一種三維時間域照明分析及振幅補償方法
2023-07-19 07:47:41
一種三維時間域照明分析及振幅補償方法
【專利摘要】本發明涉及一種三維時間域照明分析及振幅補償方法，該方法包括記錄地震信號、讀取地震信號並通過常規三維疊前時間偏移方法將地震信號形成疊前偏移距道集、建立疊加剖面、確定成像空間內反射面法向量、照明分析、補償疊加剖面振幅、顯示地質構造。該方法通過對實際觀測系統進行三維時間域照明分析，參照照明次數對常規疊加剖面進行振幅補償，從而改善了疊加剖面的信噪比和解析度，改善成像效果，並更好地實現直接識別含油、氣或水的地下地質構造，因此本發明能夠應用於反射地震資料的三維疊前時間偏移後續處理，對油氣、礦產資源勘探有重要應用價值。
【專利說明】一種三維時間域照明分析及振幅補償方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種地震勘探中反射地震資料處理技術，特別是關於一種用於改善三維疊前時間偏移技術的三維時間域照明分析及振幅補償方法。
【背景技術】
[0002]地震資料處理流程中，數據採集和疊前偏移成像是關鍵的環節。數據採集是應用拖纜或測線記錄由人工震源即炮點激發的經地下地層反射的地震信號。疊前偏移成像是將由地表記錄的反射地震信號「聚焦」到地下發生反射的真實位置，形成能夠真實反映地下反射體的圖像，通過圖像識別地下構造的形態和地層的波阻抗特徵。
[0003]為了保證成像的質量，工業界早就發展了多次覆蓋技術，其特點是針對地下某一成像點採用不同位置多次激發人工震源和接收地震信號，分別經過偏移成像後再進行疊力口，以達到提高成像質量的目的。成像過程中涉及一觀測系統，所謂觀測系統是指在進行某一地區地震信號採集時，人工震源激發與反射信號接收的位置分布情況。由於實際施工時地質情況及地表的複雜性，觀測系統往往並不能保證該次採集對所有反射點的覆蓋次數一致。因此，照明即覆蓋次數分析就成為觀測系統設計及後續地震數據處理中必不可少的步驟。
[0004]三維疊前時間偏移方法是目前工業界仍在普遍應用的成像方法，其優點是能夠在成像過程中利用掃描方法得到成像所需的均方根速度模型，較深度域成像方法在速度建模方面有較大優勢。在利用三維疊前時間偏移方法成像過程中，我們希望既能夠正確反映實際地震波的傳播過程，準確地將反射地震信號「聚焦」到地下發生反射的真實位置，即對複雜構造正確成像，又能夠得到正確反映地下構造反射強弱的成像幅值，以便利用成像幅值來進行地下反射體的巖性分析。由於上述因觀測系統所造成的對像點覆蓋次數的不均勻性，使得像點的成像幅值受到覆蓋次數的影響而不能真實反映地下巖性特徵。因此，為了進一步利用成像道集及疊加剖面進行巖性識別，將覆蓋次數的影響從中去除，對觀測系統進行照明分析、對成像後疊前道集與疊加剖面進行振幅補償也是十分必要的。
[0005]目前已存在的一些照明分析及振幅補償方法大多是針對深度域疊前偏移成像技術，包括基于波動方程正演的照明分析方法，基於高斯束波場分離的觀測孔徑分析方法，深度域射線追蹤方法等。儘管基于波動方程和高斯束的照明分析方法展示了很好的前景，能夠真實反映地震波的傳播過程，但都需要巨大的計算量，並且需要提供較為準確的地下速度，因此目前這些方法在工業界並未得到實際應用。深度域射線追蹤方法是目前工業界使用較為普遍的主流方法，但由於射線追蹤的特性，使得在實際應用中必須對深度域速度模型進行平滑設計以避免出現奇點等問題，因此該方法存在與真正的深度偏移方法不能完全匹配問題。同時，目前工業界針對疊前時間偏移成像方面，並沒有一個成熟的照明分析及振幅補償技術。
【發明內容】
[0006]針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠提高成像信噪比、改善成像效果的三維時間域照明分析及振幅補償方法。
[0007]為實現上述目的，本發明採取以下技術方案:一種三維時間域照明分析及振幅補償方法，包括以下步驟:1)即採用多條拖纜或測線將地震信號記錄到磁帶上，地震信號是由炮點激發的地震波經地下地層分界面反射回地面形成；2)從磁帶上讀取地震信號並通過常規三維疊前時間偏移方法將地震信號形成疊前偏移距道集；3)首先切除疊前偏移距道集中出現明顯拉伸和噪音部分的疊前偏移距並記錄切除位置及時間所對應的參數，切除明顯拉伸和噪音部分後所得到的疊前偏移距為有效疊前偏移距；然後依照時間深度對有效疊前偏移距進行疊加，形成疊加剖面；4)應用疊加剖面和構造張量法得到成像空間內反射面法向量；5)首先利用炮點、像點及像點處的反射面法向量計算某一炮數據由炮點出發經過像點反射最終到達地面的接收點坐標，然後判斷接收點坐標是否在實際炮記錄數據的接收範圍，最後進行照明分析以統計照明次數；6)對所有參與成像的炮點數據進行照明分析，得到整個觀測系統的照明次數，以此為依據進行疊加剖面振幅補償；7)通過顯示系統將振幅補償後的疊加剖面數值轉換為地下反射構造的剖面圖像，通過剖面圖像指示地下構造的形態、斷裂部位、地層沉積樣式和地層的波阻抗特徵。
[0008]所述步驟5)中，照明分析包括以下步驟:①確定成像空間及坐標系，坐標系採用大地坐標系，確定成像區域範圍；②設置像點照明分析數組並將其初始值設為0，其中(Xi，yi)為像點水平坐標，單位為m, t為像點的垂直旅行時間，單位為s,並將像點垂直旅行時間的初始值設為0 確定某一炮數據的炮點坐標(xs，ys，0)及實際接收點範圍(Xgmin~Xgmax，Ygmin~;④確定某一成像點的坐標Ui，Yi, Vt)、成像點反射面法向量(i, j, k)以及切除參數offset_，其中，V為某一成像點以上介質的均方根速度，單位為m/s ;⑤計算接收點坐標(xg, yg, 0),接收點坐標為由炮點激發的地震射線經過像點反射後與地面的交點。
[0009]所述步驟⑤中的接收點坐標分為以下三種情況:a、成像點的反射面為水平面，即像點反射面法向量(i, j, k)中的i=0, j=0時接收點坐標，xg=2x1-xs, yg=2y1-ys,即接收點的坐標為(2x1-xs，2y1-ys, 0) ;b、像點反射面法向量與炮點激發至像點的地震射線平行時接收點坐標，此時，設地震射線向量為(cos a , cos β , cos y ),其中，
【權利要求】
1.一種三維時間域照明分析及振幅補償方法，包括以下步驟:1)採用多條拖纜或測線將地震信號記錄到磁帶上，地震信號是由炮點激發的地震波經地下地層分界面反射回地面形成；2)從磁帶上讀取地震信號並通過常規三維疊前時間偏移方法將地震信號形成疊前偏移距道集；3)首先切除疊前偏移距道集中出現明顯拉伸和噪音部分的疊前偏移距並記錄切除位置及時間所對應的參數，切除明顯拉伸和噪音部分後所得到的疊前偏移距為有效疊前偏移距；然後依照時間深度對有效疊前偏移距進行疊加，形成疊加剖面；4)應用疊加剖面和構造張量法得到成像空間內反射面法向量；5)首先利用炮點、像點及像點處的反射面法向量計算某一炮數據由炮點出發經過像點反射最終到達地面的接收點坐標，然後判斷接收點坐標是否在實際炮記錄數據的接收範圍，最後進行照明分析以統計照明次數；6)對所有參與成像的炮點數據進行照明分析，得到整個觀測系統的照明次數，以此為依據進行疊加剖面振幅補償；7)通過顯示系統將振幅補償後的疊加剖面數值轉換為地下反射構造的剖面圖像，通過剖面圖像指示地下構造的形態、斷裂部位、地層沉積樣式和地層的波阻抗特徵。
2.如權利要求1所述的一種三維時間域照明分析及振幅補償方法，其特徵在於，所述步驟5)中，照明分析包括 以下步驟:①確定成像空間及坐標系，坐標系採用大地坐標系，確定成像區域範圍；②設置像點照明分析數組^^,—.^，並將其初始值設為0，其中(Xi，Yi)為像點水平坐標，單位為m，t為像點的垂直旅行時間，單位為s，並將像點垂直旅行時間的初始值設為0 ;③確定某一炮數據的炮點坐標(xs,ys, 0)及實際接收點範圍(χ-η~χ,χ，ygmin~V).J gmax/ 9④確定某一成像點的坐標(Xi,y」 Vt)、成像點反射面法向量(i, j，k)以及切除參數offset.，其中，V為某一成像點以上介質的均方根速度，單位為m/s ；⑤計算接收點坐標(xg，yg,0),接收點坐標為由炮點激發的地震射線經過像點反射後與地面的交點。
3.如權利要求2所述的一種三維時間域照明分析及振幅補償方法，其特徵在於，所述步驟⑤中的接收點坐標分為以下三種情況:a、成像點的反射面為水平面，即像點反射面法向量(i,j, k)中的i=0, j=0時接收點坐標，x^x1-x,, yg=2y1-ys,即接收點的坐標為(2x「xs, 2y「ys, 0);b、像點反射面法向量與炮點激發至像點的地震射線平行時接收點坐標，此時，設地震射線向量為(cos a，COS β，cos y ),
4.如權利要求1或2所述的一種三維時間域照明分析及振幅補償方法，其特徵在於，所述步驟6)中，疊加剖面振幅補償包括以下步驟:①對參與成像的每一個炮點與像點依據所述步驟5)進行照明分析，得到整個觀測系統的照明次數；②對照明次數做穩定性處理，即對進行全局搜索，將其中小於1的數值賦值為 1 ;③將初始疊加剖面與對應照明次數數值相除即可得到振幅補償後疊加剖面數值。
【文檔編號】G01V1/36GK103645503SQ201310692195
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】趙偉, 張劍鋒, 張江傑, 郝振江, 糜芳, 孫文博, 王小六, 張雲鵬, 彭利麗, 劉永江, 薛東川, 楊俊 , 江南森 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 中國科學院地質與地球物理研究所