地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡加無時差組合方法
2023-09-19 06:53:35
專利名稱：地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡加無時差組合方法
技術領域：
本發明涉及一種地震勘探數據處理方法，特別涉及一種地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡加無時差組合方法。
背景技術：
勘察石油及天然氣田和煤田的地質構造的最重要地球物理勘探方法即地震勘探，近幾年來正在興起一種新的原始資料採集技術，這就是地震勘探單個檢波器高密度採集技術。高密度採集的道距(地震記錄道間距離)，相當於常規地震勘探每道多個(20-50個)檢波器組合接收的檢波器間的組合距。
地震勘探是石油、煤炭和工程建築中地質勘察的最重要的地球物理勘探方法。
常規地震勘探，為了提高反射波的信噪比，每個地震記錄道採用20-50個檢波器組合接收，組合檢波雖然能壓制面波(低頻5-15Hz)和各種隨機幹擾(含高頻幹擾80-150Hz)，但是它也嚴重的損害了脈衝反射波中的高頻成分，損害了分辨能力。原因是這樣的對於地下某一個層面的反射波來說，到達組合中的每個檢波器的時間存在有三種時差(靜態-地形不一致時差、動態-反射波運行時差、傾角-地層傾斜時差)，這三種時差，在野外的組合之前是無法被校正的，因而常規地震野外組合檢波(組合疊加)必然會使反射波頻帶變窄、分辨能力下降，這就是常規地震勘探反射波頻寬只有10-50Hz，視主頻只有15-30Hz，脈衝波形幾乎被改造成為低頻簡諧波。這是分辨能力一直未能提高的原因所在，參見圖1-1所示的常規地震野外組合檢波器採集施工示意圖，在該圖中，地震道(ch)道間距50米，每道33個(3串每串11個檢波器)組合接收。
在常規地震勘探數據處理中一般需要對地震反射波記錄信號進行靜態時差校正處理，它是將各記錄道地表高程不一致或近地表低降速帶速度不一致引起的時差進行校正。因為它在記錄道整個時間軸上是一個固定值，故稱為靜態時差校正或靜校正。
在常規地震勘探數據處理中通常還經常對地震反射波記錄信號進行動態時差校正處理，它是將橫向不同炮檢距記錄道時差與每道縱向(時間軸)變化的時差進行動態時差校正，該動態時差校正還稱之為動校正。
問題在於野外組合檢波記錄是包含了動、靜校正的時差，使反射波記錄變的非常「胖」，高頻信息嚴重削弱，降低了解析度，如圖1-2所示。這種狀況隨著組合基距的加大越發嚴重。這是當前國內外地震勘探普遍存在的缺欠。
圖1-2顯示了常規地震組合檢波損害反射波動力學特點的情況，圖中只列舉3串檢波器中1串(11個)組合效應的情況。f1-f11是單個檢波器的記錄，反射波主頻達100Hz，F∑是含有三種時差的f1-f11組合的結果波形示意圖，反射波視主頻只有30Hz。
地震勘探單數位化檢波器高密度採集技術(高密度-小道距，5米以下，相當於常規地震組合檢波中的組合距)為此應運而生。它具有抗工業電幹擾的能力，並且避免了組合法使反射波受損害的嚴重缺欠。但是它也確存在著記錄道上各種低頻和高頻幹擾強烈，信噪比低的缺欠。顯然不能再採用常規地震的組合法來消除幹擾。利用高密度採集的突出優點(接收道距等於小於5米)，在室內數據處理階段研究一種嶄新的數據處理方法「地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡加無時差組合方法」，在提高反射波的信噪比同時，有效地保護反射波的高頻成分，保護反射波的頻寬，保護了反射波的分辨能力。
本發明是針對近幾年來興起的「地震勘探單個檢波器高密度採集技術」而發展的。由於單個檢波器的記錄道上各種幹擾十分強烈，若模仿常規地震組合檢波的組合方法來消除幹擾，仍然會使反射波的頻帶變窄，分辨能力降低。
發明內容
本發明的目的是提供一種地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡及無時差組合方法，以避免上述現有技術的使反射波的頻帶變窄、分辨能力降低的缺陷。
根據本發明的一個方面，提供了一種地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡及無時差組合方法，該方法包括以下步驟 1)對多個單檢波器採集的多個地震波記錄信號(f1～f11)進行頻譜均衡處理； 2)對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正和動態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差和靜態時差； 3)接著，對所述經過動態時差校正和靜態時差校正的多個地震波記錄信號進行地層傾角時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的地層傾角時差； 4)然後組合疊加所述消除了動態時差、靜態時差和地層傾角時差的多個地震波記錄信號。
由於該方法是在消除地震道間存在的三種時差即靜態時差、動態時差、地層傾角時差之後進行組合(疊加)的，因此可以有效地保護反射波的頻寬，保證反射波的分辨能力。
上述步驟2)包括以下步驟 先對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差； 接著對經過動態時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差。
或者上述步驟2)包括以下步驟 先對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差； 接著對經過靜態時差校正的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差。
通過上述靜態時差和動態時差校正，可以有效消除地震記錄信號中的靜態時差和動態時差。
根據本發明的另一方面，提供了另一種地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡及無時差組合方法，該方法包括以下步驟 1』)對多個單檢波器採集的多個地震波記錄信號(f1～f11)進行頻譜均衡處理； 2』)對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行地層傾角時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的地層傾角時差； 3』)接著，對所述經過所述地層傾角時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正和靜態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差和靜態時差； 4』)然後組合疊加所述消除了動態時差、靜態時差和地層傾角時差的多個地震波記錄信號。
由於該方法也是在消除地震道間存在的三種時差即靜態時差、動態時差、地層傾角時差之後進行組合(疊加)的，因此可以有效地保護反射波的頻寬，保證反射波的分辨能力。
上述步驟3』)可以包括 先對對所述經過所述地層傾角時差校正的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差； 接著對經過動態時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差。
或者上述步驟3』)還可以包括 先對對所述經過所述地層傾角時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差； 接著對經過靜態時差校正的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差。
在上述兩種方法中，執行傾角時差校正的步驟可以包括 將所述多個地震波記錄信號(f1～f11)組合疊加成模型道xnt； 按照下式求取模型道xnt與其中每個道yit(f1、…、f11)的互相關函數為 其中X為模型道Xnt，Y為單個道Yit，P為互相關運算； 利用的互相關函數，得到每個地震波記錄信號的地層傾角時差Δt』； 然後，利用所述地震波記錄信號的地層傾角時差對相應的各地震記錄信號進行時差校正。
其中，利用的互相關函數得到每個地震波記錄信號的地層傾角時差Δt』步驟包括 將模型道Xnt與單個道Yit相互移動後求積； 再移動再求積，直至求得值≈1時，相關性最大，此時求移動次數之和即為Δt』。
在上述兩種方法中，所述頻譜均衡處理包括利用數字濾波器抑制地震波記錄信號中的強低頻能量，從而均衡頻譜。
本發明可以提高地震勘探單個檢波器記錄道的信噪比，同時又不損害高頻成分，並且在有效地保護了高頻成分的同時，消除了各種幹擾。
下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
圖1-1是常規地震野外組合檢波採集示意圖，其中L是觀測線，ch是記錄道，g是檢波器； 圖1-2是常規野外組合檢波器(1串11個)損害反射波動力學特徵示意圖，其中L是觀測線，f1-f11是組合檢波器採集反射波(含三種時差)；F∑是f1-f11組合疊加後反射波； 圖2-1是本發明的單個檢波器高密度野外採集示意圖，其中L是觀測線，ch是記錄道，g是檢波器； 圖2-2a顯示含三種時差的單個檢波器記錄； 圖2-2b顯示完成反射波運行時差的動校正； 圖2-2c顯示完成地表一致性靜校正； 圖2-2d顯示完成傾角時差校正； 圖2-2e顯示f1-f11反射波無時差組合疊加； 圖3是顯示了求取互相關函數時的模型道Xnt和單個道Yit的波形。
具體實施例方式 本發明所述的地震波通常是指地震反射波，其地震波記錄信號通常是指地震反射波記錄信號。
本發明所述的動態時差校正有時也稱之為「動校正」，所述的靜態時差校正有時也稱之為靜態時差校正。
本發明的原理可以簡述為 1.對原始炮記錄利用數字濾波器在頻率域抑制強面波能量使之小於反射波的能量。
2.在水平疊加前(完成動靜校正之後)利用自主研究的「傾斜界面反射波時差校正」程序進行組合面元內各記錄道的傾角時差校正。
3.按選定的組合面元內的記錄道數，實施無時差組合。消除隨機幹擾的同時，保護了反射波的高頻信息能量。
本發明的單個檢波器野外高密度採集方式如圖2-1所示，其中地震道(ch)的道間距≥5米，每道一個檢波器接收。
本發明地震波數據記錄處理可以通過以下方式實施 1、將單個檢波器採集的地震波記錄信號進入數據處理中心後，對單炮(120-2000道)記錄的地震波記錄信號進行數字濾波處理，以便均衡頻譜。之後形成了如附圖2-2a所顯示的強低頻面波受到抑制的新單炮記錄信號。
2、對所述新單炮記錄信號進行動校正，如圖2-2b所示。
3、動校正後再進行地表一致性靜校正，如附圖2-2c，a、b兩處時差的道靜校正，但是地層傾角時差Δt』11仍然存在。
4、利用本發明的「傾斜地層反射波時差校正」程序，完成了對Δt』11的校正，參見圖2-2d。
5、在設定的組合面元(參加組合的道數)內，將f1-f11組合疊加，完成了單個檢波器參加的地震道無時差組合，參見圖2-2e。形成新的單炮記錄信號，開始以後的後續數據處理工作。
綜上所述，本發明的的地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡及無時差組合方法包括以下步驟 1)對多個單檢波器採集的多個地震波記錄信號f1～f11進行頻譜均衡處理； 2)對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正和靜態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差和靜態時差； 3)接著，對所述經過動態時差校正和靜態時差校正的多個地震波記錄信號進行地層傾角時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的地層傾角時差； 4)然後組合疊加所述消除了動態時差、靜態時差和地層傾角時差的多個地震波記錄信號。
上述步驟1)的處理結果對應於圖2-2a，該圖2-2a顯示利用利用數字濾波處理技術抑制強低頻能量，減少高低頻信息之差別(即進行頻譜均衡處理)後單個檢波器記錄道記錄(或地震波記錄信號)，該地震波記錄信號含有三種時差。a，b處是地表低速帶變薄和高程增大引起的時差。Δt1……Δt11是反射波運行時差和地層傾角時差的疊加效應，含有三種時差(動態、靜態、傾角)的混合值。
上述步驟2)的處理對應於圖2-2b和圖2-2c，其中圖2-2b顯示經過動態時差校正後的地震反射波記錄信號仍存在地表不一致的靜態時差(a，b)和地層傾角時差Δt1』…Δt11』(即Δt』)。它是含有個別道的靜態時差，例如a、b兩處的和地層傾角時差的混合值。圖2-2c顯示進行地表一致性的靜態時差校正(即常規靜校正)後，地震反射波記錄信號f1-f11仍含有地層傾角時差Δt1『，Δt2』，…，Δt11『(即Δt』)。
上述步驟3)的處理結果對應於圖2-2d，該圖顯示在完成地層傾角時差校正後，欲參加組合的地震道或地震反射波記錄信號(f1～f11)在理論上已經不存在時差了。
上述步驟4)的處理結果對應於圖2-2e，該圖顯示經過各種時差校正的f1-f11反射波記錄信號的波峰已全部對齊，然後組合疊加為F∑波，該F∑波保持了原始(組合前)記錄的動力學特徵，主頻和頻寬幾乎未發生改變。
如圖2-2b和圖2-2c所示，上述步驟2)包括 先對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差，如圖2-2b所示； 接著對經過動態時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差，如2-2d所示。
作為選擇，上述步驟2)的處理順序可以改變，此時步驟2)可以包括以下步驟 先對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差； 接著對經過靜態時差校正的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差。
另外，作為另一個實施例，地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡及無時差組合方法包括以下步驟 1』)對多個單檢波器採集的多個地震波記錄信號(f1～f11)進行頻譜均衡處理； 2』)對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行地層傾角時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的地層傾角時差； 3』)接著，對所述經過所述地層傾角時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正和靜態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差和靜態時差； 4』)然後組合疊加所述消除了動態時差、靜態時差和地層傾角時差的多個地震波記錄信號。
該方法的特點是，先進行地層傾角時差校正，然後再進行動靜態時差校正。在此情況下，其中所述步驟3』)包括以下步驟 先對對所述經過所述地層傾角時差校正的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差； 接著對經過動態時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差。
或者所述步驟3』)包括以下步驟 先對對所述經過所述地層傾角時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差； 接著對經過靜態時差校正的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差。
本發明的特點之一是進行底層傾角時差校正，該底層傾角時差校正的步驟包括 將所述多個地震波記錄信號(f1～f11)組合疊加成模型道xnt； 按照下式求取模型道xnt與其中每個道yit(f1、…、f11)的互相關函數 其中X為模型道Xnt，Y為單個道Yit，P為互相關運算； 利用的互相關函數，得到每個地震波記錄信號的地層傾角時差Δt』 然後，利用所得到的地震波記錄信號的地層傾角時差Δt』對相應的各地震記錄信號進行時差校正。
參見圖3，上述利用的互相關函數得到每個地震波記錄信號的地層傾角時差Δt』步驟包括 使模型道Xnt與單個道Yit兩者相互移動後求積； 再移動再求積，直至求得值≈1時，相關性最大，此時求移動次數之和即為Δt』。
當組合中的各個單道都與模型道用互相關計算出相互的時差即各道的傾角時差後，將其存儲到存儲器中。
然後讀取存儲器中存儲的各記錄道地層傾角時差，對相應的各道進行時差校正，以便消除地層傾角時差(如圖2.4所示)，然後組合(疊加在一起)形成一個新的記錄道。有效反射波成
倍的提高。
本發明的方法可以降低野外勘察工作的成本和勞動強度，提高反應地下地質情況的精度。
本發明的貢獻在於 1、對野外原始單炮(同一激發震源，含48-30000個記錄道)記錄在室內進行數字濾波，濾波參數為低截頻值為30-120Hz，陡度12-18db，以便使反射波各頻率成份達到均衡一譜均衡。
2、對原始單炮記錄進行動靜態時差校正之後再進行地層傾角時差校正。
3、對原始單炮記錄進行地層傾角時差校正之後，再進行動靜態時差校正。
4、對消除了動態時差、靜態時差和地層傾角時差的地震記錄道進行室內組合。
需要說明的是，本發明所述的單炮記錄、地震記錄道在一般情況下相當於地震反射波記錄信號f1、…f11。
權利要求
1.一種地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡及無時差組合方法，包括以下步驟
1)對多個單檢波器採集的多個地震波記錄信號(f1～f11)進行頻譜均衡處理；
2)對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正和動態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差和靜態時差；
3)組合疊加所述消除了動態時差、靜態時差的多個地震波道記錄信號。
2.一種地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡及無時差組合方法，包括以下步驟
1)對多個單檢波器採集的多個地震波記錄信號(f1～f11)進行頻譜均衡處理；
2)對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正和動態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差和靜態時差；
3)接著，對所述經過動態時差校正和靜態時差校正的多個地震波記錄信號進行地層傾角時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的地層傾角時差；
4)然後組合疊加所述消除了動態時差、靜態時差和地層傾角時差的多個地震波記錄信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述步驟2)包括
先對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差；
接著對經過動態時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差。
4.根據權利要求2所述的方法，其中所述步驟2)包括
先對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差；
接著對經過靜態時差校正的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差。
5.一種地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡及無時差組合方法，包括以下步驟
1』)對多個單檢波器採集的多個地震波記錄信號(f1～f11)進行頻譜均衡處理；
2』)對經過頻譜均衡處理的多個地震波記錄信號進行地層傾角時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的地層傾角時差；
3』)接著，對所述經過所述地層傾角時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正和靜態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差和靜態時差；
4』)然後組合疊加所述消除了動態時差、靜態時差和地層傾角時差的多個地震波記錄信號。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述步驟3』)包括
先對對所述經過所述地層傾角時差校正的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差；
接著對經過動態時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差。
7.根據權利要求5所述的方法，其中所述步驟3』)包括
先對對所述經過所述地層傾角時差校正的多個地震波記錄信號進行靜態時差校正，以消除所述多個地震波記錄信號中的靜態時差；
接著對經過靜態時差校正的多個地震波記錄信號進行動態時差校正，以便消除所述多個地震波記錄信號中的動態時差。
8.根據上述權利要求2-7任一項所述的方法，其中所述進行傾角時差校正的步驟包括
將所述多個地震波記錄信號(f1～f11)組合疊加成模型道xnt；
按照下式求取模型道xnt與其中每個道yit(f1、…、f11)的互相關函數
其中X為模型道Xnt，Y為單個道Yit，P為互相關運算；
利用表示相關性最大的得到每個地震波記錄信號的地層傾角時差Δt』；
然後，利用所述地震波記錄信號的地層傾角時差對相應的各地震記錄信號進行時差校正。
9.根據權利要求8所述的方法，其中得到每個地震波記錄信號的地層傾角時差Δt』步驟包括
使模型道Xnt與單個道Yit兩者相互移動後求積；
再移動再求積，直至求得值≈1時，相關性最大，此時求移動次數之和即為Δt』。
10.根據權利要求2-9任一項所述的方法，其中所述頻譜均衡處理包括利用數字濾波器抑制地震波記錄信號中的強低頻能量。
全文摘要
本發明公開了一種地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡加無時差組合方法。它是針對近幾年來興起的「地震勘探單個檢波器高密度採集技術」而提出的。由於單個檢波器的記錄道上各種幹擾十分強烈，若模仿常規地震組合檢波的組合方法來消除幹擾，仍然會使反射波的頻帶變窄，分辨能力降低。為了避免這些嚴重的缺欠發明了本發明的方法，該方法的要點是在消除地震道間存在的三種時差即靜態時差、動態時差、地層傾角時差之後進行組合疊加，因此有效地保護了反射波的頻寬，提高了反射波的分辨能力。
文檔編號G01V1/36GK101118287SQ20071012166
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月12日 優先權日2007年9月12日
發明者忠 李, 侯樹麒 申請人:北京華昌新業物探技術服務有限公司