專利名稱：利用均方根速度提高疊前偏移成像精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地震資料常規(guī)處理、深度偏移處理及地震解釋等領(lǐng)域，是一種利用均方根速度提高疊前偏移成像精度的方法。
背景技術(shù)：
在石油地震勘探的不同階段，如地震資料處理、地震資料解釋、儲(chǔ)層預(yù)測及油藏描述等，都需要地質(zhì)分析成像，在成像處理中地震波在地層中的傳播速度是描述地下巖層的最重要的信息(見陸基孟主編的地震勘探原理189頁)。根據(jù)獲得速度信息的原始資料、計(jì)算方法以及用途的不同，地震速度可分為疊加速度、均方根速度、平均速度和層速度等，其中均方根速度屬于一種等效速度，反映的是地下某一點(diǎn)以上的所有層位的均方根均值速度信息，常用來進(jìn)行時(shí)間域地震成像(見Yilmaz，Seismic Data Processing 345～347頁)，另外我們可以把均方根速度作為初始速度求取用來進(jìn)行深度域地震成像的層速度(見陸基孟主編的地震勘探原理219頁)。
在常規(guī)的地震數(shù)據(jù)處理過程中，分別用一系列試驗(yàn)速度值，根據(jù)水平層狀介質(zhì)假設(shè)條件下的地震射線時(shí)距曲線公式對(duì)共中心點(diǎn)地震道集數(shù)據(jù)進(jìn)行偏移距反射時(shí)差校正，判斷校正后共中心點(diǎn)道集中地震反射同相軸的拉平程度得到疊加速度信息。當(dāng)?shù)叵路瓷浣缑鏋樗綄訝罨蚪咏綄訝顣r(shí)，疊加速度與均方根速度在量值上幾乎相等，可以把疊加速度作為均方根速度。然而當(dāng)?shù)貙觾A斜或構(gòu)造復(fù)雜時(shí)，疊加速度不僅和地層本身的性質(zhì)有關(guān)，而且受地層傾角的影響。疊加速度和均方根速度會(huì)有很大的差別，此時(shí)如果欲從疊加速度計(jì)算均方根速度，不僅要對(duì)疊加速度進(jìn)行傾角校正，而且還要進(jìn)行水平位置的校正(見陸基孟主編的地震勘探原理217頁)。常常根據(jù)地下構(gòu)造的產(chǎn)狀對(duì)疊加速度經(jīng)過傾角校正得到均方根速度信息。當(dāng)?shù)叵碌貙訕?gòu)造復(fù)雜時(shí)，這種校正帶來的誤差非常大，以上述方式計(jì)算獲得的均方根速度不能使具有復(fù)雜接觸關(guān)系的地層精確成像。在現(xiàn)有的地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，還沒有合適的均方根速度計(jì)算方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用均方根速度提高疊前偏移成像精度的方法。
本發(fā)明把常速域的疊前時(shí)間偏移算法分解為獨(dú)立的三個(gè)步驟完成常速疊加、常速DMO、常速偏移，用一系列常速分別對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)按上述步驟完成疊前時(shí)間偏移，根據(jù)各個(gè)偏移剖面地震成像同相軸能量的強(qiáng)弱程度提取均方根速度信息。上述計(jì)算過程既相互銜接又相對(duì)獨(dú)立，這樣在計(jì)算均方根速度的過程中，可以兼顧得到疊加速度和DMO速度。
本發(fā)明的利用均方根速度提高疊前偏移成像精度的方法，針對(duì)地震采集工區(qū)的地震數(shù)據(jù)，選定處理常速，采用如下步驟1)分別用一系列預(yù)先提供的常速，采用以下公式在時(shí)間空間域?qū)仓行狞c(diǎn)道集數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)校正并疊加，把疊前共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)變換為共中心點(diǎn)疊加速度道集數(shù)據(jù)；Ps(y,t0,vs)≈∫P0(y,h,t=(t02+4h2vs2)12)(1+4h2vs2t02)12dh---(1)]]>式中p0(y，h，t)表示疊前CMP道集數(shù)據(jù)、ps(y，t0，vs)表示常速疊加數(shù)據(jù)集、y表示共中心點(diǎn)道集所在的位置、t0表示垂直反射時(shí)間、h表示偏移距、vs表示疊加速度、∫P0(y,h,t=(t02+4h2vs2)12)(1+4h2vs2t02)-12dh]]>表示對(duì)疊前CMP道集數(shù)據(jù)p0(y，h，t)用疊加速度vs進(jìn)行動(dòng)校正疊加；2)把共中心點(diǎn)疊加速度道集數(shù)據(jù)分選為共常速剖面數(shù)據(jù)，在每一個(gè)常速剖面上，首先，
把地震數(shù)據(jù)從時(shí)間空間域變換到頻率波數(shù)域；在頻率波數(shù)域內(nèi)，采用該剖面所對(duì)應(yīng)的常速；根據(jù)以下公式對(duì)常速疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行速度變換，得到疊前部分偏移(DMO)速度道集數(shù)據(jù)；vs=vd(1-vd2ky24ω2)-12---(2)]]>pd(ky，ω，vd)＝ps(ky，ω，vs)式中ps(ky，ω，vs)表示頻率波數(shù)域中的常速疊加波場、pd(ky，ω，vd)表示頻率波數(shù)域中的常速疊前剖分偏移(DMO)波場、vd表示DMO速度、vs表示疊加速度、ky是與公式(1)中變量y相對(duì)應(yīng)的空間波數(shù)、w是與公式(1)中變量t0相對(duì)應(yīng)的頻率；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疊后偏移，得到常速疊前時(shí)間偏移數(shù)據(jù)集；ω=kτ(1+vd2ky24kτ2)12---(3)]]>p(ky,kτ,vr)=pd(ky,ω,vd)(1+vd2ky24kτ2)-12]]>式中p(ky，kτ，vr)表示頻率波數(shù)中的常速偏移波場、pd(ky，ω，vd)表示頻率波數(shù)中的常速疊前剖分偏移(DMO)波場、vτ表示疊加速度、vd表示DMO速度、ky是與公式(1)中變量y相對(duì)應(yīng)的空間波數(shù)、w是與公式(1)中變量t0相對(duì)應(yīng)的頻率、kτ是與偏移時(shí)間τ相對(duì)應(yīng)的頻率。
4)在每個(gè)共中心點(diǎn)位置的常速掃描道集中，對(duì)地震振幅值經(jīng)過濾波和二維加權(quán)處理，得到每個(gè)共中心點(diǎn)位置處的垂直均方根速度譜；5)利用地震解釋所得到的時(shí)間層位信息，在常速掃描結(jié)果數(shù)據(jù)集中抽取時(shí)間層位附近的地震樣點(diǎn)值，經(jīng)過和第(4)步完全相同的處理，得到各個(gè)層位的沿層均方根速度譜；
6)用4)、5)兩步得到的垂直速度和沿層速度插值出均方根速度場，進(jìn)行疊前時(shí)間偏移處理。
用4)、5)兩步得到的垂直速度和沿層速度插值出均方根速度場，可直接從第3)步的輸出結(jié)果中提取成像結(jié)果本發(fā)明利用分步疊前偏移掃描算法計(jì)算均方根速度，具有明顯的效果，主要表現(xiàn)為與以前由疊加速度經(jīng)過傾角校正得到均方根速度相比，對(duì)地下介質(zhì)情況沒有任何前提假設(shè)，適合任意復(fù)雜構(gòu)造情況，計(jì)算方法穩(wěn)定，得到的結(jié)果可靠。
地震信息依據(jù)的是疊前時(shí)間偏移成像結(jié)果，常規(guī)疊加速度分析依據(jù)的是疊加成像結(jié)果，所以均方根速度所反映的速度分辨率更高。


圖1是某條地震測線的原始共中心點(diǎn)數(shù)據(jù)集，三個(gè)坐標(biāo)軸分別為共中心點(diǎn)位置、偏移距和垂直反射時(shí)間。
圖2是圖1中所示數(shù)據(jù)中一系列的常速偏移掃描剖面，每一個(gè)剖面就是一個(gè)具體速度的疊前偏移結(jié)果。
圖3是圖2中常速剖面集合形成的速度數(shù)據(jù)集，三個(gè)坐標(biāo)軸分別為共中心點(diǎn)位置、速度及反射時(shí)間。
圖4是marmous模型數(shù)據(jù)的疊加剖面。
圖5(a)是圖4垂直紅線所標(biāo)位置的疊加速度。
圖5(b)是圖4垂直紅線所標(biāo)位置的均方根速度。
圖6是圖4數(shù)據(jù)某一層的沿層疊加速度(上)和均方根速度(下)。
圖7是用常規(guī)地震處理流程得到的偏移地震剖面。
圖8是利用本發(fā)明得到的均方根速度場從圖3所示的數(shù)據(jù)集中提取出的偏移地震剖面。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例實(shí)施例1本發(fā)明在一個(gè)模型(marmous)數(shù)據(jù)的應(yīng)用結(jié)果，該模型是根據(jù)某一地區(qū)的地下實(shí)際地質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出來的，代表了典型的復(fù)雜構(gòu)造特征。該模型數(shù)據(jù)包含240個(gè)炮集記錄，每個(gè)炮集包含96個(gè)地震道，每個(gè)地震道的記錄長度3000ms，采樣間隔為2ms。
首先將地震數(shù)據(jù)分選為共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集的三個(gè)坐標(biāo)分別為共中心點(diǎn)位置、偏移距與垂直反射時(shí)間。每個(gè)道集的最大覆蓋次數(shù)為60。圖1是共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)，共中心點(diǎn)數(shù)據(jù)集作為本發(fā)明計(jì)算步驟第一步的輸入數(shù)據(jù)。
利用本發(fā)明技術(shù)，對(duì)整個(gè)輸入地震數(shù)據(jù)，用常速v1依次完成以下三步(1)在時(shí)間空間域根據(jù)公式(1)對(duì)共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)校正并疊加。把疊前共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)變換為共中心點(diǎn)疊加速度道集數(shù)據(jù)。
Ps(y,t0,vs)≈∫P0(y,h,t=(t02+4h2vs2)12)(1+4h2vs2t02)12dh---(1)]]>(2)把第一步輸出的常速疊加地震數(shù)據(jù)從時(shí)間空間域變換到頻率波數(shù)域。在頻率波數(shù)域內(nèi)，繼續(xù)用常速v1根據(jù)公式(2)對(duì)常速疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行速度變換，完成疊前部分偏移(DMO)，得到疊前部分偏移(DMO)地震數(shù)據(jù)。
vs=vd(1-vd2ky24ω2)-12---(2)]]>Pd(ky，ω，vd)＝ps(ky，ω，vs)(3)第二步得到的常速部分偏移結(jié)果可以看作為地下介質(zhì)速度為v1時(shí)的自激自收剖面，為了將這些層位的反射波歸位到其實(shí)際位置，繼續(xù)在這些剖面上用公式(3)作常速疊后偏移。完成空間位置對(duì)均方根速度影響的校正。
ω=kτ(1+vd2ky24kτ2)12---(3)]]>(ky,kτ,vr)=pd(ky,ω,vd)(1+vd2ky24kτ2)-12]]>再分別用速度v2、v3...vn完成上述三步工作。圖2中每一個(gè)剖面代表的是一個(gè)速度值的處理結(jié)果，不同剖面代表不同速度值的處理結(jié)果。在某一個(gè)具體的剖面中，只有當(dāng)某一個(gè)反射層位所對(duì)應(yīng)的真實(shí)的均方根速度和該剖面所對(duì)應(yīng)的常速相同時(shí)，該反射層位的成像效果才達(dá)到最佳，其它位置的反射層位成像效果較差。換句話說，常速偏移剖面中能量最強(qiáng)之處的實(shí)際均方根速度就是該剖面所對(duì)應(yīng)的掃描速度，也就是說我們完全可以根據(jù)常速偏移剖面結(jié)果分析得到均方根速度。
圖3代表的是所有速度偏移結(jié)果集合而形成的速度道集數(shù)據(jù)，三個(gè)坐標(biāo)軸分別為共中心點(diǎn)位置、速度與反射時(shí)間。該數(shù)據(jù)集中的樣點(diǎn)信息是地震振幅值，直接用地震振幅信息研究速度不盡直觀。
利用本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟(4)，在圖3所示數(shù)據(jù)的每個(gè)共中心點(diǎn)位置的常速掃描道集中，對(duì)地震振幅值經(jīng)過濾波和二維加權(quán)處理，并將地震振幅制轉(zhuǎn)換為地震能量值，得到每個(gè)共中心點(diǎn)位置處的垂直均方根速度譜。圖4是marmous模型數(shù)據(jù)的疊加剖面，圖5(a)是該剖面共中心點(diǎn)位置120、160、200處的疊加速度(僅執(zhí)行了本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟一，沒有執(zhí)行步驟二、三)，圖5(b)是相同位置上對(duì)應(yīng)的均方根速度(依次執(zhí)行了本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟一、二、三)，可見均方根速度譜明顯優(yōu)于疊加速度譜，均方根速度譜聚焦效果好、分辨率高、反映的速度信息準(zhǔn)確，在傾斜界面處均方根速度略小于疊加速度。
利用地震解釋所得到的時(shí)間層位信息，在常速掃描結(jié)果數(shù)據(jù)集中抽取出時(shí)間層位附近某一時(shí)窗范圍內(nèi)的地震樣點(diǎn)值，經(jīng)過和第(4)步完全相同的處理，得到各個(gè)層位的沿層均方根速度譜。圖6是該模型數(shù)據(jù)某一層位的疊加速度(上)和均方根速度(下)。同樣沿層均方根速度譜和疊加速度譜比較起來也有相同的優(yōu)點(diǎn)。
解釋圖5、6得到的垂直速度和沿層速度，并經(jīng)過插值得到均方根速度場，利用本方法得到均方根速度場直接從圖3所示的數(shù)據(jù)集中提取偏移成像結(jié)果。圖7是用常規(guī)地震處理流程得到的偏移地震剖面。圖8是利用本發(fā)明得到的均方根速度場從圖3所示的數(shù)據(jù)集中提取出的偏移地震剖面。在圖中標(biāo)記的區(qū)域地震成像精度均得到顯著提高。
權(quán)利要求
1.一種利用均方根速度提高疊前偏移成像精度的方法，針對(duì)地震采集工區(qū)的地震數(shù)據(jù)，選定處理常速，其特征在于采用如下步驟完成1)分別用一系列預(yù)先提供的常速，采用以下公式在時(shí)間空間域?qū)仓行狞c(diǎn)道集數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)校正并疊加，把疊前共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)變換為共中心點(diǎn)疊加速度道集數(shù)據(jù)；Ps(y,t0,vs)≈∫P0(y,h,t=(t02+4h2vs2)12)(1+4h2vs2t02)-12dh----(1)]]>式中p0(y，h，t)表示疊前CMP道集數(shù)據(jù)、ps(y，t0，vs)表示常速疊加數(shù)據(jù)集、y表示共中心點(diǎn)道集所在的位置、t0表示垂直反射時(shí)間、h表示偏移距、vs表示疊加速度、∫P0(y,h,t=(t02+4h2vs2)12)(1+4h2vs2t02)-12dh]]>表示對(duì)疊前CMP道集數(shù)據(jù)p0(y，h，t)用疊加速度vs進(jìn)行動(dòng)校正疊加；2)把共中心點(diǎn)疊加速度道集數(shù)據(jù)分選為共常速剖面數(shù)據(jù)，在每一個(gè)常速剖面上，首先，把地震數(shù)據(jù)從時(shí)間空間域變換到頻率波數(shù)域；在頻率波數(shù)域內(nèi)，采用該剖面所對(duì)應(yīng)的常速；根據(jù)以下公式對(duì)常速疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行速度變換，得到疊前部分偏移(DMO)速度道集數(shù)據(jù)；vs=vd(1-vd2ky24ω2)-12----(2)]]>Pd(ky，ω，vd)＝ps(ky，ω，vs)式中ps(ky，ω，vs)表示頻率波數(shù)中的常速疊加波場、pd(ky，ω，vd)表示頻率波數(shù)中的常速疊前部分偏移(DMO)波場、vd表示DMO速度、vs表示疊加速度、ky是與公式(1)中變量y相對(duì)應(yīng)的空間波數(shù)、w是與公式(1)中變量t0相對(duì)應(yīng)的頻率；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疊后偏移，得到常速疊前時(shí)間偏移數(shù)據(jù)集；ω=kτ(1+vd2ky24kτ2)12----(3)]]>p(ky,kτ,vr)=pd(ky,ω,vd)(1+vd2ky24kτ2)-12]]>式中p(ky，kτ，vr)表示頻率波數(shù)中的常速偏移波場、pd(ky，ω，vd)表示頻率波數(shù)中的常速疊前部分偏移(DMO)波場、vτ表示疊加速度、vd表示DMO速度、ky是與公式(1)中變量y相對(duì)應(yīng)的空間波數(shù)、w是與公式(1)中變量t0相對(duì)應(yīng)的頻率、kτ是與偏移時(shí)間τ相對(duì)應(yīng)的頻率。4)在每個(gè)共中心點(diǎn)位置的常速掃描道集上，對(duì)地震振幅值經(jīng)過濾波和二維加權(quán)處理，得到每個(gè)共中心點(diǎn)位置處的垂直均方根速度譜；5)利用地震解釋所得到的時(shí)間層位信息，在常速掃描結(jié)果數(shù)據(jù)集中抽取時(shí)間層位附近的地震樣點(diǎn)值，經(jīng)過和第(4)步完全相同的處理，得到各個(gè)層位的沿層均方根速度譜；6)用4)、5)兩步得到的垂直速度和沿層速度插值出均方根速度場，進(jìn)行疊前時(shí)間偏移處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用均方根速度提高疊前偏移成像精度的方法，其特征在于菜用4)、5)兩步得到的垂直速度和沿層速度插值出均方根速度場，可直接從第3)步的輸出結(jié)果中提取成像結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及地震資料常規(guī)處理、深度偏移處理及地震解釋等領(lǐng)域的一種利用均方根速度提高疊前偏移成像精度的方法，分別用一系列預(yù)先提供的常速，在時(shí)間空間域?qū)仓行狞c(diǎn)道集數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)校正并疊加，把疊前共中心點(diǎn)道集數(shù)據(jù)變換為共中心點(diǎn)疊加速度道集數(shù)據(jù)，把共中心點(diǎn)疊加速度道集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分選為共常速剖面數(shù)據(jù)，在每個(gè)共中心點(diǎn)位置的常速掃描道集上，對(duì)地震振幅值經(jīng)過濾波和二維加權(quán)處理，得到每個(gè)共中心點(diǎn)位置處的垂直均方根速度譜；適合任意復(fù)雜構(gòu)造情況，計(jì)算方法穩(wěn)定，得到的結(jié)果可靠，均方根速度所反映的速度分辨率更高。
文檔編號(hào)G01V1/36GK1797033SQ20041010263
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者王獅虎, 李桂芳, 王雪梅, 劉增強(qiáng) 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司