率得到有效提高，更具有实际应用价值。

Description

一种消除高分辨率小多道地震地层异常起伏的方法

技术领域

本发明涉及海洋高分辨率地震数据处理，具体涉及一种消除高分辨率小多道地震地层异常起伏的方法。

背景技术

海洋高分辨率小多道地震勘探是指采用电火花震源激发，多道地震接收的一种地球物理调查方法(张志强等，2011)，其探测的目标层较浅，最大深度一般不超过1km。相对于单道地震(褚宏宪等，2012)，侧扫声纳(李西双等，2009)等其他地球物理调查方法，高分辨率地震勘探具有探测深度大，分辨率高和数据处理方法多的特点，因此在海底隧道、跨海大桥等海洋工程项目建设中获得了广泛的应用(孟庆生等，2007；杨文达和刘望军，2007)。

在采集过程中，如果海况良好，高分辨率小多道地震一般会获得较好的地震剖面，然而当海况较差时，地震剖面受影响较大，尤其表现为常规方法处理后会有地层异常起伏的问题。图1中明显看到海底及其以下地层存在明显的地层异常起伏，这并不是实际地质现象，而是因为海况较差造成的，因此在处理中如何消除这种“地质假象”对于后期地质解释异常重要。

造成“地质假象”的根本原因在于复杂海况改变了震源与检波点之间的相对位置关系，即偏移距的大小发生明显改变，而正常海况采集时，偏移距大小变化不大。由于高分辨率小多道地震精度高，因此对于野外采集实际上要求更高，对恶劣海况的容忍度低，因此解决该问题的根本办法在于野外采集过程中需要对震源和检波点进行精确定位，以获得准确的偏移距值。

然而当前小多道地震仅能实现对震源的定位，无法做到检波点的定位，因此实际处理时检波点位置都是推测，传统做法一般根据观测系统设计给定理想检波点位置坐标，这种方法对于精度较低的油气地震勘探相对适合，但是通过大量实验发现，高分辨率小多道地震即使偏移距偏离3m，对最终结果成像质量也会有很大影响，主要体现在地层出现上下起伏现象。因此高分辨率小多道地震必然要求实现更准确的定位，然而当前小多道地震受制于成本控制，暂时无法实现全方位的定位，因此当前仍旧需要从地震数据处理方面考虑消除。

发明内容

本发明为解决现有技术中针对高分辨率小多道地震数据处理过程中存在的缺陷，提出一种消除高分辨率小多道地震地层异常起伏的方法，。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种消除高分辨率小多道地震地层异常起伏的方法，包括以下步骤：

步骤1、确定炮点位置坐标：基于每个炮点相对第一个炮点的相对距离，得到一维炮点位置坐标；

步骤2、拾取直达波时间：采用首道拾取，间隔拾取和关键点控制相结合的方法实现对直达波时间的拾取；

步骤3、计算海水表面的声速；

步骤4、确定系统延迟，获得修正后的偏移距数值；

步骤5、根据获得的系统延迟和偏移距建立观测系统，动校正叠加后即可消除地层异常起伏现象。

进一步的，所述步骤2中，首道拾取是指对首道所有炮点直达波起跳时间进行拾取，如果首道直达波不清楚，采用拾取其他道的方法进行替代；间隔拾取是指间隔若干道进行拾取，未拾取的道进行道间插值；关键点控制是指针对间隔拾取时，通过首道进行推算，在误差较大的地方进行重新拾取。

进一步的，所述步骤3中，在计算海水表面的声速时，基于野外实际测量获得海水表面的速度或者是基于实际采集地震数据获得海水表面的速度。

进一步的，基于实际采集地震数据获得海水表面的速度是通过电缆上两个检波点的距离与记录的直达波时间差值的比值来确定的。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本方案针对炮点位置和检波点位置坐标的准确拾取，通过确定系统延迟和偏移距数值，能够有效去除高分辨率小多道地震地层异常起伏现象，方法可靠，数据处理效率得到有效提高，具有更实际应用价值。

附图说明

图1为复杂海况调查造成叠加后出现地层异常起伏现象示意图；

图2为复杂海况下直达波的状态示意图；

图3为直达波的拾取和质量控制示意图；

图4为海水表面声速计算与直达波拟合程度示意图；

图5为没有系统延迟时CMP道集拉平情况示意图；

图6为本发明实施例南海某工区高分辨率小多道地震处理前后对比示意图；

图7为本发明实施例所述方法流程示意图。

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。

本发明主要立足于现有技术条件，从采集的地震数据出发，计算出所有检波点坐标，从而实现炮点和检波点的精准定位，获得准确的偏移距值，继而消除地层异常起伏现象。如图7所示，具体包括如下步骤：

步骤1、确定炮点位置坐标：基于每个炮点相对第一个炮点的相对距离，得到一维炮点位置坐标；

步骤2、拾取直达波时间：采用首道拾取，间隔拾取和关键点控制相结合的方法实现对直达波时间的拾取；

步骤3、计算海水表面的声速；

步骤4、确定系统延迟，获得修正后的偏移距数值；

步骤5、根据获得的系统延迟和偏移距建立观测系统，动校正叠加后即可消除地层异常起伏现象。

具体的，步骤1中，在确定炮点位置坐标时，炮点位置由船载GPS测量，对于油气勘探，由于采用的定位设备和定位算法先进，基本可以做到对放炮位置的准确定位。但是对于高分辨率地震，由于现阶段没有统一的定位技术标准，所采用的定位设备差别也较大，因此定位精度差别大，主要表现为复杂海况下定位偏差可能会较大，此时需要对获取的定位数据做合理判断和取舍。

根据观测系统设计，炮点间隔固定，因此实际采集时，无论是等时放炮还是等距放炮，实际采集的炮点间隔应在理论炮点间隔误差范围内，如果差别较大，则认为是定位不准，一般需要将其舍弃，利用周围定位相对准确的点进行重新插值。传统方法设定观测系统时直接采用理论炮点间隔，理论上这种做法可行，但实际上这种做法只适用于极端良好天气状况下(无风无浪)，对于大多数天气情况基本不具有适用性，这是因为高分辨率地震对定位信息更为严格，2-3m的误差就可对成像结果产生明显影响。

此外，传统方法一般根据炮点坐标进行投影变换，为二维坐标，在炮点相对位置计算及检波点位置的推导等方面的计算都更加复杂，本发明方法在炮点坐标质量检查符合标准后，再计算每个炮点相对第一个炮点的相对距离，获得一维坐标炮点位置，采用相对位置坐标关系，设置测线方向为正东方向，这样做更加简单和高效。

步骤2中，拾取直达波时间主要为了计算炮点与每道检波器之间的距离，即计算偏移距。传统方法认为偏移距近似于固定不变，即其与观测系统的理论值相一致，从实际采集获得的地震道集(图2)看，虽然直达波并不是一条直线，但其基本都围绕理论值上下波动。与炮点位置需要精确的定位相一致，起伏不平的直达波代表了震源和检波点在复杂海况下相对位置的不断变化，而这种变化不可忽略，因此需要通过拾取直达波获得准确的每道偏移距。

直达波拾取可以在炮集和道集上拾取，道集拾取相对炮集拾取更加方便一些，因此直达波的拾取一般在道集上进行。由于小多道地震直达波差异较大，一般很难采用自动拾取的方法，最可靠的方法仍旧是依靠人工拾取，但由于高分辨率小多道地震一般炮数较多，因此直接拾取工作量巨大，而本实施例中，直达波时间的拾取采用首道拾取，间隔拾取和关键点控制相结合的方法可以较快速实现对直达波的拾取。

首道拾取是指对首道所有炮点直达波起跳时间进行拾取，如果首道直达波不清楚，也可以采用拾取其他道的方法进行替代；间隔拾取是指不需要将其余所有道都进行拾取，而是间隔几道进行拾取，未拾取的道进行道间插值；关键点控制是指间隔拾取时也不需要像首道一样完全拾取，而是通过首道进行推算，在误差较大的地方进行重新拾取做到控制拾取误差，提高拾取效率。

步骤3中，计算海水表面的声速一般有两种方法，一种是通过野外实际测量获得的海水速度，一种是通过实际采集地震数据获得的海水速度。第一种方法更加可靠，但是其成本较高，第二种方法需要根据地震数据进行推算，但其成本较低。

本实施例主要对第二种方法进行说明，海水表面声速的计算主要通过电缆上两个检波点的距离与记录的直达波时间差值的比值获得，虽然系统会有延迟，但是不影响其最终结果。检波点的距离采用理论距离即可，因为其为电缆固定距离，即使受洋流，海浪等影响也不会有太大的差值，直达波时间以实际记录的时间为准。海水表面声速的计算不能仅依靠单个炮集进行验证，最好是将测线所有炮集都进行验证，这样获得的海水表面声速相对可靠。

步骤4中，在获得修正后的偏移距数值时，具体通过以下方式：

1)根据不同的系统延迟时间，计算每道的偏移距数值。

d＝V₁(t₁-Δt) (1)

其中d为偏移距，V₁为海水表面的声速，t₁为拾取的直达波时间，Δt为系统延迟；

2)获得各道的检波点坐标

R＝S-d (2)

其中R为检波点坐标，S为炮点坐标，d为偏移距。

3)建立观测系统，通过对比验证获得准确的系统延迟和偏移距数值：

此部分内容可参考现有技术进行实施，比如，建立观测系统，分别针对不同最小偏移距和系统延迟对进行观测系统的设定，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；通过对比验证(质控)获得准确的系统延迟和偏移距数值时，主要考虑判断测深仪水深是否匹配、多次波时间是否吻合和CMP道集海底是否拉平三个方面；

步骤5中，质控满足条件后即可获得准确的偏移距和系统延迟对，如果不满足，则寻找最接近的两组系统延迟参数值，由此确定细化后的系统延迟边界范围，做进一步细化后重复上述验证直到获得满意结果为止，根据获得的确定的系统延迟和偏移距重新建立观测系统，动校正叠加后即可消除地层异常起伏现象。

下面以南海某实际高分辨率小多道地震数据为例说明实际步骤

1.炮点位置确定：首先将获得的炮点GPS坐标投影到平面坐标，采用UTM投影，分别获得X坐标和Y坐标，计算两点之间的距离，由于理论炮间距为4.5m，因此设定炮点距离在[1m-8m]之间为正常值，非正常值直接删除，如果出现多个连续非正常值，则需要根据班报情况做进一步的核实，坐标验证后将删除后的炮点重新插值，生成规则化的X和Y坐标，如表1所示。再生成每个炮点相对第1炮点的距离，生成一维炮点坐标，可以看到本例共59065炮，测线长度大约为259km。

表1 炮点坐标质控及转换实例

2.拾取直达波时间：

将所有直达波提取出来，如图3所示，本实施例按照6道间隔显示在一起，以方便对直达波进行拾取。一般情况下需要拾取首道直达波起跳时间，其余道的直达波一般与首道直达波起跳时间存在固定差值，因此可以通过首道直达波起跳时间推导出其余道直达波起跳时间，当推导出的直达波起跳时间与实际记录不吻合时，此时需要人工调整。由于所有直达波都整合在一起，因此不论是手工拾取还是拾取效果的质控效果远远优于传统方法，利用本方法拾取直达波效率提高40倍以上，且不容易出错。

3.计算海水表面的声速：

海水表面声速的计算需要注意的是依据计算出来的声速求得的直达波时间应该与实际数据相吻合，不能单单仅以部分炮集为标准，最好是以全部炮集进行统计，这样获得的海水表面声速更精确。本例中实际拟合的海水表面速度为1550m/s。

4.确定系统延迟，获得修正后的偏移距数值：

根据不同的系统延迟，计算相应的偏移距数值，在此基础上通过做动校正后CMP道集是否拉平，参考图5，多次波周期是否吻合等验证系统延迟，经过验证，本数据没有系统延迟。

5.根据获得的系统延迟和偏移距重新建立观测系统，动校正按常规方法叠加后即可消除地层异常起伏现象，具体如图6所示。

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 (2)

1.一种消除高分辨率小多道地震地层异常起伏的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、确定炮点位置坐标：由船载GPS测量炮点位置，然后对炮点位置进行检测，最后基于每个炮点相对第一个炮点的相对距离，得到一维炮点位置坐标；

步骤2、拾取直达波时间：采用首道拾取，间隔拾取和关键点控制相结合的方法实现对直达波时间的拾取；

首道拾取是指对首道所有炮点直达波起跳时间进行拾取，如果首道直达波不清楚，采用拾取其他道的方法进行替代；间隔拾取是指间隔若干道进行拾取，未拾取的道进行道间插值；关键点控制是指针对间隔拾取时，通过首道进行推算，在误差较大的地方进行重新拾取；

步骤3、计算海水表面的声速；在计算海水表面的声速时，基于野外实际测量获得海水表面的速度或者是基于实际采集地震数据获得海水表面的速度；

步骤4、确定系统延迟，获得修正后的偏移距数值；

步骤5、根据获得的系统延迟和偏移距建立观测系统，动校正叠加后即可消除地层异常起伏现象。

2.根据权利要求1所述的消除高分辨率小多道地震地层异常起伏的方法，其特征在于：基于实际采集地震数据获得海水表面的速度是通过电缆上两个检波点的距离与记录的直达波时间差值的比值来确定的，检波点的距离采用理论距离，直达波时间以实际记录的时间为准；且海水表面声速的计算以全部炮集进行统计。

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