专利名称：二维起伏海底多次波的确定方法
技术领域：
本发明涉及地球物理勘探技术，属于地震资料处理过程中压制规则干扰波的技术范畴，是一种二维起伏海底多次波的确定方法。
背景技术：
在海上地震勘探中，由于海底是流体和固体之间的一个强的反射界面，在地震数据采集时会记录到比较强的海底多次波。海底多次波的存在，一方面会误导解释人员给出错误的构造解释结果，另一方面会干扰一次反射波，影响一次反射波的构造成像和利用一次反射波进行储层分析。因此压制海上地震资料中的海底多次波一直是海上地震资料处理中的一项关键技术。
压制海上地震资料中的海底多次波的方法一般分为两大类。一类是基于海底多次波与一次反射波的运动学差异，对多次波与一次反射波进行分离，从而达到压制多次波的目的；另一类是基于波动理论模拟或预测出海底多次波作为多次波的模型道集，然后利用多次波模型道集，采用自适应方法把原始数据中的多次波减去。
基于海底多次波与一次反射波的运动学差异压制多次波的方法主要包括预测反褶积方法、F-K变换滤波法、K-L变换滤波法、Tau-p变换滤波法和Tau-p域反褶积方法。基于波动理论进行多次波预测的方法主要有波动方程正演、波场延拓法、基于WRW模型的方法、基于反散射理论的Born级数法和Kirchhoff级数法。多次波自适应减去法主要包括最少二乘数据匹配法、模式识别法和独立分量分析法。
波场延拓多次波预测技术，按地震数据处理面可以分为以海平面为处理面的波场延拓多次波预测技术和以海底面为处理面的波场延拓多次波预测技术。按波场延拓的数值方法可以分为积分法波场延拓多次波预测技术和相位移法波场延拓技术。按延拓步骤可以分为一步法、两步法和三步法波场延拓多次波预测技术。
传统的以海平面为处理面的波场延拓多次波预测技术如图1(a)所示，一般采用积分法先把地震数据从海平面延拓到海底，再把延拓到海底的地震数据从海底延拓到海平面，这样就预测出了海底多次波。这种方法显然忽略了D点的反射，并且积分时需要用到海底下介质的速度。为了克服积分时需要两个速度，人们一般把起伏海底在一个排列内近似为一个单斜或平的海底，如图1(b)所示。图1(a)和(b)只是在处理海底方式上有所不同，但他们都需要两步延拓来完成海底多次波的预测，为了减少两步法延拓带来的不便，人们后来又提出了一步法延拓。这种方法是把炮集放在海平面相对于平滑的海底面的镜像面上，这样利用上行波把炮集从镜像面延拓到海平面就可以得到该炮集的多次波模型道集，见图1(c)。
显而易见，以往的基于波场延拓的海底多次波预测方法，在海底剧烈起伏时，由于不能，因此预测的海底多次波的运动学特征与实际多次波间存在较大的误差。
发明内容
本发明目的是在已知海底高程和海水速度的前提下，把起伏界面波场延拓技术引进到起伏海底多次波预测中来，提供一种正确的实现起伏海底的波场延拓的二维起伏海底多次波的确定方法。
本发明提供如下解决方案 1)采用海上拖缆地震勘探采集的地震数据、野外测量或室内求取的海底高程数据； 2)从最小炮号炮集开始，读取炮集数据并(不能出现主观的动作词语)根据炮集所在排列的海底高程，取得其最大海底高程和最小海底高程，计算最大和最小海底高程差； 3)当最大和最小海底高程差小于5米时，按水平海底预测海底多次波 pn(x，z＝0，t)为位于海平面上(z＝0)的第n炮地震数据， mn(x，z＝0，t)为取得的位于海平面上(z＝0)的对应第n炮的确定的海底多次波， 其中n为炮号，x为炮点到接收点的距离，z为高程坐标，t为时间坐标； 步骤3)所述的确定的水平海底的多次波是指 (1)对pn(x，z＝0，t)进行关于x和t的二维富氏变换，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω分别为水平方向圆波数和圆频率；为垂直方向圆波数，c为海水的速度； (2)按公式取得频率-波数域测的多次波，其中，Mn(kx，z＝0，ω)为频率-波数域预测的第n炮的多次波，H为最大和最小海底高程的平均值； (3)对Mn(kx，z＝0，ω)进行二维富氏反变换，取得时间域预测的第n炮的多次波mn(x，z＝0，t)。
4)当最大和最小海底高程差大于5米时，按起伏海底预测海底多次波 pn(x，z＝0，t)为位于海平面(z＝0)上的第n炮地震数据， pn(x，z＝Z0，t)为第n炮在最浅海底面上(z＝Z0)的地震波场， pn(x，z＝ZN，t)为第n炮在最深海底面上(z＝ZN的地震波场， pn(x，zi，t)为第n炮的在zi＝z0+(i-1)Δz(i＝1，2，...N+1)面上的地震波场， qn(zi，t)为第n炮在zi＝z0+(i-1)Δz(i＝1，2，...N+1)面上海底处的记录， mn(x，z＝0，t)为取得的在海平面(z＝0)上的第n炮的预测的海底多次波， 其中n为炮号，x为炮点到接收点的距离，z为高程坐标，t为时间坐标，Δz为深度方向的延拓步长。
步骤3)所述的确定的起伏海底的多次波是指 (1)对pn(x，z＝0，t)进行关于x和t的富氏变换，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω为分别为水平方向圆波数和圆频率；为垂直方向圆波数，c为海水的速度； (2)按公式取得在最浅海底面上(z＝Z0)的频率-波数域的地震波场； (3)从最浅海底面(i＝1)到最深海底面(i＝N+1)，按公式Pn(kx，z＝zi+1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-2ikΔz计算zi＝z0+(i-1)Δz面上的下行波波场，对Pn(kx，z＝zi+1，ω)进行二维富氏反变换，并记录海底处的下行波场qn(zi+1，t)； (4)从最深海底面(i＝N+1)到最浅海底面(i＝1)，按公式pn(x，z＝zi，t)＝pn(x，z＝zi，t)+q(zi，t)进行波场镶入，按公式Pn(kx，z＝zi-1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-ikΔz进行上行波场延拓； (5)按公式取得在海平面上记录的频率-波数域的海底多次波； (6)对Mn(kx，z＝0，ω)进行二维富氏反变换，取得时间域预测的第n炮的多次波，mn(x，z＝0，t)。
本发明的优点一是综合考虑了精度和效率，对海底的不同情况进行不同的处理，在海底平缓处采用精度和效率都最高相位移技术；在海底起伏处，采用精度很高的波场镶入技术；二是首次把波场镶入技术应用于起伏海底多次波确定。
图1传统的海底多次波确定方法示意图； (a)传统的基于波场延拓的多次波预测方法， (b)倾斜或平海底面近似的基于波场延拓的多次波预测方法， (c)从镜像面开始的基于波场延拓的多次波预测方法 图2本发明起伏海底多次波确定方法示意图； (a)根据海底高程将海底划分为水平海底和起伏海底并采用不同的波场延拓算法 (b)对应起伏海底部分采用波场镶入法进行波场延拓 图3输入的炮集记录； 图4输出的预测的海底多次波。
具体实施方案 本发明采用海上拖缆地震勘探采集的拖缆地震数据、野外测量或室内求取的海底高程数据，在综合考虑计算精度和计算效率的基础上，利用相位移水平界面波场延拓方法和波场镶入法起伏界面波场延拓方法来预测海底产生的海底多次波，取得预测的海底多次波地震数据。
定义 SBE或Z0---最浅海底处高程(Shallow bottom elevation)； DBE或ZN-最深海底处的高程(Deep bottom elevation)； BED---最浅和最深海底高程之差(Bottom elevation difference)； MBE--最浅和最深海底高程的平均值(Mean of bottom elevation)； LBED---用户给定的最浅和最深海底高程之差，用于判别是平海底还是起伏海底的(Limitation of the bottom elevation difference)； DZ---用户给定的波场延拓步长。
起伏海底多次波预测的具体实现步骤如下 1、从最小炮号炮集开始，读取炮集数据pn(x，z＝0，t)(见图3)和海底高程数据。pn(x，z＝0，t)为位于海平面上(z＝0)的第n炮地震数据，其中n为炮号，x为炮点到接收点的距离，z为高程坐标，t为时间坐标； 2、根据炮集所在排列的海底高程剖面，获取最浅和最深海底处的高程数据SBE和DBE。
3、计算最深和最浅处海底高程差BED。如图2所示，当最深与最浅海底高程差小于BEI时，按以下步骤预测水平海底的多次波。
(1)计算最大和最小海底高程的平均值MBE，置H＝MBE； (2)对pn(x，z＝0，t)进行关于x和t的二维富氏变换，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω分别为水平方向的圆波数和圆频率；为垂直方向的圆波数，c为海水的速度； (3)按公式取得频率-波数域测的海底多次波，其中，Mn(kx，z＝0，ω)为频率-波数域预测的第n个炮集的多次波，H为最大和最小海底高程的平均值； (4)对Mn(kx，z＝0，ω)进行二维富氏反变换，取得时间域预测的第n个炮集的多次波mn(x，z＝0，t)，见图4。
4、当最浅和最深海底处的高程差小于BEI时，如图2所示，按以下步骤采用波场镶入法预测起伏海底的多次波。
(1)对pn(x，z＝0，t)进行关于x和t的富氏变换，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω为分别为水平方向的圆波数和圆频率；为垂直方向的圆波数，c为海水的速度； (2)按公式取得在最浅海底面上(z＝Z0)的频率-波数域的地震波场； (3)从最浅海底面(i＝1)到最深海底面(i＝N+1)，按公式Pn(kx，z＝zi+1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-2ikΔz计算zi＝z0+(i-1)Δz面上的下行波波场，对Pn(kx，z＝zi+1，ω)进行二维富氏反变换，并记录海底处的下行波场qn(zi+1，t)； (4)从最深海底面(i＝N+1)到最浅海底面(i＝1)，按公式pn(x，z＝zi，t)＝pn(x，z＝zi，t)+q(zi，t)进行波场镶入，按公式Pn(kx，z＝zi-1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-ikΔz进行上行波场延拓； (5)按公式取得在海平面上记录的频率-波数域的海底多次波； (6)对Mn(kx，z＝0，ω)进行二维富氏反变换，取得时间域预测的第n个炮集的多次波，mn(x，z＝0，t)，见图4。
权利要求
1、一种二维起伏海底多次波的确定方法，通过如下步骤实现
1)采用海上拖缆地震勘探采集的地震数据、野外测量或室内求取的海底高程数据；
2)从最小炮号炮集开始，根据炮集所在排列的海底高程，取得其最大海底高程和最小海底高程，计算最大和最小海底高程差；
3)当最大和最小海底高程差小于5米时，按水平海底预测海底多次波
pn(x，z＝0，t)为位于海平面上(z＝0)的第n炮地震数据，
mn(x，z＝0，t)为取得的位于海平面上(z＝0)的对应第n炮的确定的海底多次波，
其中n为炮号，x为炮点到接收点的距离，z为高程坐标，t为时间坐标；
4)当最大和最小海底高程差大于5米时，按起伏海底预测海底多次波
pn(x，z＝0，t)为位于海平面(z＝0)上的第n炮地震数据，
pn(x，z＝Z0，t)为第n炮在最浅海底面上(z＝Z0)的地震波场，
pn(x，z＝ZN，t)为第n炮在最深海底面上(z＝ZN)的地震波场，
pn(x，zi，t)为第n炮的在zi＝z0+(i-1)Δz(i＝1，2，...N+1)面上的地震波场，
qn(zi，t)为第n炮在zi＝z0+(i-1)Δz(i＝1，2，...N+1)面上海底处的记录，
mn(x，z＝0，t)为取得的在海平面(z＝0)上的第n炮的预测的海底多次波，
其中n为炮号，x为炮点到接收点的距离，z为高程坐标，t为时间坐标，Δz为深度方向的延拓步长。
2、根据权利要求1所述的一种二维起伏海底多次波的确定方法，其特征在于步骤3)所述的确定的水平海底的多次波是指
(1)对pn(x，z＝0，t)进行关于x和t的二维富氏变换，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω分别为水平方向圆波数和圆频率；为垂直方向圆波数，c为海水的速度；
(2)按公式取得频率-波数域预测的多次波，其中，Mn(kx，z＝0，ω)为频率-波数域预测的第n炮的多次波，H为最大和最小海底高程的平均值；
(3)对Mn(kx，z＝0，ω)进行二维富氏反变换，取得时间域预测的第n炮的多次波mn(x，z＝0，t)。
3、根据权利要求1所述的一种二维起伏海底多次波的确定方法，其特征在于步骤4)所述的确定的起伏海底的多次波是指
(1)对pn(x，z＝0，t)进行关于x和t的富氏变换，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω为分别为水平方向圆波数和圆频率；为垂直方向圆波数，c为海水的速度；
(2)按公式取得在最浅海底面上(z＝Z0)的频率-波数域的地震波场；
(3)从最浅海底面(i＝1)到最深海底面(i＝N+1)，按公式Pn(kx，z＝zi+1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-2ikΔz计算zi＝z0+(i-1)Δz面上的下行波波场，对Pn(kx，z＝zi+1，ω)进行二维富氏反变换，并记录海底处的下行波场qn(zi+1，t)；
(4)从最深海底面(i＝N+1)到最浅海底面(i＝1)，按公式pn(x，z＝zi，t)＝pn(x，z＝zi，t)+q(zi，t)进行波场镶入，按公式Pn(kx，z＝zi-1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-ikΔz进行上行波场延拓；
(5)按公式取得在海平面上记录的频率-波数域的海底多次波；
(6)对Mn(kx，z＝0，ω)进行二维富氏反变换，取得时间域预测的第n炮的多次波，mn(x，z＝0，t)。
全文摘要
一种通过波场延拓的二维起伏海底多次波的确定方法，步骤是采用海上拖缆地震勘探采集的地震数据、野外测量或室内求取的海底高程数据，从最小炮号炮集开始，根据炮集所在排列的海底高程，取得其最大海底高程和最小海底高程，计算最大和最小海底高程差；按水平或起伏海底预测海底多次波。本发明的优点一是综合考虑了精度和效率，对海底的不同情况进行不同的处理，在海底平缓处采用精度和效率都最高相位移技术；在海底起伏处，采用精度很高的波场镶入技术；二是首次把波场镶入技术应用于起伏海底多次波确定。
文档编号G01V1/28GK101592738SQ20081011413
公开日2009年12月2日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者柯本喜, 耿伟峰, 马光凯, 吴艳辉 申请人:中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司