CN116609834B - 一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法 - Google Patents

一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法，所述方法包括：通过海洋垂直缆方式获得海洋原始资料，得到多道共检波点道集；进行预处理；获取初始速度模型；计算共成像点旅行时和偏移距，得到共成像点道集；对所述共成像点道集进行常规处理并叠加，输出叠加剖面。相对于现有技术，本申请的数据处理方法具有提高地震数据的分辨率、提高勘探精度、可重复处理和高效处理大量数据的优点。

Description

一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法
技术领域
本申请属于地球物理勘探领域，具体涉及一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法。
背景技术
海洋垂直缆地震勘探（VCS）工作方式为：在靠近海底目标的海底部署垂直缆进行地震勘探。多水听器组成垂直阵列，以固定的间隔连接在电缆上。一组浮力球体停泊在电缆的顶部，重锚停泊在海底，以保持电缆上的垂直张力。一般来说，记录单元布置在一个浮标仪器中，可以连续记录地震信号。由于垂直电缆固定在海底附近，震源船可以沿着任何方位角的测量线射击。海洋垂直缆勘探可以使用各种海洋震源，如火花器和气枪。事实上，海洋垂直缆勘探可以被认为是一种多偏移的垂直地震剖面图(VSP)。主要区别在于，VCS中所有水听器悬浮在海水中，VSP中接收器布置在测井中。正是因此，VCS相较于VSP没有昂贵的备用钻机时间。同时，相较于传统的拖曳式勘探，垂直缆的观测系统设置灵活多样，位置比较靠近海底，故其采集到的地震数据对于陡倾角地质构造成像更加有利，对于海底附近地质的勘探更加有利，也有利于高保真度处理反演，可在钻井平台附近作业；垂直缆地震勘探因为是多方位角采样，可以做到真正的3D成像。中国专利（CN113740906A）公开了一种水下垂直缆地震波干涉成像方法及装置，其仅公开了一种水下垂直缆地震波干涉成像方法，并未公开基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法。
综上可见，由于垂直缆地震勘探技术（VCS）和常规的水平拖曳式地震勘探相比，不仅在工作方式上不同，而且采集到的资料在数据处理和地震记录上也有差异，且现有技术中尚未公开相关的技术方案。因此，亟需提供一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本申请提供一种海洋垂直缆地震勘探（VCS）的数据处理方法，对海底复杂结构进行成像，寻求一种数据采集更加方便的海洋地震勘探方法与相应的地震资料处理方法。
本申请提供了一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法，所述方法包括：
通过海洋垂直缆方式获得海洋原始资料，得到多道共检波点道集；
对所述共检波点道集进行预处理；
对所述共检波点道集进行初始速度分析，获取初始速度模型；
根据所述初始速度模型，将所述共检波点道集的地震波旅行时t关于成像点进行划分，获得震源到成像点的旅行时和成像点到检波点的旅行时/>；
使用震源到成像点的旅行时构建共成像点旅行时/>，并由震源和成像点之间的水平距离/>构建与之对应的偏移距/>，所述共成像点旅行时/>和偏移距构成共成像点道集；
对所述共成像点道集进行速度分析、动校正，然后对所述共成像点道集进行叠加，输出叠加剖面。
在一种可能的实现方式中，对所述共检波点道集进行预处理，包括：
对所述共检波点道集进行常规处理；
对所述共检波点道集进行f-k滤波去除下行波；
对所述共检波点道集进行变换对多次波进行压制。
在一种可能的实现方式中，对所述共检波点道集进行初始速度分析的计算公式如下：
其中，t表示共检波点道集的地震波旅行时，表示由成像点到水表面定义的常规均方根速度，x表示炮检距，H表示成像目标层的深度，/>表示垂直缆上检波点的深度，/>表示成像目标层的双程垂直地震波旅行时；
所述初始速度模型包括：成像目标层的双程垂直地震波旅行时、成像目标层的深度H和由成像点到水表面定义的常规均方根速度/>。
在一种可能的实现方式中，成像目标层的双程垂直地震波旅行时的计算公式为：
其中，H表示成像目标层的深度，表示由成像点到水表面定义的常规均方根速度。
在一种可能的实现方式中，震源到成像点的旅行时和成像点到检波点的旅行时/>的计算公式如下：
得到：
其中，表示震源到成像点的旅行时；/>表示成像点到检波点的旅行时；/>为成像孔径因子；/>表示成像目标层的双程垂直地震波旅行时；/>表示震源和成像点之间的水平距离；/>表示由成像点到水表面定义的常规均方根速度；/>表示检波点水平面到地面基准面的双程垂直传播时间；/>表示成像点和检波点之间的水平距离；/>表示成像点到检波点定义的常规均方根速度。
在一种可能的实现方式中，检波点水平面到地面基准面的双程垂直传播时间的计算公式如下：
其中，表示垂直缆上检波点的深度，/>表示地震波在海水中的传播速度。
在一种可能的实现方式中，成像点到检波点定义的常规均方根速度的计算公式如下：
其中，表示成像目标层的双程垂直地震波旅行时；/>表示随/>变化的由成像点到水表面定义的常规均方根速度；/>表示检波点水平面到地面基准面的双程垂直传播时间；/>表示地震波在海水中的传播速度。
在一种可能的实现方式中，所述共成像点旅行时和偏移距/>的计算公式如下：
其中，是为使得同相轴关于成像点对称而构建的时间，/>数值上等于成像点到检波点的旅行时间；/>是为使得同相轴关于成像点对称而构建的偏移距，/>在数值上等于成像点到检波点的距离；/>表示震源到成像点的旅行时；/>为成像孔径因子；/>表示成像目标层的双程垂直地震波旅行时；/>表示由成像点到水表面定义的常规均方根速度；/>表示震源和成像点之间的水平距离；/>为射线角度。
本申请首先对原始数据进行常规处理、f-k滤波和压制多次波，然后进行初始速度分析，构建共成像点道集（CIP），然后按照常规地震数据处理方式对共成像点道集（CIP）进行速度分析、动校正和叠加，最终得到真实的地下地层信息。通过初始速度分析、构建共成像点道集等技术手段，过渡到常规的地震数据处理方式，最终得到真实的地下地层信息，因此，相对于现有技术，本申请的数据处理方法具有提高地震数据的分辨率、提高勘探精度、可重复处理和高效处理大量数据的优点。
附图说明
为了更清楚说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法的流程示意图；
图2为基于本申请实施例提供的基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法构建的共成像点道集；
图3为基于本申请实施例提供的基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法动校正后获取的速度谱；
图4为基于本申请实施例提供的基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法获取的叠加剖面。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供一种基于海洋垂直缆地震勘探（VCS）的海底复杂结构成像技术，旨在寻求一种数据采集更加方便的海洋地震勘探方法与相应的地震资料处理方法，将共检波点道集（CRP）重新构建共成像点道集（CIP）数据，最终得到真实的地下地层信息。
参见图1，为本申请实施例提供的一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法的流程示意图。如图1所示，所述方法具体包括：
步骤S1：通过海洋垂直缆方式获得海洋原始资料，得到多道共检波点道集（CRP）。
在本实施例中，通过海洋垂直缆数据采集仪器，震源激发装置和卫星导航以及船舶的工作，得到共检波点地震原始数据，以及导航数据。
步骤S2：对所述共检波点道集（CRP）进行常规处理，并对所述共检波点道集（CRP）进行f-k滤波去除下行波，再进行变换对多次波进行压制。
进一步的，所述常规处理包括真振幅恢复、顶切、底切、预测反褶积。
进一步的，去除下行波的步骤具体为：将所述共检波点道集（CRP）变换到频率波数域，对共检波点道集(CRP)的下行波进行去除。
步骤S3：根据震源与检波点的几何位置关系，对经过滤波的所述共检波点道集(CRP)进行初始速度分析，获取初始速度模型。
进一步的，所述初始速度模型包括：成像目标层的双程垂直地震波旅行时、成像目标层的深度H和由成像点到水表面定义的常规均方根速度/>信息，为进行下一步的共检波点道集（CRP）的地震波旅行时划分提供数据信息。
所述步骤S3具体为：
从单个反射界面上垂直缆C处的检波点R和震源S分析几何位置关系。所述共检波点道集(CRP)的地震波旅行时t用炮检距x和由成像点到水表面定义的常规均方根速度表示如下：
其中，t表示共检波点道集的地震波旅行时；表示由成像点到水表面定义的常规均方根速度；x表示偏移距；H表示成像目标层的深度；/>表示垂直缆上检波点的深度；/>表示成像目标层的双程垂直地震波旅行时，/>的计算公式如下：
使用公式（1）对共检波点道集(CRP)进行初始速度分析，地震波旅行时从共检波点道集（CRP）获取，得到随/>变化的关系，即初始速度模型，得到成像目标层的对应速度。
需要特别说明的是，当选择的检波点位于近地表，则公式（1）类似于地表数据的标准双曲线旅行方程，因此共检波点道集(CRP)是近似标准双曲线旅行方程。
步骤S4：将共检波点道集（CRP）的地震波旅行时t在几何意义上关于成像点进行划分，根据所述初始速度模型，获得震源到成像点的旅行时和成像点到检波点的旅行时，计算公式如下：
得到：
其中，表示震源到成像点的旅行时；/>表示成像点到检波点的旅行时；/>为成像孔径因子；/>是成像点处的双程垂直旅行时；/>是震源和成像点之间的水平距离，由成像点的选取位置和震源点位置决定，是已知量；/>是由成像点到水表面定义的常规均方根速度；/>是成像点和检波点之间的水平距离，由成像点的选取位置和检波点位置决定，是已知量；/>是由成像点到检波点定义的常规均方根速度；/>是从检波点水平面到地面基准面的双程垂直传播时间，计算公式如下：
其中，表示垂直缆上检波点的深度，/>表示地震波在海水中的传播速度。
在本实施例中，由于检波点位于海水表面之下，由成像点到水表面定义的常规均方根速度不再满足从成像点到检波点时间计算的需要，因此，需要在/>到/>的时间范围内计算射线沿成像点到检波点定义的常规均方根速度/>，/>的计算公式如下：
需要特别说明的是，步骤S3中获取过程中得到的/>是随/>变化的，也就是说，对于不同的/>应该选取对应/>，因此，公式（7）中将/>表达为/>，表示随/>变化的由成像点到水表面定义的常规均方根速度。
步骤S5：在共检波点道集（CRP）中，同相轴之所以不符合双曲线是因为和/>不相等。为使得新构建的共成像点道集(CIP)符合双曲线，使用步骤S4获取到的/>构建出共成像点旅行时/>，并由/>构建与之对应的偏移距/>，所述共成像点旅行时/>和偏移距/>构建为共成像点道集（CIP）。本申请实施例得到的共成像点道集图像如图2所示。
所述共成像点旅行时和偏移距/>的计算公式如下：
其中，是为使得同相轴关于成像点对称而构建的时间，/>数值上等于成像点到检波点的旅行时间；/>是为使得同相轴关于成像点对称而构建的偏移距，/>在数值上等于成像点到检波点的距离；/>表示震源到成像点的旅行时；/>表示成像孔径因子；/>表示成像目标层的双程垂直地震波旅行时；/>表示由成像点到水表面定义的常规均方根速度；/>表示震源和成像点之间的水平距离；/>为射线角度。
步骤S6：对共成像点道集（CIP）进行速度分析、动校正，然后进行共成像点道集（CIP）叠加，输出叠加剖面。
共成像点道集（CIP）的新走时方程与用于速度分析、NMO校正和叠加的传统双曲线时距方程相同。因此，我们可以使用传统的处理工具通过生成共成像点道集（CIP）集合来处理海洋垂直缆（VCS）数据。特别是，共成像点道集（CIP）可以在二维线性方向或三维体积内的任意位置创建以进行速度分析，多次覆盖和大偏移距使得能够在每个偏移位置进行准确的速度分析。本实施例中获得的共成像点道集（CIP）双曲线属性和常规地震勘探无异，对经过修正完毕的共成像点道集（CIP）按照常规方法进行速度分析，动校正，本申请实施例对经过修正完毕的共成像点道集（CIP）进行动校正后获取的速度谱如图3所示。然后进行共成像点道集（CIP）叠加，输出叠加剖面，本申请实施例得到的叠加剖面如图4所示。
本申请首先对原始数据进行常规处理、f-k滤波和压制多次波，然后进行初始速度分析，构建共成像点道集（CIP），然后按照常规地震数据处理方式对共成像点道集（CIP）进行速度分析、动校正和叠加，最终得到真实的地下地层信息。通过初始速度分析、构建共成像点道集等技术手段，过渡到常规的地震数据处理方式，最终得到真实的地下地层信息，因此，相对于现有技术，本申请的数据处理方法具有提高地震数据的分辨率、提高勘探精度、可重复处理和高效处理大量数据的优点。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：
通过海洋垂直缆方式获得海洋原始资料，得到多道共检波点道集；
对所述共检波点道集进行预处理；
对所述共检波点道集进行初始速度分析，获取初始速度模型；
根据所述初始速度模型，将所述共检波点道集的地震波旅行时t关于成像点进行划分，获得震源到成像点的旅行时tse和成像点到检波点的旅行时tre；
使用震源到成像点的旅行时tse构建共成像点旅行时tCIP，并由震源和成像点之间的水平距离xse构建与之对应的偏移距xCIP，所述共成像点旅行时tCIP和偏移距xCIP构成共成像点道集；
对所述共成像点道集进行速度分析、动校正，然后对所述共成像点道集进行叠加，输出叠加剖面；
所述震源到成像点的旅行时tse和成像点到检波点的旅行时tre的计算公式如下：
得到：
其中，tse表示震源到成像点的旅行时；tre表示成像点到检波点的旅行时；δt为成像孔径因子；tv表示成像目标层的双程垂直地震波旅行时；xse表示震源和成像点之间的水平距离；vs表示由成像点到水表面定义的常规均方根速度；trv表示检波点水平面到地面基准面的双程垂直传播时间；xre表示成像点和检波点之间的水平距离；vr表示成像点到检波点定义的常规均方根速度；
成像点到检波点定义的常规均方根速度vr的计算公式如下：
其中，tv表示成像目标层的双程垂直地震波旅行时；vs(tv)表示随tv变化的由成像点到水表面定义的常规均方根速度；trv表示检波点水平面到地面基准面的双程垂直传播时间；v0表示地震波在海水中的传播速度；
所述共成像点旅行时tCIP和偏移距xCIP的计算公式如下：
xCIP＝(xse+XSE)cosθ (9)
其中，TSE是为使得同相轴关于成像点对称而构建的时间，TSE数值上等于成像点到检波点的旅行时间；XSE是为使得同相轴关于成像点对称而构建的偏移距，XSE在数值上等于成像点到检波点的距离；tse表示震源到成像点的旅行时；δt为成像孔径因子；tv表示成像目标层的双程垂直地震波旅行时；vs表示由成像点到水表面定义的常规均方根速度；xse表示震源和成像点之间的水平距离；θ为射线角度。
2.根据权利要求1所述的一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法，其特征在于，对所述共检波点道集进行预处理，包括：
对所述共检波点道集进行常规处理；
对所述共检波点道集进行f-k滤波去除下行波；
对所述共检波点道集进行τ-p变换对多次波进行压制。
3.根据权利要求1所述的一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法，其特征在于，对所述共检波点道集进行初始速度分析的计算公式如下：
其中，t表示共检波点道集的地震波旅行时，vs表示由成像点到水表面定义的常规均方根速度，x表示炮检距，H表示成像目标层的深度，hr表示垂直缆上检波点的深度，tv表示成像目标层的双程垂直地震波旅行时；
所述初始速度模型包括：成像目标层的双程垂直地震波旅行时tv、成像目标层的深度H和由成像点到水表面定义的常规均方根速度vs。
4.根据权利要求3所述的一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法，其特征在于，成像目标层的双程垂直地震波旅行时tv的计算公式为：
其中，H表示成像目标层的深度，vs表示由成像点到水表面定义的常规均方根速度。
5.根据权利要求1所述的一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法，其特征在于，检波点水平面到地面基准面的双程垂直传播时间trv的计算公式如下：
其中，hr表示垂直缆上检波点的深度，v0表示地震波在海水中的传播速度。
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