專利名稱：真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地震數(shù)據(jù)處理過程中的二維、三維波動(dòng)方程疊前深度偏移處理，尤其涉及一種用于疊前深度偏移處理的真地表傾角道集的構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
復(fù)雜地區(qū)偏移成像方法研究是石油地球物理勘探中長(zhǎng)期存在，并且目前尚未完全解決的前沿性研究課題，其中成像道集的構(gòu)建方法直接影響著最終的成像質(zhì)量。目前的道集構(gòu)建研究依舊停留在地質(zhì)模型水平層狀的理論假設(shè)基礎(chǔ)上，也取得了很多理論和實(shí)際應(yīng)用成果。但是，目前的研究大都集中在以下兩個(gè)方面。(I)構(gòu)建共反射點(diǎn)道集來處理疊前時(shí)間偏移成像問題。 在疊加成像的基礎(chǔ)上，目前時(shí)間域的偏移成像主要集中在共反射點(diǎn)道集處理上，共反射點(diǎn)道集可以反映一定構(gòu)建的情況，空間位置更準(zhǔn)確，并含有振幅隨炮檢距變化即橫波信息，這些信息與地下巖性及油氣分布緊密相關(guān)，經(jīng)過多次偏移速度分析出來的共成像點(diǎn)道集，可以用來綜合判別儲(chǔ)層物性及含油氣性。但是，這種時(shí)間域的成像道集仍然無法很好地刻畫地下成像對(duì)象的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，而且在復(fù)雜地表?xiàng)l件下，如果靜校正問題沒有很好的解決，其共反射點(diǎn)道集提供的信息就更不可靠了。(2)構(gòu)建角道集來處理疊前角度偏移成像問題。最初的角道集是根據(jù)方位角的不同范圍來抽出具有某一范圍內(nèi)的道集，以此組成角道集?？梢跃C合分析地層介質(zhì)各向異性造成的速度變化影響。近幾年來，在角度域成像是一種對(duì)復(fù)雜地下構(gòu)建進(jìn)行成像的策略，因此對(duì)角度域共成像點(diǎn)道集的研究形成了一個(gè)熱點(diǎn)。原因在于，角度域共成像點(diǎn)道集即攜帶了反射界面兩側(cè)的彈性參數(shù)變化的信息，也包含了偏移速度場(chǎng)是否正確的信息。角度道集的構(gòu)件是一個(gè)關(guān)鍵問題，Prucha等利用雙平方根方程進(jìn)行波長(zhǎng)外推，對(duì)外推后的波長(zhǎng)進(jìn)行傾斜疊加或平面波分解，從平面波數(shù)據(jù)提取射線參數(shù)域共成像點(diǎn)道集。共成像點(diǎn)道集不僅是入射角的函數(shù)，而且還是方位角的函數(shù)。理論上講，無論從成像前的數(shù)據(jù)或者成像后的數(shù)據(jù)得到共成像點(diǎn)道集，本質(zhì)上都是利用地震數(shù)據(jù)中不同傳播方向的波長(zhǎng)入射到反射界面上產(chǎn)生的發(fā)射波來估計(jì)反射系數(shù)，并不能直接反映構(gòu)建傾角的情況。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述兩種共成像點(diǎn)道集構(gòu)建方法的局限性以及山地地震資料地表地下情況復(fù)雜，因此提供一種適用于復(fù)雜山地的構(gòu)造偏移成像處理。本發(fā)明的真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟Ca)在真地表上激發(fā)地震波，采用射線追蹤方法來計(jì)算地震波的旅行時(shí)；(b)采用射線追方法中的彎曲法來計(jì)算第一成像點(diǎn)的第一入射角，并根據(jù)成像空間的速度模型來計(jì)算第一折射角；(C)根據(jù)旅行時(shí)、第一折射角，并依據(jù)預(yù)先設(shè)置的角度范圍和角度掃描間隔構(gòu)造傾角，此時(shí)接收點(diǎn)處的檢波器接收隨著構(gòu)造傾角而變化的地震波的反射信號(hào)，形成構(gòu)建的傾角道集，其他成像點(diǎn)由此類推。其中，將針對(duì)作為勘探對(duì)象的成像空間建立地質(zhì)模型之后，將模型進(jìn)行網(wǎng)格化，對(duì)應(yīng)的每一個(gè)網(wǎng)格就是一個(gè)成像點(diǎn)。優(yōu)選地，所述射線追蹤方法包括試射法、彎曲法以及迭代法。優(yōu)選地，所述角度范圍是-90度到+90度。優(yōu)選地，所述角度掃描間隔是5°。本發(fā)明的真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法，具有計(jì)算步驟簡(jiǎn)便，計(jì)算效率高和處理效果好等特點(diǎn)，在西部的復(fù)雜山地地震資料處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。


通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述和/或其他目的和優(yōu)點(diǎn) 將會(huì)變得更加清楚，其中圖I是示出真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法的流程圖；圖2是示出入射角與傾角的幾何關(guān)系的示意圖；圖3是示出模型數(shù)據(jù)的構(gòu)造傾角道集的圖。
具體實(shí)施例方式疊前深度偏移是目前提高地震資料橫向分辨率的唯一最有效手段，但在復(fù)雜地質(zhì)條件下，構(gòu)件合理的成像道集對(duì)處理結(jié)果的影響至關(guān)重要。常規(guī)的采用共反射點(diǎn)道集只能在時(shí)間域使用構(gòu)造最簡(jiǎn)單地地質(zhì)模型，而最近提出的角道集通常也只是依據(jù)相同的反射角，同樣不能很好地反映地下構(gòu)造的真實(shí)情況。因此提出新的真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法。以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。圖I是示出真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法的流程圖。參照?qǐng)D1，本發(fā)明的真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法，包括以下步驟在真地表上激發(fā)震波，采用射線追蹤方法來計(jì)算地震波的旅行時(shí)(S100);采用射線追方法中的彎曲法來計(jì)算第一成像點(diǎn)的入射角和反射角(S200);在第一成像點(diǎn)位置，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的傾角的角度范圍和角度掃描間隔，形成構(gòu)建傾角道集(S300)，其中，將作為勘探對(duì)象的成像空間建立地質(zhì)模型之后，將模型進(jìn)行網(wǎng)格化，，其中每一個(gè)網(wǎng)格就是一個(gè)成像點(diǎn)。并且，針對(duì)所有的成像點(diǎn)執(zhí)行步驟S100、S200、S300。在此，地震波的傳播可以等效為一系列垂直于波前面的射線的先前擴(kuò)散過程，旅行時(shí)是地震傳播射線(相當(dāng)于地震波)從一個(gè)位置傳播到另一個(gè)位置所耗費(fèi)的時(shí)間，旅行時(shí)由炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和傳播路徑三個(gè)要素唯一確定，但實(shí)際記錄中只能確定炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和旅行時(shí)，所以是同一炮點(diǎn)和同一檢波點(diǎn)的相同旅行時(shí)振幅的疊加(即多條傳播路徑不同但旅行時(shí)相同的射線)。但對(duì)于不同的炮點(diǎn)，或檢波點(diǎn)點(diǎn)，旅行時(shí)(即地震記錄的樣點(diǎn)的時(shí)間)有相同，也有不同。(計(jì)算地震波的旅行時(shí)S100)旅行時(shí)是射線從一個(gè)位置傳播到另一個(gè)位置所耗費(fèi)的時(shí)間，簡(jiǎn)言之，是地震波從激發(fā)點(diǎn)出發(fā)，并被接收點(diǎn)接收時(shí)所用的時(shí)間。在本發(fā)明中，可采用射線追蹤和波前重建方法來計(jì)算地震波的旅行時(shí)，其中波前重建是已知的方法，在此不再贅述，下面簡(jiǎn)單說明一下射線追蹤方法。根據(jù)斯奈爾(Snell)定理、費(fèi)馬(Fermat)原理和惠更斯(Huygens)原理形成了許多射線追蹤方法，射線路徑的計(jì)算方法大致可分為三類。(I)試射法或稱打靶法，這是最早提出且使用最普遍的一種射線追蹤方法。其射線追蹤過程是，在激發(fā)點(diǎn)(即炮點(diǎn))，給定一系列射線參數(shù)初始值，然后根據(jù)斯奈爾定理依次進(jìn)行追蹤，在接收點(diǎn)(即檢波器)附近選擇最接近的兩條射線，通過內(nèi)插，調(diào)整初始射線參數(shù)值，經(jīng)過多次的調(diào)整修改，可獲得滿意的結(jié)果。這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了射線的精確追蹤，能夠避開在盲區(qū)中追蹤。在相對(duì)簡(jiǎn)單的模型結(jié)構(gòu)中迭代收斂較快，但在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中收斂較慢，比較耗時(shí)，這是該方法的不足。(2)彎曲法，當(dāng)建立地質(zhì)模型后，將模型進(jìn)行網(wǎng)格化，由地震震源位置開始，沿著波場(chǎng)的傳播方向，按網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)次序，逐點(diǎn)計(jì)算波的旅行時(shí)，網(wǎng)格旅行時(shí)計(jì)算可用差分程函方程方法或根據(jù)惠更斯原理的波前方法等手段求解，然后根據(jù)費(fèi)馬原理，從接收點(diǎn)按走時(shí)最小 的原則逐個(gè)節(jié)點(diǎn)比較，找回到震源點(diǎn)，即得到最小走時(shí)射線。彎曲法充分體現(xiàn)了地震波的波動(dòng)特點(diǎn)，適應(yīng)速度變化的介質(zhì)，但這類方法存在以下幾方面不足①模型經(jīng)過網(wǎng)格化近似對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)描述有一定的局限性，即不能滿足非常復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)需要；②用網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的連線近似射線路徑(即使有些方法通過插值處理)，其近似程度決定于網(wǎng)格的大小按費(fèi)馬原理搜索射線路徑，有可能失去最短射線路徑，當(dāng)存在多條射線路徑時(shí)判斷較困難，此外還不能排除射線盲區(qū)需要消耗大量的計(jì)算機(jī)時(shí)間和內(nèi)存，不利于交互計(jì)算。(3)迭代法，建立地質(zhì)模型之后，根據(jù)模型結(jié)構(gòu)，通過已知界面函數(shù)和介質(zhì)速度，建立旅行時(shí)方程，根據(jù)費(fèi)馬原理，對(duì)旅行時(shí)方程中的所有未知參數(shù)求偏導(dǎo)并使其等于0，近似展開，形成迭代方程組，通過不斷地迭代收斂得到精確解。迭代法將射線追蹤過程轉(zhuǎn)化成給定初值的迭代問題，該方法使得射線追蹤過程得到簡(jiǎn)化，收斂速度較快，其不足之處為①迭代速度與初始射線路徑有關(guān)，初始射線路徑越接近迭代速度越快，反之越慢；②僅僅適應(yīng)層狀結(jié)構(gòu)和速度均勻介質(zhì)；③解決多條射線路徑存在著一定的困難。并且，本發(fā)明在計(jì)算地震波的旅行時(shí)時(shí)，均可采用上述射線追蹤方法中的試射法、彎曲法以及迭代法。(計(jì)算第一成像點(diǎn)的入射角和反射角S2OO)圖2是示出入射角與傾角的幾何關(guān)系的示意圖。圖3是示出模型數(shù)據(jù)的構(gòu)造傾角道集的圖。在本發(fā)明中，可采用上述射線追蹤方法的彎曲法來計(jì)算每個(gè)成像點(diǎn)的入射角。并且根據(jù)入射點(diǎn)位置、反射點(diǎn)位置和速度模型，我們可以計(jì)算出一條從入射點(diǎn)到反射點(diǎn)的彎曲射線，對(duì)于某一已知傾角的反射界面，可以計(jì)算射線的入射角，根據(jù)斯奈爾(Snell)定理，反射角就等于入射角。其中，激發(fā)并采集地震波時(shí)，可以獲得成像空間對(duì)應(yīng)的深度域速度場(chǎng)，且速度模型是根據(jù)深度和速度關(guān)系預(yù)先設(shè)置的。參照?qǐng)D2，地震波入射到第一入射面的第一入射角(地震波與第一法線形成的角度)是β，且第一折射角是Θ。知道了速度模型之后，可根據(jù)第一入射入射角β來計(jì)算第一折射角Θ。實(shí)際勘探中，地下的地表情況都是非常復(fù)雜的，因此反射界面不一定與入射面平行，因此，本發(fā)明針對(duì)第一反射界面與第一入射面形成任意角度為例來進(jìn)行說明。而且，當(dāng)?shù)谝怀上顸c(diǎn)是非直線時(shí)，反射界面為與其相切的表面。此時(shí)，傾角α=第一反射角Υ-第一折射角Θ。(構(gòu)建傾角道集S300)在第一成像點(diǎn)位置，構(gòu)造傾角不需要精確求取，可預(yù)先設(shè)置傾角的角度范圍。例如，本發(fā)明中，以-90度到+90度的傾角角度范圍，且以5°角度掃描間隔來構(gòu)建傾角，此時(shí)接收點(diǎn)處的檢波器接收隨著構(gòu)造傾角而變化的地震波的反射信號(hào)，并輸出偏移的共成像點(diǎn)傾角道集。這里輸出的就是共成像點(diǎn)傾角道集，需要使用旅行時(shí)，而入射角和反射角則換成了與之相關(guān)的掃描的傾角了。并且，構(gòu)建傾角道集時(shí)在如下步驟中使用到旅行時(shí)。地震波的傳播可以等效為一系列垂直于波前面的射線的先前擴(kuò)散過程，旅行時(shí)是射線從一個(gè)位置傳播到另一個(gè)位置所耗費(fèi)的時(shí)間，旅行時(shí)由炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和傳播路徑三個(gè)要素唯一確定，但實(shí)際記錄中只 能確定炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和旅行時(shí)，所以是同一炮點(diǎn)和同一檢波點(diǎn)的相同旅行時(shí)振幅的疊加(即多條傳播路徑不同但旅行時(shí)相同的射線)。偏移就是一個(gè)逆過程，即根據(jù)等時(shí)原理，將接受到的地震振幅信息分發(fā)到對(duì)應(yīng)的等時(shí)面上，所以要用到旅行時(shí)來構(gòu)建成像道集，只是這個(gè)道集還和地下傾角有關(guān)，即共成像點(diǎn)傾角道集。在本發(fā)明中，根據(jù)炮點(diǎn)位置和反射點(diǎn)位置以及預(yù)設(shè)傾角α就可以確定第一反射角Y，即先根據(jù)射線追蹤方法來計(jì)算第一入射角β，且根據(jù)速度模型和第來計(jì)算第一折射角Θ ,且通過預(yù)設(shè)傾角α來確定第一反射角Y。相比共炮點(diǎn)道集、共接收點(diǎn)道集等，本發(fā)明是在同一成像點(diǎn)，通過不同傾角掃描的思路，輸出隨傾角偏移的共成像點(diǎn)傾角道集。通過上述方法構(gòu)建的傾角道集直接反映地下反射界面的成像情況，對(duì)應(yīng)于目的層處物理參數(shù)變化，為疊前反演提供了準(zhǔn)確的角度域地震反射強(qiáng)度，且補(bǔ)償了觀測(cè)系統(tǒng)非均勻覆蓋對(duì)幅值的改變。圖3是示出模型數(shù)據(jù)的構(gòu)造傾角道集的圖。圖3的橫坐標(biāo)是反射界面的掃描范圍和間距。具體掃描范圍是_90度到+90度,掃描間隔是5°。而且，時(shí)間域是反射雙程時(shí)間，深度域就是深度。參照?qǐng)D3可知，構(gòu)造傾角道集中的數(shù)據(jù)表示地震反射信號(hào)隨構(gòu)造傾角的變化而變化(例如，從-90°到+90°，按照5°的間隔)。并且在繞射點(diǎn)處，地震波的反射信號(hào)隨傾角變化范圍就大，而在正常層位處，反映的是該處的地層傾角，所以角度固定。其中，繞射點(diǎn)就是地下的一個(gè)點(diǎn)狀反射源，在疊加剖面上表現(xiàn)為繞射雙曲線，可以是灰?guī)r中的小空洞，也可以是斷層的斷點(diǎn)等。正常層位是地質(zhì)上的一個(gè)連續(xù)穩(wěn)定的反射層。本發(fā)明的真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法能夠應(yīng)用在二維和三維波動(dòng)方程疊前深度偏移處理，對(duì)油氣、礦產(chǎn)資源勘探有重要應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟 Ca)在真地表上激發(fā)地震波，采用射線追蹤方法來計(jì)算地震波的旅行時(shí)； (b)采用射線追方法中的彎曲法來計(jì)算第一成像點(diǎn)的第一入射角，并根據(jù)成像空間的速度模型來計(jì)算第一反射角； (C)根據(jù)旅行時(shí)、第一反射角，并依據(jù)預(yù)先設(shè)置的角度范圍和角度掃描間隔來構(gòu)造傾角，此時(shí)接收點(diǎn)處的檢波器接收隨著構(gòu)造傾角而變化的地震波的反射信號(hào)，形成構(gòu)建的傾角道集， 其中，將針對(duì)作為勘探對(duì)象的成像空間建立地質(zhì)模型和速度模型之后，將模型進(jìn)行網(wǎng)格化，對(duì)應(yīng)的每一個(gè)網(wǎng)格就是一個(gè)成像點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法，其特征在于，所述射線追蹤方法包括試射法、彎曲法以及迭代法。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法，其特征在于，所述角度范圍是-90度到+90度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法，其特征在于，所述角度掃描間隔是5°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地震數(shù)據(jù)處理過程中的二維、三維波動(dòng)方程疊前深度偏移處理。本發(fā)明的真地表地震數(shù)據(jù)傾角道集構(gòu)建方法，包括以下步驟(a)在真地表上激發(fā)地震波，采用射線追蹤方法來計(jì)算地震波的旅行時(shí)；(b)采用射線追方法中的彎曲法來計(jì)算第一成像點(diǎn)的第一入射角，并根據(jù)成像空間的速度模型來計(jì)算第一反射角；(c)根據(jù)旅行時(shí)、第一反射角，并依據(jù)預(yù)先設(shè)置的角度范圍和角度掃描間隔構(gòu)造傾角，此時(shí)接收點(diǎn)處的檢波器接收隨著構(gòu)造傾角而變化的地震波的反射信號(hào)，形成傾角道集，其他成像點(diǎn)由此類推。
文檔編號(hào)G01V1/28GK102901984SQ201210372489
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者羅紅明, 何光明, 陳愛萍, 曹中林, 張華 , 劉奇琳 申請(qǐng)人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司