CN114779340B - 一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及海洋地球物理勘探技术领域，具体为一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，方法包括：将深拖震源和各道检波点置于浮动基准面上，获取多道地震数据的浮动基准面校正量，对CMP道集进行浮动基准面校正；对CMP道集进行动校正，获取动校正后CMP道集内剩余时差并对CMP道集进行剩余时差校正；将CMP道集内剩余时差校正后的海底反射波走时与其对应的自激自收时间计算自激自收时差，进行自激自收时差校正；利用相位替代法对自激自收时差校正后的CMP道集进行非一致性时差校正；对非一致性时差校正后的叠加剖面进行海底平滑时差校正。本发明能够充分消除各类时差，实现海底以下地层构造形态的高分辨率、高信噪比、高保真度成像。

Description

一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法
技术领域
本发明涉及海洋地球物理勘探技术领域，具体涉及一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，应用于深拖式高分辨率多道地震探测系统的资料处理环节，以获得高品质的深拖式高分辨率多道地震成像剖面。
背景技术
海面拖曳的探测方式受大深度水体的影响，目标地层菲涅耳带非常大且震源高频能量大幅度衰减，很难实现真正意义上的高分辨率。现有技术中，采用将高主频深拖震源（主频约750 Hz）和多道检波点阵列（48道）同时拖曳于距离海底约100 m的深拖式高分辨率多道地震探测方式，可极大地缩小菲涅耳带，减小海水吸收、海洋混响和避免多次波的影响，能够获得非常高的横向和纵向分辨率地震资料。然而，受大深度水体与拖船速度的影响，实现稳定、安全、高质量、高效的数据采集非常困难，深拖震源和多道检波点阵列在数据采集过程中是上下浮动的，其拖曳轨迹与常规海面拖曳式多道地震勘探方法也是不同的。在深拖式高分辨率多道地震数据的数据处理方面，由于深拖震源和多道检波点阵列无法使用GPS实现高精度定位，数据采集过程中深拖震源-检波点相对位置关系时刻在变化，且拖曳轨迹与常规二维高分辨率多道地震探测方法具有差异性，常规海面拖曳式多道地震数据处理是以海平面为基准面的，其相应的数据处理技术与方法无法直接应用于深拖式高分辨率多道地震数据的处理。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，其能够解决深拖式高分辨率多道地震探测系统的拖曳轨迹和深拖震源-检波点相对位置关系时刻变化带来的数据处理问题，提高深拖式高分辨率多道地震成像剖面的信噪比和分辨率，使其能够提供更为详实的海底沉积和构造细节。
本发明采取以下技术方案：
一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，所述方法具体包括：
步骤S1：将深拖震源和各道检波点置于一个起伏较为平缓的浮动基准面上，获取所述多道地震数据浮动基准面校正量，对CMP道集进行浮动基准面校正；
步骤S2：对CMP道集进行动校正，获取动校正后CMP道集内剩余时差并对CMP道集进行剩余时差校正；
步骤S3：将CMP道集内剩余时差校正后的海底反射波走时与其对应的自激自收时间计算自激自收时差，进行自激自收时差校正；
步骤S4：利用相位替代法对自激自收时差校正后的CMP道集进行非一致性时差校正；
步骤S5：对非一致性时差校正后的叠加剖面进行海底平滑时差校正。
进一步地，所述步骤S1具体为：
步骤S1.1：计算基于固定基准面的常规静校正量
Figure 515243DEST_PATH_IMAGE001
，计算公式如下：
Figure 956588DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 350660DEST_PATH_IMAGE001
表示第j个炮点或检波点对应的常规静校正量，
Figure 902864DEST_PATH_IMAGE003
表示第j个炮点或检波点的离底高度，
Figure 292257DEST_PATH_IMAGE004
表示海水声速，
Figure 45450DEST_PATH_IMAGE005
为固定基准面的高程，
Figure 520294DEST_PATH_IMAGE006
为第j个炮点或检波点的入水深度，
Figure 141768DEST_PATH_IMAGE007
为替换速度；
步骤S1.2：计算浮动基准面和固定基准面之间的静校正量
Figure 526613DEST_PATH_IMAGE008
，计算公式如下：
Figure 44182DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 271901DEST_PATH_IMAGE008
表示第k个CMP道集对应的静校正量，
Figure 306853DEST_PATH_IMAGE010
为固定基准面的高程，
Figure 673768DEST_PATH_IMAGE011
为第k个CMP道集的浮动基准面高程，
Figure 362238DEST_PATH_IMAGE007
为替换速度；
步骤S1.3：将式（1）和式（2）计算得到的静校正量应用到CMP道集内从而完成浮动基准面校正。
进一步地，所述步骤S2具体为：对CMP道集进行动校正，拾取动校正后CMP道集内海底反射波走时，统计CMP道集内其他道相对某道的时差，并选取时差总和最小的道为参考道，计算其他道与参考道的海底反射波走时时差，在CMP道集内应用所述海底反射波走时时差进行剩余时差校正。
进一步地，所述步骤S3具体为：利用浮动基准面高程计算自激自收时间
Figure 811674DEST_PATH_IMAGE012
，并将CMP道集内剩余时差校正后的海底反射波走时与其对应的自激自收时间计算自激自收时差，进行自激自收时差校正。
进一步地，所述自激自收时间
Figure 509372DEST_PATH_IMAGE012
的计算公式如下：
Figure 727863DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 728180DEST_PATH_IMAGE012
表示利用浮动基准面高程计算的第k个CMP道集的自激自收时间，
Figure 930492DEST_PATH_IMAGE014
为第k个CMP道集的浮动基准面高程，
Figure 431880DEST_PATH_IMAGE015
为海水平均声速。
进一步地，所述步骤S4具体为：对CMP道集中的每一道使用快速傅里叶变换，求其相位谱和振幅谱，然后利用模型道的相位谱替换CMP道集中每一道的相位谱后再进行反傅里叶变换。
进一步地，所述模型道为做过自激自收时差校正的叠加道。
进一步地，所述步骤S4中进行海底平滑时差校正的海底平滑时差校正量
Figure 645824DEST_PATH_IMAGE016
的计算公式如下：
Figure 941676DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 368634DEST_PATH_IMAGE018
表示进行海底平滑时差校正的海底平滑时差校正量，
Figure 408134DEST_PATH_IMAGE012
表示利用浮动基准面高程计算的第k个CMP道集的自激自收时间，
Figure 476584DEST_PATH_IMAGE019
为第k个CMP位置对应海底位置的海底深度，
Figure 208917DEST_PATH_IMAGE015
为海水平均声速。
进一步地，
Figure 854662DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 901115DEST_PATH_IMAGE003
来自深拖式高分辨率多道地震接收阵列形态重建反演结果。
由于采取以上技术方案，本发明与现有技术相比实现了以下有益效果：
（1）在深拖式高分辨率多道地震探测系统工作过程中，首先深拖震源和检波点是连续移动的，且深拖震源的位置间隔取决于船的速度变化；其次深拖震源和检波点的深度是实时变化的；基于地表一致性假设或常规非地表一致性剩余静校正方法均不适用于深拖式高分辨率多道地震探测的高频数据。本发明通过综合引入浮动基准面校正、CMP道集内剩余时差校正、自激自收时差校正、利用相位替代法的非一致性时差校正及海底平滑时差校正等，充分消除各类时差，实现海底以下地层构造形态的高分辨率、高信噪比、高保真度成像。
（2）本发明通过浮动基准面校正聚焦了CMP道集的速度谱能量团，有利于精细速度分析。
（3）本发明通过剩余时差校正消除了CMP道集剩余时差，提高数据处理精度。
（4）本发明通过自激自收时差校正提高了同相轴连续性。
（5）本发明通过非一致性时差校正消除了CMP道集的非一致性时差，提高了叠加剖面的信噪比和分辨率。
附图说明
图1为本发明实施例浮动基准面设置示意图；
图2为本发明实施例浮动基准面校正前后的速度谱对比图；
图3为本发明实施例剩余时差校正前后的CMP道集波形对比图；
图4为本发明实施例自激自收时差校正前后的叠加剖面对比图；
图5为本发明实施例非一致性时差校正前后的CMP道集波形对比图；
图6为本发明实施例非一致性时差校正前后的叠加剖面对比图；
图7为本发明实施例海底平滑时差校正前后的叠加剖面对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，在对深拖式高分辨率多道地震数据进行精细处理前，首先需要通过深拖式高分辨率多道地震探测系统采集得到深拖式高分辨率多道地震数据，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：将深拖震源和各道检波点置于一个起伏较为平缓的浮动基准面上，获取所述多道地震数据浮动基准面校正量，对CMP道集进行浮动基准面校正。
本实施例中，深拖式高分辨率多道地震探测系统的浮动基准面设置情况如图1所示，其中，C为固定基准面，S为深拖震源拖曳轨迹，F为浮动基准面，f1、f2、f3、f4为炮点，浮动基准面高程采用平滑炮点拖曳轨迹来确定，平滑半径为排列长度158 m。具体到本实施例中，在炮点f1、f2、f3、f4处，以排列长度158 m为平滑半径，获得浮动基准面。
所述步骤S1具体为：
步骤S1.1：计算基于固定基准面的常规静校正量
Figure 948705DEST_PATH_IMAGE020
，计算公式如下：
Figure 851939DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 125926DEST_PATH_IMAGE020
表示第j个炮点或检波点对应的常规静校正量，
Figure 241649DEST_PATH_IMAGE003
表示第j个炮点或检波点的离底高度，
Figure 677834DEST_PATH_IMAGE004
表示海水声速，
Figure 627336DEST_PATH_IMAGE005
为固定基准面的高程，
Figure 247673DEST_PATH_IMAGE006
为第j个炮点或检波点的入水深度，
Figure 698246DEST_PATH_IMAGE007
为替换速度。在本实施例中
Figure 861374DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 106411DEST_PATH_IMAGE003
来自深拖式高分辨率多道地震接收阵列形态重建反演结果，海水声速
Figure 620569DEST_PATH_IMAGE004
取1481.9 m/s，替换速度
Figure 609253DEST_PATH_IMAGE007
取海底以下地层速度的平均值1610 m/s。由式（1）计算得到炮点和检波点相对固定基准面具有地表一致性特点的静校正量。
步骤S1.2：计算浮动基准面和固定基准面之间的静校正量
Figure 626888DEST_PATH_IMAGE008
，计算公式如下：
Figure 308405DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 44280DEST_PATH_IMAGE008
表示第k个CMP道集对应的静校正量，
Figure 836655DEST_PATH_IMAGE010
为固定基准面的高程，
Figure 708796DEST_PATH_IMAGE011
为第k个CMP道集的浮动基准面高程，
Figure 561215DEST_PATH_IMAGE007
为替换速度。在本实施例中，替换速度
Figure 518806DEST_PATH_IMAGE007
取海底以下地层速度的平均值1610 m/s。
步骤S1.3：将式（1）和式（2）计算得到的静校正量应用到CMP道集内从而完成浮动基准面校正。
图2左图为浮动基准面校正前的速度谱，图2右图为浮动基准面校正后的速度谱，经对比可以看出，经过浮动基准面校正后，速度谱能量团聚焦效果非常好，有利于精细速度分析。
步骤S2：对CMP道集进行动校正，获取动校正后CMP道集内剩余时差并对CMP道集进行剩余时差校正。
所述步骤S2具体为：对CMP道集进行动校正，拾取动校正后CMP道集内海底反射波走时，统计CMP道集内其他道相对某道的时差，并选取时差总和最小的道为参考道，计算其他道的海底反射波走时与参考道的海底反射波走时之差，得到其他道与参考道的海底反射波走时时差，在CMP道集内应用所述海底反射波走时时差进行剩余时差校正。
步骤S3：将CMP道集内剩余时差校正后的海底反射波走时与其对应的自激自收时间计算自激自收时差，进行自激自收时差校正。
所述步骤S3具体为：利用浮动基准面高程计算自激自收时间
Figure 840504DEST_PATH_IMAGE021
，并将CMP道集内剩余时差校正后的海底反射波走时与其对应的自激自收时间计算自激自收时差，进行自激自收时差校正，避免了同相轴不连续的问题。
进一步的，所述自激自收时间
Figure 832731DEST_PATH_IMAGE022
的计算公式如下：
Figure 590472DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 159993DEST_PATH_IMAGE022
表示利用浮动基准面高程计算的第k个CMP道集的自激自收时间，
Figure 169538DEST_PATH_IMAGE024
为第k个CMP道集的浮动基准面高程，
Figure 406484DEST_PATH_IMAGE015
为海水平均声速。在本实施例中，海水平均声速
Figure 210492DEST_PATH_IMAGE015
取1481.9 m/s。
利用上述步骤对本实施例经过浮动基准面校正后的CMP道集进行处理，图3左图为经过动校正后的CMP道集，可以发现存在一定的时差，图3右图为经过剩余时差校正后的CMP道集，时差基本上得到了消除；图4左图为自激自收时差校正前的叠加剖面效果图，图4右图为自激自收时差校正后的叠加剖面效果图，经对比可以发现在同相轴出现不连续的位置，其时差基本上得到了消除，同相轴连续性明显变好。
步骤S4：利用相位替代法对自激自收时差校正后的CMP道集进行非一致性时差校正。
本实施例在经过上述自激自收时差校正后的CMP道集，利用相位替代法校正非一致性时差，非一致性时差是指在不同层位存在的不同走时残差。
所述步骤S4具体为：对CMP道集中的每一道使用快速傅里叶变换，求其相位谱和振幅谱，然后利用模型道的相位谱替换CMP道集中每一道的相位谱后再进行反傅里叶变换。
优选的，本实施例中选取做过自激自收时差校正的叠加道作为模型道，即图4右图中的叠加剖面各道集。图5左图为本实施例非一致性时差校正前的CMP道集波形图，图5右图为本实施例非一致性时差校正后的CMP道集波形图，经对比可见CMP道集的非一致性时差基本上得到了消除。如图6所示，相较于非一致性时差校正处理前（参见图6左图），经过非一致性时差校正处理后（参见图6右图）叠加剖面的信噪比和分辨率也得到了有效的提高。
步骤S5：对非一致性时差校正后的叠加剖面进行海底平滑时差校正。
进一步的，进行海底平滑时差校正的海底平滑时差校正量
Figure 532889DEST_PATH_IMAGE025
的计算公式如下：
Figure 814965DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 171997DEST_PATH_IMAGE016
表示进行海底平滑时差校正的海底平滑时差校正量，
Figure 740382DEST_PATH_IMAGE012
表示利用浮动基准面高程计算的第k个CMP道集的自激自收时间，
Figure 425441DEST_PATH_IMAGE026
为第k个CMP位置对应海底位置的海底深度，
Figure 42367DEST_PATH_IMAGE015
为海水平均声速。在本实施例中，海水平均声速
Figure 988327DEST_PATH_IMAGE015
取1481.9m/s。
进一步的，
Figure 399716DEST_PATH_IMAGE027
为深度计和高度计测量值之和，经低通滤波后得到。
通常情况下，最终通过将叠加或偏移剖面从浮动基准面校正到水平基准面上，使得成像结果与地下地层真实构造相吻合。然而深拖式高分辨率多道地震数据所建立的浮动基准面并不一定与海底地形相关，只是深拖震源拖曳轨迹的平滑，所以采取在浮动基准面上进行CMP道集叠加成像。经过非一致性时差校正后的叠加剖面不再校正到固定基准面上，而是利用深度计和高度计测量值之和计算海底位置的海底深度，获得测线内海底地形，对计算结果进行低通滤波后与海水的平均声速计算海底自激自收反射双程时间，进行海底平滑校正。如图7所示，相较于海底平滑时差校正处理前（参见图7左图），经过海底平滑时差校正处理后（参见图7右图）的最终叠加剖面更符合海底以下地层的构造形态。
综上所述，本发明通过综合引入浮动基准面校正、CMP道集内剩余时差校正、自激自收时差校正、利用相位替代法的非一致性时差校正及海底平滑时差校正等，避免了基于地表一致性假设或常规非地表一致性剩余静校正方法均不适用于深拖式高分辨率多道地震探测的高频数据的问题，可以充分消除各类时差，能够实现海底以下地层构造形态的高分辨率、高信噪比、高保真度成像。
应当理解的是，除非本文中有明确的说明，本发明方法各个步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (9)

1.一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，其特征在于，所述方法具体包括：
步骤S1：将深拖震源和各道检波点置于一个起伏较为平缓的浮动基准面上，获取所述多道地震数据的浮动基准面校正量，对CMP道集进行浮动基准面校正；
步骤S2：对CMP道集进行动校正，获取动校正后CMP道集内剩余时差并对CMP道集进行剩余时差校正；
步骤S3：将CMP道集内剩余时差校正后的海底反射波走时与其对应的自激自收时间计算自激自收时差，进行自激自收时差校正；
步骤S4：利用相位替代法对自激自收时差校正后的CMP道集进行非一致性时差校正；
步骤S5：对非一致性时差校正后的叠加剖面进行海底平滑时差校正。
2.如权利要求1所述的一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
步骤S1.1：计算基于固定基准面的常规静校正量
Figure 466702DEST_PATH_IMAGE001
，计算公式如下：
Figure 852684DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 225896DEST_PATH_IMAGE001
表示第j个炮点或检波点对应的常规静校正量，
Figure 89947DEST_PATH_IMAGE003
表示第j个炮点或检波点的离底高度，
Figure 701057DEST_PATH_IMAGE004
表示海水声速，
Figure 119924DEST_PATH_IMAGE005
为固定基准面的高程，
Figure 855799DEST_PATH_IMAGE006
为第j个炮点或检波点的入水深度，
Figure 648175DEST_PATH_IMAGE007
为替换速度；
步骤S1.2：计算浮动基准面和固定基准面之间的静校正量
Figure 785895DEST_PATH_IMAGE008
，计算公式如下：
Figure 372734DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 595905DEST_PATH_IMAGE008
表示第k个CMP道集对应的静校正量，
Figure 926392DEST_PATH_IMAGE010
为固定基准面的高程，
Figure 918619DEST_PATH_IMAGE011
为第k个CMP道集的浮动基准面高程，
Figure 207518DEST_PATH_IMAGE007
为替换速度；
步骤S1.3：将式（1）和式（2）计算得到的静校正量应用到CMP道集内从而完成浮动基准面校正。
3.如权利要求1所述的一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：对CMP道集进行动校正，拾取动校正后CMP道集内海底反射波走时，统计CMP道集内其他道相对某道的时差，并选取时差总和最小的道为参考道，计算其他道与参考道的海底反射波走时时差，在CMP道集内应用所述海底反射波走时时差进行剩余时差校正。
4.如权利要求1所述的一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：利用浮动基准面高程计算自激自收时间
Figure 917985DEST_PATH_IMAGE012
，并将CMP道集内剩余时差校正后的海底反射波走时与其对应的自激自收时间计算自激自收时差，进行自激自收时差校正。
5.如权利要求4所述的一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，其特征在于，所述自激自收时间
Figure 786584DEST_PATH_IMAGE012
的计算公式如下：
Figure 898896DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 827538DEST_PATH_IMAGE012
表示利用浮动基准面高程计算的第k个CMP道集的自激自收时间，
Figure 25301DEST_PATH_IMAGE014
为第k个CMP道集的浮动基准面高程，
Figure 900853DEST_PATH_IMAGE015
为海水平均声速。
6.如权利要求1所述的一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：对CMP道集中的每一道使用快速傅里叶变换，求其相位谱和振幅谱，然后利用模型道的相位谱替换CMP道集中每一道的相位谱后再进行反傅里叶变换。
7.如权利要求6所述的一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，其特征在于，所述模型道为做过自激自收时差校正的叠加道。
8.如权利要求1所述的一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，其特征在于，所述步骤S4中进行海底平滑时差校正的海底平滑时差校正量
Figure 272534DEST_PATH_IMAGE016
的计算公式如下：
Figure 840918DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 260398DEST_PATH_IMAGE018
表示进行海底平滑时差校正的海底平滑时差校正量，
Figure 736379DEST_PATH_IMAGE012
表示利用浮动基准面高程计算的第k个CMP道集的自激自收时间，
Figure 823284DEST_PATH_IMAGE019
为第k个CMP位置对应海底位置的海底深度，
Figure 359307DEST_PATH_IMAGE015
为海水平均声速。
9.如权利要求2所述的一种深拖式高分辨率多道地震数据精细处理方法，其特征在于，
Figure 266084DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 280176DEST_PATH_IMAGE003
来自深拖式高分辨率多道地震接收阵列形态重建反演结果。
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