CN1365008A - 一种地震多域迭代静校正方法 - Google Patents

Abstract

一种地震多域迭代静校正方法的二维三维多域迭代静校正技术以野外静校正量(包括初至折射静校正方法)为初始条件,以初至时间为基本约束,采用全局优化和统计迭代算法,解决复杂地区存在的大剩余静校正问题。本发明能有效地解决大剩余静校正误差,较好地控制低频分量和高频静校正误差,具有良好的抗干扰效果,容错性强。由于无需全区追踪同一高速折射层和预先确定上覆层的速度和厚度,无需反演近地表模型,本发明精度高、运算快、无多解性、线束间藕合性较好。可在复杂地区,如沙漠、戈壁和山地等环境中的广泛应用,取得良好的效果。

Description

一种地震多域迭代静校正方法

本发明涉及石油地震勘探资料处理方法技术领域。

在地表地质条件复杂的地区(如中国西部)做地震勘探时，表层结构造成地震波旅行时畸变，使原本低信噪比的资料难以同相迭加。静校正不准严重影响该地区地震勘探成果的精度。野外静校正技术，包括小折射和微测井技术以及以初至折射为基础的静校正技术，如延迟时法、广义线性反演等，能较好地控制低频分量，但在复杂地区，野外静校正后还会存在较大的剩余静校正量。基于反射波的自动剩余静校正技术本身只能求取高频小静校正量，而且要求反射波有一定的信噪比。基于经典的折射理论，通过反演近地表模型的静校正技术，如延迟时法、扩展广义互换法等，一方面它们要求拾取真正的初至旅行时，而且必须追踪同一高速折射层，这在复杂地区整个工区内难以满足；另一方面，由于近地表模型反演具有多解性，这些技术为解决多解性而使算法变得十分复杂，很难推广到三维静校正领域。目前，国内外以初至折射为基础的方法有很多，它们各自在某一地区取得了较好的效果。但是，在特别复杂的地区，如戈壁、山地等，由于复杂的地表地质，上述方法应用效果不够理想，原因是还存在较大的剩余静校正量，而这些大的剩余静校正量靠反射波剩余静校正方法难以解决。

本发明的目的在于针对背景技术中存在的问题，提供一种采用全局优化和统计迭代算法有效地解决复杂地区由于野外静校正不准而产生的大的剩余静校正误差的地震多域迭代静校正方法。

本发明以野外静校正量(包括初至折射静校正方法)为初始条件，以初至时间为基本约束，采用全局优化和统计迭代算法，解决复杂地区存在的大剩余静校正问题。

本发明包括二维地震多域迭代静校正和三维地震多域迭代静校正技术。

(1)二维地震多域迭代静校正技术

其基本原理如下：当地形起伏和低降速带引起的静校正时差的求取精度足够高时，共炮点域(CSP)、共检波点域(CRP)和共偏移距域(CFP)的静校正后的大炮初至波的时距图象一定与地形平坦、低降速带变化均匀(或无低降速带)的相应图象一致，这是本方法的前提和依据。我们采用的基本思路是先粗调后细调。首先以野外获得的表层调查资料和求得的野外静校正量为初始条件，利用大量的初至数据，以高速层顶板为基准面来计算静校正量。初至拾取采用控制点约束全测线快速自动准确拾取，在判断是否是初至时，采用多种属性来联合约束，如均方根平均振幅等。然后在共炮点、共检波点和共炮检距三个域内求取因存在静校正误差而引起的剩余时差。在共炮检距域采用最小二乘线性拟合或采用中值滤波方法求取剩余时差。剩余时差可以被看作炮点剩余静校正量和检波点剩余静校正量之和。根据地表一致性原理来求取每个炮点和检波点的剩余静校正量。整个测线或整个工区的剩余时差联立为一大型方程组，我们以误差最小为原则来确定最佳初始值，用共轭梯度法来求解，最后对每组解求它的绝对平均值，若某一组解的绝对平均值最小，就认为它是本次迭代的最佳结果。进而在三个域内采用逐步逼近、多次统计迭代法将剩余时差转换成每个炮点和接收点的剩余静校正量。最后将求得的静校正量与基准面静校正量合在一起，作为最终的静校正量。

(2)三维多域迭代静校正技术

三维多域迭代静校正的思路和二维多域迭代静校正基本一样，不同之处在于三维多域迭代静校正在真三维空间在共炮点域、共接收点域和共炮检距域采用初至时间曲面拟合和静校正优化统计迭代来求取高精度的三维静校正量。先在共炮点域按炮检距重排，用最小二乘曲线拟合来求取初始剩余时差，拟合方程如下：

f(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³

X为所用道记录的偏移距，f(x)为初至时间。根据各炮实际拾取的初至时间，可在最小二乘意义下求出各炮多项式拟合曲线的系数αm(m＝0、1、2、3)。然后在三维空间一定的矩形域内对落入该区域内的所有炮的拟合曲线进行最小二乘曲面平滑，产生每炮拟合前后的最终剩余时差： $f(x,y)=\underset{i=0}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{q-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{ij}}{x}^i{y}^j$

其中：p为拟合多项式中x的最高次数减1，

q为拟合多项式中y的最高次数减1。

矩形范围的x方向为炮间距的2到20倍，y方向为炮间距的2到20倍。

二维三维多域迭代静校正技术弥补了背景技术方法的不足，能有效地解决大剩余静校正误差。它与其他静校正技术相比，其突出的优点包括：(1)以野外静校正量作为初始条件，能较好地控制低频分量；(2)以初至时间为约束，在多域内采用优化迭代的算法，能较好地解决高频静校正误差，所以精度高；(3)在三个域内运用大量的数据进行统计计算，用正交选优法确定初始值，具有良好的抗干扰效果、容错性强；(4)无需拾取真正的初至起跳时间，不要求全区追踪同一高速折射层，不要求预先知道上覆层的速度和厚度，无需反演近地表模型，因此无多解性、适应性广；(5)三维多域迭代静校正技术的特点是精度高、运算快，因无需反演三维近地表模型，所以无多解性，静校正量在线束间的藕合性较好。

二维三维多域迭代静校正技术技术为复杂地区提高地震资料的成像质量和勘探成果的精度提供了一个很好的技术工具。通过在中国西部复杂地区，如沙漠、戈壁和山地等广泛的应用，取得了良好的效果，受到了用户的较高评价。

附图说明：

图1本发明二维多域迭代静校正实施流程图；

图2盆地1某测线野外静校正后迭加剖面；

图3盆地1测线二维多域迭代静校正后迭加剖面；

图4本发明三维多域迭代静校正实施流程图；

图5盆地2某三维测线野外静校正后迭加剖面；

图6盆地2该束三维测线三维多域迭代静校正后迭加剖面。

实施例1：

采用盆地1的一条二维测线，该地区是沙漠地区，沙层厚度和速度横向变化大，炮点和检波点之间的相对高差较大，最大高差可达80米，所以给静校正量的求取带来困难。采用的处理步骤如图1，包括：

(1)采用控制点约束全测线快速自动准确拾取，在判断初至时，采用均方根平均振幅属性约束；

(2)利用野外静校正文件或表层调查资料求取初始静校正量；

(3)道集分选；

(4)初至拟合采用中值滤波方法求取剩余时差；

(5)多域内统计迭代求取剩余静校正量。将整条测线的剩余时差联立为一个方程组，以误差最小为原则确定最佳初始值，用共轭梯度法来求解，最后以每组解的最小绝对平均值，作为本次迭代的最佳结果。

(6)静校正精度是否达到要求，未满足要求时返回第3步；

(7)检查和调整静校正量，提供最终静校正量成果。

图2是用野外静校正处理的初叠剖面，剖面上信噪比很低，反射波同相轴连续性不好，而且存在小幅度假构造。图3是用本方法处理后的初叠剖面，图中可以看到剖面上部石炭系地层的反射同相轴的连续性和信噪比都有较大提高，剖面中下部奥陶系地层的反射也比较清晰，可用于构造解释，处理达到了预期的地质要求。

实施例2：

采用盆地2的一束三维测线，该盆地地表条件复杂，单靠野外提供的静校正资料难以解决静校正问题。采用的处理步骤如图4，包括：

(1)全工区初至自动拾取；

(2)利用野外静校正文件或表层调查资料求取初始静校正量；

(3)三维空间域重排，用最小二乘拟合初至曲线趋势；

(4)三维矩形域内相邻炮点拟合趋势加权平滑求取剩余时差，矩形范围的横方向为炮间距的10倍，纵方向为炮间距的8倍；

(5)多域内统计迭代求取剩余静校正量。将整个工区的剩余时差联立为一个方程组，以误差最小为原则确定最佳初始值，用共轭梯度法来求解，最后以每组解的最小绝对平均值，作为本次迭代的最佳结果。

(6)静校正精度是否达到要求，未满足要求时返回第3步；

(7)检查和调整静校正量，提供最终静校正量成果。

图5是该测线野外静校正后的叠加剖面，从图中可以看出，不管是浅部平层还是深部斜层的连续性和信噪比都较差。图6是该测线三维多域静校正后的叠加剖面，浅层反射连续性有了较大的改善，深部倾斜基底的连续性和信噪比都明显提高，整个剖面成像品质大大提高。

Claims (10)

1.一种地震多域迭代静校正方法，其特征在于：采用野外静校正量为初始条件，以初至时间为基本约束，在多域内根据静校正误差引起的剩余时差，采用逐步逼近、多次统计迭代法、初至时间曲面拟合、静校正优化统计迭代和全局优化统计迭代将剩余时差转换成每个炮点和接收点的剩余静校正量，将求得的剩余静校正量与基准面静校正量合在一起，作为最终的静校正量。

2.根据权利要求1所述的一种地震多域迭代静校正方法，其特征在于：二维、三维地震数据处理的步骤为：

(1)全测线初至自动拾取；

(2)利用野外静校正文件或表层调查资料求取初始静校正量；

(3)道集分选；

(4)初至拟合求取剩余时差；

(5)多域内统计迭代求取剩余静校正量；

(6)静校正精度是否达到要求，未满足要求时返回第3步；

(7)检查和调整静校正量，提供最终静校正量成果。

三维地震数据处理的以上步骤(3)为：三维空间域重排，用最小二乘拟合初至曲线趋势；步骤(4)为三维矩形域内相邻炮点拟合趋势加权平滑求取剩余时差。

4.根据权利要求1所述的一种地震多域迭代静校正方法，其特征在于：所述的基准面静校正量是野外静校正量和初至折射静校正方法获得的静校正量，以高速层顶板为基准面计算的静校正量。

5.根据权利要求1或2所述的一种地震多域迭代静校正方法，其特征在于：所述的多域包括地震的共炮点域(CSP)、共检波点域(CRP)和共偏移距域(CFP)。

6.根据权利要求1或2所述的一种地震多域迭代静校正方法，其特征在于：所述的初至自动拾取采用控制点约束全测线自动拾取，采用多种属性联合约束判断初至，包括均方根平均振幅。

7.根据权利要求1或2所述的一种地震多域迭代静校正方法，其特征在于：所述的统计迭代是以误差最小为原则来确定最佳初始值，用共轭梯度法来求解，以每组解的一组最小绝对平均值作为一次迭代的最佳结果。

8.根据权利要求1或2所述的一种地震多域迭代静校正方法，其特征在于：所述的道集分选包括共炮点、共接收点和共炮检距道集分选。

9.根据权利要求1或2所述的一种地震多域迭代静校正方法，其特征在于：在共炮检距域采用最小二乘线性拟合或中值滤波方法求取剩余时差。

10.根据权利要求1或3所述的一种地震多域迭代静校正方法，其特征在于：先在共炮点域按炮检距重排，用最小二乘曲线拟合来求取初始剩余时差：f(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³然后在三维空间的矩形域内对落入该区域内的所有炮的拟合曲线进行最小二乘曲面平滑， $f(x,y)=\underset{i=0}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{q-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{ij}}{x}^i{y}^j$ 产生每炮拟合前后的最终剩余时差，式中：X为所用道记录的偏移距，f(x)为初至时间，可在最小二乘意义下求出各炮多项式拟合曲线的系数αm(m＝0、1、2、3)，p为拟合多项式中x的最高次数减1，q为拟合多项式中y的最高次数减1。

11.根据权利要求1或2所述的二维三维多域迭代静校正地震处理方法，其特征在于：矩形范围的x方向为炮间距的2到2 0倍，y方向为炮间距的2到20倍。

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