一種地震多次波偏移方法
2023-06-10 19:33:06 1
專利名稱：一種地震多次波偏移方法
技術領域：
本發明涉及一種地下結構成像方法，特別是關於一種用於油氣勘探領域的地震多次波偏移方法。
背景技術：
幾十年來，地質學家們認為鹽體可以作為一些油氣藏的天然蓋層，其下方可能存在超大規模的油氣藏。然而鹽體是高速度地質體，這些地質體像聲音透鏡一樣，能使地震波信號發散或者聚集，造成鹽下成像面臨很大的挑戰。近期國際上提出了很多針對高速鹽體
問題地震成像技術，其中很多方法可以提高成像質量。然而上述方法都是基於反射波成像，在複雜鹽下區域，反射波照明範圍小，照明度低，很難獲得滿意的鹽下成像結果。有別於反射波，多次波最有可能實現鹽下成像，多次波是經一次以上的地下界面反射或海水面反射，最終在地面被接收的地震波。一般來說，與一次反射波相比，多次波在地下傳播的射線路徑更長，覆蓋的區域更廣。多次波可以傳播到地球內部，可照明到一次反射波無法到達的陰影區。另外，多次波的反射角一般比一次反射波小，能提供很好的地球內部結構信息。傳統的成像方法只對一次波偏移，把多次波視為噪聲，而多次波偏移則利用多次波信息，提供地下界面構造成像。從多次波中直接提取有用信息的觀點可以追溯到Claerbout (克萊爾博特)在地震幹涉測量方面的研究，該研究說明了如何通過被動震源激發產生的自相關道，獲得地球表面格林函數(例如一個脈衝點源)。被動震源的空間位置和激發時間未知，所以可以認為是一種被動地震方法。基於這種虛震源方式，可以運用運動學方法將多次波轉換為由地表虛震源生成的一次波。多次波偏移，最直觀的方法就是將多次波轉換為反射波，然後採用傳統偏移方法。如運用地震幹涉測量方法，將三維垂直地震剖面的地震多次波數據轉換成反射波數據。另一種可以用到的多次波偏移方法是最小平方偏移，其是利用海底電纜數據對一次反射波和鬼波同時成像。還有一種是利用反饋模型和波場延拓反演，將多次波轉換為一次反射波實現多次波成像。然而，很多研究證明，將多次波直接轉換成反射波，只是對垂直地震數據成立，對傳統的表面採集的地震數據並不成功。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種通過改進傳統逆時偏移方法，將多次波歸位到地下正確位置的地震多次波偏移方法。為實現上述目的，本發明採取以下技術方案一種地震多次波偏移方法，包括以下步驟1)對所有炮的地震記錄，先用相關多次波預測方法，預測表面的多次波和層間的多次波，用最小二乘法匹配預測的多次波；2)將每一單炮中任一點P的檢波器記錄到的地震記錄作正向傳播，將另一點Mg的檢波器記錄到的一階多次波記錄作反向傳播；3)對從P點正向傳播的地震記錄，通過雙程波波動方程，計算出在地下任何一個位置的地震記錄正向傳播的格林函數P(g) ；4)對從Mg點反向傳播的一階多次波記錄,通過雙程波波動方程計算出在地下任何一個位置的一階多次波反向傳播的格林函數Mg (g) ；5)在地下任何一個網格點，對P(g)與Mg(g)作互相關，形成可能的成像點；6)如果在可能的成像點確實有地下反射界面，步驟5)中的兩個波場的格林函數互相關，就會在該地下反射界面成像；7)對Mg點的一階多次波記錄正向傳播，計算出在地下任何一個位置的一階多次波記錄正向傳播的格林函數Mg(g) 』;8)對再一點Mr的檢波器記錄的二階多次波記錄反向傳播，通過雙程波波動方程計算出在地下任何一個位置的二階多次波逆時傳播的格林函數Mr (g) ；9)在地下任何一個網格點，對Mg(g)』與Mr(g)作互相關，形成可能的成像點；10)如果在可能的成像點確實有地下反射界面，步驟9)中的兩個波場的格林函數的互相關就會在該地下反射界面成像；11)對完成步驟6)和步驟10)的單炮成像結果進行拉普拉斯濾波，以消除成像過程中的低頻成像噪音；12)對所有單炮記錄重複步驟2)至步驟11)，將所有單炮成像結果進行疊加，得到最終成像結果。本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明方法用包含一次反射波，表層多次波和層間多次波的地震記錄代替震源子波，用預測多次波代替一次反射波作
為輸入數據，將地表多次波的記錄逆時延拓到各個深度層，將包含一次波和多次波的地震記錄沿時間延拓到相同深度層，通過互相關成像條件，使得多次波歸位到地下正確的位置上。2、本發明方法採用的多次反射波的傳播路徑與傳統的一次反射波傳播路徑不同，本發明方法可以提高鹽下油氣藏的照明度。與傳統的一次反射波偏移比較，多次波偏移可提供更好的鹽體成像。3、本發明利用多次波信息，並將多次波融合到逆時偏移方程中，利用一次波和多次波的地震記錄波場做成像，與傳統技術相比，本發明方可以實現多次波鹽下成像，達到更大範圍、更加均衡的地下照明度，極大地提高了鹽下成像的解析度。本發明可以廣泛用於油氣勘探領域中，特別是對鹽下結構成像的效果更加明顯。
圖I是本發明原理2是一個三層速度模型圖3是多次波數據200炮中的一炮圖4是多次波偏移結果圖5是著名的驗證各種偏移方法的Sigsbee2B鹽丘模型圖6是採用傳統反射波偏移方法得到的結果圖7是採用本發明多次波偏移方法得到的結果
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。本發明提出的地震多次波偏移方法，不需要將多次波變換為一次反射波，而是用標準偏移算子處理表面數據。偏移成像方法一般為KirchhofT(克希霍夫)成像、單程波波動方程和逆時偏移等。其中，KirchhofT成像方法最為常用，其是假定波動方程的解是高頻近似解，對速度模型不敏感，但是對橫向速度變化巨大的複雜地質體成像不夠準確，存在不容易處理多走時問題和橫向速度變化等缺陷。單程波波動方程方法，計算效率快，可以對橫向變化劇烈的構造成像，但是對傾角有限制，不能處理大傾角斷層。基於雙程波波動方程的逆時偏移方法(簡稱逆時偏移方法)理論上效果最好，既能對橫向速度變化劇烈的構造成像，也能對大傾角地層成像，但是計算量大。本發明是在逆時偏移方法的基礎上進行了改進，將多次波融合到逆時偏移方程中，使得多次波歸位到地下正確的位置上。本發明的多次波偏移方法主要分為兩步。第一步，利用一些已知的預測多次波的方法得到多次波，如Radon(拉東變換)變換、逆散射層間多次波和表層相關多次波預測方法等。第二步，利用逆時偏移方法進行鹽下深度域成像。用包含一次反射波，表層多次波和層間多次波的地震記錄代替震源子波，用多次波代替一次反射波。在逆時偏移處理流程中，將地表多次波的記錄逆時延拓到各個深度層，將包含一次波和多次波的地震記錄沿時間延拓到相同深度層。成像條件是在各個深度層上自相關兩個波場。具體說，本發明提供的地震多次波偏移方法，包括以下步驟I)對所有炮的地震記錄，先用相關多次波預測方法，預測表面的多次波和層間的多次波，用最小二乘法匹配預測的多次波；2)如圖I所示，圖中P點、Mg點和Mr點均為單炮記錄中某一檢波點，將在P點的檢波器記錄到的地震記錄作正向傳播，將在Mg點的檢波器記錄到的一階多次波記錄作反向傳播；3)對從P點正向傳播的地震記錄，通過雙程波波動方程，計算出在地下任何一個位置的地震記錄正向傳播的格林函數p(g)；4)對從Mg點反向傳播的一階多次波記錄，通過雙程波波動方程計算出在地下任何一個位置的一階多次波反向傳播的格林函數Mg (g)；5)在地下任何一個網格點，對P(g)與Mg(g)作互相關，形成可能的成像點；6)如果在地下X2，X3和X4點確實有地下反射界面，步驟5)中的兩個波場的格林函數互相關就會在該地下反射界面成像；7)對Mg點的一階多次波記錄正向傳播，計算出在地下任何一個位置的一階多次波記錄正向傳播的格林函數Mg(g)』 ；8)對Mr點的二階多次波記錄反向傳播，通過雙程波波動方程計算出在地下任何一個位置的二階多次波逆時傳播的格林函數Mr (g)；9)在地下任何一個網格點，對Mg(g)』與Mr(g)作互相關，形成可能的成像點；10)如果在地下X5點確實有地下反射界面，步驟9)中的兩個波場的格林函數的互相關就會在該地下反射界面成像；11)對步驟6)和步驟10)得到的單炮成像結果進行Laplace (拉普拉斯)濾波，以消除成像過程中的低頻成像噪音；12 )對所有單炮記錄重複步驟2 )至步驟11)，並將所有單炮成像結果進行疊加，得到最終成像結果。為驗證本發明方法的可行性和有效性，下面舉兩個實例實例I :如圖2所示，對於一地下3層速度模型，採用有限差分聲波正演模擬，可以得到單炮帶有多次波信號的地震記錄(如圖3所示)，如果採用本發明的多次波偏移方法(如圖4所示)，可以看到能量最強的兩個同像軸C和D，與3層速度模型的速度界面位置和形態相吻合，證明了採用本發明方法能夠得到正確的成像，同時也證明了本發明的可行性。
實例2 如圖5所示，是著名的Sigsbee2B鹽丘模型，該模型含有高速鹽丘體和單個速度異常體，模型複雜，是驗證各種偏移方法成像效果的國際標準模型之一。如圖6所示，採用傳統逆時偏移方法只利用一次反射波成像，會將多次波當作噪音消去，同時由於檢波點範圍的限制，一次反射波在鹽下照明度不強，會導致鹽下成像效果不好，如圖中橢圓虛線標出的區域，反射波無法形成。如圖7所示，由於本發明方法利用了多次波相對一次反射波走時長，路徑豐富的特徵，因此可以看到圖中橢圓虛線標示的鹽下區域成像清楚，效果明顯區別並優於傳統技術。上述描述和各實施例僅用於說明本發明，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的
等同變換和改進，均不應排除在本發明的保護範圍之外。
權利要求
1.一種地震多次波偏移方法，包括以下步驟 1)對所有炮的地震記錄，先用相關多次波預測方法，預測表面的多次波和層間的多次波，用最小二乘法匹配預測的多次波； 2)將每一單炮中任一點P的檢波器記錄到的地震記錄作正向傳播，將另一點Mg的檢波器記錄到的一階多次波記錄作反向傳播； 3)對從P點正向傳播的地震記錄，通過雙程波波動方程，計算出在地下任何一個位置的地震記錄正向傳播的格林函數P(g)； 4)對從Mg點反向傳播的一階多次波記錄,通過雙程波波動方程計算出在地下任何一個位置的一階多次波反向傳播的格林函數Mg(g)； 5)在地下任何一個網格點，對P(g)與Mg(g)作互相關，形成可能的成像點； 6)如果在可能的成像點確實有地下反射界面，步驟5)中的兩個波場的格林函數互相關，就會在該地下反射界面成像； 7)對Mg點的一階多次波記錄正向傳播,計算出在地下任何一個位置的一階多次波記錄正向傳播的格林函數Mg(g) 』 ； 8)對再一點Mr的檢波器記錄的二階多次波記錄反向傳播，通過雙程波波動方程計算出在地下任何一個位置的二階多次波逆時傳播的格林函數Mr (g)； 9)在地下任何一個網格點，對Mg(g)』與Mr(g)作互相關，形成可能的成像點； 10)如果在可能的成像點確實有地下反射界面，步驟9)中的兩個波場的格林函數的互相關就會在該地下反射界面成像； 11)對完成步驟6)和步驟10)的單炮成像結果進行拉普拉斯濾波，以消除成像過程中的低頻成像噪音； 12)對所有單炮記錄重複步驟2)至步驟11)，將所有單炮成像結果進行疊加，得到最終成像結果。
全文摘要
本發明涉及一種地震多次波偏移方法，本發明是在逆時偏移方法的基礎上進行了改進，將多次波融合到逆時偏移方程中，使得多次波歸位到地下正確的位置上。本發明的多次波偏移方法主要分為兩步。第一步，利用一些已知的預測多次波的方法得到多次波，第二步，利用逆時偏移方法進行鹽下深度域成像。本發明利用多次波信息，並將多次波融合到逆時偏移方程中，利用一次波和多次波的地震記錄波場做成像，與傳統技術相比，本發明方可以實現多次波鹽下成像，達到更大範圍、更加均衡的地下照明度，極大地提高了鹽下成像的解析度。本發明可以廣泛用於油氣勘探領域中，特別是對鹽下結構成像的效果更加明顯。
文檔編號G01V1/32GK102879816SQ20121024765
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月17日 優先權日2012年7月17日
發明者劉伊克, 常旭, 金德剛, 王一博 申請人:中國科學院地質與地球物理研究所