一種地震成像的數據處理方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及地震勘探技術領域，具體而言，涉及一種地震成像的數據處理方法和 裝置。
【背景技術】
[0002] 自20世紀60年代以來，VSP地震作為一項新的地震勘探技術，得到了長足的發展 和廣泛的應用。VSP資料可用于標定地震地質層位、預測VSP觀測井段之下反射地層、研究 井筒周圍構造細節、檢測裂縫和預測壓力等。利用VSP資料還可以提取多種地震波運動學 和動力學信息，如，泊松比、各向異性參數、品質因子和波阻抗及VSP地震子波等，用于輔助 地面地震資料的處理和解釋。
[0003] VSP根據震源與井下檢波器的水平距離可分為零偏VSP或非零偏VSP。眾所周知， 零偏VSP是在水平介質情況下發展起來的一維地震勘探，主要用于求取準確的縱波地震速 度和標定地震層位。在地層水平假設條件下，對零偏VSP上行反射波進行縱波初至靜校正， 上行反射同相軸得到拉平而獲得上行縱波拉平剖面，然后沿縱波初至進行走廊切除并疊加 可得到走廊疊加記錄，利用上行縱波拉平剖面或走廊疊加記錄標定地質層位是零偏VSP最 廣泛的用途之一。時至今日，上述處理流程，作為常規零偏VSP地震資料處理的基本要求被 寫入有關垂直地震剖面法勘探技術規范。
[0004] 隨著VSP地震勘探技術的不斷發展，人們發現，當地質構造復雜、地層傾角較大情 況下，零偏VSP上行反射波按上述處理流程處理，反射同相軸并不能得到有效拉平，因此著 手研究走廊疊加記錄的傾角時差校正問題。事實上，高陡構造區零偏VSP已不屬于一維地 震，所得到的也不僅僅是地震P波，還存在強上、下行SV波，在很多情況下，SV波甚至比P 波反射更強。如果零偏VSP記錄以上行SV波為主，所謂的傾角時差校正，并不可能將上行 SV波記錄拉平。因此，目前常規零偏VSP處理，已無法滿足高陡構造區零偏VSP地震勘探需 要。此外，在復雜高陡構造情況下，VSP觀測井段之下的地震反射信息并非來自與井筒相交 地層的反射，而是來自于離開井筒一定距離的地層，其間可能出現斷層或復雜構造，因此在 復雜高陡構造區，目前的常規零偏VSP地層預測方法也存在嚴重問題甚至誤導地層解釋。
【發明內容】
[0005] 為了克服現有技術的不足，本發明提供一種地震成像的數據處理方法和裝置。
[0006] 根據本發明實施例的一個方面，提供了一種地震成像的數據處理方法，含有以下 步驟：
[0007] 首先拾取零偏VSP縱波初至和一定數量的上行強反射波場（包括上行P波和上行 SV波），建立井筒附近地層初始速度模型，再從零偏VSP射線追蹤入手，采用常速度梯度復 雜介質雙向射線追蹤方法實現零偏VSP上行P波和上行SV波的二維地震成像，并通過模型 和實際高陡構造零偏VSP資料的處理，驗證有效性。
[0008] 進一步地，還含有以下步驟；
[0009] 步驟1、拾取零偏VSP縱波初至和一定數量的上行強反射波場，建立井筒附近地層 縱波速度初始模型；
[0010] VSP上行反射波場包含反射界面的傾角信息，加上零偏VSP縱波初至所得到的速 度信息，建立VSP上行縱波成像所需要的初始速度模型；
[0011] 初始傾角的計算公式如下：
[0012]
[0013]
[0014] sin a = t3sin β /t5 (Ic)
[0015] 式中，tl和t2分別為震源到接收點Gl和G2的直達波初至時間，t3和t4分別為 震源到接收點Gl和G2的一次上行反射波時間，t5為震源S到虛震源S*的旅行時間，α為 反射地層R的傾角，β為t3 -次上行反射與井筒所形成的張角。
[0016] 步驟2、采用三次樣條函數描述地質界面并對速度場進行平滑處理；
[0017] 幾何地震學是波動地震學的高頻近似，射線追蹤要求地質界面和速度場具有一定 的平滑度，宜采用三次樣條函數描述上述地質界面并對速度場進行一定程度的平滑處理， 使其充分光滑；
[0018] 步驟3、對上述速度模型進行網格化處理及對網格內速度進行常速度梯度處理；
[0019] 求取每個網格內的速度梯度，使網格內的速度場描述為：
[0020] c (r) = c。+λ · r，這里c0是恒定速度，乂 = vr[c⑴]是速度梯度；
[0021] 步驟4、采用常速度梯度射線追蹤法分別從炮點和每個檢波點進行雙向射線追 蹤；
[0022] 當網格或速度梯度滿足：予< 1，相當于網格或速度梯度足夠小時，借助于Taylor 級數展開，得到恒定速度梯度場射線追蹤近似公式
[0023]
[0024]
[0025]
[0026] 式中，r。為射線在每個單元入口處的坐標，c。為單元入口處的速度，η。為入口處的 射線方向，r (s)為射線在單元內路徑S處的坐標，n (s)為該處的射線方向，t (s)為射線在 單元內沿路徑S旅行的傳播時間；公式（2)，（3)，（4)為常速度梯度射線追蹤的基本公式；
[0027] 采用公式（2)、（3)、（4)求出分別從炮點和每個檢波點出射的每條射線在上述所 經過單元網格內的入口坐標r。、出口坐標r (s)、射線傳播方向n (s)和最短傳播路徑S及其 傳播時間t(s);其中，炮點為沿射線的正向追蹤，而檢波點為沿射線的逆向追蹤；
[0028] 步驟5、求取炮點的每條射線與每個檢波點中的每條射線在成像范圍內的交點；
[0029] 步驟6、求取從炮點到每個檢波點的最短射線路徑；
[0030] 對上述步驟5中成像范圍內的每個交點，有M條從炮點出發的射線與某檢波點i 發出的N條射線相交，從炮點出發的第k條射線到交點的傳播時間為Tsk，從檢波點i出 發的第j條射線到交點的傳播時間為Tri j，則由下式可求出從炮點到檢波點i的最小傳播 時間Ti為：
[0031] Ti= min[Ts k+Tr^], (k = 0,. . . M-l, j = Ο,. . . , N-l) (5)
[0032] 步驟7、根據每個檢波器接收到的最小傳播時間Ti精度誤差，加密射線或網格；
[0033] 根據snell定律，計算由上述（5)式求出的從炮點出發的射線在交點處的反射方 向Ns，并與同樣由（5)式求出的從檢波點出發的射線方向比較，如果兩者相差太大，說明由 炮點和檢波點出發的射線不夠多，加密射線，重復步驟4到7,或者網格密度較低，加密網 格，重復步驟3到7;
[0034] 步驟8、對VSP上行P波進行成像處理；
[0035] 如反射P波無法得到成像，說明速度場存在誤差，給出地層傾角（或速度）一個小 的擾動（修正項），修正速度模型，繼續完成步驟2到8的處理，直到成像剖面上同一反射界 面上的反射能量得到聚焦（成像）；
[0036] 步驟9、上行SV波成像過程；
[0037] 對VSP上行SV波，由于從炮點到發射點的傳播為縱波，因此，上述縱波速度模型及 從炮點出發的縱波射線追蹤不用做任何修改；
[0038] 而橫波速度一是可以根據零偏VSP分離的下行橫波求取，另外同樣可以在上行SV 波剖面上，根據上行反射SV波及其與同一界面上的P波的時差求得；
[0039] 再根據上述縱波速度模型，用縱波速度換成橫波速度得到橫波速度模型，用橫波 速度模型從檢波點出發沿射線逆向追蹤；重復上述步驟5至9,就可得到上行SV波地震成 像；只不過最終上行SV波成像需要根據上行P波成像來判斷其正確與否，如果同一界面上 的上行SV波和上行P波成像到同一位置，說明上行SV波得到正確成像，否則修改橫波速度 模型，重復步驟3到9。
[0040] 根據本發明實施例的另一個方面，提供了一種地震成像的數據處理方法，包括：獲 取零偏垂直地震剖面上的縱波初至信息和上行反射波場信息；根據上述縱波初至信息和上 述上行反射波場信息建立井筒周圍地層的速度模型；以及根據上述速度模型生成與上述上 行反射波場信息相對應的上行反射波的二維地震圖像。
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