專利名稱：一種地震散射p-p波成像速度分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地震波速度參數(shù)提取與成像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種地震散射P-P 波成像速度分析方法。
背景技術(shù)：
速度是地震波傳播的基礎(chǔ)，是成像的關(guān)鍵因素之一，速度獲取的準(zhǔn)確與否，直接關(guān) 系到地震波成像精確程度。傳統(tǒng)地震波成像技術(shù)的速度獲取出發(fā)點(diǎn)均源于反射波時距方 程速度分析技術(shù)，這是傳統(tǒng)地震波成像技術(shù)弊端的根源。反射波在地震波成份中是非常有 限的，而反射波與其它成份地震波傳播的規(guī)律是不同的，把其它成份的地震波愣是用反射 理論來處理，所獲得的速度參數(shù)必定不精確；另外，共中心點(diǎn)(CMP)道集處理技術(shù)是針對水 平層狀均勻介質(zhì)模型發(fā)展起來的一套處理技術(shù)，嚴(yán)格來說，該技術(shù)只適用于水平層狀均勻 介質(zhì)，而實際中，這種理想的情況幾乎找不到。隨后，在反射理論的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來了疊后 偏移成像技術(shù)和疊前部分偏移+疊后偏移技術(shù)，成像效果比常規(guī)水平疊加技術(shù)大大改觀， 但還是難以跳出基于反射理論處理非反射波成份存在弊端的怪圈；緊接著發(fā)展了疊前偏移 成像技術(shù)，在某種程度上是以增大運(yùn)算成本為代價的一種成像技術(shù)，速度模型還是該成像 技術(shù)的關(guān)鍵，雖然用修正速度模型的手段弱化了基于CMP道集處理獲取初始速度模型的弊 端，但如何修正速度模型才能正確成像的問題又?jǐn)[在眼前，因為地下未知的地質(zhì)情況正是 想要通過處理地震數(shù)據(jù)所想獲取的，也就是速度模型預(yù)先不知道，速度模型修正準(zhǔn)確與否 直接關(guān)系到地震波成像的效果，所以疊前偏移成像技術(shù)還是跳進(jìn)了一個如何修正速度模型 與地震波精確成像矛盾的怪圈。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出了 一種地震散射P-P波成 像速度分析方法，與傳統(tǒng)地震波速度分析技術(shù)相比較，在傳統(tǒng)覆蓋次數(shù)一定的情況下，由于 充分利用上了所有采集到的地震信息進(jìn)行速度分析，本發(fā)明比傳統(tǒng)速度分析技術(shù)的疊加次 數(shù)大大提高，這樣不但使有效散射波能量聚焦能力更強(qiáng)，而且能有效提高信噪比，同時利用 上了傳統(tǒng)意義上的繞射波、斷面波等異常波信息進(jìn)行速度分析，因此，該方法能更精確地獲 取成像速度，尤其是對構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)和低信噪比地區(qū)的地震資料，能有效避免傳統(tǒng)技術(shù)中 異常波的偽能量團(tuán)影響的弊端，同時可減小多次波的影響。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種地震散射P-P波成像速度分 析方法，包括如下步驟第一步將地震數(shù)據(jù)讀取到二維數(shù)組F中，同時將觀測系統(tǒng)參數(shù)加載到原始地震 數(shù)據(jù)道頭中，并依據(jù)觀測系統(tǒng)和采集參數(shù)計算出散射點(diǎn)位置和坐標(biāo)；第二步依據(jù)散射波時距雙曲線方程，在炮集上，固定tM的情況下，任意選擇一個 速度vk，該速度可以確定一條雙曲線軌跡，并沿該雙曲線軌跡對各炮檢距上的散射振幅進(jìn) 行疊加或相關(guān)，然后再對同一散射點(diǎn)的能量加權(quán)求和，便得到相應(yīng)的平均振幅F
式中。=t/Δ τ，Δ τ為采樣率，tj為延遲時，m為地震記錄總道數(shù)，j為道序 號(j = 1,2……m)，i為采樣點(diǎn)序號(j = 1,2……η)。依據(jù)下列公式，提取地震散射P-P波傳播速度。散射 P-P 波時距雙曲線方程 散射 P-P 波正常時差 散射P-P波成像速度Vp
式中，j = 1,2,…，m為地震道號，、為延遲時間，Ztlj為散射點(diǎn)距地表視深度，Vp 為地震波傳播速度，Lj為炮散距，Xj為炮檢距。當(dāng)Vk為準(zhǔn)確的散射P-P波成像速度時，不同炮檢距地震道上的振幅同相疊加或相 關(guān)，疊加振幅最大，沿不同速度定義的雙曲線軌跡計算疊加振幅就是對雙曲線軌跡上的地 震道進(jìn)行相關(guān)性度量，通過不同速度對應(yīng)的疊加振幅；第三步制作速度譜。首先選定一系列雙程垂直旅行時間t01，t02, t03, Λ，t0i, At0n對于每一個雙程散射時間tM，再選定一系列的散射成像速度，對應(yīng)關(guān)系為一對 多V1, v2, V3, A vk, A vM‘掃描時間和正常時差校正掃描速度應(yīng)該包括所有旅行時間和可能的散射成像 速度，計算每個網(wǎng)格點(diǎn)(t(li，Vk)上的平均振幅F(‘，vJ以等值線的形式顯示出來，就得到 了用于速度分析的速度譜。為了使速度譜中的平均振幅更加穩(wěn)定、突出，實際用時一般選擇以(tM，vk)所定義 的散射雙曲線為中心、寬度為一個子波長度為時窗，計算這個時窗內(nèi)的平均能量或平均振 幅，據(jù)此計算結(jié)果繪制速度譜。
常用的判別準(zhǔn)則有如下幾種 平均振幅能量準(zhǔn)則 平均振幅準(zhǔn)則 相似系數(shù)準(zhǔn)則 式中，Tji =、/Δ τ，Δ τ為采樣率，、為延遲時，N為信號延續(xù)時窗內(nèi)的采樣點(diǎn) 數(shù)，m為地震記錄總道數(shù)，j為道序號(j = 1,2……m)，i為采樣點(diǎn)序號(i = 1,2……η)。
本發(fā)明基于點(diǎn)散射地質(zhì)模型，依據(jù)地震散射波時距雙曲線規(guī)律，對具有更為廣泛 意義的地震散射波進(jìn)行速度分析。與傳統(tǒng)地震波速度分析技術(shù)相比較，在傳統(tǒng)覆蓋次數(shù)一 定的情況下，由于充分利用上了所有采集到的地震信息進(jìn)行速度分析，本發(fā)明比傳統(tǒng)速度 分析技術(shù)的疊加次數(shù)大大提高，這樣不但使有效散射波能量聚焦能力更強(qiáng)，而且能有效提 高信噪比，同時利用上了傳統(tǒng)意義上的繞射波、斷面波等異常波信息進(jìn)行速度分析，因此， 該方法能更精確地獲取成像速度，尤其是對構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)和地信噪比地區(qū)的地震資料，能 有效避免傳統(tǒng)技術(shù)中異常波的偽能量團(tuán)影響的弊端，同時可減小多次波的影響。
圖1為本發(fā)明地震散射波時距曲線圖，其中圖1(a)是地震散射波時距曲線圖；圖 1(b)是圖中參數(shù)說明。圖2為本發(fā)明制作散射波成像速度譜原理圖。圖3為本發(fā)明斷層地質(zhì)模型、測線布設(shè)及速度分析位置圖。圖4為本發(fā)明斷層模型地震資料部分炮集記錄圖。 圖5為本發(fā)明斷層模型散射P-P波成像速度分析，圖5 (a)是CSP80速度譜，圖5 (b) 是CSP120速度譜，圖5 (C)是CSP200速度譜。圖6為本發(fā)明實際地震勘探資料單炮地震記錄圖。圖7為本發(fā)實際地震勘探資料CSP500速度譜。圖8為本發(fā)明斷層模型地震數(shù)據(jù)采集參數(shù)。圖9為本發(fā)明實際地震勘探數(shù)據(jù)采集參數(shù)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見附圖1、2、3、4、5、6、7、8、9，一種地震散射P-P波成像速度分析方法，包括如下
步驟第一步將地震數(shù)據(jù)讀取到二維數(shù)組F中，同時將觀測系統(tǒng)參數(shù)加載到原始地震 數(shù)據(jù)道頭中，并依據(jù)觀測系統(tǒng)和采集參數(shù)計算出散射點(diǎn)位置和坐標(biāo)；第二步依據(jù)散射波時距雙曲線方程，在炮集上，固定tM的情況下，任意選擇一個 速度vk，該速度可以確定一條雙曲線軌跡，并沿該雙曲線軌跡對各炮檢距上的散射振幅進(jìn) 行疊加或相關(guān)，然后再對同一散射點(diǎn)的能量加權(quán)求和，便得到相應(yīng)的平均振幅F 式中。=t/ Δ τ , Δ τ為采樣率，tj為延遲時，m為地震記錄總道數(shù)，j為道序 號(j = 1,2……m)，i為采樣點(diǎn)序號(i = 1,2……η)。依據(jù)下列公式，提取地震散射P-P波傳播速度。散射ρ-ρ 波時距雙曲線方程 散射P-P 波正常時差 散射P-P 波成像速度 式中，j = 1,2,…，m為地震道號，為延遲時間，Z0i為散射點(diǎn)距地表視深度，vP 為地震波傳播速度，Lj為炮散距，Xj為炮檢距。當(dāng)Vk為準(zhǔn)確的散射P-P波成像速度時，不同炮檢距地震道上的振幅同相疊加或相 關(guān)，疊加振幅最大，沿不同速度定義的雙曲線軌跡計算疊加振幅就是對雙曲線軌跡上的地 震道進(jìn)行相關(guān)性度量，通過不同速度對應(yīng)的疊加振幅；第三步制作速度譜。首先選定一系列雙程垂直旅行時間t0i，t02，t03，A，t0i At0n對于每一個雙程散射時間tM，再選定一系列的散射成像速度，對應(yīng)關(guān)系為一對 多V1, v2, V3, A vk, A vM‘掃描時間和正常時差校正掃描速度應(yīng)該包括所有旅行時間和可能的散射成像 速度，計算每個網(wǎng)格點(diǎn)αΜ，vk)上的平均振幅^χ‘，νλ)以等值線的形式顯示出來，就得到 了用于速度分析的速度譜。為了使速度譜中的平均振幅更加穩(wěn)定、突出，實際用時一般選擇以(tM，vk)所定義 的散射雙曲線為中心、寬度為一個子波長度為時窗，計算這個時窗內(nèi)的平均能量或平均振 幅，據(jù)此計算結(jié)果繪制速度譜。常用的判別準(zhǔn)則有如下幾種平均振幅能量準(zhǔn)則乂 平均振幅準(zhǔn)則 相似系數(shù)準(zhǔn)則 式中，rji =、/Δ τ，Δ τ為采樣率，、為延遲時，N為信號延續(xù)時窗內(nèi)的采樣點(diǎn) 數(shù)，m為地震記錄總道數(shù)，j為道序號(j = 1,2……m)，i為采樣點(diǎn)序號(i = 1,2……η)。實施例一以一含有51炮，每炮64道，每道1024個采樣點(diǎn)的斷層模型地震資料為例說明本 實例的實施步驟 第一步將含有51炮，每炮64道，每道1024個采樣點(diǎn)的地震數(shù)據(jù)讀取到二維數(shù)組 F中，同時將觀測系統(tǒng)參數(shù)加載到原始地震數(shù)據(jù)道頭中，并依據(jù)觀測系統(tǒng)和采集參數(shù)計算出 散射點(diǎn)位置和坐標(biāo)；第二步依據(jù)散射波時距雙曲線方程，在炮集上，固定tM的情況下，任意選擇一個 速度vk，該速度可以確定一條雙曲線軌跡，并沿該雙曲線軌跡對各炮檢距上的散射振幅進(jìn) 行疊加或相關(guān)，然后再對同一散射點(diǎn)的能量加權(quán)求和，便得到相應(yīng)的平均振幅；第三步，制作速度譜。首先選定一系列雙程垂直旅行時間0 512ms，步長為0. 5ms ；對于每一個雙程散射時間，再選定一系列的散射P-P波成像速度1000 3000m/ s，步長為30m/s?！畳呙钑r間和正常時差校正掃描速度應(yīng)該包括所有旅行時間和可能的散射成像 速度，計算每個網(wǎng)格點(diǎn)αΜ，vk)上的平均振幅ν4)以等值線的形式顯示出來，就得到 了用于速度分析的散射P-P波速度譜。為了使速度譜中的平均振幅更加穩(wěn)定、突出，實際用時一般選擇以(tM，vk)所定義 的散射雙曲線為中心、寬度為一個子波長度為時窗，該時窗長度為30ms，計算這個時窗內(nèi)的 平均能量或平均振幅，據(jù)此計算結(jié)果繪制速度譜。實施例二以一含有161炮，每炮240道，每道2000個采樣點(diǎn)的實際勘探地震資料為例說明 本實例的實施步驟第一步將含有161炮，每炮240道，每道2000個采樣點(diǎn)的地震數(shù)據(jù)讀取到二維數(shù) 組F中，同時將觀測系統(tǒng)參數(shù)加載到原始地震數(shù)據(jù)道頭中，并依據(jù)觀測系統(tǒng)和采集參數(shù)計 算出散射點(diǎn)位置和坐標(biāo)；第二步依據(jù)散射波時距雙曲線方程，在炮集上，固定‘的情況下，任意選擇一 個速度vk，該速度可以確定一條雙曲線軌跡，并沿該雙曲線軌跡對各炮檢距上的散射振幅 進(jìn)行疊加或相關(guān)，然后再對同一散射點(diǎn)的能量加權(quán)求和，便得到相應(yīng)的平均振幅；第三步，制作速度譜。首先選定一系列雙程垂直旅行時間0 4000ms，步長為 2. Oms ；對于每一個雙程散射時間‘，再選定一系列的散射P-P波成像速度2000 5500m/ s，步長為30m/s?！畳呙钑r間和正常時差校正掃描速度應(yīng)該包括所有旅行時間和可能的散射成像 速度，計算每個網(wǎng)格點(diǎn)αΜ，vk)上的平均振幅以等值線的形式顯示出來，就得到 了用于速度分析的散射P-P波速度譜。為了使速度譜中的平均振幅更加穩(wěn)定、突出，實際用時一般選擇以(tM，Vk)所定義 的散射雙曲線為中心、寬度為一個子波長度為時窗，該時窗長度為50ms，計算這個時窗內(nèi)的 平均能量或平均振幅，據(jù)此計算結(jié)果繪制速度譜。
權(quán)利要求
一種地震散射P P波成像速度分析方法，其特征在于，包括如下步驟第一步將地震數(shù)據(jù)讀取到二維數(shù)組F中，同時將觀測系統(tǒng)參數(shù)加載到原始地震數(shù)據(jù)道頭中，并依據(jù)觀測系統(tǒng)和采集參數(shù)計算出散射點(diǎn)位置和坐標(biāo)；第二步依據(jù)散射波時距雙曲線方程，在炮集上，固定t0i的情況下，任意選擇一個速度vk，該速度可以確定一條雙曲線軌跡，并沿該雙曲線軌跡對各炮檢距上的散射振幅進(jìn)行疊加或相關(guān)，然后再對同一散射點(diǎn)的能量加權(quán)求和，便得到相應(yīng)的平均振幅 <mrow><mover> <mi>F</mi> <mo>‾</mo></mover><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mi>m</mi></mfrac><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi></munderover><msub> <mi>F</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>+</mo><msub> <mi>r</mi> <mi>j</mi></msub> </mrow></msub> </mrow>式中rj＝tj/Δτ，Δτ為采樣率，tj為延遲時，m為地震記錄總道數(shù)，j為道序號(j＝1，2……m)，i為采樣點(diǎn)序號(i＝1，2……n)。依據(jù)下列公式，提取地震散射P P波傳播速度。散射P P波時距雙曲線方程散射P P波正常時差散射P P波成像速度vP式中，j＝1，2，…，m為地震道號，tji為延遲時間，z0i為散射點(diǎn)距地表視深度，vP為地震波傳播速度，Lj為炮散距，Xj為炮檢距。當(dāng)vk為準(zhǔn)確的散射P P波成像速度時，不同炮檢距地震道上的振幅同相疊加或相關(guān)，疊加振幅最大，沿不同速度定義的雙曲線軌跡計算疊加振幅就是對雙曲線軌跡上的地震道進(jìn)行相關(guān)性度量，通過不同速度對應(yīng)的疊加振幅；第三步制作速度譜。首先選定一系列雙程垂直旅行時間t01，t02，t03，Λ，t0i，Λt0n對于每一個雙程散射時間t0i，再選定一系列的散射成像速度，對應(yīng)關(guān)系為一對多v1，v2，v3，Λvk，ΛvMt0i掃描時間和正常時差校正掃描速度應(yīng)該包括所有旅行時間和可能的散射成像速度，計算每個網(wǎng)格點(diǎn)(t0i，vk)上的平均振幅以等值線的形式顯示出來，就得到了用于速度分析的速度譜。為了使速度譜中的平均振幅更加穩(wěn)定、突出，實際用時一般選擇以(t0i，vk)所定義的散射雙曲線為中心、寬度為一個子波長度為時窗，計算這個時窗內(nèi)的平均能量或平均振幅，據(jù)此計算結(jié)果繪制速度譜。常用的判別準(zhǔn)則有如下幾種平均振幅能量準(zhǔn)則平均振幅準(zhǔn)則相似系數(shù)準(zhǔn)則式中，rji＝tji/Δτ，Δτ為采樣率，tji為延遲時，N為信號延續(xù)時窗內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，m為地震記錄總道數(shù)，j為道序號(j＝1，2……m)，i為采樣點(diǎn)序號(i＝1，2……n)。FSA00000146858900011.tif,FSA00000146858900013.tif,FSA00000146858900014.tif,FSA00000146858900015.tif,FSA00000146858900021.tif,FSA00000146858900022.tif,FSA00000146858900023.tif,FSA00000146858900024.tif
全文摘要
一種地震散射P-P波成像速度分析方法，包括如下步驟第一步將地震數(shù)據(jù)讀取到二維數(shù)組F中，同時將觀測系統(tǒng)參數(shù)加載到原始地震數(shù)據(jù)道頭中，并依據(jù)觀測系統(tǒng)和采集參數(shù)計算出散射點(diǎn)位置和坐標(biāo)；第二步依據(jù)散射波時距雙曲線方程，在炮集上，固定t0i的情況下，任意選擇一個速度vk，該速度可以確定一條雙曲線軌跡，并沿該雙曲線軌跡對各炮檢距上的散射振幅進(jìn)行疊加或相關(guān)，然后再對同一散射點(diǎn)的能量加權(quán)求和，便得到相應(yīng)的平均振幅第三步制作速度譜，首先選定一系列雙程垂直旅行時間，具有提高了速度分析技術(shù)的疊加次數(shù)，能有效提高信噪比和能更精確地獲取成像速度的特點(diǎn)。
文檔編號G01V1/30GK101900833SQ20101018947
公開日2010年12月1日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者沈鴻雁 申請人:西安石油大學(xué)