CN1797033A - 利用均方根速度提高叠前偏移成像精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地震资料常规处理、深度偏移处理及地震解释等领域的一种利用均方根速度提高叠前偏移成像精度的方法，分别用一系列预先提供的常速，在时间空间域对共中心点道集数据进行动校正并叠加，把叠前共中心点道集数据变换为共中心点叠加速度道集数据，把共中心点叠加速度道集数据数据分选为共常速剖面数据，在每个共中心点位置的常速扫描道集上，对地震振幅值经过滤波和二维加权处理，得到每个共中心点位置处的垂直均方根速度谱；适合任意复杂构造情况，计算方法稳定，得到的结果可靠，均方根速度所反映的速度分辨率更高。

Description

利用均方根速度提高叠前偏移成像精度的方法

技术领域

本发明涉及地震资料常规处理、深度偏移处理及地震解释等领域，是一种利用均方根速度提高叠前偏移成像精度的方法。

背景技术

在石油地震勘探的不同阶段，如地震资料处理、地震资料解释、储层预测及油藏描述等，都需要地质分析成像，在成像处理中地震波在地层中的传播速度是描述地下岩层的最重要的信息(见陆基孟主编的地震勘探原理189页)。根据获得速度信息的原始资料、计算方法以及用途的不同，地震速度可分为：叠加速度、均方根速度、平均速度和层速度等，其中均方根速度属于一种等效速度，反映的是地下某一点以上的所有层位的均方根均值速度信息，常用来进行时间域地震成像(见Yilmaz，Seismic Data Processing 345～347页)，另外我们可以把均方根速度作为初始速度求取用来进行深度域地震成像的层速度(见陆基孟主编的地震勘探原理219页)。

在常规的地震数据处理过程中，分别用一系列试验速度值，根据水平层状介质假设条件下的地震射线时距曲线公式对共中心点地震道集数据进行偏移距反射时差校正，判断校正后共中心点道集中地震反射同相轴的拉平程度得到叠加速度信息。当地下反射界面为水平层状或接近水平层状时，叠加速度与均方根速度在量值上几乎相等，可以把叠加速度作为均方根速度。然而当地层倾斜或构造复杂时，叠加速度不仅和地层本身的性质有关，而且受地层倾角的影响。叠加速度和均方根速度会有很大的差别，此时如果欲从叠加速度计算均方根速度，不仅要对叠加速度进行倾角校正，而且还要进行水平位置的校正(见陆基孟主编的地震勘探原理217页)。常常根据地下构造的产状对叠加速度经过倾角校正得到均方根速度信息。当地下地层构造复杂时，这种校正带来的误差非常大，以上述方式计算获得的均方根速度不能使具有复杂接触关系的地层精确成像。在现有的地震数据处理系统中，还没有合适的均方根速度计算方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用均方根速度提高叠前偏移成像精度的方法。

本发明把常速域的叠前时间偏移算法分解为独立的三个步骤完成：常速叠加、常速DMO、常速偏移，用一系列常速分别对叠前地震数据按上述步骤完成叠前时间偏移，根据各个偏移剖面地震成像同相轴能量的强弱程度提取均方根速度信息。上述计算过程既相互衔接又相对独立，这样在计算均方根速度的过程中，可以兼顾得到叠加速度和DMO速度。

本发明的利用均方根速度提高叠前偏移成像精度的方法，针对地震采集工区的地震数据，选定处理常速，采用如下步骤：

1)分别用一系列预先提供的常速，采用以下公式在时间空间域对共中心点道集数据进行动校正并叠加，把叠前共中心点道集数据变换为共中心点叠加速度道集数据；

$P_s(y,t_0,v_s)\≈\∫P_0(y,h,t={(t_0^2+\frac{4h^2}{v_s^2})}^{\frac{1}{2}}){\left(\frac{1+4h^2}{v_s^2{t}_0^2}\right)}^{\frac{1}{2}}{d}_h---\left(1\right)$

式中：p₀(y，h，t)表示叠前CMP道集数据、p_s(y，t₀，v_s)表示常速叠加数据集、y表示共中心点道集所在的位置、t₀表示垂直反射时间、h表示偏移距、v_s表示叠加速度、 $\∫P_0(y,h,t={(t_0^2+\frac{4h^2}{v_s^2})}^{\frac{1}{2}}){\left(\frac{1+4h^2}{v_s^2{t}_0^2}\right)}^{-\frac{1}{2}}{d}_h$ 表示对叠前CMP道集数据p₀(y，h，t)用叠加速度v_s进行动校正叠加；

2)把共中心点叠加速度道集数据分选为共常速剖面数据，在每一个常速剖面上，首先，

把地震数据从时间空间域变换到频率波数域；在频率波数域内，采用该剖面所对应的常速；

根据以下公式对常速叠加数据进行速度变换，得到叠前部分偏移(DMO)速度道集数据；

$v_s=v_d{(1-\frac{v_d^2{k}_y^2}{4{\mathrm{\ω}}^2})}^{-\frac{1}{2}}---\left(2\right)$

      p_d(k_y，ω，v_d)＝p_s(k_y，ω，v_s)

式中：p_s(k_y，ω，v_s)表示频率波数域中的常速叠加波场、p_d(k_y，ω，v_d)表示频率波数域中的常速叠前剖分偏移(DMO)波场、v_d表示DMO速度、v_s表示叠加速度、k_y是与公式(1)中变量y相对应的空间波数、w是与公式(1)中变量t₀相对应的频率；

3)在以上第2)步得到的常速部分偏移剖面中用以下公式作常速叠后偏移，得到常速叠前时间偏移数据集；

$\mathrm{\ω}=k_{\mathrm{\τ}}{(1+\frac{v_d^2{k}_y^2}{4k_{\mathrm{\τ}}^2})}^{\frac{1}{2}}---\left(3\right)$

$p(k_y,k_{\mathrm{\τ}},v_r)=p_d(k_y,\mathrm{\ω},v_d){(1+\frac{v_d^2{k}_y^2}{4k_{\mathrm{\τ}}^2})}^{-\frac{1}{2}}$

式中：p(k_y，k_τ，v_r)表示频率波数中的常速偏移波场、p_d(k_y，ω，v_d)表示频率波数中的常速叠前剖分偏移(DMO)波场、v_τ表示叠加速度、v_d表示DMO速度、k_y是与公式(1)中变量y相对应的空间波数、w是与公式(1)中变量t₀相对应的频率、k_τ是与偏移时间τ相对应的频率。

4)在每个共中心点位置的常速扫描道集中，对地震振幅值经过滤波和二维加权处理，得到每个共中心点位置处的垂直均方根速度谱；

5)利用地震解释所得到的时间层位信息，在常速扫描结果数据集中抽取时间层位附近的地震样点值，经过和第(4)步完全相同的处理，得到各个层位的沿层均方根速度谱；

6)用4)、5)两步得到的垂直速度和沿层速度插值出均方根速度场，进行叠前时间偏移处理。

用4)、5)两步得到的垂直速度和沿层速度插值出均方根速度场，可直接从第3)步的输出结果中提取成像结果

本发明利用分步叠前偏移扫描算法计算均方根速度，具有明显的效果，主要表现为：

与以前由叠加速度经过倾角校正得到均方根速度相比，对地下介质情况没有任何前提假设，适合任意复杂构造情况，计算方法稳定，得到的结果可靠。

地震信息依据的是叠前时间偏移成像结果，常规叠加速度分析依据的是叠加成像结果，所以均方根速度所反映的速度分辨率更高。

附图说明

图1是某条地震测线的原始共中心点数据集，三个坐标轴分别为共中心点位置、偏移距和垂直反射时间。

图2是图1中所示数据中一系列的常速偏移扫描剖面，每一个剖面就是一个具体速度的叠前偏移结果。

图3是图2中常速剖面集合形成的速度数据集，三个坐标轴分别为共中心点位置、速度及反射时间。

图4是marmous模型数据的叠加剖面。

图5(a)是图4垂直红线所标位置的叠加速度。

图5(b)是图4垂直红线所标位置的均方根速度。

图6是图4数据某一层的沿层叠加速度(上)和均方根速度(下)。

图7是用常规地震处理流程得到的偏移地震剖面。

图8是利用本发明得到的均方根速度场从图3所示的数据集中提取出的偏移地震剖面。

具体实施方式

实施例

实施例1本发明在一个模型(marmous)数据的应用结果，该模型是根据某一地区的地下实际地质结构设计出来的，代表了典型的复杂构造特征。该模型数据包含240个炮集记录，每个炮集包含96个地震道，每个地震道的记录长度3000ms，采样间隔为2ms。

首先将地震数据分选为共中心点道集数据集，数据集的三个坐标分别为：共中心点位置、偏移距与垂直反射时间。每个道集的最大覆盖次数为60。图1是共中心点道集数据，共中心点数据集作为本发明计算步骤第一步的输入数据。

利用本发明技术，对整个输入地震数据，用常速v₁依次完成以下三步：

(1)在时间空间域根据公式(1)对共中心点道集数据进行动校正并叠加。把叠前共中心点道集数据变换为共中心点叠加速度道集数据。

$P_s(y,t_0,v_s)\≈{\∫P}_0(y,h,t={(t_0^2+\frac{4h^2}{v_s^2})}^{\frac{1}{2}}){\left(\frac{1+4h^2}{v_s^2{t}_0^2}\right)}^{\frac{1}{2}}{d}_h---\left(1\right)$

(2)把第一步输出的常速叠加地震数据从时间空间域变换到频率波数域。在频率波数域内，继续用常速v₁根据公式(2)对常速叠加数据进行速度变换，完成叠前部分偏移(DMO)，得到叠前部分偏移(DMO)地震数据。

$v_s=v_d{(1-\frac{v_d^2{k}_y^2}{4{\mathrm{\ω}}^2})}^{-\frac{1}{2}}---\left(2\right)$

         P_d(k_y，ω，v_d)＝p_s(k_y，ω，v_s)

(3)第二步得到的常速部分偏移结果可以看作为地下介质速度为v₁时的自激自收剖面，为了将这些层位的反射波归位到其实际位置，继续在这些剖面上用公式(3)作常速叠后偏移。完成空间位置对均方根速度影响的校正。

$\mathrm{\ω}=k_{\mathrm{\τ}}{(1+\frac{v_d^2{k}_y^2}{4k_{\mathrm{\τ}}^2})}^{\frac{1}{2}}---\left(3\right)$

$(k_y,k_{\mathrm{\τ}},v_r)=p_d(k_y,\mathrm{\ω},v_d){(1+\frac{v_d^2{k}_y^2}{4k_{\mathrm{\τ}}^2})}^{-\frac{1}{2}}$

再分别用速度v₂、v₃...v_n完成上述三步工作。图2中每一个剖面代表的是一个速度值的处理结果，不同剖面代表不同速度值的处理结果。在某一个具体的剖面中，只有当某一个反射层位所对应的真实的均方根速度和该剖面所对应的常速相同时，该反射层位的成像效果才达到最佳，其它位置的反射层位成像效果较差。换句话说，常速偏移剖面中能量最强之处的实际均方根速度就是该剖面所对应的扫描速度，也就是说我们完全可以根据常速偏移剖面结果分析得到均方根速度。

图3代表的是所有速度偏移结果集合而形成的速度道集数据，三个坐标轴分别为：共中心点位置、速度与反射时间。该数据集中的样点信息是地震振幅值，直接用地震振幅信息研究速度不尽直观。

利用本发明的实现步骤(4)，在图3所示数据的每个共中心点位置的常速扫描道集中，对地震振幅值经过滤波和二维加权处理，并将地震振幅制转换为地震能量值，得到每个共中心点位置处的垂直均方根速度谱。图4是marmous模型数据的叠加剖面，图5(a)是该剖面共中心点位置120、160、200处的叠加速度(仅执行了本发明的实现步骤一，没有执行步骤二、三)，图5(b)是相同位置上对应的均方根速度(依次执行了本发明的实现步骤一、二、三)，可见均方根速度谱明显优于叠加速度谱，均方根速度谱聚焦效果好、分辨率高、反映的速度信息准确，在倾斜界面处均方根速度略小于叠加速度。

利用地震解释所得到的时间层位信息，在常速扫描结果数据集中抽取出时间层位附近某一时窗范围内的地震样点值，经过和第(4)步完全相同的处理，得到各个层位的沿层均方根速度谱。图6是该模型数据某一层位的叠加速度(上)和均方根速度(下)。同样沿层均方根速度谱和叠加速度谱比较起来也有相同的优点。

解释图5、6得到的垂直速度和沿层速度，并经过插值得到均方根速度场，利用本方法得到均方根速度场直接从图3所示的数据集中提取偏移成像结果。图7是用常规地震处理流程得到的偏移地震剖面。图8是利用本发明得到的均方根速度场从图3所示的数据集中提取出的偏移地震剖面。在图中标记的区域地震成像精度均得到显著提高。

Claims (2)

1、一种利用均方根速度提高叠前偏移成像精度的方法，针对地震采集工区的地震数据，选定处理常速，其特征在于：采用如下步骤完成：

1)分别用一系列预先提供的常速，采用以下公式在时间空间域对共中心点道集数据进行动校正并叠加，把叠前共中心点道集数据变换为共中心点叠加速度道集数据；

$P_s(y,t_0,v_s)\≈\∫P_0(y,h,t={(t_0^2+\frac{4h^2}{v_s^2})}^{\frac{1}{2}}){\left(\frac{1+4h^2}{v_s^2{t}_0^2}\right)}^{-\frac{1}{2}}{d}_h----\left(1\right)$

式中：p₀(y，h，t)表示叠前CMP道集数据、p_s(y，t₀，v_s)表示常速叠加数据集、y表示共中心点道集所在的位置、t₀表示垂直反射时间、h表示偏移距、v_s表示叠加速度、 $\∫P_0(y,h,t={(t_0^2+\frac{4h^2}{v_s^2})}^{\frac{1}{2}}){\left(\frac{1+4h^2}{v_s^2{t}_0^2}\right)}^{-\frac{1}{2}}{d}_h$ 表示对叠前CMP道集数据p₀(y，h，t)用叠加速度v_s进行动校正叠加；

2)把共中心点叠加速度道集数据分选为共常速剖面数据，在每一个常速剖面上，首先，

把地震数据从时间空间域变换到频率波数域；在频率波数域内，采用该剖面所对应的常速；

根据以下公式对常速叠加数据进行速度变换，得到叠前部分偏移(DMO)速度道集数据；

$v_s=v_d{(1-\frac{v_d^2{k}_y^2}{4{\mathrm{\ω}}^2})}^{-\frac{1}{2}}----\left(2\right)$

P_d(k_y，ω，v_d)＝p_s(k_y，ω，v_s)

式中：p_s(k_y，ω，v_s)表示频率波数中的常速叠加波场、p_d(k_y，ω，v_d)表示频率波数中的常速叠前部分偏移(DMO)波场、v_d表示DMO速度、v_s表示叠加速度、k_y是与公式(1)中变量y相对应的空间波数、w是与公式(1)中变量t₀相对应的频率；

3)在以上第2)步得到的常速部分偏移剖面上用以下公式作常速叠后偏移，得到常速叠前时间偏移数据集；

$\mathrm{\ω}{=k}_{\mathrm{\τ}}{(1+\frac{v_d^2{k}_y^2}{4k_{\mathrm{\τ}}^2})}^{\frac{1}{2}}----\left(3\right)$

$p(k_y,k_{\mathrm{\τ}},v_r)=p_d(k_y,\mathrm{\ω},v_d){(1+\frac{v_d^2{k}_y^2}{4k_{\mathrm{\τ}}^2})}^{-\frac{1}{2}}$

式中：p(k_y，k_τ，v_r)表示频率波数中的常速偏移波场、p_d(k_y，ω，v_d)表示频率波数中的常速叠前部分偏移(DMO)波场、v_τ表示叠加速度、v_d表示DMO速度、k_y是与公式(1)中变量y相对应的空间波数、w是与公式(1)中变量t₀相对应的频率、k_τ是与偏移时间τ相对应的频率。

4)在每个共中心点位置的常速扫描道集上，对地震振幅值经过滤波和二维加权处理，得到每个共中心点位置处的垂直均方根速度谱；

5)利用地震解释所得到的时间层位信息，在常速扫描结果数据集中抽取时间层位附近的地震样点值，经过和第(4)步完全相同的处理，得到各个层位的沿层均方根速度谱；

6)用4)、5)两步得到的垂直速度和沿层速度插值出均方根速度场，进行叠前时间偏移处理。

2、根据权利要求1所述的一种利用均方根速度提高叠前偏移成像精度的方法，其特征在于：菜用4)、5)两步得到的垂直速度和沿层速度插值出均方根速度场，可直接从第3)步的输出结果中提取成像结果。

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