源检双定向的勘探地震方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于源检双定向的勘探地震方法。该方法主要针对连续梯度变化介质，基于地震组合原理，同时组合了具有延时激发的震源和具有方向特性的检波器，从最大入射角平面波激发和最小偏移距接收开始，逐渐递减入射角和增加偏移距，直到产生反射波信号为止。该地震观测方式加强了连续介质条件下回折波和反射波的时距曲线区别，根据出现反射波的入射角及时距曲线方程计算最大回折深度，即反射地层的厚度信息。该方法能够沿着地震测线依次观测，从而得到地层厚度的变化。
【专利说明】
源检双定向的勘探地震方法
技术领域
[0001] 本发明属于勘探地震领域，涉及一种基于地震组合原理的震源和检波器双定向的 勘探地震方法，特别是在沉积地区条件下的地震勘探。
【背景技术】：
[0002] 在沉积旋回明显地区，地下介质的物理参数随深度呈线性变化。在这种连续介质 条件下，地震波在无反射界面情况下，只产生回折波，并且回折波的射线路径是一系列的圆 弧;而在有反射界面情况下，回折波达到最大回折深度，将产生地层界面的反射波。常规地 震采集观测方式，回折波与反射波时距曲线有较大重叠(地震勘探第四版，何樵登等著，地 质出版社，2009)，并不容易识别和区分回折波与反射波信号。
[0003] 基于地震组合原理，震源的组合通过波场的干涉叠加可以激发定向波场，而检波 器组合通过方向特性可以加强接收某方向的平面波场。这两种组合方式结合强化了地震方 法观测平面波场的能力，而回折波作为一种经地下介质传播的特殊直达波，需要利用地震 组合原理，重新设计地震观测方式来更好的识别和观测，从而获得回折深度等地层信息。
【发明内容】
：
[0004] 本发明针对现有技术的不足，提供一种基于地震组合原理的震源和检波器双定向 的勘探地震方法。
[0005] 本发明针对沉积地区的连续介质地层，根据其地震波时间场的变化规律，设计了 基于地震组合原理的观测方法，通过组合激发平面波场，其入射角从大至小，组合接收排列 偏移距从小至大的观测方法。这种源检双组合定向的方法，可以更容易的观测到回折波，以 及达到最大回折深度的反射波，记录此时的入射角信息，再根据时距曲线方程，计算反射地 层的厚度。
[0006] -种基于源检双定向的勘探地震方法包括下述方法和步骤：
[0007] a、根据沉积地层调测资料，建立连续介质速度梯度函数，设地表速度为νο，β为速 度随深度变化速率系数，ζ是深度参数，则速度函数为ν(ζ) = ν〇( 1+βζ);
[0008] b、测线小粧号开始布设震源，激发入射角为α的平面波，即按照地震组合原理，设 计震源组合，首先给α = 90° ;
[0009] c、速度随深度线性规律分布时，地震波等时线是圆弧。根据连续介质地震波的时 间场和时距曲线，分别计算等时线圆心位置，与地表测线交点，根据相交位置确定接收的最 小偏移距；
[0010] d、以最小偏移距为中心，根据组合检波器的方向特性，设计反射角为α时组合检波 器通放带响应最大的组合方式；
[0011] e、观测接收到的地震信号，α = 9 0 °时收到地表直达波，α〈 9 0 °时首先接收到回折 波，随之接收反射波；
[0012] f、以Δα度间隔减小入射角α，即依次激发入射角为90°-八€1、90°-2八€ [、"_的平面 波场，重复设计步骤b_e，直到观测到反射波为止，记录此时的激发入射角ar;
[0013] g、根据入射角ar计算反射地层厚度，计算公式为
[0014] h、震源向大粧号移动，沿着测线依次计算地层厚度，得到整
个测线的表层地层厚 度。
[0015] 有益效果:经试验，本发明公开的基于源检双定向的勘探地震方法在连续介质条 件下，相比于常规单震源水平叠加多次覆盖观测系统，能很好地观测回折波及出现反射波 的定向波场入射角，进而获得地层的厚度。该方法相比于常规方法的效果:该地震观测方式 相对于常规地震观测方式，能有效的观测连续介质条件下的回折波信号，根据反射波的入 射角，以及时距曲线方程，计算最大回折深度，即反射地层的厚度信息，该方法沿着地震测 线依次观测，从而得到地下地层厚度的变化。
【附图说明】
[0016] 图1地震观测方式示意图
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明进一步的详细说明。
[0018] -种基于源检双定向的勘探地震方法包括下述方法和步骤：
[0019] 图1是本发明地震观测方式示意图，z轴代表地层深度，向下为正，z = 0是地表位 置，R是地下反射界面，五角星代表地表震源位置，倒三角代表检波器位置。
[0020] a、根据沉积地层调测资料，建立连续介质速度梯度函数，设地表速度为νο，β为速 度随深度变化速率系数，Ζ是深度参数，则速度函数为V(Z) = νο( 1+βζ);
[0021] b、测线小粧号开始布设震源，激发入射角为α的平面波，即按照地震组合原理，设 计震源组合。首先给α = 90°。根据水平地表组合地震波场的方向因子公式来确定组合震源 相位差以及激发延时参数，公式如下：
[0022]
[0023] 兵甲，Κ是随万冋用父化的纽甘因f，η为震源个数，k为波数，d为震源间距，β为相 邻震源间的相位差。再根据相位延迟与震源激发延时之间的关系β = 23??·τ，地震波数的定义 k=1/A=f/v，f为地震波频率，ν是地震波速度，得到震源间激发延时参数 = 其中 V 负号代表延时激发，激发的平面波场如图1所示。
[0024] c、速度随深度线性规律分布时，地震波等时线是圆弧。根据连续介质地震波的时 间场和时距曲线，分别计算等时线圆心位置，与地表测线交点，根据相交位置确定接收的最 小偏移距。连续介质情况下，定义射线参数p = sina/V，将速度函数ν(Ζ)=ν〇(1+β Ζ)带入到 射线方S
之中，可以得到：
[0025]
[0026] 即射线方程是圆的方程式，如图1所示，震源的圆心是(h，在z>0的地下，射线是一
段圆弧，圆心在ζ = _1/β，半径〃 7^:，以及接收排列的最小偏移距· Ρ sin α
[0027] d、以最小偏移距为中心，根据组合检波器的方向特性，设计反射角为α时组合检波 器通放带响应最大的组合方式。检波器组合方向的特征表达式为：
[0028]
[0029]其中Φ是检波器组合方向因子，nr为接收排列中检波器个数，ΔΧ是检波器间距，f 是地震波频率，当反射角为α时，Φ取最大，组合检波器的组合间距是Μ· =_ 。接收的平 面波场如图1所示。
[0030] e、观测接收到的地震信号，α = 90°时收到地表直达波，α〈90°时首先接收到回折 波，随之可能接收反射波；
[0031] 匕以八€1度间隔减小入射角€[，即依次激发入射角为90°-八€[、90°-2六€ [、~的平面 波场，重复设计步骤b_e，即射线方程的圆心位置从Oglj02，…，如图1所示，直到观测到反射 波为止，记录此时的激发入射角a r;
[0032] g、根据入射角ar计算地层厚度，计算公式为
[0033] h、震源向大粧号移动，沿着测线依次计算地层厚度，得到整个测线的地层厚度。
【主权项】
1. 一种源检双定向勘探地震方法，其特征在于，包括W下步骤： a、 根据沉积地层调测资料，建立连续介质速度梯度函数： ν(ζ)=νο(1+βζ) 式中:VO为地表速度，β为速度随深度变化速率系数，Ζ为深度参数； b、 测线从小粧号开始布设震源，激发入射角为α的平面波，给定α = 90°; C、速度随深度呈线性规律分布时，地震波等时线是圆弧，根据连续介质地震波的时间 场和时距曲线，分别计算等时线圆屯、位置与地表测线交点，根据相交位置确定接收的最小 偏移距； d、 W最小偏移距为中屯、，根据组合检波器的方向特性，设计反射角为α时，组合检波器 通放带响应为最大组合方式； e、 观测接收到的地震信号，α = 90°时收到地表直达波，α<90°时先接收到回折波，随之 接收反射波； f、 W A α度间隔减小入射角α，即依次激发入射角为90° - A α、90° -2 Δ α、…的平面波场， 重复设计步骤b-e，直到观测到反射波为止，记录此时的激发入射角α。 g、 根据入射角Or计算反射地层厚度，计算公式为：h、 震源向大粧号移动，沿着测线依次计算地层厚度，得到整个测线的地层的厚度。
【文档编号】G01V1/30GK105974463SQ201610442945
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】巩向博, 于晨霞, 王升超, 韩立国
【申请人】吉林大学