本發(fā)明涉及油氣勘探地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種適用于非水平地表區(qū)域疊前地震數(shù)據(jù)用于實(shí)現(xiàn)深度偏移的方法。

現(xiàn)有技術(shù)

非水平地表探區(qū)(包括山前帶、黃土塬、沙漠等)成像主要存在兩方面的問(wèn)題：一是地表起伏大，表層速度結(jié)構(gòu)多變；二是地下構(gòu)造復(fù)雜，斷層褶皺等發(fā)育，地層產(chǎn)狀多變，這使得該類(lèi)探區(qū)的地震資料信噪比低而且地震道之間的時(shí)間差變化劇烈，給地震成像帶來(lái)了很大的困難。目前，非水平地表探區(qū)地震資料成像常用的方法可以描述為：首先進(jìn)行基準(zhǔn)面校正，將地震數(shù)據(jù)校正到水平基準(zhǔn)面或者起伏較小的浮動(dòng)基準(zhǔn)面，然后應(yīng)用水平地表Kirchhoff疊前深度偏移方法進(jìn)行成像，這種方法會(huì)由于填充速度的誤差引入新的地震道時(shí)間差影響成像的準(zhǔn)確性。此外，國(guó)內(nèi)外有相關(guān)利用逆時(shí)偏移算子進(jìn)行非水平地表直接成像的疊前深度偏移研究，但是由于實(shí)際地震資料信噪比低、速度準(zhǔn)確性差、波動(dòng)方程在描述非水平地表時(shí)網(wǎng)格剖分及邊界處理困難等因素的制約，加之逆時(shí)偏移計(jì)算量巨大，使其難以在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。因此，發(fā)展針對(duì)非水平地表探區(qū)直接成像的實(shí)用化偏移方法至關(guān)重要。

“束”是射線理論表征地震波場(chǎng)的一種升華，利用局部平面波代替射線類(lèi)偏移中“無(wú)寬度”的高頻射線，使束偏移兼具射線類(lèi)偏移和波動(dòng)方程類(lèi)偏移的優(yōu)勢(shì)：延續(xù)了Kirchhoff偏移計(jì)算效率高、實(shí)現(xiàn)便捷、對(duì)非水平地表良好的適應(yīng)性，并且在波場(chǎng)延拓過(guò)程中具有接近于波動(dòng)方程偏移的傳播精度，這使得束偏移成為非水平地表探區(qū)成像的潛力技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是針對(duì)上述問(wèn)題,提供一種地震勘探中的非水平地表直接延拓束偏移方法。該方法利用地表高程和近地表速度直接從真地表進(jìn)行局部平面波分解，偏移過(guò)程中應(yīng)用束積分表示的振幅保真波場(chǎng)算子進(jìn)行延拓成像,解決了常規(guī)方法(基準(zhǔn)面校正+水平地表成像)在非水平地表探區(qū)對(duì)地震波場(chǎng)造成的道間時(shí)差和振幅畸變，能夠充分應(yīng)用非水平地表地震波的傳播特點(diǎn)更加準(zhǔn)確地重現(xiàn)地下介質(zhì)的真實(shí)圖像。

本發(fā)明的地震勘探中的非水平地表直接延拓束偏移方法包含以下內(nèi)容：獲取非水平真地表高程和建模速度場(chǎng)；讀入炮記錄、高程和速度場(chǎng)文件，確定頻 帶、初始束寬和射線采樣；利用地表高程和速度場(chǎng)對(duì)單個(gè)束進(jìn)行成像；所有束成像結(jié)果疊加得到單炮成像結(jié)果；所有單炮成像結(jié)果疊加得到數(shù)據(jù)成像結(jié)果；輸出最終的非水平地表束偏移結(jié)果。

上述方案進(jìn)一步包括：

利用震源和檢波器在地震勘探野外工區(qū)采集地震資料，并對(duì)資料進(jìn)行預(yù)處理和常規(guī)處理；

(1)對(duì)地震資料進(jìn)行速度建模，獲得非水平真地表高程及疊前深度域速度場(chǎng)；

(2)讀入實(shí)際炮集記錄、非水平真地表高程以及疊前深度域速度場(chǎng)三個(gè)數(shù)據(jù)文件，確定成像頻帶范圍(一般為10Hz～50Hz)，然后根據(jù)速度場(chǎng)的幾何平均值和參考頻率確定束初始寬度，最后利用頻帶范圍和初始寬度確定束間隔以及初始射線參數(shù)間隔；

(3)根據(jù)束初始寬度和束間隔劃分成一系列的“束”，然后針對(duì)每個(gè)束進(jìn)行如下操作：利用起伏地表高程和近地表速度對(duì)地震炮集記錄按照公式(1)所示進(jìn)行加窗局部?jī)A斜疊加，分別利用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)射線追蹤計(jì)算震源和檢波器位置處出射的“束”的走時(shí)信息和振幅信息，得到震源到檢波點(diǎn)的延拓波場(chǎng)D(ω,x,x_s)和檢波點(diǎn)到震源的延拓波場(chǎng)U(ω,x,x_s)，然后將對(duì)應(yīng)的延拓波場(chǎng)傾斜疊加道應(yīng)用公式(2)所示的反褶積成像條件進(jìn)行成像，完成一個(gè)束的偏移；

其中，G(L,ω,p_Lx)為中心位于_L處的“束”內(nèi)地震記錄的加窗局部?jī)A斜疊加，ω和ω_r分別為頻率和參考頻率，Ω為非水平地表面，β為“束”出射角，α為地表 傾角，U(ω,x_r,x_s)為檢波點(diǎn)x_r到震源點(diǎn)x_s的延拓波場(chǎng)，w₀為束初始寬度，p_Lx和p_Lz為束射線的初始慢度的x和z分量，h為檢波點(diǎn)x_r與束中心_L的高程差；R(x,x_s)為成像值，D(ω,x,x_s)和U(ω,x,x_s)分別為震源到檢波點(diǎn)的延拓波場(chǎng)和檢波點(diǎn)到震源的延拓波場(chǎng)，π為圓周率，*表示共軛。

(4)對(duì)每個(gè)“束”進(jìn)行循環(huán)，得到所有束的偏移結(jié)果，疊加后得到單個(gè)炮集記錄的成像結(jié)果；

(5)對(duì)每個(gè)單炮記錄進(jìn)行循環(huán)，得到所有單炮的偏移結(jié)果，疊加后得到整個(gè)數(shù)據(jù)的成像結(jié)果。

發(fā)明效果

第一、能夠利用非水平真地表高程和近地表速度直接進(jìn)行局部平面波分解，并加入振幅保真的延拓算子，解決了常規(guī)方法(基準(zhǔn)面校正+水平地表成像)在非水平地表探區(qū)對(duì)地震波場(chǎng)造成的道間時(shí)差和振幅畸變，更加準(zhǔn)確地重現(xiàn)地下介質(zhì)的真實(shí)圖像；

第二、延續(xù)了Kirchhoff偏移計(jì)算效率高、實(shí)現(xiàn)便捷、對(duì)非水平地表良好的適應(yīng)性，并且在波場(chǎng)延拓過(guò)程中具有接近于波動(dòng)方程偏移的傳播精度，能夠較好地解決非水平地表探區(qū)成像效果差或者不能成像的問(wèn)題；

第三、計(jì)算效率高，在同樣的計(jì)算資源下，計(jì)算效率相比于逆時(shí)偏移提高了一半以上。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明方法一種實(shí)施例的具體操作流程圖；

圖2正演炮集記錄；

圖3正演炮集記錄的非水平地表高程；

圖4正演炮集記錄的疊前偏移速度場(chǎng)；

圖5正演炮集記錄對(duì)應(yīng)的非水平地表束偏移結(jié)果；

圖6實(shí)際地震數(shù)據(jù)的炮集記錄；

圖7實(shí)際地震數(shù)據(jù)的非水平地表高程；

圖8實(shí)際地震數(shù)據(jù)的疊前偏移速度場(chǎng)；

圖9實(shí)際地震數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的非水平地表束偏移結(jié)果。

實(shí)施實(shí)例

利用模型數(shù)值模擬得到的正演炮集記錄和野外采集得到的實(shí)際地震數(shù)據(jù)資料，按照本發(fā)明的操作步驟對(duì)正演炮集記錄和實(shí)際地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，說(shuō)明該發(fā)明的應(yīng)用效果。

該發(fā)明的詳細(xì)技術(shù)操作步驟如圖1所示。主要包括以下幾個(gè)步驟：(1)野外采集資料以及常規(guī)處理；(2)獲取非水平真地表高程和建模速度場(chǎng)；(3)讀入炮記錄、高程和速度場(chǎng)文件，確定頻帶、初始束寬和射線采樣；(4)利用地表高程和速度場(chǎng)對(duì)單個(gè)束進(jìn)行成像；(5)所有束成像結(jié)果疊加得到單炮成像結(jié)果；(6)所有單炮成像結(jié)果疊加得到數(shù)據(jù)成像結(jié)果；(7)輸出最終的非水平地表束偏移結(jié)果。

正演炮集記錄實(shí)施實(shí)例1：

(1)利用震源和檢波器在地震勘探野外工區(qū)采集地震資料，圖2所示為利用模型正演模擬得到的炮集記錄；(2)對(duì)地震資料進(jìn)行速度建模，獲得非水平真地表高程(圖3)及疊前深度域速度場(chǎng)(圖4)；(3)讀入實(shí)際炮集記錄、非水平真地表高程以及疊前深度域速度場(chǎng)三個(gè)數(shù)據(jù)文件，此處選擇的成像頻帶范圍為最小頻率10Hz，最大頻率50Hz，根據(jù)速度場(chǎng)的幾何平均值和參考頻率確定的束初始寬度為468m，利用頻帶范圍和初始寬度確定束間隔為418m；(4)根據(jù)束初始寬度和束間隔劃分成一系列的“束”，然后針對(duì)每個(gè)束進(jìn)行如下操作：利用起伏地表高程和近地表速度對(duì)地震炮集記錄按照公式(1)所示進(jìn)行加窗局部?jī)A斜疊加，分別利用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)射線追蹤計(jì)算震源和檢波器位置處出射的“束”的走時(shí)信息和振幅信息，得到震源到檢波點(diǎn)的延拓波場(chǎng)和檢波點(diǎn)到震源 的延拓波場(chǎng)，然后將對(duì)應(yīng)的延拓波場(chǎng)傾斜疊加道應(yīng)用公式(2)所示的反褶積成像條件進(jìn)行成像，完成一個(gè)束的偏移；(5)對(duì)每個(gè)“束”進(jìn)行循環(huán)，得到所有束的偏移結(jié)果，疊加后得到單個(gè)炮集記錄的成像結(jié)果；(6)對(duì)每個(gè)單炮記錄進(jìn)行循環(huán)，得到所有單炮的偏移結(jié)果，疊加后得到整個(gè)數(shù)據(jù)的成像結(jié)果顯示在圖5中，可以看出：本發(fā)明方法得到的非水平地表偏移結(jié)果，壓制了淺層的成像噪音，提高了近地表的成像精度，而且中深層的成像能量得到保持。淺中深層的地質(zhì)構(gòu)造層位成像清晰，位置和深度正確，驗(yàn)證了本發(fā)明方法的準(zhǔn)確性。

實(shí)際地震數(shù)據(jù)實(shí)施實(shí)例2：(1)利用震源和檢波器在地震勘探野外工區(qū)采集地震資料，如圖6，并對(duì)資料進(jìn)行預(yù)處理和常規(guī)處理；(2)對(duì)地震資料進(jìn)行速度建模，獲得非水平真地表高程(圖7)及疊前深度域速度場(chǎng)(圖8)；(3)讀入實(shí)際炮集記錄、非水平真地表高程以及疊前深度域速度場(chǎng)三個(gè)數(shù)據(jù)文件，此處選擇的成像頻帶范圍為最小頻率10Hz，最大頻率50Hz，根據(jù)速度場(chǎng)的幾何平均值和參考頻率確定的束初始寬度為380m，利用頻帶范圍和初始寬度確定束間隔為340m；(4)根據(jù)束初始寬度和束間隔劃分成一系列的“束”，然后針對(duì)每個(gè)束進(jìn)行如下操作：利用起伏地表高程和近地表速度對(duì)地震炮集記錄按照公式(1)所示進(jìn)行加窗局部?jī)A斜疊加，分別利用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)射線追蹤計(jì)算震源和檢波器位置處出射的“束”的走時(shí)信息和振幅信息，得到震源到檢波點(diǎn)的延拓波場(chǎng)和檢波點(diǎn)到震源的延拓波場(chǎng)，然后將對(duì)應(yīng)的延拓波場(chǎng)傾斜疊加道應(yīng)用公式(2)所示的反褶積成像條件進(jìn)行成像，完成一個(gè)束的偏移；(5)對(duì)每個(gè)“束”進(jìn)行循環(huán)，得到所有束的偏移結(jié)果，疊加后得到單個(gè)炮集記錄的成像結(jié)果；(6)對(duì)每個(gè)單炮記錄進(jìn)行循環(huán)，得到所有單炮的偏移結(jié)果，疊加后得到整個(gè)數(shù)據(jù)的成像結(jié)果，如圖9所示。

通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)一步表明：本發(fā)明方法得到的非水平地表偏移結(jié)果，淺 層成像噪音少，構(gòu)造清晰，中深層主要構(gòu)造層位也得到了較好的成像，偏移結(jié)果振幅保真性好，層位偏移深度準(zhǔn)確，驗(yàn)證了本發(fā)明方法的應(yīng)用效果。