專利名稱：近似層替換靜校正方法
技術領域：
本發明涉及油氣、煤田等地震勘探技術，具體是對地震采集的數據進行校正，消除由于近地表非均質介質引起的地震波不等量時間延遲，以滿足地震資料處理和解釋的一種近似層替換靜校正方法。
背景技術：
目前，對采集后的地震數據靜校正處理采用的兩步法，將基準面靜校正量分解為高頻分量和低頻分量，分別在疊前和疊后應用。這樣，處理后的地震剖面就存在兩個基準面一個是最終校正到的時間零線；另一個是共中心點(CMP)參考面。時間零線代表的是空間上實際存在并且有確切高程的一個基準面，由于低頻分量疊前沒有應用，相對保持了地表觀測的地震波場。但CMP參考面是一個時間基準面，轉深后空間上沒有一個確切的高程。另外，時間零線有確切的高程而速度場的基準面與之不對應；CMP參考面與速度場的基準面對應卻沒有確切的高程。
實際工作中出現兩種轉深方法1、是從CMP參考面開始，認為CMP參考面就是地表的平滑面，轉深后以地表的平滑面替代CMP參考面，或者直接用低頻分量乘以填充速度，產生的誤差對對高精度勘探、尋找低幅度構造的影響較大。2、在時間零線上轉深，同時將速度場校正到同一基準面上，這樣做實際轉深后產生的深度差更大，主要問題在速度場基準面的轉換，因為淺層的覆蓋次數低、信噪比低，速度很難分析準確，造成速度場的誤差。
基準面靜校正的目的是消除由于地表的高程變化和低降速帶介質非均勻性變化引起的反射波不等量的時間延遲，以便于消除地表對構造形態的影響和反射相位同相疊加成像。復雜地表地區，如山前、山地、沙漠等地，由于地表起伏大或低降速帶很厚，一次靜校正量較大，影響正常時差校正(NMO)，同時對地震波場的改變也較大。實際處理中往往采用兩步法靜校正，即將基準面靜校正分解為高低頻分量，目的是在疊加之前盡量減少靜校正的時移量。這樣，最小靜校正的條件滿足了，但它引入了一個在深度域沒有確切高程的時間基準面——CMP參考面，轉深又出現問題，分析反算CMP參考的高程，只是一個近似的結果。CMP參考面是一個受地表模型綜合影響的一個時間校正量，不但包含地表高程的影響，同時也包含低降速帶速度橫向變化和低降速帶底界變化的影響，由于它是通過平滑這種非線性方法計算得到，是不可逆的，因此，現有的方法也就無法精確地反算出對應高程。
發明的內容本發明的目的是結合靜校正一步法和兩步法的優點，提供一種在滿足靜校正量最小的前提下將地震數據一次校正到一個具有確切高程的基準面上，使每一個CMP道集都擁有自己的水平基準面，避免以地表高程的平滑面代替CMP參考面的誤差的近似層替換靜校正方法。
本發明一種近似層替換靜校正方法，用接近表層結構的均勻介質替換實際的非均勻介質，把影響疊加成像的高頻分量去掉，保持地表觀測的地震波場，將靜校正的影響降到最低；具體步驟為1)用常規地震勘探方法采集記錄地震數據；2)用常規方法調查記錄近地表的結構和速度物理量；3)計算平滑地表高程確定一個浮動基準面，浮動基準面滿足在幾個相鄰的CMP或面元所跨越的空間內，起伏的高差用充填速度換算成時間量應小于1/2波形周期，不影響NMO和速度分析，計算e‾=1nΣi=1Λnei,i∈D,]]>式中e為平滑后的基準面高程，e為實測的地表高程，D為給定半徑內的高程集合，n為平滑點數。
4)計算平滑低降速層的速度通過平滑方式去掉低降速帶速度，平滑后的速度作為填充速度以補償剝離的時間量，使靜校正量達到最小，計算v‾=1nΣj=1Λnvi,j∈U,]]>式中v為平滑后的低降速帶平均速度，v為實測的低降速帶平均速度，U為給定半徑內的低降速帶速度集合；5)剝離與填充計算依據地表的高程、低降速帶的速度和厚度，剝離到低降速帶底界，對于同一個CMP或CMP面元采用統一的基準面，基準面的高程由CMP或CMP面元所在的空間位置對應的e確定，填充到這個基準面，對于一個CMPm的靜校正量CMPm=e‾-E+Σi=0n-1Hiv‾-Σi=0n-1Hivi,]]>式中n為低降速帶分層個數，vi為低降速帶各層的速度，E為地表高程，H為低降速帶各層的厚度；6)采用常規的方法對完成基于高程面上的偏移成像處理和剖面解釋后的時深轉換。
以上步驟2)中所述的近地表的結構和速度物理量包括已知的大地的測量信息和野外表層調查的信息，大地的測量信息有觀測點位置坐標、地表高程。
以上步驟中3)中所述的面元組合個數為5-9個CMP道集；以上步驟中3)中所述的速度分析根據CMP道集各道基準面差異，影響疊加能量的大小，滿足對高程的平滑半徑。
本發明效果主要表現在五個方面1、由于近似層替換靜校正方法僅校正了由地表高程和低降速帶各向異性引起的地震波延遲量的高頻變化，低頻靜校正量趨于最小；2、因為低降速層是由近似的速度層替換，靜校正引起的地震波場畸變不大；3、保證了疊前處理是在一個擁有確切基準面高程的面上進行；4、近似層替換靜校正方法，即滿足了偏移中原點盡量接近地面的條件，也滿足了盡可能地保持原有波場特征，不存在高速介質填充的影響；5、解決了地震剖面基準面的時深轉換問題，避免了基準面高程近似換算產生的誤差。
圖1本發明實施例基準面與低降速層的替換；圖2低速層剝離后的底界面；圖3近似層替換后的觀測面；圖4設計的深度域理論模型；圖5近似層替換校正前后的CMP道集對比；圖6疊加剖面和校正到水平基準面后的疊加剖面；圖7速度場(左) 深度域剖面(右)。
具體實施例方式
本發明在滿足靜校正量最小的前提下將地震數據一次校正到一個具有確切高程的基準面上，使速度場的畸變也達到最小，得到的基準面有確切的高程概念，偏移也可以在這個高程面上進行，偏移后再校正到一個水平面上，減少靜校正對成像的影響。
基于射線理論，地震波在低降速帶鉛垂傳播，這只有在低降速層的速度遠遠低于底界速度時近似成立，因此，僅通過靜校時移并不能恢復靜校正后等效基準面觀測的地震波場，時移越大波場畸變越大，這個靜校正時移單從疊加來看，只要基準面選擇合適，對疊加的影響不大，但時距曲線所反映的速度受到影響，實際上無法克服靜校正方法本身帶來的誤差，應在疊加之前盡可能小地改造地震波場，使靜校正量盡可能小，并使處理的基準面有確切的高程。
本發明所論述的靜校正方法，就是用最接近表層結構的均勻介質替換實際的非均勻介質，把影響疊加成像的高頻分量去掉，保持地表觀測的地震波場，將靜校正的影響降到最低。
本發明具體實現方法為1)用常規地震勘探方法采集記錄地震數據；2)用常規方法調查記錄近地表的結構和速度物理量；計算數據包括大地的測量信息和野外表層調查的信息，大地的測量信息有觀測點位置坐標、地表高程，表層調查的信息是經過專業地球物理人員通過分析解釋得到的近地表的結構和速度物理量。
3)計算平滑地表高程地表高程的平滑目的是確定一個浮動基準面，這個浮動基準面要滿足在幾個相鄰的CMP或面元(視速度分析的面元組合個數，比如5或9個CMP道集，道集個數的具體取值依據地下構造傾角的實際大小而定)所跨越的空間內，起伏的高差用充填速度換算成時間量應小于1/2波形周期，不至于影響NMO和速度分析，速度分析是根據不同速度校正后的疊加能量確定，若CMP道集各道基準面差異，影響疊加能量的大小，所以對高程要有足夠的的平滑半徑。
e‾=1nΣi=1Λnei,i∈D]]>式中e為平滑后的基準面高程，e為實測的地表高程，D為給定半徑內的高程集合，n為平滑點數。
4)計算平滑低降速層的速度。
低降速帶速度的各向異性是產生短中長波長靜校正原因，同樣也可以通過平滑方式將這部分異常去掉，平滑后的速度作為填充速度以補償剝離的時間量，使靜校正量達到最小，大與小是個相對概念，是填充與剝離量的平衡。
v‾=1nΣj=1Λnvi,j∈U]]>式中v為平滑后的低降速帶平均速度，v為實測的低降速帶平均速度，U為給定半徑內的低降速帶速度集合，n為平滑點數。
5)剝離與填充剝離量的計算完全依據地表的高程、低降速帶的速度和厚度，一直剝離到低降速帶底界。填充時對于同一個CMP或CMP面元采用統一的基準面，基準面的高程由CMP或CMP面元所在的空間位置對應的e確定，填充也直接到這個基準面。對于一個CMPm的靜校正量CMPm=e‾-E+Σi=0n-1Hiv‾-Σi=0n-1Hivi,]]>式中n為低降速帶分層個數，vi為低降速帶各層的速度，E為地表高程，H為低降速帶各層的厚度。
由于在靜校正應用之前，基準面生成和高低頻靜校正分量的計算與地震勘探的觀測系統無關，這與常規的CMP參考面建立方法不一樣，常規方法是按一定的道距和線距內的基準面靜校正量平滑得到，在觀測系統變化或覆蓋次數突變的位置，往往產生CMP參考面的錯斷或分離的高低頻分量不正確。
6)采用常規的方法對完成基于高程面上的偏移成像處理和剖面解釋后的時深轉換。
本發明驗證過程如下。深度模型的設計如圖4所示，地表高程是實測的，低降速帶厚度變化范圍在96m-167m之間，低降速帶速度為800m/s。基準面通過對地表高程的平滑得到(平滑半徑4000m/s)。圖5為地表各向異性校正前后的CMP道集對比，從這個圖可以看出，各CMP道集的t0時間基本沒變，只是去掉了影響動校疊加的靜校正高頻部分。圖6(左)是相應的疊加剖面，由于受浮動基準面與表層低速介質的影響，反射相位的空間形態發生變化，圖6(右)是將浮動基準面校正到水平基準面的結果，構造形態完全恢復為水平。如圖7(左)為速度分析得到的疊加速度場，同疊加剖面一樣，速度場的空間形態也發生變化，在浮動基準面上轉深后，由于浮動基準面是有確切高程含義的空間域基準面，改變基準面的空間位置時并不引入新的誤差，可完全恢復其真實的構造形態。圖7(右)是由該速度場轉深后并校正到水平基準面的深度剖面，形態與模型設計相同。
偏移也存在一個基準面問題，特別是在地表起伏較大的地區，由于靜校正假設地震波的傳播在表層是垂直入射、垂直出射，若采用遠離地表的基準面，偏移過程中波場的傳播特征與實際不符，但為了減少波場特征的改變和偏移造成的誤差，處理中偏移的原點盡量接近地面，且基準面應是一個平面。當地表高差較大時，用不存在的高速介質填充或替換低速介質，都與實際的射線不符，零速度層法偏移結果直接受地表到統一基準面填充速度的影響，通常偏移基準面與浮動基準面之間應是實際的低速層速度，而不是填充速度。近似層替換靜校正方法，即滿足了偏移中原點盡量接近地面的條件，也滿足了盡可能地保持原有波場特征，不存在高速介質填充的影響。
權利要求
1.一種近似層替換靜校正方法，其特征在于用接近表層結構的均勻介質替換實際的非均勻介質，把影響疊加成像的高頻分量去掉，保持地表觀測的地震波場，將靜校正的影響降到最低；具體步驟為1)用常規地震勘探方法采集記錄地震數據；2)用常規方法調查記錄近地表的結構和速度物理量；3)計算平滑地表高程確定一個浮動基準面，浮動基準面滿足在幾個相鄰的CMP或面元所跨越的空間內，起伏的高差用充填速度換算成時間量應小于1/2波形周期，不影響NMO和速度分析，計算e‾=1nΣi=1Λnei]]>i∈D，式中e為平滑后的基準面高程，e為實測的地表高程，D為給定半徑內的高程集合，n為平滑點數；4)計算平滑低降速層的速度通過平滑方式去掉低降速帶速度，平滑后的速度作為填充速度以補償剝離的時間量，使靜校正量達到最小，計算v‾=1nΣj=1Λnvi]]>j∈U，式中v為平滑后的低降速帶平均速度，v為實測的低降速帶平均速度，U為給定半徑內的低降速帶速度集合；5)剝離與填充計算依據地表的高程、低降速帶的速度和厚度，剝離到低降速帶底界，對于同一個CMP或CMP面元采用統一的基準面，基準面的高程由CMP或CMP面元所在的空間位置對應的e確定，填充到這個基準面，對于一個CMPm的靜校正量CMPm=e‾-E+Σi=0n-1Hiv‾-Σi=0n-1Hivi,]]>式中n為低降速帶分層個數，Vi為低降速帶各層的速度，E為地表高程，H為低降速帶各層的厚度；6)采用常規的方法對完成基于高程面上的偏移成像處理和剖面解釋后的時深轉換。
2.根據權利要求1所述的一種近似層替換靜校正方法，其特征在于，步驟2)中所述的近地表的結構和速度物理量包括已知的大地的測量信息和野外表層調查的信息，大地的測量信息有觀測點位置坐標、地表高程。
3.根據權利要求1所述的一種近似層替換靜校正方法，其特征在于，步驟中3)中所述的面元組合個數為5-9個CMP道集。
4.根據權利要求1所述的一種近似層替換靜校正方法，其特征在于，步驟中3)中所述的速度分析根據CMP道集各道基準面差異，影響疊加能量的大小，滿足對高程的平滑半徑。
全文摘要
本發明是涉及油氣、煤田等地震采集的數據進行校正的近似層替換靜校正方法，采用接近表層結構的均勻介質替換實際的非均勻介質，把影響疊加成像的高頻分量去掉，保持地表觀測的地震波場，將靜校正的影響降到最低；具體步驟為1)用常規地震勘探方法采集記錄地震數據；2)用常規方法調查記錄近地表的結構和速度物理量；3)計算平滑地表高程；4)計算平滑低降速層的速度；5)剝離與填充計算；6)采用常規的方法對完成基于高程面上的偏移成像處理和剖面解釋后的時深轉換。本發明可消除由于近地表非均質介質引起的地震波不等量時間延遲，以滿足地震資料處理和解釋的需要。
文檔編號G01V1/28GK1948999SQ200510107940
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月10日 優先權日2005年10月10日
發明者鄭鴻明, 婁兵, 楊曉海, 蔣立, 陳志剛 申請人:中國石油天然氣股份有限公司