專利名稱：一種地震數(shù)據(jù)變相位校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田的勘探、開發(fā)、開采技術(shù)，具體是為反映地下地層層位、 油藏描述提供高分辨率的地震圖形的一種地震數(shù)據(jù)變相位校正方法。
背景技術(shù)：
地震勘探的過程，就是在地面上的一系列點(diǎn)上，利用人工激發(fā)地震波， 地震波向地下傳播，當(dāng)遇到波阻抗(地震波在地層介質(zhì)中向地下傳播的速度 與介質(zhì)密度的乘積)界面(即上下地層波阻抗不相等面)時(shí)，在波阻抗界面 上地震波產(chǎn)生反射現(xiàn)象，地震波傳播方向發(fā)生改變，地震波開始向上傳播， 在地面上的一系列接收點(diǎn)上安置著接收器，接收向上傳播的地震波數(shù)據(jù)，完 成野外勘探。然而，實(shí)際接收到地震波數(shù)據(jù)還包含著激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)空間位 置和排列位置的信息和各種噪聲干擾等。地震數(shù)據(jù)處理就是將野外勘探過程 中向上傳播的地震波數(shù)據(jù)處理，保留反映地下地層波阻抗界面的信息，而消
除其它的信息，這種信息就是疊后地震數(shù)據(jù)。動(dòng)校正(NMO)處理就是消除 地震數(shù)據(jù)中激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)空間位置和排列位置的信息的影響，使得校正后 地震數(shù)據(jù)僅反映地下地層的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。在地震資料處理中，近地表的影響 問題是一個(gè)非常重要問題。地表淺層結(jié)構(gòu)對地震波起著一種濾波作用，這個(gè) 濾波器在不同的地表點(diǎn)上，既有時(shí)間改造作用、振幅改造作用，也有相位改 造作用。因此在炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)子波波形很不一致的地方，通常要進(jìn)行時(shí)間和 振幅校正和相位校正，使疊加前CMP (Common MidPoint，共中心點(diǎn))道集 內(nèi)的所有地震道振幅、時(shí)間和波形(相位)保持一致。只有這樣才能得到最 好的疊加效果。這些校正必須采用地表一致性校正，否則會(huì)人為引起地層和 構(gòu)造反映異常。
目前，通過靜校正可以解決時(shí)間問題，地表一致性振幅補(bǔ)償處理可以解決 振幅問題。在時(shí)間和振幅問題得到有效地解決之后，進(jìn)行地表一致性相位處 理。由于振幅、時(shí)間和相位問題是交織在一起的，因此在必要的時(shí)候，這些處理采用迭代處理。
地表一致性條件假設(shè)同一個(gè)激發(fā)點(diǎn)的全部接收道具有這個(gè)激發(fā)點(diǎn)和它附 近地表引起的相同影口向，這些影晌包括時(shí)間、振幅和子波形態(tài)，接收點(diǎn)也具 有相同的影響。共炮點(diǎn)影響包括向下傳播的波前影響，共接收點(diǎn)影響包括向 上傳播的波前影響，共炮檢距影響包括入射角、接收角和依賴于傳播射線的 影響。如果這些信號(hào)的扭曲能夠被適當(dāng)?shù)男Ｕ?，則全部處理必須在地表一致 性條件下處理。地表~-致性處理試圖消除全部地表激發(fā)和接收的影響(這些 影響包括振幅、時(shí)間和波形)，并且輸出僅僅包含與地下界面有關(guān)的地質(zhì)和巖 石信息的地震剖面。
通常的相位處理都采用常相位處理，將近地表因素引起的相位變化作為一 個(gè)常數(shù)，顯然這樣的假設(shè)是一種近似。當(dāng)子波的振幅譜不是很寬時(shí)有一定的 效果；但是當(dāng)子波的振幅譜較寬時(shí)，對不同頻率成分仍使用一個(gè)常數(shù)進(jìn)行校 正，則很難達(dá)到希望的效果。
2001年《石油地球物理勘探》公開了一種反射波地表一致性相位校正的方法，用來解決疊前地震數(shù)據(jù)的相位校正。這種方法不能解決反射波非地表 一致性相位校正和疊后地震數(shù)據(jù)的相位校正，它利用對炮點(diǎn)和接收點(diǎn)的互相 關(guān)函數(shù)進(jìn)行掃描確定，確定相位校正因子和校正結(jié)果對地震數(shù)據(jù)道并非最佳， 對地震數(shù)據(jù)道的校正結(jié)果也存在一定誤差，而且掃描確定相位校正因子的速 度慢，加上必須計(jì)算炮點(diǎn)和接收點(diǎn)的互相關(guān)函數(shù)，計(jì)算互相關(guān)函數(shù)也需要花 費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種可得到的地震數(shù)據(jù)在橫向上相位更加一致，在迭
前NMO校正后的CMP道集上，地震子波的波形統(tǒng)一，計(jì)算速度快，有最佳的 疊加效果的地質(zhì)和巖石信息剖面的地震數(shù)據(jù)變相位校正方法。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種地震數(shù)據(jù)變相位校正方法，包括以下步驟
(1) 用通常的手段采集地震數(shù)據(jù)并預(yù)處理；
(2) 構(gòu)造相位因子；
(3) 確定模型道；
(4) 對于單個(gè)炮點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)，按照相位校正因子算法確定該炮點(diǎn) 道集的相位校正因子；
(5) 按照相位校正因子的算法確定所有炮點(diǎn)道集的相位校正因子；
(6) 對于單個(gè)檢波點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)，按照相位校正因子的算法確定該 檢波點(diǎn)道集的相位校正因子；
(7) 按照相位校正因子的算法確定所有檢波點(diǎn)道集的相位校正因子；
(8) 利用炮集和檢波點(diǎn)集相位校正因子，對每一個(gè)地震數(shù)據(jù)道，按照相 位校正實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行相位校正，得到校正后的地震數(shù)據(jù)；
(9) 采用通常的方法繪制相位校正后的地震數(shù)據(jù)剖面。
本發(fā)明還采用如下技術(shù)方案
所述步驟(1)通常的手段包括對疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行地表一致性處理，包 括地表一致性振幅處理和地表一致性反褶積處理，速度分析、動(dòng)校正和剩余 靜校正。
由步驟(2)構(gòu)造相位因子組成的濾波器是純相位濾波器，相位濾波器僅 對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行相位譜處理，不改變地震數(shù)據(jù)的振幅譜。
由步驟(3)計(jì)算炮點(diǎn)或檢波點(diǎn)的相位校正因子輸入外部優(yōu)化模型道。
本發(fā)明采用純相位濾波器來逼近地表變化引起的相位變化，可以正確地估
算地震記錄上由于地表淺層結(jié)構(gòu)變化引起的子波相位變化，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相位校正，以消除由于地表變化引起的相位變化，從而達(dá)到提高地震記錄 分辨率的目的。
本發(fā)明既可以實(shí)現(xiàn)反射波地表一致性相位校正，也可以實(shí)現(xiàn)反射波非地 表一致性相位校正。既可以疊前地震數(shù)據(jù)的相位校正，也可以實(shí)現(xiàn)疊后地震 數(shù)據(jù)的相位校正。


圖1為實(shí)際地震數(shù)據(jù)地表一致性相位校正處理前后炮集對比圖，(a)原 始炮集0 2 = 227) ， (b)地表一致性相位校正處理后炮集；
圖2為實(shí)際地震數(shù)據(jù)地表一致性相位校正處理前后CMP道集對比圖，(a) 原始CMP道集(HD4二430) ， (b)地表一致性相位校正處理后CMP道集；
圖3為疊加剖面的對比圖，(a)原始疊加剖面，(b)地表一致性相位校正 后的疊加剖面；疊加剖面的對比，通過地表一致性相位校正，同相軸連續(xù)性 明顯變好，疊加后能量得到加強(qiáng)，疊加成象效果明顯改善；
圖4為地表一致性相位校正處理前后炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)互相關(guān)函數(shù)的對比圖， (a)原始數(shù)據(jù)炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)互相關(guān)函數(shù)，上部是炮點(diǎn)的互相關(guān)函數(shù)，下部是檢 波點(diǎn)的互相關(guān)函數(shù)；(b)地表一致性相位校正后炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的互相關(guān)函數(shù)。 經(jīng)過地表一致性相位校正處理后，炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的互相關(guān)函數(shù)的對稱性明顯 變好，極大值增加。
具體實(shí)施例方式
地震數(shù)據(jù)就是地震子波和反射系數(shù)序列的褶積。相位校正就是對地震數(shù)據(jù) 道集上地震子波的相位進(jìn)行校正，使得CMP道集上地震子波的相位在橫向上 保持一致。
在地表一致性相位校正處理前，對地震數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)行了必要的地表一致性振幅處理和靜校正處理，僅對相位進(jìn)行處理，過程簡化方便。本發(fā)明對疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行相位處理，裉據(jù)地表一致性假設(shè)，通過炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)集之間迭代計(jì)算相位因子，確定最佳相位校正因子，以實(shí)現(xiàn)相位校正。
本發(fā)明包括以下步驟
(1) 用通常的手段采集地震數(shù)據(jù)并預(yù)處理。對疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行地表一致性處理，包括地表一致性振幅處理和地表一致性反褶積處理，速度分析、動(dòng)校正和剩余靜校正。
(2) 構(gòu)造相位因子。構(gòu)造出組成的濾波器是純相位濾波器的相位因子，以保證處理僅僅對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行相位譜處理，而不改變地震數(shù)據(jù)的振幅譜。
純相位校正濾波器/Z(z)的Z-變換來可以表示為下列有理分式<formula>complex formula see original document page 7</formula>
A(z)可以采用高階多項(xiàng)式。為計(jì)算方便，采用二階多項(xiàng)式。可以把多個(gè)二階多項(xiàng)式串聯(lián)形成高階多項(xiàng)式。使用二階多項(xiàng)式時(shí)，A(z)是下列三個(gè)表達(dá)式其中的一個(gè)
A(z)=1+a1z+a2z2
A(z) = 1 +a1z-1 + a2z12
A(z)= a1z-1+l + a2z ( 2 )
a1和a2就是需要計(jì)算的純相位校正因子。A(z)的不同表達(dá)式代表著子波的不同相位，包括最小相位、最大相位和混合相位，通過對各種相位進(jìn)行計(jì)算，使得地表引起的各種相位變化得到有效的校正。
(3)計(jì)算模型道。為了計(jì)算某一個(gè)炮點(diǎn)或檢波點(diǎn)的相位校正因子，以該炮點(diǎn)或檢波點(diǎn)對應(yīng)道所在的CMP疊加道(不包含該道自身)作為模型道。
模型道形成算法原理如下
對于疊加前NMO校正后的CMP道集地震數(shù)據(jù)，通過疊加形成模型道，即<formula>complex formula see original document page 8</formula>(3)
式中，xk(t)表示第k個(gè)CMP道集疊加地震數(shù)據(jù)，<formula>complex formula see original document page 8</formula>表示第k個(gè)CMP道集第1道 地震數(shù)據(jù)，t表示地震波雙程旅行時(shí)，NCMP表示地震數(shù)據(jù)CMP道集數(shù)，NTK表示第k個(gè)CMP道集地震道數(shù)。
計(jì)算模型道也可以直接輸入優(yōu)化外部模型道。
(4)對于一個(gè)炮點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)，按照相位校正因子的計(jì)算算法確定 該炮點(diǎn)道集的相位校正因子。
純相位濾波器因子的求取方法
用Z-變換來表示，設(shè)
<formula>complex formula see original document page 8</formula>(4)
yk是炮點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)，G(z)是其對應(yīng)的Z-變換，xk是對應(yīng)yk模型 道，F(xiàn)(z)是xk對應(yīng)的Z-變換。建立目標(biāo)函數(shù)
<formula>complex formula see original document page 8</formula>(5)
對于根在單位圓內(nèi)或者單位圓外時(shí)，純相位濾波器是
<formula>complex formula see original document page 8</formula><formula>complex formula see original document page 9</formula>
目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為
Q=|F(z)A(z)-G(z)A((z)-1)|→min
目標(biāo)函數(shù)對純相位校正因子A和A求導(dǎo)數(shù)，有
<formula>complex formula see original document page 9</formula>
令
<formula>complex formula see original document page 9</formula>
整理后，得出
<formula>complex formula see original document page 9</formula><formula>complex formula see original document page 10</formula>
對于一個(gè)根在單位圓內(nèi)，另一個(gè)根在單位圓外時(shí)，純相位濾波器是:
<formula>complex formula see original document page 10</formula>
目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為
<formula>complex formula see original document page 10</formula>
目標(biāo)函數(shù)對純相位校正因子a1和a2求導(dǎo)數(shù)，<formula>complex formula see original document page 10</formula>
整理后，得出<formula>complex formula see original document page 10</formula>
(7)
<formula>complex formula see original document page 11</formula>
對于<formula>complex formula see original document page 11</formula>,同樣使用上述方程組求解，僅僅是方程組的系數(shù)計(jì)算時(shí)，x和y的位置互換，而角標(biāo)不變。
(5) 對于所有炮點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)，按照(4)相位校正因子的計(jì)算算法 確定所有炮點(diǎn)道集的相位校正因子。
(6) 對于一個(gè)檢波點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)，按照相位校正因子的計(jì)算算法確 定該檢波點(diǎn)道集的相位校正因子。
檢波點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)相位校正因子的計(jì)算算法與炮點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù) 相位校正因子的計(jì)算算法相同，僅僅公式(4)中是檢波點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)。
(7) 對于所有檢波點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)，按照(6)步驟確定所有檢波點(diǎn)道 集的相位校正因子。
(
8) 利用炮集和檢波點(diǎn)集相位校正因子，對每一個(gè)地震數(shù)據(jù)道，按照相 位校正實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行相位校正。
(9) 采用通常的方法根據(jù)得出相位校正后的地震數(shù)據(jù)繪制相位校正后的 地震數(shù)據(jù)剖面。
將相位校正后的地震數(shù)據(jù)剖面和數(shù)據(jù)提供給處理人員和解釋人員，用于進(jìn) 一步的地震數(shù)據(jù)處理和儲(chǔ)層巖性識(shí)別、油氣預(yù)測、油水界面確定和油氣藏的 描述。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)算法采用如下方法。用Z-變換來表示，設(shè)<formula>complex formula see original document page 12</formula> (8)
Yk是輸入炮或者接收點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)，G(z)是其對應(yīng)的z-變換，
F(z)是對應(yīng)的Z－變相位校正之后的地震數(shù)據(jù)，(Kz)是、對應(yīng)的z-變換，H(z)是
<formula>complex formula see original document page 12</formula>(9)
在時(shí)間域內(nèi)用兩步予以實(shí)現(xiàn)， 第一步，設(shè)<formula>complex formula see original document page 12</formula>(1) 如果<formula>complex formula see original document page 12</formula>，則:<formula>complex formula see original document page 12</formula>k=-2，-1，…，N
(2) 、如果<formula>complex formula see original document page 12</formula>則<formula>complex formula see original document page 12</formula>k=0， 1,…，N, N+l，N+2
(3) 如果<formula>complex formula see original document page 12</formula>則<formula>complex formula see original document page 12</formula>
12
第二步，設(shè)<formula>complex formula see original document page 13</formula> (1)如果S(Z)＝1 + a1Z + a2z2，則:
fk=ek=a1fk-1-a2fk-2
k=-2，-1,…，N， N+l，N+2。
(2)如果B(z)＝1＋a1z－1＋a2z－2，則
fk=ek-a1fk+1-a2fk+2
k=N+2,N+l，…，-1，-2。
(3)如果B(Z)=a1z－1+1+a2z,則:
<formula>complex formula see original document page 13</formula>
k=N+2,N+l，…，1, 2。 本發(fā)明實(shí)施例。
首先對疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行地表一致性處理，包括地表一致性振幅處理和地 表一致性反褶積處理，速度分析、動(dòng)校正和剩余靜校正和疊加處理。圖1是 疊前炮集(HD2二227)對比，(a)疊前原始數(shù)據(jù)一個(gè)炮集的部分顯示，(b)地表 一致性相位校正處理后炮集的部分顯示。圖2是疊前CMP(HD4二430)道集對比， (a)疊前原始數(shù)據(jù)一個(gè)CMP道集的部分顯示，(b)地表一致性相位校正處理后 一個(gè)CMP道集的部分顯示，圖3數(shù)據(jù)疊加剖面對比，(a)疊前原始數(shù)據(jù)疊加剖 面的部分顯示，(b)地表一致性相位校正處理后疊加剖面的部分顯示，通過地 表一致性相位校正，同相軸連續(xù)性明顯變好，疊加后能量得到加強(qiáng)，疊加成 象效果明顯改善。圖4炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)互相關(guān)函數(shù)對比，(a)原始數(shù)據(jù)炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)互相關(guān)函數(shù)的部分顯示，(b)地表一致性相位校正處理后炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)互 相關(guān)函數(shù)的部分顯示。經(jīng)過地表一致性相位校正處理后，炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的互 相關(guān)函數(shù)的對稱性明顯變好，極大值增加。
權(quán)利要求
1、一種地震數(shù)據(jù)變相位校正方法，其特征在于包括以下步驟(1)用通常的手段采集地震數(shù)據(jù)并預(yù)處理；(2)構(gòu)造相位因子；(3)確定模型道；(4)對于單個(gè)炮點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)，按照相位校正因子算法確定該炮點(diǎn)道集的相位校正因子；(5)按照相位校正因子的算法確定所有炮點(diǎn)道集的相位校正因子；(6)對于單個(gè)檢波點(diǎn)道集的地震數(shù)據(jù)，按照相位校正因子的算法確定該檢波點(diǎn)道集的相位校正因子；(7)按照相位校正因子的算法確定所有檢波點(diǎn)道集的相位校正因子；(8)利用炮集和檢波點(diǎn)集相位校正因子，對每一個(gè)地震數(shù)據(jù)道，按照相位校正實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行相位校正，得到校正后的地震數(shù)據(jù)；(9)采用通常的方法繪制相位校正后的地震數(shù)據(jù)剖面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地震數(shù)據(jù)變相位校正方法，其特征在 于所述步驟(1)通常的手段包括對疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行地表一致性處理， 包括地表一致性振幅處理和地表一致性反褶積處理，速度分析、動(dòng)校正和 剩余靜校正。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地震數(shù)據(jù)變相位校正方法，其特征在 于由步驟(2)構(gòu)造相位因子組成的濾波器是純相位濾波器，相位濾波器 僅對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行相位譜處理，不改變地震數(shù)據(jù)的振幅譜。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地震數(shù)據(jù)變相位校正方法，其特征在 于由步驟(3)計(jì)算炮點(diǎn)或檢波點(diǎn)的相位校正因子輸入外部優(yōu)化模型道。
全文摘要
本發(fā)明是高分辨率的地震圖形的地震數(shù)據(jù)變相位校正方法，包括采集地震數(shù)據(jù)并預(yù)處理，構(gòu)造相位因子，確定模型道，對于單個(gè)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)道集的數(shù)據(jù)，按相位校正因子計(jì)算算法確定該炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)道集的相位校正因子，確定所有炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)道集的相位校正因子，按照炮集和檢波點(diǎn)集相位校正因子，對每一個(gè)地震數(shù)據(jù)道進(jìn)行相位校正，得到校正后的地震數(shù)據(jù)剖面，本發(fā)明可以正確地估算地震記錄上由于地表淺層結(jié)構(gòu)變化引起的子波相位變化，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相位校正，消除由于地表變化引起的相位變化，從而達(dá)到提高地震記錄分辨率的目的。
文檔編號(hào)G01V1/28GK101201409SQ20061016520
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日
發(fā)明者周興元, 波 趙, 高少武 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司