专利名称：近似层替换静校正方法
技术领域：
本发明涉及油气、煤田等地震勘探技术，具体是对地震采集的数据进行校正，消除由于近地表非均质介质引起的地震波不等量时间延迟，以满足地震资料处理和解释的一种近似层替换静校正方法。
背景技术：
目前，对采集后的地震数据静校正处理采用的两步法，将基准面静校正量分解为高频分量和低频分量，分别在叠前和叠后应用。这样，处理后的地震剖面就存在两个基准面一个是最终校正到的时间零线；另一个是共中心点(CMP)参考面。时间零线代表的是空间上实际存在并且有确切高程的一个基准面，由于低频分量叠前没有应用，相对保持了地表观测的地震波场。但CMP参考面是一个时间基准面，转深后空间上没有一个确切的高程。另外，时间零线有确切的高程而速度场的基准面与之不对应；CMP参考面与速度场的基准面对应却没有确切的高程。
实际工作中出现两种转深方法1、是从CMP参考面开始，认为CMP参考面就是地表的平滑面，转深后以地表的平滑面替代CMP参考面，或者直接用低频分量乘以填充速度，产生的误差对对高精度勘探、寻找低幅度构造的影响较大。2、在时间零线上转深，同时将速度场校正到同一基准面上，这样做实际转深后产生的深度差更大，主要问题在速度场基准面的转换，因为浅层的覆盖次数低、信噪比低，速度很难分析准确，造成速度场的误差。
基准面静校正的目的是消除由于地表的高程变化和低降速带介质非均匀性变化引起的反射波不等量的时间延迟，以便于消除地表对构造形态的影响和反射相位同相叠加成像。复杂地表地区，如山前、山地、沙漠等地，由于地表起伏大或低降速带很厚，一次静校正量较大，影响正常时差校正(NMO)，同时对地震波场的改变也较大。实际处理中往往采用两步法静校正，即将基准面静校正分解为高低频分量，目的是在叠加之前尽量减少静校正的时移量。这样，最小静校正的条件满足了，但它引入了一个在深度域没有确切高程的时间基准面——CMP参考面，转深又出现问题，分析反算CMP参考的高程，只是一个近似的结果。CMP参考面是一个受地表模型综合影响的一个时间校正量，不但包含地表高程的影响，同时也包含低降速带速度横向变化和低降速带底界变化的影响，由于它是通过平滑这种非线性方法计算得到，是不可逆的，因此，现有的方法也就无法精确地反算出对应高程。
发明的内容本发明的目的是结合静校正一步法和两步法的优点，提供一种在满足静校正量最小的前提下将地震数据一次校正到一个具有确切高程的基准面上，使每一个CMP道集都拥有自己的水平基准面，避免以地表高程的平滑面代替CMP参考面的误差的近似层替换静校正方法。
本发明一种近似层替换静校正方法，用接近表层结构的均匀介质替换实际的非均匀介质，把影响叠加成像的高频分量去掉，保持地表观测的地震波场，将静校正的影响降到最低；具体步骤为1)用常规地震勘探方法采集记录地震数据；2)用常规方法调查记录近地表的结构和速度物理量；3)计算平滑地表高程确定一个浮动基准面，浮动基准面满足在几个相邻的CMP或面元所跨越的空间内，起伏的高差用充填速度换算成时间量应小于1/2波形周期，不影响NMO和速度分析，计算e‾=1nΣi=1Λnei,i∈D,]]>式中e为平滑后的基准面高程，e为实测的地表高程，D为给定半径内的高程集合，n为平滑点数。
4)计算平滑低降速层的速度通过平滑方式去掉低降速带速度，平滑后的速度作为填充速度以补偿剥离的时间量，使静校正量达到最小，计算v‾=1nΣj=1Λnvi,j∈U,]]>式中v为平滑后的低降速带平均速度，v为实测的低降速带平均速度，U为给定半径内的低降速带速度集合；5)剥离与填充计算依据地表的高程、低降速带的速度和厚度，剥离到低降速带底界，对于同一个CMP或CMP面元采用统一的基准面，基准面的高程由CMP或CMP面元所在的空间位置对应的e确定，填充到这个基准面，对于一个CMPm的静校正量CMPm=e‾-E+Σi=0n-1Hiv‾-Σi=0n-1Hivi,]]>式中n为低降速带分层个数，vi为低降速带各层的速度，E为地表高程，H为低降速带各层的厚度；6)采用常规的方法对完成基于高程面上的偏移成像处理和剖面解释后的时深转换。
以上步骤2)中所述的近地表的结构和速度物理量包括已知的大地的测量信息和野外表层调查的信息，大地的测量信息有观测点位置坐标、地表高程。
以上步骤中3)中所述的面元组合个数为5-9个CMP道集；以上步骤中3)中所述的速度分析根据CMP道集各道基准面差异，影响叠加能量的大小，满足对高程的平滑半径。
本发明效果主要表现在五个方面1、由于近似层替换静校正方法仅校正了由地表高程和低降速带各向异性引起的地震波延迟量的高频变化，低频静校正量趋于最小；2、因为低降速层是由近似的速度层替换，静校正引起的地震波场畸变不大；3、保证了叠前处理是在一个拥有确切基准面高程的面上进行；4、近似层替换静校正方法，即满足了偏移中原点尽量接近地面的条件，也满足了尽可能地保持原有波场特征，不存在高速介质填充的影响；5、解决了地震剖面基准面的时深转换问题，避免了基准面高程近似换算产生的误差。
图1本发明实施例基准面与低降速层的替换；图2低速层剥离后的底界面；图3近似层替换后的观测面；图4设计的深度域理论模型；图5近似层替换校正前后的CMP道集对比；图6叠加剖面和校正到水平基准面后的叠加剖面；图7速度场(左) 深度域剖面(右)。
具体实施例方式
本发明在满足静校正量最小的前提下将地震数据一次校正到一个具有确切高程的基准面上，使速度场的畸变也达到最小，得到的基准面有确切的高程概念，偏移也可以在这个高程面上进行，偏移后再校正到一个水平面上，减少静校正对成像的影响。
基于射线理论，地震波在低降速带铅垂传播，这只有在低降速层的速度远远低于底界速度时近似成立，因此，仅通过静校时移并不能恢复静校正后等效基准面观测的地震波场，时移越大波场畸变越大，这个静校正时移单从叠加来看，只要基准面选择合适，对叠加的影响不大，但时距曲线所反映的速度受到影响，实际上无法克服静校正方法本身带来的误差，应在叠加之前尽可能小地改造地震波场，使静校正量尽可能小，并使处理的基准面有确切的高程。
本发明所论述的静校正方法，就是用最接近表层结构的均匀介质替换实际的非均匀介质，把影响叠加成像的高频分量去掉，保持地表观测的地震波场，将静校正的影响降到最低。
本发明具体实现方法为1)用常规地震勘探方法采集记录地震数据；2)用常规方法调查记录近地表的结构和速度物理量；计算数据包括大地的测量信息和野外表层调查的信息，大地的测量信息有观测点位置坐标、地表高程，表层调查的信息是经过专业地球物理人员通过分析解释得到的近地表的结构和速度物理量。
3)计算平滑地表高程地表高程的平滑目的是确定一个浮动基准面，这个浮动基准面要满足在几个相邻的CMP或面元(视速度分析的面元组合个数，比如5或9个CMP道集，道集个数的具体取值依据地下构造倾角的实际大小而定)所跨越的空间内，起伏的高差用充填速度换算成时间量应小于1/2波形周期，不至于影响NMO和速度分析，速度分析是根据不同速度校正后的叠加能量确定，若CMP道集各道基准面差异，影响叠加能量的大小，所以对高程要有足够的的平滑半径。
e‾=1nΣi=1Λnei,i∈D]]>式中e为平滑后的基准面高程，e为实测的地表高程，D为给定半径内的高程集合，n为平滑点数。
4)计算平滑低降速层的速度。
低降速带速度的各向异性是产生短中长波长静校正原因，同样也可以通过平滑方式将这部分异常去掉，平滑后的速度作为填充速度以补偿剥离的时间量，使静校正量达到最小，大与小是个相对概念，是填充与剥离量的平衡。
v‾=1nΣj=1Λnvi,j∈U]]>式中v为平滑后的低降速带平均速度，v为实测的低降速带平均速度，U为给定半径内的低降速带速度集合，n为平滑点数。
5)剥离与填充剥离量的计算完全依据地表的高程、低降速带的速度和厚度，一直剥离到低降速带底界。填充时对于同一个CMP或CMP面元采用统一的基准面，基准面的高程由CMP或CMP面元所在的空间位置对应的e确定，填充也直接到这个基准面。对于一个CMPm的静校正量CMPm=e‾-E+Σi=0n-1Hiv‾-Σi=0n-1Hivi,]]>式中n为低降速带分层个数，vi为低降速带各层的速度，E为地表高程，H为低降速带各层的厚度。
由于在静校正应用之前，基准面生成和高低频静校正分量的计算与地震勘探的观测系统无关，这与常规的CMP参考面建立方法不一样，常规方法是按一定的道距和线距内的基准面静校正量平滑得到，在观测系统变化或覆盖次数突变的位置，往往产生CMP参考面的错断或分离的高低频分量不正确。
6)采用常规的方法对完成基于高程面上的偏移成像处理和剖面解释后的时深转换。
本发明验证过程如下。深度模型的设计如图4所示，地表高程是实测的，低降速带厚度变化范围在96m-167m之间，低降速带速度为800m/s。基准面通过对地表高程的平滑得到(平滑半径4000m/s)。图5为地表各向异性校正前后的CMP道集对比，从这个图可以看出，各CMP道集的t0时间基本没变，只是去掉了影响动校叠加的静校正高频部分。图6(左)是相应的叠加剖面，由于受浮动基准面与表层低速介质的影响，反射相位的空间形态发生变化，图6(右)是将浮动基准面校正到水平基准面的结果，构造形态完全恢复为水平。如图7(左)为速度分析得到的叠加速度场，同叠加剖面一样，速度场的空间形态也发生变化，在浮动基准面上转深后，由于浮动基准面是有确切高程含义的空间域基准面，改变基准面的空间位置时并不引入新的误差，可完全恢复其真实的构造形态。图7(右)是由该速度场转深后并校正到水平基准面的深度剖面，形态与模型设计相同。
偏移也存在一个基准面问题，特别是在地表起伏较大的地区，由于静校正假设地震波的传播在表层是垂直入射、垂直出射，若采用远离地表的基准面，偏移过程中波场的传播特征与实际不符，但为了减少波场特征的改变和偏移造成的误差，处理中偏移的原点尽量接近地面，且基准面应是一个平面。当地表高差较大时，用不存在的高速介质填充或替换低速介质，都与实际的射线不符，零速度层法偏移结果直接受地表到统一基准面填充速度的影响，通常偏移基准面与浮动基准面之间应是实际的低速层速度，而不是填充速度。近似层替换静校正方法，即满足了偏移中原点尽量接近地面的条件，也满足了尽可能地保持原有波场特征，不存在高速介质填充的影响。
权利要求
1.一种近似层替换静校正方法，其特征在于用接近表层结构的均匀介质替换实际的非均匀介质，把影响叠加成像的高频分量去掉，保持地表观测的地震波场，将静校正的影响降到最低；具体步骤为1)用常规地震勘探方法采集记录地震数据；2)用常规方法调查记录近地表的结构和速度物理量；3)计算平滑地表高程确定一个浮动基准面，浮动基准面满足在几个相邻的CMP或面元所跨越的空间内，起伏的高差用充填速度换算成时间量应小于1/2波形周期，不影响NMO和速度分析，计算e‾=1nΣi=1Λnei]]>i∈D，式中e为平滑后的基准面高程，e为实测的地表高程，D为给定半径内的高程集合，n为平滑点数；4)计算平滑低降速层的速度通过平滑方式去掉低降速带速度，平滑后的速度作为填充速度以补偿剥离的时间量，使静校正量达到最小，计算v‾=1nΣj=1Λnvi]]>j∈U，式中v为平滑后的低降速带平均速度，v为实测的低降速带平均速度，U为给定半径内的低降速带速度集合；5)剥离与填充计算依据地表的高程、低降速带的速度和厚度，剥离到低降速带底界，对于同一个CMP或CMP面元采用统一的基准面，基准面的高程由CMP或CMP面元所在的空间位置对应的e确定，填充到这个基准面，对于一个CMPm的静校正量CMPm=e‾-E+Σi=0n-1Hiv‾-Σi=0n-1Hivi,]]>式中n为低降速带分层个数，Vi为低降速带各层的速度，E为地表高程，H为低降速带各层的厚度；6)采用常规的方法对完成基于高程面上的偏移成像处理和剖面解释后的时深转换。
2.根据权利要求1所述的一种近似层替换静校正方法，其特征在于，步骤2)中所述的近地表的结构和速度物理量包括已知的大地的测量信息和野外表层调查的信息，大地的测量信息有观测点位置坐标、地表高程。
3.根据权利要求1所述的一种近似层替换静校正方法，其特征在于，步骤中3)中所述的面元组合个数为5-9个CMP道集。
4.根据权利要求1所述的一种近似层替换静校正方法，其特征在于，步骤中3)中所述的速度分析根据CMP道集各道基准面差异，影响叠加能量的大小，满足对高程的平滑半径。
全文摘要
本发明是涉及油气、煤田等地震采集的数据进行校正的近似层替换静校正方法，采用接近表层结构的均匀介质替换实际的非均匀介质，把影响叠加成像的高频分量去掉，保持地表观测的地震波场，将静校正的影响降到最低；具体步骤为1)用常规地震勘探方法采集记录地震数据；2)用常规方法调查记录近地表的结构和速度物理量；3)计算平滑地表高程；4)计算平滑低降速层的速度；5)剥离与填充计算；6)采用常规的方法对完成基于高程面上的偏移成像处理和剖面解释后的时深转换。本发明可消除由于近地表非均质介质引起的地震波不等量时间延迟，以满足地震资料处理和解释的需要。
文档编号G01V1/28GK1948999SQ200510107940
公开日2007年4月18日 申请日期2005年10月10日 优先权日2005年10月10日
发明者郑鸿明, 娄兵, 杨晓海, 蒋立, 陈志刚 申请人:中国石油天然气股份有限公司