專利名稱：保持地震波場運動學特征的地震數據處理方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及地震數據處理領域，具體地，涉及一種保持地震波場運動學特征的地震數據處理方法及裝置。
背景技術：
常規地震數據處理流程是建立在多次覆蓋同相軸水平疊加基礎之上，假設地表和地下構造均為水平、層狀、均勻介質。對于不滿足該假設條件的地震數據(如山地)，則通過地形校正、低降速帶校正和反射波剩余靜校正等一系列處理手段，對其進行修正，最終滿足水平疊加的需要。因此，地形校正、低降速帶校正和反射波剩余靜校正是構成常規處理流程的核心。常規地震資料處理流程中，地形和低降速帶校正目的是為了消除地形和表層低降速帶對水平疊加的影響，它們均以地表一致性為假設前提，即所有來自地層的反射都以近 似90°出射角出射地表，靜校正量的值只與激發和接受點的空間位置有關，與反射層位置和炮檢距無關。這種假設在我國東部平原地區還基本吻合，但在西部復雜山地，情況就完全不同了 首先，地表高程變化劇烈，高差大，做地形校正相當于在地表和基準面之間增加一個厚度較大的虛擬地層，通過該層地震射線的傳播路徑為垂直射線，這明顯不符合地震波場傳播的運動學規律；其次，由于老地層出露，有的區域近地表速度與其下覆地層速度差別不大，同時由于地下構造復雜、反射層的傾角較大，這時反射波不再滿足垂直出射的假設前提，靜校正量的計算也不再滿足地表一致性假設，而與地震波在近地表真實的傳播路徑有關。此時，采用常規的地形和基準面校正就會破壞地震波場的運動學特征，使得偏移過程中地震波能量得不到很好的聚焦，對高頻信號的影響尤為明顯；第三，地形和基準面校正在改變地震波場信息的同時，也改變了地震道集的速度信息。通常偏移中所用的速度與所選取的基準面有直接的對應關系，如果基準面校正產生波場誤差，速度場同樣會產生畸變，結果導致偏移成像的誤差；第四，反射波剩余靜校正是用來對反射波進行雙曲線形式的剩余校正。具體到疊前深度域成像來說，同相軸對齊為判別準則的反射波剩余靜校正，會對地震數據中包含的地表高差、地層傾斜和速度橫向變化等信息進行修正，將地震波在復雜介質中，沿彎曲路徑傳播的射線，或多或少轉變為直射線形式，造成射線的扭曲，導致成像結果失真。圖I為應用常規靜校正對疊前深度域成像影響對比圖，其中圖1(a)為不應用常規靜校正的偏移剖面，圖1(b)為應用常規靜校正后偏移剖面；應用常規靜校正后成像結果一定程度上失真。綜上所述，現有的地震數據處理流程無法有效地保持地震波場的運動學特征，從而降低了地震數據處理的準確性
發明內容
本發明實施例的主要目的在于提供一種保持地震波場運動學特征的地震數據處理方法及裝置，以解決現有的地震數據處理流程無法有效地保持地震波場的運動學特征，從而降低了地震數據處理的準確性的問題。為了實現上述目的，本發明實施例提供一種保持地震波場運動學特征的地震數據處理方法，所述的方法包括拾取地震數據中的初至波數據；根據拾取的所述初至波數據、通過旅行時層析方法和波形層析方法反演近地表速度模型；根據拾取所述初至波數據與野外測量地表高程的起伏對應關系計算炮檢點匹配靜校正量；根據預期的速度拾取間隔確定平滑半徑，對所述野外測量地表高程進行平滑，建立小空間算子平滑處理后的圓滑地表高程模型；根據所述的圓滑地表高程模型、近地表速度模型、以及所述野外測量地表高程，計算所述野外測量地表高程變更為圓滑地表高程所對應的炮檢點地形靜校正量；根據所述炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量，對所述地震數據進行小擾動量的時移處理；根據所述的圓滑地表高程模型和近地表速度模型，在疊前深度域偏移后的道集上進行中深層速度建模，得到包括淺中深層速度在內的整體速度模型；根據所述的整體速度模型，通過圓滑地表高程出發的疊前深度偏移算法，進行疊前深度偏移成像。所述拾取地震數據的初至波數據包括在所述初至波所在位置拾取所述初至波數 據的走時值；拾取所述走時值一定范圍內的地震數據波峰或波谷的走時值；將所述地震數據波峰或波谷的走時值時移至所述初至波起跳的過零點位置作為最終的初至波走時值。根據拾取的所述初至波數據、通過旅行時層析方法和波形層析方法反演近地表速度模型包括通過旅行時層析方法對初始近地表速度模型進行正演獲得地震記錄初至的理論最小旅行時；根據所述理論最小旅行時與所述最終的初至波走時值之間的殘差進行迭代反演，修正所述初始近地表速度模型；通過所述初始近地表速度模型正演及所述最終的初至波走時值殘差反演進行迭代，獲得較準確的近地表速度模型；通過波形層析方法進行迭代反演處理，繼續修正所述較準確的近地表速度模型以得到精度更高的近地表速度模型。根據拾取所述初至波數據與野外測量地表高程的起伏對應關系計算炮檢點匹配靜校正量包括根據所述最終的初至波走時值與數據采集位置地形起伏的對應關系，利用初至中直達波、回轉波和折射波，獲得初至波與地形匹配相關的匹配速度信息；根據所述匹配速度信息，通過地形與初至波信息的匹配計算，得到所述炮檢點匹配靜校正量。根據預期的速度拾取間隔確定平滑半徑，對所述野外測量地表高程進行平滑，建立小空間算子平滑處理后的圓滑地表高程模型包括根據預期速度分析時的拾取間隔確定平滑算子的平滑半徑，利用所述平滑半徑對野外測量地表高程進行平滑處理；將小空間算子平滑處理后的地表高程作為貼近真實地表高程的圓滑地表高程模型。根據所述炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量，對所述地震數據進行小擾動量的時移處理包括應用所述炮檢點匹配靜校正量，消除所述初至拾取值與地形起伏值之間的不對應關系；應用所述炮檢點地形靜校正量，校正地表采集的地震數據為圓滑地表采集的地震數據。根據所述的圓滑地表高程模型和近地表速度模型，在疊前深度域偏移后的道集上進行中深層速度建模，得到包括淺中深層速度在內的整體速度模型包括將所述近地表速度模型嵌入到所述整體速度模型以得到淺層速度模型；根據所述的圓滑地表高程模型及淺層速度模型，進行深度域中深層速度建模；在速度模型的基礎上通過圓滑地表高程出發深度域成像算法，建立新的共成像點或共反射角道集；通過深度域中深層速度建模和圓滑地表高程出發深度域成像算法建立共成像點或共反射點道集的反復迭代，得到包括淺中深層速度的整體速度模型。本發明實施例還提供一種保持地震波場運動學特征的地震數據處理裝置，所述的裝置包括初至波數據拾取單元，用于拾取地震數據中的初至波數據；近地表速度模型反演單元，用于根據拾取的所述初至波數據、通過旅行時層析方法和波形層析方法反演近地表速度模型；匹配靜校正量計算單元，用于根據拾取所述初至波數據與野外測量地表高程的起伏對應關系計算炮檢點匹配靜校正量；圓滑地表高程模型建立單元，用于根據預期的速度拾取間隔確定平滑半徑，對所述野外測量地表高程進行平滑，建立小空間算子平滑處理后的圓滑地表高程模型；靜校正量計算單元，用于根據所述的圓滑地表高程模型、近地表速度模型、以及所述野外測量地表高程，計算所述野外測量地表高程變更為圓滑地表高程所對應的炮檢點地形靜校正量；時移處理單元，用于根據所述炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量，對所述地震數據進行小擾動量的時移處理；整體速度模型確定單元，用于根據所述的圓滑地表高程模型和近地表速度模型，在疊前深度域偏移后的道集上進行中深層速度建模，得到包括淺中深層速度在內的整體速度模型；疊前深度偏移成像處理單元，用 于根據所述的整體速度模型，通過圓滑地表高程出發的疊前深度偏移算法，進行疊前深度偏移成像。上述初至波數據拾取單元包括第一拾取模塊，用于在所述初至波所在位置拾取所述初至波數據粗略的走時值；第二拾取模塊，用于拾取所述走時值一定范圍內的地震數據波峰、波谷的走時值；最終初至波走時值獲取模塊，用于將所述地震數據波峰或波谷的走時值時移至所述初至波起跳的過零點位置作為最終的初至波走時值。上述近地表速度模型反演單元包括理論最小旅行時獲得模塊，用于通過旅行時層析方法對初始近地表速度模型進行正演獲得地震記錄初至的理論最小旅行時；初始近地表速度模型修正模塊，用于根據所述理論最小旅行時與所述最終的初至波走時值之間的殘差進行迭代反演，修正所述初始近地表速度模型；較準確近地表速度模型獲得模塊，用于通過所述初始近地表速度模型正演及所述最終的初至波走時值殘差反演進行迭代，獲得較準確的近地表速度模型；近地表速度模型獲得模塊，用于通過波形層析方法進行迭代反演處理，繼續修正所述較準確的近地表速度模型以得到精度更高的近地表速度模型。上述匹配靜校正量計算單元包括近地表速度信息獲得模塊，用于根據所述最終的初至波走時值與數據采集位置地形起伏的對應關系，利用初至中直達波、回轉波和折射波，獲得初至波與地形匹配相關的匹配速度信息；匹配靜校正量計算模塊，用于根據所述匹配速度信息，通過地形與初至波信息的匹配計算，得到所述炮檢點匹配靜校正量。上述圓滑地表高程模型建立單元包括平滑處理模塊，用于根據預期速度分析時的拾取間隔確定平滑算子的平滑半徑，利用所述平滑半徑對野外測量地表高程進行平滑處理；圓滑地表高程模型建立模塊，用于將小空間算子平滑處理后的地表高程作為貼近真實地表高程的圓滑地表高程模型。上述時移處理單元包括第一處理模塊，用于應用所述炮檢點匹配靜校正量，消除所述初至拾取值與地形起伏值之間的不對應關系；第二處理模塊，用于應用所述炮檢點地形靜校正量，校正地表采集的地震數據為圓滑地表采集的地震數據。
上述整體速度模型確定單元包括淺層速度模型獲得模塊，用于將所述近地表速度模型嵌入到所述整體速度模型以得到淺層速度模型；深度域中深層速度建模模塊，用于根據所述的圓滑地表高程模型及淺層速度模型，進行深度域中深層速度建模；共成像點建立模塊，用于在速度模型的基礎上通過圓滑地表高程出發深度域成像算法，建立新的共成像點或共反射角道集；整體速度模型獲得模塊，用于通過深度域中深層速度建模和圓滑地表高程出發深度域成像算法建立共成像點或共反射點道集的反復迭代，得到包括淺中深層速度的整體速度模型。借助于上述技術方案至少之一，通過利用層析及波動方法反演近地表速度模型，并融合近地表速度模型進行深度域整體速度建模，從而可以將得到的速度模型直接用于疊前深度域成像，克服了現有的地震數據處理流程無法有效地保持地震波場的運動學特征的問題，通過本發明實施例可以提高復雜構造深度域速度建模和疊前成像精度，從而提高地震數據處理的準確性。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為應用常規靜校正對疊前深度域成像影響對比圖，其中圖I (a)為不應用常規靜校正的偏移劑面，圖1(b)為應用常規靜校正后偏移劑面；圖2是根據本發明實施例的保持地震波場運動學特征的地震數據處理方法的流程圖；圖3是根據本發明實施例的保持地震波場運動學特征的地震數據處理方法的另一流程圖；圖4為拾取初至與地表高程對應關系曲線圖；圖5為近地表層析反演速度模型圖，其中圖5(a)為常規方法層析反演速度模型，圖5(b)為高精度層析反演速度模型；圖6為近地表速度與地下地層速度融合前后模型對比，其中圖6(a)為融合前速度模型，圖6(b)為融合后速度模型；圖7為常規靜校正疊前深度偏移與地形匹配靜校正疊前深度偏移對比，其中圖7(a)為常規靜校正疊前深度偏移剖面，圖7(b)地形匹配靜校正疊前深度偏移剖面；圖8為偏移基準面對偏移成像影響對比，其中圖8(a)為從實際地表出發疊前深度偏移剖面，圖8(b)為從小平滑面出發疊前深度偏移剖面；圖9是根據本發明實施例的保持地震波場運動學特征的地震數據處理裝置的結構框圖；圖10是根據本發明實施例的初至波數據拾取單元的結構框圖；圖11是根據本發明實施例的近地表速度模型反演單元的結構框圖；圖12是根據本發明實施例的匹配靜校正量計算單元的結構框圖；圖13是根據本發明實施例的圓滑地表高程模型建立單元的結構框圖14是根據本發明實施例的時移處理單元的結構框圖；圖15是根據本發明實施例的整體速度模型確定單元的結構框圖。
具體實施例方式下面將結合本發明 實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明實施例提供一種保持地震波場運動學特征的地震數據處理方法及裝置，以下結合附圖來詳細描述本發明實施例。實施例一本發明實施例提供一種保持地震波場運動學特征的地震數據處理方法，如圖2所示，該方法包括步驟201，拾取地震數據中的初至波數據；步驟202，根據拾取的初至波數據、通過旅行時層析方法和波形層析方法反演近地表速度模型；步驟203，根據拾取初至波數據與野外測量地表高程的起伏對應關系計算炮檢點匹配靜校正量；步驟204，根據預期的速度拾取間隔確定平滑半徑，對野外測量地表高程進行平滑，建立小空間算子平滑處理后的圓滑地表高程模型；步驟205，根據圓滑地表高程模型、近地表速度模型、以及野外測量地表高程，計算野外測量地表高程變更為圓滑地表高程所對應的炮檢點地形靜校正量；步驟206，根據炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量，對地震數據進行小擾動量的時移處理； 步驟207，根據圓滑地表高程模型和近地表速度模型，在疊前深度域偏移后的道集上進行中深層速度建模，得到包括淺中深層速度在內的整體速度模型；步驟208，根據整體速度模型，通過圓滑地表高程出發的疊前深度偏移算法，進行疊前深度偏移成像。本發明實施例通過利用層析及波動方法反演近地表速度模型，并融合近地表速度模型進行深度域整體速度建模，從而可以將得到的速度模型直接用于疊前深度域成像，克服了現有的地震數據處理流程無法有效地保持地震波場的運動學特征的問題，通過本發明實施例可以提高復雜構造深度域速度建模和疊前成像精度，從而提高地震數據處理的準確性。具體地，上述拾取地震數據的初至波數據包括在初至波所在位置拾取初至波數據的走時值；拾取走時值一定范圍內的地震數據波峰或波谷的走時值；將地震數據波峰或波谷的走時值時移至初至波起跳的過零點位置作為最終的初至波走時值。上述根據拾取的初至波數據、通過旅行時層析方法和波形層析方法反演近地表速度模型包括通過旅行時層析方法對初始近地表速度模型進行正演獲得地震記錄初至的理論最小旅行時；根據理論最小旅行時與最終的初至波走時值之間的殘差進行迭代反演，修正初始近地表速度模型；通過初始近地表速度模型正演及最終的初至波走時值殘差反演進行迭代，獲得較準確的近地表速度模型；通過波形層析方法進行迭代反演處理，繼續修正較準確的近地表速度模型以得到精度更高的近地表速度模型。上述根據拾取初至波數據與野外測量地表高程的起伏對應關系計算炮檢點匹配靜校正量包括根據最終的初至波走時值與數據采集位置地形起伏的對應關系，利用初至中直達波、回轉波和折射波，獲得初至波與地形匹配相關的匹配速度信息；根據匹配速度信息，通過地形與初至波信息的匹配計算，得到炮檢點匹配靜校正量。上述根據預期的速度拾取間隔確定平滑半徑，對野外測量地表高程進行平滑，建立小空間算子平滑處理后的圓滑地表高程模型包括根據預期速度分析時的拾取間隔確定平滑算子的平滑半徑，利用平滑半徑對野外測量地表高程進行平滑處理；將小空間算子平滑處理后的地表高程作為貼近真實地表高程的圓滑地表高程模型。上述根據炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量,對地震數據進行小擾動量的時移處理包括應用炮檢點匹配靜校正量，消除初至拾取值與地形起伏值之間的不對應關系；應用炮檢點地形靜校正量，校正地表采集的地震數據為圓滑地表采集的地震數據。 上述根據圓滑地表高程模型和近地表速度模型，在疊前深度域偏移后的道集上進行中深層速度建模，得到包括淺中深層速度在內的整體速度模型包括將近地表速度模型嵌入到整體速度模型以得到淺層速度模型；根據圓滑地表高程模型及淺層速度模型，進行深度域中深層速度建模；在速度模型的基礎上通過圓滑地表高程出發深度域成像算法，建立新的共成像點或共反射角道集；通過深度域中深層速度建模和圓滑地表高程出發深度域成像算法建立共成像點或共反射點道集的反復迭代，得到包括淺中深層速度的整體速度模型。以下結合圖3所示的流程來詳細本發明實施例。如圖3所示，上述保持地震波場運動學特征的地震數據處理流程主要包括以下步驟I)地震數據的初至波拾取；2)利用旅行時及波形層析方法反演近地表速度模型；3)利用初至波與地形起伏的對應關系，結合近地表速度模型計算炮檢點匹配靜校
正量；4)參考近地表速度模型，根據速度拾取間隔選擇平滑半徑，建立小空間算子平滑處理后的圓滑地表高程模型；5)由圓滑地表高程、近地表速度模型、以及野外測量地表高程，計算野外測量地表高程變更為圓滑地表高程所對應的炮檢點靜校正量；6)應用計算得到的炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量；7 )融合近地表速度模型進行深度域地表地下整體速度建模；8)從小平滑高程出發做深度域疊前成像。以下詳細描述上述各步驟。I)地震數據的初至波拾取。可以通過交互軟件人工在初至波所在位置通過點擊拾取粗略的走時值，然后在人工拾取走時值上下一定范圍內自動選擇地震數據波峰、波谷或任一點作為人工拾取的走時值，最后將人工拾取值時移到初至波起跳的過零點位置作為最終初至走時。上述走時拾取準則能夠滿足后續初至波匹配靜校正與反演近地表速度模型的精度要求。2)利用旅行時及波形層析方法反演近地表速度模型。近地表速度模型是指地表以下一定深度范圍內描述地震波傳播速度的模型，旅行時層析反演是先由一個初始近地表速度模型正演獲得地震記錄初至的理論最小旅行時，利用正演獲得的最小旅行時與拾取的初至時間之間的殘差進行迭代反演，來修正初始的近地表速度模型得到新的更加精確的模型。波形反演則是通過迭代反演來修正近地表速度模型使正演初至波形與實際地震記錄的初至波形更加吻合。基于旅行時及波形反演近地表速度模型后還需要利用初至波與地形對應關系求取匹配靜校正量以提高精度。旅行時與波形反演按照如下公式進行Γ =R · Φ
其中，Γ為最小旅行時與拾取的初至時間之間的殘差矩陣，Φ為速度變化矩陣，R為射線傳播路徑矩陣。對于旅行時層析反演，其速度矩陣最小二乘解為Φ = Γ Rt (RtR)對于波形層析反演，其速度矩陣的解為Oln=O^s1 · D1其中I為迭代次數，S1為迭代步長，D1為收斂因子。3)利用初至波與地形起伏的對應關系，結合近地表速度模型計算炮檢點匹配靜校正量。初至波的形態與地形起伏的形態基本一致，利用初至波走時值與數據采集位置地形起伏的對應關系，利用初至中直達波、回轉波和折射波，獲得初至波與地形匹配相關的匹配速度信息，如圖4所示。初至波中、高頻抖動則表明存在地表匹配靜校正問題。基于上述考慮采用一種保留地形變化，消去高頻抖動。基于初至拾取時間，利用初至中直達波、回轉波和折射波，求取近地表速度信息，通過計算走時得到與地形影響或淺地表速度有關的地表一致性匹配靜校正量。如果不具備相應的處理軟件也可利用層析靜校正中的高頻分量作為匹配靜校正量。4)參考近地表速度模型，根據速度拾取間隔選擇平滑半徑，建立小空間算子平滑處理后的圓滑地表高程模型。具體地，根據預期速度拾取間隔確定平滑半徑，對野外測量地表高程進行平滑，建立小空間算子平滑處理后的、貼近真實地表高程的圓滑地表高程模型；近地表速度模型為旅行時和層析反演所得到的速度模型，如圖5所示，其中圖5(a)為常規方法層析反演速度模型，圖5(b)為高精度層析反演速度模型。建立深度域速度模型時需要人工在空間方向按照一定采樣點數間隔進行速度分析，利用空間方向上的采樣點數對高程進行平滑，用平滑后的高程作為偏移的啟始面，其他高于或者低于該高程的量都作為匹配靜校正量對地震道進行校正。5)由圓滑地表高程、近地表速度模型、以及野外測量地表高程，計算野外測量地表高程變更為圓滑地表高程所對應的炮檢點地形靜校正量。具體地，根據圓滑地表高程與野外測量地表高程之間的差異，結合之前所述匹配速度信息計算野外測量地表高程到圓滑地表高程所對應的炮檢點地形靜校正量。6)應用計算得到的炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量。應用炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量，對所述地震數據進行小擾動量的時移處理；由上述3)和5)求出炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形校正量后，應用校正量使地震記錄按照校正量進行時移，移動后的地震記錄為應用靜校正量后的地震記錄。7)融合近地表速度模型進行深度域地表地下整體速度建模。深度域整體速度建模以得到包括淺中深層速度在內的整體速度模型；由上述4)獲得圓滑地表高程及淺層速度模型，進行深度域中深層速度建模，基于此近地表速度模型開始進行深度域速度建模，建模遵循由淺入深的原則，先確定淺層速度模型后再確定深層速度模型，淺層速度確定時先將近地表速度嵌入到整體速度模型中，如圖6(a)所示，按照實際情況留出一定深度范圍作為過渡帶，逐步調整過渡帶速度確定淺層速度模型，如圖6(b)所示。圖6為近地表速度與地下地層速度融合前后模型對比，其中圖6(a)為融合前速度模型，圖6(b)為融合后速度模型。 在整體速度模型更新過程中保持淺層速度不變。在速度模型的基礎上通過圓滑地表高程出發深度域成像算法，建立新的共成像點或共反射角道集，通過深度域中深層速度建模和圓滑地表高程出發深度域成像算法建立共成像點或共反射點道集的反復迭代，得到包括淺中深層速度的整體速度模型。8)從小平滑高程出發做深度域疊前成像。由上述4)生成的小平滑高程面出發利用起伏地表疊前深度偏移算法進行疊前深度偏移成像。起伏地表疊前深度偏移按照起伏地表疊前深度偏移走時公式計算出走時，在偏移孔徑內將計算出的走時位置處的振幅值放置在成像點位置做為成像結果。起伏地表疊前深度偏移走時計算可按下列公式實現/ = r0 + Φτ/Δζ2 +Δχ2 +Ay2其中h為自激自收旅行時，Φ為速度變化矩陣，Λζ為延拓步長，Λχ為入射與出射點X方向距離，Ay為入射與出射點y方向距離。本發明的一種保持地震波場運動學特征的地震數據處理流程，利用初至拾取時間與地表高程的對應關系做地形匹配匹配靜校正，替代常規處理流程中反射波剩余靜校正，目的不是對動校正后的反射波同相軸進行水平剩余校正，而是解決計算取得的近地表速度模型相對光滑，與實際近地表速度變化劇烈的情況不相符的矛盾，將兩者之間的速度剩余量，折射為地震數據的時間剩余量進行校正，以利于得到更好的深度域疊前成像效果。在水平均勻層狀介質假設條件下，常規的地震反射波剩余靜校正技術為了滿足時間域同相軸水平疊加而設計。當地下介質存在強烈的非均勻性時，所得的地震時間剖面可能無法準確反映地下的構造信息。利用初至波與地形起伏的匹配關系計算匹配靜校正量，替代常規處理流程中反射波剩余靜校正技術，可以避免反射波剩余靜校正對地表、地層傾斜和速度橫向突變等信息的改變，提高速度建模和成像精度。圖7為常規靜校正疊前深度偏移與地形匹配靜校正疊前深度偏移對比，其中圖7 (a)為常規靜校正疊前深度偏移剖面；圖7(13)地形匹配靜校正疊前深度偏移剖面。本發明實施例利用層析及波動方法反演近地表速度模型，并融合近地表速度模型進行深度域整體速度建模，得到的速度模型直接用于疊前深度域成像。該技術首先充分考慮了近地表速度模型對整體速度建模精度的影響，替代無近地表速度模型的建模技術，改善了常規速度建模中，由于近地表地震反射波數據缺失造成的近地表速度盲區現象，可整體提高速度建模精度和成像精度；其次因為有了精確近地表速度的模型進行成像，前期預處理中就無須再做常規的低降速帶校正，可以避免低降速帶射線垂直校正對地震波場運動學特征的破壞。本發明實施例還通過建立小空間算子平滑處理的地表高程模型，做近似地表出發的疊前深度偏移，既能解決真實地表出發疊前成像中，劇烈起伏的高程奇異點對成像算法的影響，提高成像的穩定性，同時避免地形高程垂直校正對地震波場傳播路徑和速度場的扭曲，還能解決靜校正不靜的問題。圖8為偏移基準面對偏移成像影響對比，其中圖8(a)為從實際地表出發疊前深度偏移剖面，圖8(b)為從小平滑面出發疊前深度偏移剖面。實施例二本發明實施例還提供一種保持地震波場運動學特征的地震數據處理裝置，優選地用于實現上述實施例一的方法。圖9是該裝置的結構框圖，如圖9所示，該裝置包括 初至波數據拾取單元I，用于拾取地震數據中的初至波數據；近地表速度模型反演單元2，用于根據拾取的初至波數據、通過旅行時層析方法和波形層析方法反演近地表速度模型；匹配靜校正量計算單元3，用于根據拾取初至波數據與野外測量地表高程的起伏對應關系計算炮檢點匹配靜校正量；圓滑地表高程模型建立單元4，用于根據預期的速度拾取間隔確定平滑半徑，對野外測量地表高程進行平滑，建立小空間算子平滑處理后的圓滑地表高程模型；靜校正量計算單元5，用于根據圓滑地表高程模型、近地表速度模型、以及野外測量地表高程，計算野外測量地表高程變更為圓滑地表高程所對應的炮檢點地形靜校正量；時移處理單元6,用于根據炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量,對地震數據進行小擾動量的時移處理；整體速度模型確定單元7，用于根據圓滑地表高程模型和近地表速度模型，在疊前深度域偏移后的道集上進行中深層速度建模，得到包括淺中深層速度在內的整體速度模型；疊前深度偏移成像處理單元8，用于根據整體速度模型，通過圓滑地表高程出發的疊前深度偏移算法，進行疊前深度偏移成像。通過利用層析及波動方法反演近地表速度模型，并融合近地表速度模型進行深度域整體速度建模，從而可以將得到的速度模型直接用于疊前深度域成像，克服了現有的地震數據處理流程無法有效地保持地震波場的運動學特征的問題，通過本發明實施例可以提高復雜構造深度域速度建模和疊前成像精度，從而提高地震數據處理的準確性。如圖10所示，初至波數據拾取單元I包括第一拾取模塊11，用于在初至波所在位置拾取初至波數據粗略的走時值；第二拾取模塊12，用于拾取走時值一定范圍內的地震數據波峰、波谷的走時值；最終初至波走時值獲取模塊13，用于將地震數據波峰或波谷的走時值時移至初至波起跳的過零點位置作為最終的初至波走時值。如圖11所示，近地表速度模型反演單元2包括
理論最小旅行時獲得模塊21，用于通過旅行時層析方法對初始近地表速度模型進行正演獲得地震記錄初至的理論最小旅行時；初始近地表速度模型修正模塊22，用于根據理論最小旅行時與最終的初至波走時值之間的殘差進行迭代反演，修正初始近地表速度模型；較準確近地表速度模型獲得模塊23，用于通過初始近地表速度模型正演及最終的初至波走時值殘差反演進行迭代，獲得較準確的近地表速度模型；近地表速度模型獲得模塊24，用于通過波形層析方法進行迭代反演處理，繼續修正較準確的近地表速度模型以得到精度更高的近地表速度模型。如圖12所示，匹配靜校正量計算單元3包括近地表速度信息獲得模塊31，用于根據最終的初至波走時值與數據采集位置地形 起伏的對應關系，利用初至中直達波、回轉波和折射波，獲得初至波與地形匹配相關的匹配速度信息；匹配靜校正量計算模塊32，用于根據匹配速度信息，通過地形與初至波信息的匹配計算，得到炮檢點匹配靜校正量。如圖13所示，圓滑地表高程模型建立單元4包括平滑處理模塊41，用于根據預期速度分析時的拾取間隔確定平滑算子的平滑半徑，利用平滑半徑對野外測量地表高程進行平滑處理；圓滑地表高程模型建立模塊42，用于將小空間算子平滑處理后的地表高程作為貼近真實地表高程的圓滑地表高程模型。如圖14所示，時移處理單元6包括第一處理模塊61，用于應用炮檢點匹配靜校正量，消除初至拾取值與地形起伏值之間的不對應關系；第二處理模塊62，用于應用炮檢點地形靜校正量，校正地表采集的地震數據為圓滑地表采集的地震數據。如圖15所示，整體速度模型確定單元7包括 淺層速度模型獲得模塊71，用于將近地表速度模型嵌入到整體速度模型以得到淺層速度模型；深度域中深層速度建模模塊72，用于根據圓滑地表高程模型及淺層速度模型，進行深度域中深層速度建模；共成像點建立模塊73，用于在速度模型的基礎上通過圓滑地表高程出發深度域成像算法，建立新的共成像點或共反射角道集；整體速度模型獲得模塊74，用于通過深度域中深層速度建模和圓滑地表高程出發深度域成像算法建立共成像點或共反射點道集的反復迭代，得到包括淺中深層速度的整體速度模型。上述各單元各模塊的具體功能可以參見實施例一中的描述，此處不再贅述。綜上所述，本發明實施例提供的保持地震波場運動學特征的地震數據處理方案主要核心在于I、以地形匹配匹配靜校正替代常規處理流程中反射波剩余靜校正，解決了常規地震資料處理中，通過計算取得的近地表速度模型相對光滑，而與實際近地表速度變化劇烈的情況不相符的矛盾，將兩者之間的速度剩余量，折算為地震數據的時間剩余量進行校正；2、利用旅行時及波形層析方法反演近地表速度模型，并融合近地表速度模型進行深度域整體速度建模，結果直接用于深度域疊前成像；3、建立小空間算子平滑處理的地表高程模型，做近似于地表出發的深度域疊前偏移。本發明實施例通過采用結合高精度近地表結構反演的速度建模技術，做近似地表出發的深度域疊前偏移，能夠有效的保持波場的運動學特征，地震波場成像可真實反映逆沖斷裂等高陡構造的形態，有利于地質構造的正確認識。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分步驟可以通過程序來指令相關的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，比如 R0M/RAM、磁碟、光盤等。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種保持地震波場運動學特征的地震數據處理方法，其特征在于，所述的方法包括 拾取地震數據中的初至波數據； 根據拾取的所述初至波數據、通過旅行時層析方法和波形層析方法反演近地表速度模型； 根據拾取所述初至波數據與野外測量地表高程的起伏對應關系計算炮檢點匹配靜校正量; 根據預期的速度拾取間隔確定平滑半徑，對所述野外測量地表高程進行平滑，建立小空間算子平滑處理后的圓滑地表高程模型； 根據所述的圓滑地表高程模型、近地表速度模型、以及所述野外測量地表高程，計算所述野外測量地表高程變更為圓滑地表高程所對應的炮檢點地形靜校正量； 根據所述炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量，對所述地震數據進行小擾動量的時移處理； 根據所述的圓滑地表高程模型和近地表速度模型，在疊前深度域偏移后的道集上進行中深層速度建模，得到包括淺中深層速度在內的整體速度模型； 根據所述的整體速度模型，通過圓滑地表高程出發的疊前深度偏移算法，進行疊前深度偏移成像。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述拾取地震數據的初至波數據包括 在所述初至波所在位置拾取所述初至波數據的走時值； 拾取所述走時值一定范圍內的地震數據波峰或波谷的走時值； 將所述地震數據波峰或波谷的走時值時移至所述初至波起跳的過零點位置作為最終的初至波走時值。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，根據拾取的所述初至波數據、通過旅行時層析方法和波形層析方法反演近地表速度模型包括 通過旅行時層析方法對初始近地表速度模型進行正演獲得地震記錄初至的理論最小旅行時； 根據所述理論最小旅行時與所述最終的初至波走時值之間的殘差進行迭代反演，修正所述初始近地表速度模型； 通過所述初始近地表速度模型正演及所述最終的初至波走時值殘差反演進行迭代，獲得較準確的近地表速度模型； 通過波形層析方法進行迭代反演處理，繼續修正所述較準確的近地表速度模型以得到精度更高的近地表速度模型。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，根據拾取所述初至波數據與野外測量地表高程的起伏對應關系計算炮檢點匹配靜校正量包括 根據所述最終的初至波走時值與數據采集位置地形起伏的對應關系，利用初至中直達波、回轉波和折射波，獲得初至波與地形匹配相關的匹配速度信息； 根據所述匹配速度信息，通過地形與初至波信息的匹配計算，得到所述炮檢點匹配靜校正量。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，根據預期的速度拾取間隔確定平滑半徑，對所述野外測量地表高程進行平滑，建立小空間算子平滑處理后的圓滑地表高程模型包括 根據預期速度分析時的拾取間隔確定平滑算子的平滑半徑，利用所述平滑半徑對野外測量地表高程進行平滑處理； 將小空間算子平滑處理后的地表高程作為貼近真實地表高程的圓滑地表高程模型。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，根據所述炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量，對所述地震數據進行小擾動量的時移處理包括 應用所述炮檢點匹配靜校正量，消除所述初至拾取值與地形起伏值之間的不對應關系; 應用所述炮檢點地形靜校正量，校正地表采集的地震數據為圓滑地表采集的地震數 據。
7.根據權利要求5所述的方法，根據所述的圓滑地表高程模型和近地表速度模型，在疊前深度域偏移后的道集上進行中深層速度建模，得到包括淺中深層速度在內的整體速度模型包括 將所述近地表速度模型嵌入到所述整體速度模型以得到淺層速度模型； 根據所述的圓滑地表高程模型及淺層速度模型，進行深度域中深層速度建模； 在速度模型的基礎上通過圓滑地表高程出發深度域成像算法，建立新的共成像點或共反射角道集； 通過深度域中深層速度建模和圓滑地表高程出發深度域成像算法建立共成像點或共反射點道集的反復迭代，得到包括淺中深層速度的整體速度模型。
8.一種保持地震波場運動學特征的地震數據處理裝置，其特征在于，所述的裝置包括 初至波數據拾取單元，用于拾取地震數據中的初至波數據； 近地表速度模型反演單元，用于根據拾取的所述初至波數據、通過旅行時層析方法和波形層析方法反演近地表速度模型； 匹配靜校正量計算單元，用于根據拾取所述初至波數據與野外測量地表高程的起伏對應關系計算炮檢點匹配靜校正量； 圓滑地表高程模型建立單元，用于根據預期的速度拾取間隔確定平滑半徑，對所述野外測量地表高程進行平滑，建立小空間算子平滑處理后的圓滑地表高程模型； 靜校正量計算單元，用于根據所述的圓滑地表高程模型、近地表速度模型、以及所述野外測量地表高程，計算所述野外測量地表高程變更為圓滑地表高程所對應的炮檢點地形靜校正量； 時移處理單元，用于根據所述炮檢點匹配靜校正量和炮檢點地形靜校正量，對所述地震數據進行小擾動量的時移處理； 整體速度模型確定單元，用于根據所述的圓滑地表高程模型和近地表速度模型，在疊前深度域偏移后的道集上進行中深層速度建模，得到包括淺中深層速度在內的整體速度模型； 疊前深度偏移成像處理單元，用于根據所述的整體速度模型，通過圓滑地表高程出發的疊前深度偏移算法，進行疊前深度偏移成像。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述初至波數據拾取單元包括 第一拾取模塊，用于在所述初至波所在位置拾取所述初至波數據粗略的走時值； 第二拾取模塊，用于拾取所述走時值一定范圍內的地震數據波峰、波谷的走時值； 最終初至波走時值獲取模塊，用于將所述地震數據波峰或波谷的走時值時移至所述初至波起跳的過零點位置作為最終的初至波走時值。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述近地表速度模型反演單元包括 理論最小旅行時獲得模塊，用于通過旅行時層析方法對初始近地表速度模型進行正演獲得地震記錄初至的理論最小旅行時； 初始近地表速度模型修正模塊，用于根據所述理論最小旅行時與所述最終的初至波走時值之間的殘差進行迭代反演，修正所述初始近地表速度模型； 較準確近地表速度模型獲得模塊，用于通過所述初始近地表速度模型正演及所述最終的初至波走時值殘差反演進行迭代，獲得較準確的近地表速度模型； 近地表速度模型獲得模塊，用于通過波形層析方法進行迭代反演處理，繼續修正所述較準確的近地表速度模型以得到精度更高的近地表速度模型。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述匹配靜校正量計算單元包括 近地表速度信息獲得模塊，用于根據所述最終的初至波走時值與數據采集位置地形起伏的對應關系，利用初至中直達波、回轉波和折射波，獲得初至波與地形匹配相關的匹配速度 目息; 匹配靜校正量計算模塊，用于根據所述匹配速度信息，通過地形與初至波信息的匹配計算，得到所述炮檢點匹配靜校正量。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述圓滑地表高程模型建立單元包括 平滑處理模塊，用于根據預期速度分析時的拾取間隔確定平滑算子的平滑半徑，利用所述平滑半徑對野外測量地表高程進行平滑處理； 圓滑地表高程模型建立模塊，用于將小空間算子平滑處理后的地表高程作為貼近真實地表高程的圓滑地表高程模型。
13.根據權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述時移處理單元包括 第一處理模塊，用于應用所述炮檢點匹配靜校正量，消除所述初至拾取值與地形起伏值之間的不對應關系； 第二處理模塊，用于應用所述炮檢點地形靜校正量，校正地表采集的地震數據為圓滑地表采集的地震數據。
14.根據權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述整體速度模型確定單元包括 淺層速度模型獲得模塊，用于將所述近地表速度模型嵌入到所述整體速度模型以得到淺層速度模型； 深度域中深層速度建模模塊，用于根據所述的圓滑地表高程模型及淺層速度模型，進行深度域中深層速度建模； 共成像點建立模塊，用于在速度模型的基礎上通過圓滑地表高程出發深度域成像算法，建立新的共成像點或共反射角道集； 整體速度模型獲得模塊，用于通過深度域中深層速度建模和圓滑地表高程出發深度域成像算法建立共成像點或共反射點道集的反復迭代，得到包括淺中深層速度的整體速度模型。
全文摘要
本發明提供一種保持地震波場運動學特征的地震數據處理方法及裝置，該方法包括根據初至波數據反演近地表速度模型；根據初至波數據與野外測量地表高程的起伏對應關系計算炮檢點匹配靜校正量；對野外測量地表高程進行平滑，建立圓滑地表高程模型；計算野外測量地表高程變更為圓滑地表高程所對應的炮檢點地形靜校正量，并結合炮檢點地形靜校正量，對地震數據進行小擾動量的時移處理；近地表速度模型嵌入到所述整體速度模型以得到淺層速度模型；基于圓滑地表高程模型與淺層模型進行深度域中深層速度建模；建立新的共成像點或共反射角道集；建立共成像點或共反射點道集的反復迭代，得到包括淺中深層速度的整體速度模型；通過圓滑地表高程出發的疊前深度偏移算法，進行疊前深度偏移成像。
文檔編號G01V1/28GK102879819SQ201210347730
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者徐凌, 韓永科, 胡英, 首皓, 王春明, 王棣 申請人:中國石油天然氣股份有限公司