专利名称：用初至折射波对地震勘探资料进行短波长静校正处理的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用初至折射波对地震勘探资料进行短波长静校正处理的方法。具体讲是在地震勘探中在野外静校正后对各检测点位拾取的初至折射波时间值进行圆滑处理求得短波长静校正，使初至波能进一步圆滑拉平，并同时使反射波能理想聚焦成像，以供后期的处理工作使用的初至波短波长静校正处理方法。
地震勘探法，即按一定规律和方式排布的各地震波检测点接收由按一定规律或方式排布和移动的各放炮点在地表激发所产生的地震波的折射波和/或反射波，通过对检测到的由各地质构造层界面处对该地震波产生的折射波和/或反射波返回地表的时间和波形进行处理和分析，以便能准确了解和确定地质构造的形态和位置，是目前在石油和天然气等勘探中指导勘探钻井孔位部署的一种常用和有效的方法。由于地下各地质构造层在组成及密度、分布的均匀程度等诸方面的不同，放炮点激发产生的地震波在其中的传播速度相应也各不相同，各检测点检测到的由各地质构造层界面处产生而返回地表的相应折射波和/或反射波的时间早晚及波形等也相应有所差别。其中最先检测到的，也是最明显和具有处理意义和价值的初至折射波，即是由覆盖于地表层的沙漠、黄土等低降速带的底层界面处折射返回的地震波。但由于各区域中低降速带的厚度、物质成分和颗粒度大小的变化，以及地形的起伏状况和检测点位的准确性等诸多因素的影响，必然会使地震波返回地表到达各检测点的时间发生比正常情况提前或延迟的到时分散情况，并导致对这些波进行水平叠加处理时难以或不能被聚焦和成像。研究试验表明，由于低降速带中某一区域中的特殊地质层变化对初至波和反射波时差变化的影响具有一致性，因此对各检测点位所拾取的初至波检测时值进行逐步和多种方式的地震勘探静校正处理，以消除这种到时分散情况使其能较理想地聚焦和成像，特别是在复杂地区的石油、天然气地震勘探中，就成为使更深层的其它地质结构层产生的反射波也能消除这种到时分散情况被较好聚焦和成像，并进而准确清楚地显示和了解各深层地质构造结构必不可少和关键的环节。
目前对各检测点所拾取的初至波进行静校正处理的基本步骤和方式，是先将各检测点拾取的原始地震波数据采用高程和表层测定的方法进行第一步粗略的野外静较正后，再对初至波进行短波长的折射静校正，即以反演低速带的结构等，得到低速带的速度和厚度，再计算时差进行静校正。然后再进一步对地震资料进行剩余静校正处理和其它处理。由于目前上述方法中对该初至波折射静校正处理的反演存在有多解性等情况，其处理方法的精度较低，仍不能适应对复杂地区进行静校正处理的需要。
另一方面，目前地震勘探采取的方式中，一种是使各放炮点沿由各检测点排列所成的检测线移动而完成对一条测线的数据检测，然后再用同样方法依次对其它检测线逐条进行数据检测的二维地震勘探法。另一种方式，是在一个区域面积的范围内由排布的q条检测线，和由p个放炮点构成的p条炮线组成相当于p×q条二维测线的p炮q线形式的三维地震勘探方法。后者的工作过程，是将一个排列中的p个炮点分别激发一次后，再将整个排列前移，依次类推直到完成对整条线束面积的检测。由于对三维地震勘探的静校正，特别是对初至波的短波长静校正，比二维勘探的静校正复杂得多，且目前在三维地震勘探资料与二维地震勘探资料的处理上也尚未找到实现转换的方式，因此对检测数据资料进行初至折射波短波长静校正处理目前多只用在对二维地震勘探资料的处理，对三维地震勘探资料进行初至折射波的短波长静校正处理则很少应用。
鉴于此，本发明首先的一个目的是针对上述情况提供一种操作方法简单，处理效果理想，并且能直接得到静校正量的用初至折射波对地震勘探资料进行短波长静校正处理的方法，使初至波能得以圆滑拉平而使反射波能较理想地聚焦成像。在此基础上，本发明的再一个目的，是提供一种能对于二维和三维地震勘探资料均适用，尤其是能利用初至波对三维地震资料进行静校正处理并同样得到理想结果的短波长静校正处理方法。
本发明用初至折射波对地震勘探资料进行短波长静校正处理的方法是以各检测点拾取的由各放炮点激发产生的地震波初至波时间值以经野外静校正后得到的初至所作的拟合曲线为基准，得到由各检测点位j对各放炮点位i所拾取的初至时间值tij与其所在相应各道集初至拟合曲线间的对应时间差值Δij，并建立以放炮点位数n为行数和检测点位数m为列数有m×n个元素Δij的原始矩阵Δ1,1Δ1,2……Δ1,j……Δ1,mΔ2,1Δ2,2……Δ2,j……Δ2,m:Δi,1Δi,2……Δi,j……Δi,m:Δn,1Δn,2……Δn,j……Δn,m]]>；矩阵中的元素Δi,j即表示为第j个检测点对第i炮所记录的初至到时与其所在相应拟合曲线之间的时间差值。将该原始矩阵的各行元素用其与该行元素平均值间的差值Δ’i,j相应替换后，组成如下的第一替换矩阵Δ1,1'Δ1,2'……Δ1,j'……Δ1,m'Δ2,1'Δ2,2'……Δ2,j'……Δ2,m':Δi,1'Δi,2'……Δi,j'……Δi,m':Δn,1'Δn,2'……Δn,j'……Δn,m']]>；再将上述第一替换矩阵中的各列元素用其与该列元素平均值间的差值Δ’i,j相应替换后，又组成如下的第二替换矩阵Δ1,1''Δ1,2''……Δ1,j''……Δ1,m''Δ2,1''Δ2,2''……Δ2,j''……Δ2,m'':Δi,1''Δi,2''……Δi,j''……Δi,m'':Δn,1''Δn,2''……Δn,j''……Δn,m'']]>；上述两替换矩阵构成一次对矩阵的迭代处理，每次迭代处理后的新矩阵再按上述方式继续进行迭代处理，至迭代处理中矩阵的元素值Δ’…’i,j符合预期误差要求时，各次迭代处理中的第i行的均值之和及第j列的均值之和即分别相应为第i个放炮点位的短波长静校正值及第j个检测点位的短波长静校正值。
实际使用中，上述方法中所说作为基准的以各检测点拾取的由各放炮点激发产生的地震波初至波时间值以经野外静校正后得到的初至所作的拟合曲线，虽属现有的常规处理操作方式，但因其是本发明处理方法的前提和基础，并对本发明方法的处理结果产生影响，故建议其应在对每一炮初至曲线中较为准确可靠的部分中拾取，然后用一个二次曲线对该段拾取的初至曲线进行最小二乘拟合；若所选的初至曲线接近直线时，也可以用直线拟合；如所有若干炮的初至曲线性状相似，有较好的重合性，也可以将该若干条初至曲线用一条二次曲线进行拟合。对各矩阵进行迭代处理过程中所说的预期的误差要求，可根据对不同地区和/或地质构造结构和/或勘探精度要求的实际需要而定。
由于在整个勘探过程中对某一炮的记录点数在整束检测点数中只占很少的一部分，有些检测点的初至值没有拾取，故在本发明上述处理方法所用的差值矩阵中出现只有部分元素位置处才有数据的情况是允许和正常的。现场实地使用试验表明，用上述方法处理时若矩阵中有缺失的第Δij元素，使该缺失元素Δij不用于对其所在行和所在列的均值运算以及对其所在位置矩阵元素的替换处理，一般是可取的和适宜的。
根据多达数百次的实地使用试验结果显示，上述方法中对矩阵一般进行总次数为3～5次的迭代处理后，均能达到所需的精度要求。
采用本发明上述的短波长静校正方法处理后，其直接和明显的结果，是可以使复杂低降速带地区因随机起伏大而很难看到反射波的图像中的初至曲线被拉平变光滑，并由此得到静校正量，从而使反射波的图像能被理想地聚焦和成像，即使反射波的同相轴清楚显现。试验结果还显示，用本发明上述方法在选择共炮点道集、共检波点道集、共中心点道集和共偏移距道集等多种处理方式中同样都能得到理想的结果，表明其能具有较好的普遍适用性。
本发明上述短波长静校正处理方法的另一个最显著的特点和优点还在于，该方法既可用于对二维地震检测资料的初至波短波长静校正处理，也可以经平面内两点间距离关系的rij=Δxij2+Δyij2]]>公式原理，将分别都具有x向和y向坐标距离的检测点位j和放炮点位i间的关系，转化为该检测点位j与相应放炮点位i间直接的直线距离rij的关系，便可将三维勘探资料数据转化为以二维勘探资料处理的方式进行处理，因而使本发明方法同样也能适用于对三维地震检测资料的初至波进行短波长静校正处理。其将三维问题转化为二维方式后，不仅在对目前难以进行初至折射波的短波长静校正处理的三维地震资料的处理上方便易操作，而且处理结果同样极为理想。
具体讲，用本发明上述方法对二维地震检测资料进行初至波短波长静校正处理时，所说的该原始矩阵中第i行第j列位置的元素Δij为在一条检测线的二维地震勘探过程中，在总数为m个检测点位中的第j个检测点对总数为n个放炮点中的第i个炮点位所拾取的初至时间值tij与相应拟合曲线间的对应差值。
用本发明上述方法对三维地震检测资料进行初至波短波长静校正处理时，所说的该原始矩阵中第i行第j列位置的元素Δij为在一束由p条放炮线和q条检测线组成的三维地震勘探中，在q条检测线中总数为m个检测点位中的第j个检测点对p条炮线中的第i个炮点位所拾取的初至时间值tij与相应检测拟合曲线间的对应差值，p条炮线中一个排列的各炮点依次激发后即得到p个用于进行所说的迭代处理的原始矩阵。虽然对三维地震资料处理中作迭代处理的矩阵数量大大增加，但因上述所说的迭代处理方法十分简单，因此其处理速度仍能适应和满足实际使用的要求。
以下结合显示有处理结果的附图作为实施例，对发明的上述内容作进一步的说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述主题所实现的技术均属于本发明的范围。
图1是采用本发明方法处理前的一个二维地震勘探初至资料图像。
图2是对图1资料用本发明的初至折射波的短波长静校正处理后的图像。
图3是采用本发明方法处理前的一个三维地震勘探初至资料图像。
图4是对图3资料用本发明的初至折射波的短波长静校正处理后的图像。
实施例1对二维地震勘探初至折射波资料的处理本例为采用196线的二维地震勘探资料的处理情况，其操作情况炮数1742；一炮有240道(检波点数)，中间放炮，每侧120道；点距50米，炮距100米；计算选共炮道集，圆滑炮点数1000；拟合点数25点(道数)，从第6点道第30点；
原始矩阵大小1742行×3722列；对矩阵进行3次迭代处理后即收敛。每次迭代时，其差值矩阵元素的平方和减小到原始差值矩阵中差值的1/100～1/1000，达到预期的误差要求。
图1是用本发明方法处理前的地震剖面图像资料，其反射波同相轴1不平整连续，有些部位不清楚，因此导致图像中的深层反射波也难以清楚聚焦成像和识别。图2是用本发明方法对初至波进行短波长静校正处理后的图像。图像中的反射波1圆滑平整连续，且显示其下方更深层结构的反射波2也已能清楚显现和识别。
对本例地震资料选择共检波点道集、共中心点道集和共偏移距道集等多种方式处理后，也能得到相似的结果实施例2对三维地震勘探初至折射波资料的处理本例为采用为6炮6线的三维地震勘探资料，其操作情况为炮数596炮，每炮检波点数720道(每线120道×6)；点距40米，炮距40米；计算选共炮道集，圆滑炮点数877；拟合点数从第23点～第900点；圆滑炮数15；对矩阵进行5次迭代处理，前三次迭代处理时的差值平方和值即已减小到原始差值矩阵中差值的1/100～1/1000，达到预期的误差要求。
图3是用本发明方法处理前的地震图像资料，其反射波同相轴1不连续也不明显，导致图像中的深层反射波也难以聚焦成像和清楚识别。图4是用本发明方法进行短波长静校正处理后的图像。图像中的反射波1圆滑平整连续，且显示其下方更深层结构的各层反射波2也均清楚显现和识别。
权利要求
1．用初至折射波对地震勘探资料进行短波长静校正处理的方法，其特征在于以各检测点拾取的由各放炮点激发产生的地震波初至波时间值以经野外静校正后得到的初至作的拟合曲线为基准，得到由各检测点位j对各放炮点位i所拾取的初至时间值tij与其所在相应各道集初至拟合曲线间的对应时间差值Δij，并建立以放炮点位数n为行数和检测点位数m为列数有m×n个元素Δij的原始矩阵Δ1,1Δ1,2……Δ1,j……Δ1,mΔ2,1Δ2,2……Δ2,j……Δ2,m:Δi,1Δi,2……Δi,j……Δi,m:Δn,1Δn,2……Δn,j……Δn,m]]>；将该原始矩阵中的各行元素用其与该行元素平均值间的差值Δ’i,j相应替换后，组成如下的第一步替换矩阵Δ1,1'Δ1,2'……Δ1,j'……Δ1,m'Δ2,1'Δ2,2'……Δ2,j'……Δ2,m':Δi,1'Δi,2'……Δi,j'……Δi,m':Δn,1'Δn,2'……Δn,j'……Δn,m']]>；再将上述第一替换矩阵中的各列元素用其与该列元素平均值间的差值Δ’i,j相应替换后，又组成如下的第二步替换矩阵Δ1,1''Δ1,2''……Δ1,j''……Δ1,m''Δ2,1''Δ2,2''……Δ2,j''……Δ2,m'':Δi,1''Δi,2''……Δi,j''……Δi,m'':Δn,1''Δn,2''……Δn,j''……Δn,m'']]>上述的两步替换构成一次矩阵的迭代处理，对每次迭代处理后得到的新矩阵按上述同样的方式再进行迭代处理，至迭代处理中矩阵的元素值Δ’…’i,j符合预期误差要求时，各次迭代处理中的第i行的均值之和及第j列的均值之和即分别相应为第i个放炮点位的短波长静校正值及第j个检测点位的短波长静校正值。
2．如权利要求1所述的短波长静校正处理方法，其特征在于所说的矩阵中所缺失的第Δij元素不用于对其所在行和所在列的均值运算及对其所在位置矩阵元素的替换处理。
3．如权利要求1所述的短波长静校正处理方法，其特征在于所说的矩阵迭代处理的总次数为3～5次。
4．如权利要求1至3之一所述的短波长静校正处理方法，其特征在于所说该原始矩阵中第i行第j列位置的元素Δij为在一条检测线的二维地震勘探过程中，在总数为m个检测点位中的第j个检测点对总数为n个放炮点中的第i个炮点位所拾取的初至时间值tij与相应拟合曲线间的对应差值。
5．如权利要求1至3之一所述的短波长静校正处理方法，其特征在于所说的该原始矩阵中第i行第j列位置的元素Δij为在一束由p条炮线和q条检测线组成的三维地震勘探中，在q条检测线中总数为m个检测点位中的第j个检测点对p条炮线中的第i个炮点位所拾取的初至时间值tij与相应检测拟合曲线间的对应差值，p条炮线中一个排列的各放炮点依次激发后得到p个用于进行所说的迭代处理的原始矩阵。
全文摘要
本发明用初至折射波对地震勘探资料进行短波长静校正处理的方法,以各检测点拾取的由各放炮点激发产生的地震波初至波时间值以经野外静校正后得到的初至作的拟合曲线为基准,得到由各检测点位j对各放炮点位i所拾取的初至时间值t
文档编号G01V1/28GK1308240SQ0110706
公开日2001年8月15日 申请日期2001年1月21日 优先权日2001年1月21日
发明者周熙襄, 钟本善 申请人:周熙襄, 钟本善