專利名稱：利用均方根速度提高疊前偏移成像精度的方法
技術領域：
本發明涉及地震資料常規處理、深度偏移處理及地震解釋等領域，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：
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、儲層預測及油藏描述等，都需要地質分析成像，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)。根據獲得速度信息的原始資料、計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以上的所有層位的均方根均值速度信息，常用來進行時間域地震成像(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)。
在常規的地震數據處理過程中，分別用一系列試驗速度值，根據水平層狀介質假設條件下的地震射線時距曲線公式對共中心點地震道集數據進行偏移距反射時差校正，判斷校正后共中心點道集中地震反射同相軸的拉平程度得到疊加速度信息。當地下反射界面為水平層狀或接近水平層狀時，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。然而當地層傾斜或構造復雜時，疊加速度不僅和地層本身的性質有關，而且受地層傾角的影響。疊加速度和均方根速度會有很大的差別，此時如果欲從疊加速度計算均方根速度，不僅要對疊加速度進行傾角校正，而且還要進行水平位置的校正(見陸基孟主編的地震勘探原理217頁)。常常根據地下構造的產狀對疊加速度經過傾角校正得到均方根速度信息。當地下地層構造復雜時，這種校正帶來的誤差非常大，以上述方式計算獲得的均方根速度不能使具有復雜接觸關系的地層精確成像。在現有的地震數據處理系統中，還沒有合適的均方根速度計算方法。
發明內容
本發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。
本發明把常速域的疊前時間偏移算法分解為獨立的三個步驟完成常速疊加、常速DMO、常速偏移，用一系列常速分別對疊前地震數據按上述步驟完成疊前時間偏移，根據各個偏移剖面地震成像同相軸能量的強弱程度提取均方根速度信息。上述計算過程既相互銜接又相對獨立，這樣在計算均方根速度的過程中，可以兼顧得到疊加速度和DMO速度。
本發明的利用均方根速度提高疊前偏移成像精度的方法，針對地震采集工區的地震數據，選定處理常速，采用如下步驟1)分別用一系列預先提供的常速，采用以下公式在時間空間域對共中心點道集數據進行動校正并疊加，把疊前共中心點道集數據變換為共中心點疊加速度道集數據；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道集數據、ps(y，t0，vs)表示常速疊加數據集、y表示共中心點道集所在的位置、t0表示垂直反射時間、h表示偏移距、vs表示疊加速度、∫P0(y,h,t=(t02+4h2vs2)12)(1+4h2vs2t02)-12dh]]>表示對疊前CMP道集數據p0(y，h，t)用疊加速度vs進行動校正疊加；2)把共中心點疊加速度道集數據分選為共常速剖面數據，在每一個常速剖面上，首先，
把地震數據從時間空間域變換到頻率波數域；在頻率波數域內，采用該剖面所對應的常速；根據以下公式對常速疊加數據進行速度變換，得到疊前部分偏移(DMO)速度道集數據；vs=vd(1-vd2ky24ω2)-12---(2)]]>pd(ky，ω，vd)＝ps(ky，ω，vs)式中ps(ky，ω，vs)表示頻率波數域中的常速疊加波場、pd(ky，ω，vd)表示頻率波數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相對應的空間波數、w是與公式(1)中變量t0相對應的頻率；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，得到常速疊前時間偏移數據集；ω=kτ(1+vd2ky24kτ2)12---(3)]]>p(ky,kτ,vr)=pd(ky,ω,vd)(1+vd2ky24kτ2)-12]]>式中p(ky，kτ，vr)表示頻率波數中的常速偏移波場、pd(ky，ω，vd)表示頻率波數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相對應的空間波數、w是與公式(1)中變量t0相對應的頻率、kτ是與偏移時間τ相對應的頻率。
4)在每個共中心點位置的常速掃描道集中，對地震振幅值經過濾波和二維加權處理，得到每個共中心點位置處的垂直均方根速度譜；5)利用地震解釋所得到的時間層位信息，在常速掃描結果數據集中抽取時間層位附近的地震樣點值，經過和第(4)步完全相同的處理，得到各個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，進行疊前時間偏移處理。
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)步的輸出結果中提取成像結果本發明利用分步疊前偏移掃描算法計算均方根速度，具有明顯的效果，主要表現為與以前由疊加速度經過傾角校正得到均方根速度相比，對地下介質情況沒有任何前提假設，適合任意復雜構造情況，計算方法穩定，得到的結果可靠。
地震信息依據的是疊前時間偏移成像結果，常規疊加速度分析依據的是疊加成像結果，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數據集，三個坐標軸分別為共中心點位置、偏移距和垂直反射時間。
圖2是圖1中所示數據中一系列的常速偏移掃描剖面，每一個剖面就是一個具體速度的疊前偏移結果。
圖3是圖2中常速剖面集合形成的速度數據集，三個坐標軸分別為共中心點位置、速度及反射時間。
圖4是marmous模型數據的疊加剖面。
圖5(a)是圖4垂直紅線所標位置的疊加速度。
圖5(b)是圖4垂直紅線所標位置的均方根速度。
圖6是圖4數據某一層的沿層疊加速度(上)和均方根速度(下)。
圖7是用常規地震處理流程得到的偏移地震剖面。
圖8是利用本發明得到的均方根速度場從圖3所示的數據集中提取出的偏移地震剖面。
具體實施例方式
實施例實施例1本發明在一個模型(marmous)數據的應用結果，該模型是根據某一地區的地下實際地質結構設計出來的，代表了典型的復雜構造特征。該模型數據包含240個炮集記錄，每個炮集包含96個地震道，每個地震道的記錄長度3000ms，采樣間隔為2ms。
首先將地震數據分選為共中心點道集數據集，數據集的三個坐標分別為共中心點位置、偏移距與垂直反射時間。每個道集的最大覆蓋次數為60。圖1是共中心點道集數據，共中心點數據集作為本發明計算步驟第一步的輸入數據。
利用本發明技術，對整個輸入地震數據，用常速v1依次完成以下三步(1)在時間空間域根據公式(1)對共中心點道集數據進行動校正并疊加。把疊前共中心點道集數據變換為共中心點疊加速度道集數據。
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據從時間空間域變換到頻率波數域。在頻率波數域內，繼續用常速v1根據公式(2)對常速疊加數據進行速度變換，完成疊前部分偏移(DMO)，得到疊前部分偏移(DMO)地震數據。
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果可以看作為地下介質速度為v1時的自激自收剖面，為了將這些層位的反射波歸位到其實際位置，繼續在這些剖面上用公式(3)作常速疊后偏移。完成空間位置對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中每一個剖面代表的是一個速度值的處理結果，不同剖面代表不同速度值的處理結果。在某一個具體的剖面中，只有當某一個反射層位所對應的真實的均方根速度和該剖面所對應的常速相同時，該反射層位的成像效果才達到最佳，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之處的實際均方根速度就是該剖面所對應的掃描速度，也就是說我們完全可以根據常速偏移剖面結果分析得到均方根速度。
圖3代表的是所有速度偏移結果集合而形成的速度道集數據，三個坐標軸分別為共中心點位置、速度與反射時間。該數據集中的樣點信息是地震振幅值，直接用地震振幅信息研究速度不盡直觀。
利用本發明的實現步驟(4)，在圖3所示數據的每個共中心點位置的常速掃描道集中，對地震振幅值經過濾波和二維加權處理，并將地震振幅制轉換為地震能量值，得到每個共中心點位置處的垂直均方根速度譜。圖4是marmous模型數據的疊加剖面，圖5(a)是該剖面共中心點位置120、160、200處的疊加速度(僅執行了本發明的實現步驟一，沒有執行步驟二、三)，圖5(b)是相同位置上對應的均方根速度(依次執行了本發明的實現步驟一、二、三)，可見均方根速度譜明顯優于疊加速度譜，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間層位信息，在常速掃描結果數據集中抽取出時間層位附近某一時窗范圍內的地震樣點值，經過和第(4)步完全相同的處理，得到各個層位的沿層均方根速度譜。圖6是該模型數據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點。
解釋圖5、6得到的垂直速度和沿層速度，并經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所示的數據集中提取偏移成像結果。圖7是用常規地震處理流程得到的偏移地震剖面。圖8是利用本發明得到的均方根速度場從圖3所示的數據集中提取出的偏移地震剖面。在圖中標記的區域地震成像精度均得到顯著提高。
權利要求
1.一種利用均方根速度提高疊前偏移成像精度的方法，針對地震采集工區的地震數據，選定處理常速，其特征在于采用如下步驟完成1)分別用一系列預先提供的常速，采用以下公式在時間空間域對共中心點道集數據進行動校正并疊加，把疊前共中心點道集數據變換為共中心點疊加速度道集數據；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道集數據、ps(y，t0，vs)表示常速疊加數據集、y表示共中心點道集所在的位置、t0表示垂直反射時間、h表示偏移距、vs表示疊加速度、∫P0(y,h,t=(t02+4h2vs2)12)(1+4h2vs2t02)-12dh]]>表示對疊前CMP道集數據p0(y，h，t)用疊加速度vs進行動校正疊加；2)把共中心點疊加速度道集數據分選為共常速剖面數據，在每一個常速剖面上，首先，把地震數據從時間空間域變換到頻率波數域；在頻率波數域內，采用該剖面所對應的常速；根據以下公式對常速疊加數據進行速度變換，得到疊前部分偏移(DMO)速度道集數據；vs=vd(1-vd2ky24ω2)-12----(2)]]>Pd(ky，ω，vd)＝ps(ky，ω，vs)式中ps(ky，ω，vs)表示頻率波數中的常速疊加波場、pd(ky，ω，vd)表示頻率波數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相對應的空間波數、w是與公式(1)中變量t0相對應的頻率；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，得到常速疊前時間偏移數據集；ω=kτ(1+vd2ky24kτ2)12----(3)]]>p(ky,kτ,vr)=pd(ky,ω,vd)(1+vd2ky24kτ2)-12]]>式中p(ky，kτ，vr)表示頻率波數中的常速偏移波場、pd(ky，ω，vd)表示頻率波數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相對應的空間波數、w是與公式(1)中變量t0相對應的頻率、kτ是與偏移時間τ相對應的頻率。4)在每個共中心點位置的常速掃描道集上，對地震振幅值經過濾波和二維加權處理，得到每個共中心點位置處的垂直均方根速度譜；5)利用地震解釋所得到的時間層位信息，在常速掃描結果數據集中抽取時間層位附近的地震樣點值，經過和第(4)步完全相同的處理，得到各個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，進行疊前時間偏移處理。
2.根據權利要求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)步的輸出結果中提取成像結果。
全文摘要
本發明涉及地震資料常規處理、深度偏移處理及地震解釋等領域的一種利用均方根速度提高疊前偏移成像精度的方法，分別用一系列預先提供的常速，在時間空間域對共中心點道集數據進行動校正并疊加，把疊前共中心點道集數據變換為共中心點疊加速度道集數據，把共中心點疊加速度道集數據數據分選為共常速剖面數據，在每個共中心點位置的常速掃描道集上，對地震振幅值經過濾波和二維加權處理，得到每個共中心點位置處的垂直均方根速度譜；適合任意復雜構造情況，計算方法穩定，得到的結果可靠，均方根速度所反映的速度分辨率更高。
文檔編號G01V1/36GK1797033SQ20041010263
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月29日 優先權日2004年12月29日
發明者王獅虎, 李桂芳, 王雪梅, 劉增強 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司