CN114924315A - 一种多态式地震勘探方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地震勘探技术领域，涉及一种多态式地震勘探方法和系统，包括：通过多观测系统对地震数据进行采集，多观测系统同时采集大偏移距数据和小偏移距数据；将多观测系统的数据进行融合，并通过小偏移距多次覆盖技术进行噪音压制；将经过噪音压制的数据进行数据融合与弱信号增强处理，从而将绕射波和散射波数据从反射波数据分离；根据反射波数据、绕射波数据和散射波数据生成常规反射波叠前成像、小面元反射波叠前成像和绕射波‑散射波叠前成像；通过不同道集对成像结果进行解析，从而生成多信息融合的地震勘探数据体。其在获得反射波获取层状介质信息同时，均衡利用绕射波、散射波获取非层状介质的信息，既节约了资源、又提高了效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种多态式地震勘探方法和系统，属于地震勘探技术领域。
背景技术
按照层状介质理论分析地层结构，反射波法地震勘探无疑是最有效的手段。但实际上，地壳结构远比层状介质假设复杂，由不同尺度的层状/非层状，均匀/非均匀地质体叠加共生，在面对地下复杂介质时，反射波法地震勘探无论从理论基础、采集方式、处理方法、解释能力等诸多方面不能满足地质勘查的需要。因此面临诸多问题，一是反射波地震勘探以层状介质为对象，主要研究界面成像，围绕提高纵向分辨率展开；二是地震信号分析过程注重反射波，压制了绕射波、散射波等弱信号；三是反射波成像处理频带窄，限制了宽频原始数据的充分利用；四是基于地震反射波的多波多分量地震勘探并未导致地震勘探精度的大幅度提升，也未考虑被不同尺度地质体地震响应的差异；不能满足对非层状、小尺度复杂地质体的地震地质解释要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种多态式地震勘探方法和系统，其聚焦地下非层状介质形态及岩性、物性、流体变化，联合多态式地震波开展地震勘探，在利用反射波获取层状介质信息的同时，均衡利用绕射波、散射波获取非层状介质的信息，使深层(大于5000米)地质体的探测精度提高1-2个数量级。
为了实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种多态式地震勘探方法，包括以下步骤：根据地震探区层状介质目标与非层状目标，设计至少两套观测系统，各个观测系统同时或分期采集大偏移距数据和小偏移距数据，采集大偏移距数据的观测系统采集反射波地震数据以及背景速度场信息，采集小偏移距数据的观测系统采集绕射散射波地震数据；通过小偏移距多次覆盖技术对各个观测系统采集的数据进行噪音压制；将经过噪音压制的数据进行数据融合与弱信号增强处理，从而将绕射波和散射波数据从反射波数据分离；根据反射波数据、绕射波数据和散射波数据生成常规面元反射波叠前偏移成像、小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像；通过多维度、多尺度井-震标定，对叠前偏移成像结果进行多态式、多域地震属性解释，多信息融合的地震地质数据体。
进一步，采集小偏移距数据的观测系统的采集方法，具体包括：根据需要分辨最小目标体，确定采集小偏移距数据的观测系统的小面元尺度或空间采样间隔；根据地下目标体的最大埋深，计算菲涅尔带的半径，并根据菲涅尔带的半径确定小观测系统的排列长度；确定采集小偏移距数据的观测系统近偏移距覆盖次数；选择小面元尺度的若干倍作为采集小偏移距数据的观测系统的道间距；多态式三维地震探区内，采集小偏移距数据的观测系统采用的炮道密度至少为千万道/每平方千米。
进一步，对各个观测系统采集的数据进行噪音压制的方法为：全面集压制规则噪音，通过小偏移距多次覆盖技术对各个观测系统采集的数据进行噪音压制，主要压制浅表层强散射多次波形成的环境噪音；通过多域、多维度增强绕射波、散射波的弱信号。
进一步，构建数据融合与弱信号增强处理的方法为：将经过噪音压制的数据进行统一基准面处理，去除原始数据之间的时差；对经过统一基准面的数据进行数据匹配处理，消除能量差异、频带差异、相位差异、激发方式差异和子波差异；压制上一步获得数据的环境干扰和线性噪音；对上一步获得的数据进行近道信号增强，通过密集接收的小炮检距数据叠加，提高绕射波和散射波的信噪比；通过5D插值或压缩感知对上一步获得的数据进行数据重构和规则化处理；在大面元速度场的基础上，利用上一步获得的小面元数据细化速度模型。
进一步，绕射波和散射波数据与反射波数据分离的方法包括：平面波域绕射波分离、倾角域绕射波分离和共偏移距域绕射波分离；平面波域绕射波分离，在平面波道集上进行绕射波分离，利用Radon变换，将共炮点道集转换到射线参数域，利用平面波域绕射波与反射波时距曲线存在的几何差异，用滤波器对绕射波分离；倾角域绕射波分离，通过绕射波与反射波在倾角域共成像点道集上的差异实现分离；
共偏移距域绕射波分离，通过绕射波与反射波在共偏移距道集上的差异实现分离。
进一步，根据反射波数据、绕射波数据和散射波数据生成常规面元反射波叠前偏移成像、小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像的方法为：通过大偏移距数据的观测系统获得的、经过大面元处理的数据生成常规反射波叠前偏移成像；通过小偏移距数据的观测系统获得的、经过小面元处理的数据生成小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像；生成小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像的方法包括地震散射波成像法和多态式地震数据成像法。
进一步，地震散射波成像法通过取得基于等效偏移距的共散射点道集，等效偏移距的计算公式如下：
其中，he是等效偏移距，h是炮点到检波点的一半距离，x是散射点到地面投影点的距离，
是地下散射点处的均方根速度，t是从炮点到检波点的旅行时。
进一步，多态式地震数据成像法基于量子散射理论的Born近似，推导出多态式地震数据的正演方程与全波场成像的数学物理方程，其公式为：
P1＝P(x)-P0(x) (2)
P1≈ω2∫W(ω)m(x′)G0(x′|xS)G0(x|x′)dx′ (3)
公式(2)为散射波场的非线性方程，公式(3)为与散射波场的非线性方程对应的线性方程，其中，P1、P、P0分别是散射波场、总波场和背景波场，m(x)是介质性质扰动方程，G0(x′|x s)是散射点到发射点的格林函数，G0(x|x′)是散射点到接收点的格林函数，ω是圆频率；W(ω)是频谱方程，x是散射点到地面投影处的距离，xs是脉冲震源位置，x′是接收点位置。
进一步，获得地震地质数据体的方法，包括：多维度、多尺度井-震属性标定、多态式、多域地震属性解释和地震解释与地理信息系统融合；多维度、多尺度井-震属性标定中地震信息与钻探、测井信息的联合通过界面标定、岩性标定和物性及流体性标定多维度展开；多态式、多域地震属性解释中反射波用于反映地层层状格架为主，绕射波用于反映断层、绕曲、地层终止与异常体特征；散射波场用于解释小尺度、非层状地质体内幕岩性变化和物性或流体的变化；地震解释与地理信息系统融合中通过全波场解释系统叠加GIS系统实现。
本发明还公开了一种多态式地震勘探系统，包括：采集模块，用于根据地震探区层状介质目标与非层状目标，设计至少两套观测系统，各个观测系统同时或分期采集大偏移距数据和小偏移距数据，采集大偏移距数据的观测系统采集反射波地震数据以及背景速度场信息，采集小偏移距数据的观测系统采集绕射散射波地震数据；数据处理模块，用于通过小偏移距多次覆盖技术对各个观测系统采集的数据进行噪音压制；将经过噪音压制的数据进行数据融合与弱信号增强处理，从而将绕射波和散射波数据从反射波数据分离；根据反射波数据、绕射波数据和散射波数据生成常规面元反射波叠前偏移成像、小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像；数据解释模块，用于通过多维度、多尺度井-震标定，对叠前偏移成像结果进行多态式、多域地震属性解释，多信息融合的地震地质数据体。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明中的方案使地震勘探成像精度可以大幅度提高，可以比目前地震勘探技术提高1-2个数量级可以分辨横向尺度1米--10米地质体目标。
2、本发明中的实质是反射波、绕射波、散射波联合，比多波多分量地震勘探更有优势，可以统一速度背景下，对同一物理位置按照不同尺度划分时的成像解析。
3、多态式地震勘探是深度融合勘探，既解决了现实中无法单独开展散射波地震勘探的问题，有利用了长期积累的地震数据，更节约更高效。
4、全波场地震勘探以目标为导向，以较小的范围获取较高的质量，因而，在现有人力、物力、财力条件下是物理可实现的。
5、本发明中的增加原始地震数据中绕射波、散射波等弱信号的能量，通过对非规则高密度数据的面元细化、数据规则化，压制规则噪音与环境噪音，加强目标段绕射与散射信息。研究反射波、绕射波、散射波在能量与频率等属性差异入手，通过几何解析与波动解析，研究绕射波、散射波的传播，实现波场分离与高分辨率成像，推动高精度勘探与高效开发。
附图说明
图1是现有技术中地震波态式与地质体尺度的关系，图中k是子波的波数，a是地质体横向尺度；
图2是现有技术中不同传播态式下，目标体真实尺度与成像尺度关系图，图中Tr是成像极值，λ是波长；
图3是本发明一实施例中多态式地震勘探方法的流程图；
图4是本发明一实施例中多尺度地质体的多观测系统设计图；
图5是本发明一实施例中小尺度复杂地质体的小面元炮检距分布图，图5(a)为小排列、小面元炮检距分布图；图5(b)为大排列、大面元炮检距分布图；图5(c)为大排列与小排列融合后、小面元炮检距分布图；
图6是本发明一实施例中层状模型(a)与随机模型(b)单炮记录对比图；
图7是本发明一实施例中常规反射波地震成像(a)与多态式地震成像(b)对比图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
首先对本发明中用到的名词与术语释义进行解释，其具体如下：
地震勘探：通过观测和分析人工地震产生的地震波在地下的传播规律，推断地下岩层的性质与形态的地球物理勘探方法
反射波地震勘探：研究人工震源产生的地震反射波在地壳内的传播规律，勘探地质构造与地层特征的方法
多波多分量：多波是指按照波动的方式，将地震波划分为纵波、横波与转换波，多分量是指用多分量检波器接收到的波场投影
多波多分量地震勘探：是一种采用三份量检波器，采集纵波、横波、转换波等多种地震波，研究地下岩层的岩性及含油气性的地震勘探方法
多态式：依据依据地质体的尺度，将地震波划分为反射波、绕射波、散射波等多种传播态式
多态式地震勘探：是一种采用大规模节点仪器，采集反射波、绕射波、散射波等多态式地震波，推断地下非层状非均匀介质的形态与性质的全新地震勘探方法
基于地震波散射理论，复杂介质地震波传播有多种态式，在受到外缘地震波作用时会产生不同态式的背向散射，依据地质体的尺度与地震波波数之积，将地震波分为3种传播态式。如图1所示，地震波传播态式是地质体尺度与子波波数的函数，所有尺度地质体都可以分解到反射波成像区、绕射波成像区和散射波成像区。图1中散射波成像区中目标地质体ka<<1，绕射波成像区中目标地质体(ka≈1，反射波成像区中目标地质体ka>>1。其中，a为非均匀地质体的尺度，k为地震波波数。鉴于地震波场的复杂性，地震勘探仅靠反射波是不够的，如图2所示，按地震反射波、绕射波、散射波分别成像，成像极值和成像放大系数在逐级减小。在双对数坐标系统下，反射波成像、绕射波成像、散射波成像是对地下目标地质体真实尺度的逐渐逼近。故绕射波、散射波成像相对于反射波成像具有更高的成像精度，但绕射波与散射波有信号非常弱，比反射波弱2-4个数量级，而且无法独立求取其速度场，不能单独应用形成高精度的地震勘探方法。
多态式地震勘探的实质是反射波、绕射波、散射波联合勘探，在遵循散射波成像理论的基础上，继承了反射波地震勘探的所有成果，但因小尺度地质体的绕射与散射没有倾角概念，按照费马原理，小尺度体产生的绕射波或散射波主要由炮检距小于菲涅尔半径的小排列接收，但小排列无法提供地下介质准确的速度场信息，所以无法通过小排列完成独立的地震勘探，而全区采用单一的大排列、超小面元(1-2米间距)观测系统，既不经济也不现实，从侧面论证了无法单独开展的散射波地震勘探的现实。多态式地震勘探采用一次采集多观测系统或一次部署分期加密观测系统，以及共中心点面元内道集离散化设计，在常规观测系统中叠加小面元、小炮检距数据，增加原始地震数据中绕射波、散射波等弱信号的能量。重新认识信号与噪音，通过对非规则高密度数据的面元细化、数据规则化，压制规则噪音与环境噪音，加强目标段绕射与散射信息。从研究反射波、绕射波、散射波在能量与频率等属性差异入手，通过几何解析与波动解析，研究绕射波、散射波的传播，实现波场分离与高分辨率成像。全波场地震勘探涵盖横向尺度10-1～104m地质体目标，依靠多尺度井-震标定，实现多域、多态式地震属性解释，推动高精度勘探与高效开发。多态式地震勘探以目标为导向，最终将实现空间、时间域连续的、基于量子力学理论的地震采集与成像。
实施例一
本实施例中多态式地震勘探方法的特点和适应条件是：
(1)针对局部范围，在勘探、开发过程中亟需知道这些非层状复杂地质体内幕特征，如勘探阶段对碳酸盐岩断溶体的刻画、开发阶段油藏物性、含流体性质的横向变化，因为设备投入大，一般选常规三维地震勘探范围(S)的1/10或更小。
(2)明确地质体目标，该地质体目标包括地下目标体的最大埋深(H)，需要分辨最小地质体的尺寸(a)，最大埋深地质体延拓到地面的菲涅尔半径(R)；采用同时套采(3D)或多轮次采集(4D或nD)等地震地质条件。
本实施例公开了一种多态式全波场地震勘探方法，如图3所示，包括以下步骤：
S1根据地震探区层状介质目标与非层状目标，设计至少两套观测系统，各个观测系统同时或分期采集大偏移距数据和小偏移距数据，采集大偏移距数据的观测系统采集反射波地震数据以及背景速度场信息，采集小偏移距数据的观测系统采集绕射散射波地震数据；
如图4所示，通过多观测系统组合，实现不同观测系统多次采集的数据叠加，重点区可加密，可提高空间采样密度。多观测系统中的可参考的参数如表1所示。
表1多观测系统中的参数表
采集小偏移距数据的观测系统的采集方法，具体包括：
根据需要分辨最小目标体(a)在一个方向至少有3个采样值，确定小观测系统的小面元尺度或空间采样间隔；
根据地下目标体的最大埋深(H)，计算菲涅尔带的半径，确定小观测系统的排列的长度；
如图5所示，依据绕射波、散射波能量比反射波能量弱40-80dB的特征，确定小观测系统近偏移距覆盖次数比大观测系统近偏覆盖次数提高10倍-100倍；
考虑到小道距在压制噪音与提高静校正质量方面的作用，一般选择小面元尺度的2倍作为小观测系统道间距；
多态式三维地震探区内，小观测系统采用的炮道密度为千万道/每平方千米或者更高，目前大观测系统的炮道密度一般是百万道/每平方千米。
采集小偏移距数据相较于大偏移距数据具有炮道密度高、三维采集面元小、三维地震采集排列长度短和近偏移距CMP地震道的覆盖次数高的特征。
(1)炮道密度高，常规三维地震目前的炮道密度通常为百万道/平方千米，本实施例中的炮道密度为千万道/平方千米。
(2)三维采集面元小，一般常规三维采集面元为1/10，如常规面元是12.5米*25米，本实施例采用2.5米*2.5米面元，由于勘探开发需求确定的最小目标体在一个方向至少有3个采样值，即满足空间无假频，如果地质体尺度足够小，空间上可以是连续采样。
(3)三维地震采集排列长度短，一般取常规三维地震采集排列长度的1/3-1/4，由于小尺度地质体产生的绕射与散射没有倾角概念，按照费马原理，绕射与散射正上方的自激自收路径最短、能量最强，正演模型表明，绕射与散射能量80％分布集中在菲涅尔带范围内，因此，选择排列长度应与最深目标体菲涅尔带半径相当，菲涅尔带半径的计算公式为：
R＝0.5(λZ0)1/2 (1)
其中，R是针对绕射波与散射波成像专设计的小排列最大偏移距；Z0是目标地质体埋深；λ是地震子波波长。
(4)小道距，一般情况下选取最小面元尺度的2倍，考虑到小道距在压制噪音与提高静校正质量方面的作用，可选取常规三维地震采集道距的1/2-1/4。
(5)近偏移距CMP地震道的覆盖次数高，如图5所示，常规三维地震采集时近偏移距CMP地震道的覆盖次数只有10次左右，本实施例较常规三维采集提高10倍以上，即近偏覆盖次数100次以上。理论分析认为，反射波能量与入射波成正比，但绕射波与散射波的能量非常弱，根据如下公式2、3，在地震波场中，绕射波的强度与入射波长的2次方成反比，散射波的强度与入射波长的4次方成反比，绕射波、散射波比反射波能量弱40-80dB，近偏高覆盖确保均衡采集绕射波、散射波信息。
式中，Ad、As是绕射波、散射波强度，n是表面折射率，a是目标体的尺度，λ是地震子波波长。
S2通过小偏移距多次覆盖技术对各个观测系统采集的数据进行噪音压制；将经过噪音压制的数据进行数据融合与弱信号增强处理，从而将绕射波和散射波数据从反射波数据分离；根据反射波数据、绕射波数据和散射波数据生成常规面元反射波叠前偏移成像、小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像。
重建地震信号与噪音的分析标准，通过模型正演分析，如图6所示，小尺度非均质体产生的绕射、散射波单炮记录在反射波处理中被认为是随机干扰、次生干扰，却是多态式地震处理中需要保护的弱信号，在非层状介质中，界面不再是主要研究对象，颗粒体及其他非均质体产生的绕射或散射波响应成为对象，包含了丰富的地震波信息的单炮分析以及后期的按一定方式重排得到共检波点、共中心点、共偏移距、十字域、OVT域等不同叠前子集的数据分析中，噪音需要重新定义，信号需要被重新认识。
具体方法为：全面集压制规则噪音，通过小偏移距多次覆盖技术对各个观测系统采集的数据进行噪音压制，主要压制浅表层强散射多次波形成的环境噪音；通过多域、多维度增强绕射波、散射波的弱信号。
其中，将经过噪音压制的数据进行数据融合与弱信号增强处理，包括：
统一采集经过噪音压制的数据的基准面，实现原始数据无时差融合；
将经过上一步处理的数据进行数据匹配处理，消除采集数据因近地表条件变化引起的能量差异、频带差异、相位差异、激发方式与子波差异；
利用小面元、小道间距、小偏移距、近偏高覆盖地震波场连续的优势，压制经过上一步处理数据中的环境干扰、线性噪音，实现更高精度保真去噪；
通过近道信号增强技术，利用密集接收的小炮检距数据叠加，提高经过上一步处理数据中绕射波、散射波等弱信号的信噪比；
数据插值技术，针对小面元内数据不规则或缺大偏移距数据的情况，采用5D插值或压缩感知等技术对经过上一步处理的数据进行数据重构和规则化处理；
高精度速度建模技术，在大面元速度场的基础上，结合上一步获得的小面元数据对速度模型进行优化，进一步提高速度场精度。
绕射波和散射波数据与反射波数据分离，主要通过基于射线走时，对特定传播态式的地震波放大和压制来实现。其具体方法包括：平面波域绕射波分离、倾角域绕射波分离和共偏移距域绕射波分离。
平面波域绕射波分离，在平面波道集上进行绕射波分离，利用Radon变换，将共炮点道集转换到射线参数域，利用平面波域绕射波与反射波时距曲线存在的几何差异，用滤波器对绕射波分离；
倾角域绕射波分离，通过绕射波与反射波在倾角域共成像点道集(CIG)上的显著差异实现分离；
共偏移距域绕射波分离，通过绕射波与反射波在共偏移距道集上的显著差异实现分离。
根据反射波数据、绕射波数据和散射波数据生成常规面元反射波叠前偏移成像、小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像。其具体步骤包括：
经过大面元处理生成常规反射波叠前偏移成像，经过小面元处理生成绕射波、散射波叠前偏移成像。实现绕射波、散射波等弱信号成像有两条技术路线，其一是基于几何地震学的地震散射波成像(EOM)方法，其核心是取得基于等效偏移距的CSP(共散射点)道集，其等效偏移距公式为：
式中，he—等效偏移距，h—炮点到检波点的一半距离，x—散射点到地面投影点的距离，
—地下散射点处的均方根速度，t—从炮点到检波点的旅行时。
其二是基于量子散射理论的Born近似，推导出多态式地震数据的正演方程与全波场成像的数学物理方程，实现由反射波面积效应向散射波体积效应递进：
P1＝P(x)-P0(x) (5)
P1≈ω2∫W(ω)m(x′)G0(x′|xS)G0(x|x′)dx′ (6)
公式(5)为散射波场的非线性方程，公式(6)为对应的线性方程，式中，P1、P、P0分别是散射波场、总波场和背景波场，m(x)是介质性质扰动方程，G0(x′|x s)是散射点到发射点的格林函数，G0(x|x′)是散射点到接收点的格林函数，ω是圆频率；W(ω)是频谱方程，x是散射点到地面投影处的距离，xs是脉冲震源位置，x′是接收点位置。
S3通过多维度、多尺度井-震标定，对上述叠前偏移成像结果进行多态式、多域地震属性解释，多信息融合的地震地质数据体。
(1)多维度、多尺度井-震属性标定，地震信息与钻探、测井信息的关联通过界面标定、岩性标定、物性及流体性标定等多维度展开，同时，由于多态式地震数据巨大，地震信息与钻探、测井信息的关联也是多尺度、多维度的，精度也随之提高。
(2)多态式、多域地震属性解释，如图7所示，反射波、绕射波、散射波联合解释是在统一速度背景下的波场叠加有明确的地质意义。多态式地震属性解释可以大幅度提高复杂非层状储层地震勘探技术的精度。其中，反射波以反映地层层状格架为主，成像尺度10m-10000m以上，绕射波以反映断层、绕曲、地层终止与异常体特征，成像尺度1m-100m左右，揭示诸如礁滩、火山岩、裂缝、断溶体等复杂岩性体的内幕结构，散射波场主要反映0.1m-10m小尺度异常体，可以解释小尺度、非层状地质体内幕岩性变化、物性或流体的变化。
(3)地震解释与地理信息系统融合，全波场解释系统叠加GIS(GeographicInformation Science)系统将会是更实用的数字化转型，全波场地震数据与GIS结合将是高像素、多维度的。满足工业制图与油气勘探、开发高精度的要求，实现连续缩放，并借助GIS系统强大的技术支撑，解决地震资料与钻、采、测、录试资料结合过程中的数据交换问题。
实施例二
基于相同的发明构思，本实施例公开了一种多态式地震勘探系统，包括：
采集模块，用于根据地震探区层状介质目标与非层状目标，设计至少两套观测系统，各个观测系统同时或分期采集大偏移距数据和小偏移距数据，采集大偏移距数据的观测系统采集反射波地震数据以及背景速度场信息，采集小偏移距数据的观测系统采集绕射散射波地震数据；
数据处理模块，用于通过小偏移距多次覆盖技术对各个观测系统采集的数据进行噪音压制；将经过噪音压制的数据进行数据融合与弱信号增强处理，从而将绕射波和散射波数据从反射波数据分离；根据反射波数据、绕射波数据和散射波数据生成常规面元反射波叠前偏移成像、小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像；
数据分解释模块，用于通过多维度、多尺度井-震标定，对叠前偏移成像结果进行多态式、多域地震属性解释，多信息融合的地震地质数据体。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种多态式地震勘探方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据地震探区层状介质目标与非层状目标，设计至少两套观测系统，各个观测系统同时或分期采集大偏移距数据和小偏移距数据，采集大偏移距数据的观测系统采集反射波地震数据以及背景速度场信息，采集小偏移距数据的观测系统采集绕射散射波地震数据；
通过小偏移距多次覆盖技术对各个观测系统采集的数据进行噪音压制；将经过噪音压制的数据进行数据融合与弱信号增强处理，从而将绕射波和散射波数据从反射波数据分离；根据反射波数据、绕射波数据和散射波数据生成常规面元反射波叠前偏移成像、小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像；
通过多维度、多尺度井-震标定，对所述叠前偏移成像结果进行多态式、多域地震属性解释，多信息融合的地震地质数据体。
2.如权利要求1所述的多态式地震勘探方法，其特征在于，采集所述小偏移距数据的观测系统的采集方法，具体包括：
根据需要分辨最小目标体，确定采集小偏移距数据的观测系统的小面元尺度或空间采样间隔；
根据地下目标体的最大埋深，计算菲涅尔带的半径，并根据所述菲涅尔带的半径确定小观测系统的排列长度；
确定采集小偏移距数据的观测系统近偏移距覆盖次数；
选择小面元尺度的若干倍作为采集小偏移距数据的观测系统的道间距；
多态式三维地震探区内，采集小偏移距数据的观测系统采用的炮道密度至少为千万道/每平方千米。
3.如权利要求2所述的多态式地震勘探方法，其特征在于，所述对各个观测系统采集的数据进行噪音压制的方法为：全面集压制规则噪音，通过小偏移距多次覆盖技术对各个观测系统采集的数据进行噪音压制，主要压制浅表层强散射多次波形成的环境噪音；通过多域、多维度增强绕射波、散射波的弱信号。
4.如权利要求1-3任一项所述的多态式地震勘探方法，其特征在于，所述构建数据融合与弱信号增强处理的方法为：
将经过噪音压制的数据进行统一基准面处理，去除原始数据之间的时差；
对经过统一基准面的数据进行数据匹配处理，消除能量差异、频带差异、相位差异、激发方式差异和子波差异；
压制上一步获得数据的环境干扰和线性噪音；
对上一步获得的数据进行近道信号增强，通过密集接收的小炮检距数据叠加，提高绕射波和散射波的信噪比；
通过5D插值或压缩感知对上一步获得的数据进行数据重构和规则化处理；
在大面元速度场的基础上，利用上一步获得的小面元数据细化速度模型。
5.如权利要求4所述的多态式地震勘探方法，其特征在于，所述绕射波和散射波数据与反射波数据分离的方法包括：平面波域绕射波分离、倾角域绕射波分离和共偏移距域绕射波分离；
所述平面波域绕射波分离，在平面波道集上进行绕射波分离，利用Radon变换，将共炮点道集转换到射线参数域，利用平面波域绕射波与反射波时距曲线存在的几何差异，用滤波器对绕射波分离；
所述倾角域绕射波分离，通过绕射波与反射波在倾角域共成像点道集上的差异实现分离；
所述共偏移距域绕射波分离，通过绕射波与反射波在共偏移距道集上的差异实现分离。
6.如权利要求5所述的多态式地震勘探方法，其特征在于，所述根据反射波数据、绕射波数据和散射波数据生成常规面元反射波叠前偏移成像、小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像的方法为：
通过大偏移距数据的观测系统获得的、经过大面元处理的数据生成常规反射波叠前偏移成像；
通过小偏移距数据的观测系统获得的、经过小面元处理的数据生成小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像；生成小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像的方法包括地震散射波成像法和多态式地震数据成像法。
7.如权利要求6所述的多态式地震勘探方法，其特征在于，所述地震散射波成像法通过取得基于等效偏移距的共散射点道集，所述等效偏移距的计算公式如下：
其中，he是等效偏移距，h是炮点到检波点的一半距离，x是散射点到地面投影点的距离，
是地下散射点处的均方根速度，t是从炮点到检波点的旅行时。
8.如权利要求6所述的多态式地震勘探方法，其特征在于，所述多态式地震数据成像法基于量子散射理论的Born近似，推导出多态式地震数据的正演方程与全波场成像的数学物理方程，其公式为：
P1＝P(x)-P0(x) (2)
P1≈ω2∫W(ω)m(x′)G0(x′|xS)G0(x|x′)dx′ (3)
公式(2)为散射波场的非线性方程，公式(3)为与所述散射波场的非线性方程对应的线性方程，其中，P1、P、P0分别是散射波场、总波场和背景波场，m(x)是介质性质扰动方程，G0(x′|x s)是散射点到发射点的格林函数，G0(x|x′)是散射点到接收点的格林函数，ω是圆频率；W(ω)是频谱方程，x是散射点到地面投影处的距离，xs是脉冲震源位置，x′是接收点位置。
9.如权利要求1-3任一项所述的多态式地震勘探方法，其特征在于，获得所述地震地质数据体的方法，包括：多维度、多尺度井-震属性标定、多态式、多域地震属性解释和地震解释与地理信息系统融合；
所述多维度、多尺度井-震属性标定中地震信息与钻探、测井信息的联合通过界面标定、岩性标定和物性及流体性标定多维度展开；
所述多态式、多域地震属性解释中反射波用于反映地层层状格架为主，绕射波用于反映断层、绕曲、地层终止与异常体特征；散射波场用于解释小尺度、非层状地质体内幕岩性变化和物性或流体的变化；
所述地震解释与地理信息系统融合中通过全波场解释系统叠加GIS系统实现。
10.一种多态式地震勘探系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于根据地震探区层状介质目标与非层状目标，设计至少两套观测系统，各个观测系统同时或分期采集大偏移距数据和小偏移距数据，采集大偏移距数据的观测系统采集反射波地震数据以及背景速度场信息，采集小偏移距数据的观测系统采集绕射散射波地震数据；
数据处理模块，用于通过小偏移距多次覆盖技术对各个观测系统采集的数据进行噪音压制；将经过噪音压制的数据进行数据融合与弱信号增强处理，从而将绕射波和散射波数据从反射波数据分离；根据反射波数据、绕射波数据和散射波数据生成常规面元反射波叠前偏移成像、小面元反射波叠前偏移成像和小面元绕射波-散射波叠前偏移成像；
数据分解释模块，用于通过多维度、多尺度井-震标定，对所述叠前偏移成像结果进行多态式、多域地震属性解释，多信息融合的地震地质数据体。
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