本發(fā)明屬于地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于波場(chǎng)延拓的海上斜纜寬頻地震勘探的靜校正方法。

背景技術(shù)：

海上地震勘探中，常規(guī)的地震數(shù)據(jù)采集方法是將震源和電纜沉放在同樣的深度，海平面海水和空氣的高波阻抗差使得虛反射陷波頻率為一固定值，從而很難消除虛反射對(duì)地震有效信號(hào)的影響。也就是說(shuō)，沉放深度直接制約了地震資料的頻帶寬度，不同深度的纜線會(huì)形成不同頻率的陷波效應(yīng)，常規(guī)的拖纜作業(yè)采集方式已經(jīng)不滿(mǎn)足目前的勘探需求。近年來(lái)，新提出的斜纜寬頻地震勘探技術(shù)為解決前述陷波問(wèn)題提供了一種新的思路。

斜纜寬頻采集技術(shù)的水下拖纜采用的是變深度的拖拽方式，從而產(chǎn)生多樣化的鬼波陷波頻率，也就是所說(shuō)的鬼波陷波差異性。利用鬼波頻率的差異性，通過(guò)聯(lián)合反褶積算法去除鬼波，便大大拓寬了地震信號(hào)的有效頻帶寬度，能夠有效解決陷波效應(yīng)這個(gè)問(wèn)題。2012年，斜纜寬頻地震勘探技術(shù)在中國(guó)近海首次成功應(yīng)用，為評(píng)估該地區(qū)的分辨率和保真度提供了高于常規(guī)拖纜作業(yè)采集方式的地震數(shù)據(jù)。

綜上可知，斜纜寬頻地震勘探技術(shù)是一種行之有效的海上油氣田地震勘探技術(shù)，然而在該方法中，當(dāng)采用常規(guī)靜校正方法時(shí)，由于斜纜上每一個(gè)檢波器的深度不同，造成相鄰檢波點(diǎn)靜校正量也有很大差別，這種前提下常規(guī)靜校正會(huì)破壞地震波的波動(dòng)特征，對(duì)后期去多次波處理和成像處理會(huì)造成很大影響。為此，針對(duì)斜纜寬頻地震勘探方法研究一種新的靜校正方法，解決振幅畸變問(wèn)題，是當(dāng)前進(jìn)行海上勘探所必須解決的問(wèn)題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于波場(chǎng)延拓的海上斜纜寬頻地震勘探的靜校正方法。本發(fā)明解決了振幅畸變問(wèn)題以及斜纜寬頻地震勘探靜校正中存在的地震波波動(dòng)特性變化的問(wèn)題。本發(fā)明能夠有效保持地震波的波動(dòng)特性，為海上地震勘探提供精確的靜校正結(jié)果。

一種基于波場(chǎng)延拓的海上斜纜寬頻地震勘探的靜校正方法，包括以下步驟：

1)檢波器坐標(biāo)拾?。簩?duì)于海上斜纜地震勘探，在每個(gè)檢波器的位置安裝定位儀，通過(guò)檢波器1、檢波器2……檢波器n檢測(cè)p(x1,z1)、p(x2,z2)……p(xn,zn)，通過(guò)定位儀1、定位儀2……定位儀n檢測(cè)位置坐標(biāo)(x1,z1)、(x2,z2)……(xn,zn)；

2)多項(xiàng)式擬合纜線形態(tài)：將各檢波點(diǎn)水平坐標(biāo)x和垂直坐標(biāo)z進(jìn)行多項(xiàng)式曲線擬合，得到纜線形態(tài)多項(xiàng)式；

3)基于線纜形態(tài)的模擬采集：將步驟2)擬合得到的纜線形態(tài)多項(xiàng)式編入控制系統(tǒng)程序，通過(guò)數(shù)值模擬得到波場(chǎng)延拓，實(shí)現(xiàn)檢波器支臂的非等間距移動(dòng)；

4)地震數(shù)據(jù)延拓靜校正處理：將步驟3)模擬出的波場(chǎng)延拓代入逆向延拓的波場(chǎng)公式表達(dá)式(ⅰ)，完成對(duì)波場(chǎng)數(shù)據(jù)的波場(chǎng)重構(gòu)，得到校正后的波場(chǎng)數(shù)據(jù)，公式(ⅰ)如下所示：

式中，p(x,z)為(x,z)的波場(chǎng)，x和z分別為水平和垂直空間位置，τ為時(shí)間采樣間隔，h＝min(dx,dz)為空間采樣間隔，am為精度系數(shù)，am由公式(ⅱ)求出，公式(ⅱ)如下所示：

方程組(ⅲ)為波場(chǎng)逆時(shí)傳播的邊界約束條件，將方程組(ⅲ)代入公式(ⅰ)計(jì)算得到波場(chǎng)數(shù)據(jù)，方程組(ⅲ)如下所示：

式中，t為時(shí)間，t為接收點(diǎn)記錄的最大記錄時(shí)間。

所述步驟4)中的逆向延拓過(guò)程，以t＝t時(shí)刻波場(chǎng)情況為初始值，向時(shí)間減小的方向外推，以一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)τ為間隔，逐時(shí)間層計(jì)算t-τ上的各點(diǎn)(x,z)處的波場(chǎng)值，直至計(jì)算出t＝0時(shí)刻各點(diǎn)的波場(chǎng)值；逆時(shí)傳播取的是t≤t時(shí)水面下各點(diǎn)的波場(chǎng)值u(x,z)。

所述公式(ⅰ)的邊界約束條件為方程組(ⅲ)，方程組(ⅲ)如下所示：

式中，p(x,z)為波場(chǎng)，x和z分別為水平和垂直空間位置，t為時(shí)間，t為接收點(diǎn)記錄的最大記錄時(shí)間。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明針對(duì)海上斜纜寬頻地震勘探技術(shù)所提供的一種基于波場(chǎng)延拓的靜校正方法，以波場(chǎng)延拓理論為基礎(chǔ)，按照上述步驟得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明能夠有效保持地震波的波動(dòng)特性，得到精確的靜校正結(jié)果。

附圖說(shuō)明

圖1為研究?jī)?nèi)容采用的研究方案示意圖；

圖2為斜纜寬頻地震勘探技術(shù)采集方式示意圖；

圖3為常規(guī)二維采集系統(tǒng)控制桌面示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。

參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明針對(duì)海上斜纜寬頻地震勘探技術(shù)中高程靜校正問(wèn)題，提出了一種基于波場(chǎng)延拓的波場(chǎng)靜校正方法，旨在解決海上斜纜寬頻地震勘探靜校正處理中存在的波動(dòng)特征改變的問(wèn)題。這種方法的實(shí)現(xiàn)步驟是：“檢波器坐標(biāo)拾取——多項(xiàng)式擬合纜線形態(tài)——物理模擬實(shí)現(xiàn)——靜校正處理”。

第一步，擬合斜纜寬頻地震勘探技術(shù)中纜線形態(tài)。傳統(tǒng)的海上勘探中同一條纜線上檢波器處于同一水平高度，但是斜纜勘探時(shí)纜線是傾斜的，檢波器在纜線上具有相同的間距，但檢波器間水平方向和垂直方向的間距都不一樣。圖2展示了海上斜纜寬頻地震勘探技術(shù)中纜線在水中的形態(tài)。這個(gè)特殊性給海上斜纜勘探物理模擬帶來(lái)了困難。

實(shí)施本發(fā)明提供的基于波場(chǎng)延拓的海上斜纜寬頻地震勘探技術(shù)的靜校正方法時(shí)，首先在每一個(gè)檢波器的位置安裝定位儀，從定位儀拾取各檢波器的位置信息，如圖2所示。然后將各檢波點(diǎn)水平坐標(biāo)和垂直坐標(biāo)進(jìn)行多項(xiàng)式曲線擬合，找到纜線的形態(tài)曲線擬合表達(dá)式。

第二步，斜纜寬頻地震勘探技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室物理模擬。圖3展示了常規(guī)二維物理模擬采集系統(tǒng)控制桌面示意圖。海上斜纜勘探的實(shí)驗(yàn)室物理模擬中，需考慮纜線形態(tài)到物理模擬采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，將纜線形態(tài)多項(xiàng)式編入控制系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)檢波器支臂的非等間距移動(dòng)。

第三步，斜纜寬頻地震勘探靜校正。目前海上斜纜勘探用到是高程靜校正方法，但是由于斜纜勘探的特殊性，檢波器之間的高程差異比較大，在靜校正中會(huì)對(duì)地震波的波動(dòng)特性造成影響。本發(fā)明借助波場(chǎng)延拓遵循地震波動(dòng)特性這一特點(diǎn)，來(lái)保持地震波的波動(dòng)特性。按照上述步驟，就能夠?qū)Ｉ闲崩|寬頻地震勘探數(shù)據(jù)做精確的保持波動(dòng)特性的靜校正處理。

上述步驟的核心是由波場(chǎng)延拓構(gòu)成的靜校正方案，考慮到物理模擬采集以縱波為主，因此本發(fā)明基于二維聲波方程來(lái)設(shè)計(jì)：

其中x和z分別為水平和垂直空間位置，t表示時(shí)間，p(x,z)為空間各點(diǎn)的波場(chǎng)，f代表震源，(i,j)代表震源的空間位置坐標(biāo)。

本發(fā)明基于疊前逆時(shí)偏移有限差分波場(chǎng)延拓理論進(jìn)行波場(chǎng)重構(gòu)，波動(dòng)方程波場(chǎng)延拓可以分為正向延拓和反向延拓，正向延拓是地震波數(shù)值正演，反向延拓是波場(chǎng)逆向傳播。正向延拓的有限差分計(jì)算表達(dá)式為：

上式的顯示表達(dá)式為：

式中，τ為時(shí)間采樣間隔，h＝min(dx,dz)為空間采樣間隔。在該表達(dá)式中，時(shí)間是2階精度，空間是任意偶階精度。其中精度系數(shù)am可由下式求出：

逆時(shí)偏移中的波場(chǎng)反向延拓過(guò)程實(shí)際上就是已知后一時(shí)刻的波場(chǎng)值求前一時(shí)刻的波場(chǎng)值的過(guò)程，具體計(jì)算方法與正向延拓類(lèi)似，其有限差分計(jì)算表達(dá)式為：

具體延拓過(guò)程是：假設(shè)t為接收點(diǎn)記錄的最大記錄時(shí)間，以t＝t時(shí)刻波場(chǎng)情況為初始值，向時(shí)間減小的方向外推，以一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)τ為間隔，逐時(shí)間層計(jì)算t-τ上的各點(diǎn)(x,z)處的波場(chǎng)值，直至計(jì)算出t＝0時(shí)刻各點(diǎn)的波場(chǎng)值。逆時(shí)傳播取的是t≤t時(shí)地下各點(diǎn)的波場(chǎng)值u(x,z)。

假設(shè)已知地表各接收點(diǎn)記錄的地震記錄p(x,z＝0,t)，當(dāng)t>t時(shí)，p(x,z,t)＝0。在反向延拓過(guò)程中p(x,z＝0,t)作為二次波場(chǎng)存在，因而波場(chǎng)的逆時(shí)傳播可以表示為(ⅸ)式所示的邊值問(wèn)題：

當(dāng)耦合時(shí)刻對(duì)應(yīng)時(shí)，正傳和反傳的波場(chǎng)值具有相關(guān)性?；诖?，可以用反向延拓得到的波場(chǎng)近似代替正向傳播的波場(chǎng)。基于上述波場(chǎng)延拓理論，對(duì)海上斜纜勘探技術(shù)中采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行延拓，就能得到常規(guī)海面采集的地震數(shù)據(jù)。