CN1797028A - 一种消除起伏地表成像误差的方法 - Google Patents

Abstract

一种涉及地球物理勘探地震数据的利用简谐波拟合技术一种消除起伏地表成像误差的方法，采集观测系统地震数据；对需要进行波场外推的地震数据抽成共炮点道集或共检波点道集整理，获得相应的已知波场；对起伏地表至外推目的曲面之间的区域进行外推网格的剖分；将原始波场数据从时间域变换到频率域；用简谐波拟合的方法计算出对应于剖分网格的外推算子；利用外推算子对地震数据进行波场的外推计算；将外推到目的曲面的波场数据从频率域变换到时间域并成像，在地震数据处理中误差小，干扰小，精度高的消除起伏地表成像误差。

Description

一种消除起伏地表成像误差的方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探地震数据的处理方法，特别是涉及一种利用简谐波拟合技术消除起伏地表成像误差的方法。

背景技术

起伏地表是油气地震勘探所面临的一个难题，当地表剧烈起伏时，常规的静校正方法(静态时移)难以完全消除成像存在的误差，使速度分析、叠加成像都受到不利影响。同样，当(静态时移)校正量较大时，基准面校正叠后数据仍存在类似情况。解决该问题的方法通常是用波场外推来代替静态时移，使不同倾角的波都能得到正确归位，从而使其后的处理步骤可达到良好成像效果。波场外推是地震数据处理中的一项非常重要的技术，长期以来已形成了许多适于平面波场外推的技术方法，如差分法和相移法等。这些算法在进行非平面波场外推时存在两个主要缺陷：其一在进行非平面波场外推时不得不对波场进行非波动的近似处理，这种处理实际上是对原波场的一个扰动，有时会造成较大成像误差；其二在许多地区由于地表条件的影响造成测线上观测点分布的非规则性，而差分法和相移法要求样点必须是等间隔的，为此，有时会在测线内插大量零数据道，从而在波场外推过程中产生干扰。此外，差分法不能随步长变化而保持较高精度，相移法对速度变化的适应能力差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在地震数据处理中误差小、干扰小、精度高的消除起伏地表成像误差的方法。

本发明的消除起伏地表成像误差的方法，包括以下步骤：

(1)采集观测系统地震数据；

(2)对需要进行波场外推的地震数据抽成共炮点道集或共检波点道集整理，获得相应的已知波场；

(3)将原始波场数据从时间域变换到频率域；

(4)对起伏地表至外推目的曲面之间的区域进行外推网格剖分；

(5)用简谐波拟合的方法计算出对应于剖分网格的外推算子；

(6)利用外推算子对地震数据进行波场外推计算；

(7)将外推到目的曲面的波场从频率域变换到时间域并成像。

本发明所述的消除起伏地表成像误差的方法，所使用的偏移算法公式为：

                            Mp＝0

其中，M为一线性数值矩阵形式的外推算子，p为任一波场，简谐波拟合的计算公式为：

                         Me_i＝0

式中e_i为简谐单波，i＝1，2，......。

本发明所述的消除起伏地表成像误差的方法，求解一局部范围内外推算子时使用简谐波来拟合实际波场，公式为：

                       E^TM^T＝0

其中，M^T为外推算子的转置矩阵，E为简谐单波集合，E^T为波场的转置矩阵，E^T＝(e₁，e₂，……)^T。

本发明所述的消除起伏地表成像误差的方法，实现方法为：设在一局部周围的A、B、C、D、E、F六点，对应p，e_i和M分别为

p＝(p_A，p_B，p_C，p_D，p_E，p_F)^T

$e_i={(e_i^{\mathrm{iKA}},e_i^{\mathrm{iKB}},e_i^{\mathrm{iKC}},e_i^{\mathrm{iKD}},e_i^{\mathrm{iKE}},e_i^{\mathrm{iKF}})}^T$

M＝(M_A，M_B，M_C，M_D，M_E，M_F)

由已知波场曲面l₀(......A，B，C，......)向未知波场曲面l₁(......D，E，F，......)外推是通过求解一个复(频率—空间域)三角方程组

$(M_D,M_E,M_F)\left(\begin{array}{c}{P}_D\\ P_E\\ P_F\end{array}\right)=(M_A,M_B,M_C)\left(\begin{array}{c}{P}_A\\ P_B\\ P_C\end{array}\right)$

本发明所述的消除起伏地表成像误差的方法，波场外推从地表曲面逐步外推，直到目的曲面，实现非平面波场外推过程。

本发明采用简谐波拟合实现自由曲面的波场外推，具有明显的效果：

(1)本发明可以很自然地在自由曲面上实现外推，克服了现有平面波场外推算法存在的缺陷；

(2)本发明可以很自然地适应外推步长的变化而保持较高的成像精度；

(3)本发明可以很自然地适应速度的变化；

(4)本发明可以很自然地实现吸收边界；

(5)本发明可以很自然地在外推过程中适应采样间隔的不均匀。

附图说明

图1为自由曲面波场外推网格示意图，波场由已知波场曲面l₀(......A，B，C，......)外推向未知波场曲面l₁(......D，E，F......)；

图2为一起伏地表的速度模型，此模型地下介质速度的变化范围从1500m/s至3000m/s之间；

图3为位于速度模型底部用于正演的初始波场，波场由相交于一点的三组深度角分别为-45°、0°、45°的同相轴所组成；

图4为图3所示模型底部初始波场经正演(用相位移法实现)在起伏地表处观测得到的波场；

图5为把图4所示在起伏地表处观测的波场用简谐波拟合法(自由曲面外推法)由模型起伏地表外推至模型底部的结果。

图6为一个实际资料的地表高程，波场外推目的面高程为1000m，从地表至波场外推目的面之间的外推速度为2500m/s；

图7为波场外推前的实际资料；

图8为波场外推后的结果。

具体实施方式

利用本方法进行外推的实施步骤为：

①首先对需要进行波场外推的地震数据，如图7所示的数据进行输入整理，利用快速傅里叶变换(FFT)将原始波场数据从时间域变换到频率域；

②如图6所示对起伏地表曲面至外推目的面之间的区域进行外推网格剖分，L1为起始的起伏地表曲面，L2为第一次外推曲面，L3为第二次的外推曲面，以此类推，Ln为第n-1次的外推曲面，直至到波场外推目的面；

③根据剖分后的外推网格，利用如下的公式：

                         E^TM^T＝0

分别计算出从第n个外推曲面到第n+1个外推曲面所相对应的外推算子；

④在每一个频率，对于一个网格的上下六点，具体如图6所示外推曲面L1上的A、B、C三点和外推曲面L2上的D、E、F三点，利用如下的公式：

$(M_D,M_E,M_F)\left(\begin{array}{c}{P}_D\\ P_E\\ P_F\end{array}\right)=(M_A,M_B,M_C)\left(\begin{array}{c}{P}_A\\ P_B\\ P_C\end{array}\right)$

通过求解频率—空间域复三角方程组，就可以由已知的波场(P_A、P_B、P_C)得到下一个外推面上的波场(P_D、P_E、P_F)，依次计算外推曲面L1和外推曲面L2之间的所有网格，就可以将波场从外推曲面L1外推至外推曲面L2，循环进行外推曲面之间的外推，就可以将波场从起始的起伏地表曲面外推至目的面，从而实现了频率域波场数据外推计算，循环以上过程直到完成所有的频率计算；

⑤如图8所示将外推到目的曲面的波场数据利用逆快速傅里叶变换(FFT)从频率域变换到时间域，得到外推波场。

Claims (5)

1.一种消除起伏地表成像误差的方法，其特征在于：

(1)采集观测系统地震数据；

(2)对需要进行波场外推的地震数据抽成共炮点道集或共检波点道集整理，获得相应的已知波场；

(3)对起伏地表至外推目的曲面之间的区域进行外推网格剖分；

(4)将原始波场数据从时间域变换到频率域；

(5)用简谐波拟合的方法计算出对应于剖分网格的外推算子；

(6)利用外推算子对地震数据进行波场外推计算；

(7)将外推到目的曲面的波场数据从频率域变换到时间域并成像。

2.如权利要求1所述的消除起伏地表成像误差的方法，其特征在于：所使用的偏移算法的公式为：

                          Mp＝0

其中，M为一线性数值矩阵形式的外推算子，p为任一波场，简谐波拟合的计算公式为：

                          Me_i＝0

式中e_i为简谐单波，i＝1，2，......。

3.如权利要求1所述的消除起伏地表成像误差的方法，其特征在于：求解一局部范围内外推算子时使用简谐波拟合实际波场，公式为：

                           E^TM^T＝0

其中，M^T为外推算子的转置矩阵，E为简谐单波集合，E^T为波场的转置矩阵。

4.如权利要求1所述的消除起伏地表成像误差的方法，其特征在于：实现波场外推的公式为：

$\left(\begin{array}{ccc}{M}_D,& M_E,& M_F\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{P}_D\\ P_E\\ P_F\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{M}_A,& M_B,& M_C\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{P}_A\\ P_B\\ P_C\end{array}\right)$

5.如权利要求1所述的消除起伏地表成像误差的方法，其特征在于：波场外推从地表曲面逐步外推，直到目的曲面。

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