专利名称：地震资料处理真地表条件下的振幅补偿方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及地震勘探领域，特别涉及一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿 方法和装置。
背景技术：
地震资料的振幅信息是地震资料处理和解释的重要参数。振幅的保真性直接影响 对储层岩性的定量分析和地质现象的解释，如储层研究、层位标定、亮点显示等。影响地震 资料振幅保持的因素很多，其中采集和处理过程对振幅的影响最为直接、广泛。在常规的地 震资料采集和处理中，由于地震波在激发、传播和接收过程中，实际地层介质不是理想的完 全弹性介质，而是复杂变化的，散射作用影响明显，导致激发能量和激发子波随之产生严重 的空间畸变，地震波的振幅随着传播距离或传播时间的增大而不断衰减，振幅的衰减随传 播时间、频率、出射角等的不同而变化。而且，地表的起伏、低降速带厚度的不均勻、高速岩 石直接出露地表及排列长度的变化也使接收到的单炮间及接收道之间存在空间上的能量 差异等，直接引起最终成像反射地震属性信息的变化，造成处理成果不能准确反映真实的 岩性信息的变化和构造变化，这势必使解释和反演精度受到相应的制约。在这种情况下，地 震资料处理过程中要进行振幅补偿。现有技术中的振幅补偿方法有以下两种第一种方法是球面扩散振幅补偿，主要是对地震波由震源向外以球面扩散的方式 传播时而造成的能量损失的补偿。地震波振幅的球面扩散损失是传播路程中球面波前半径 的函数，用球面扩散补偿因子对地震道加权，消除波前扩散对有效反射信号能量的衰减影 响，不同的地层中，球面扩散因子不同。第二种方法是地表一致性振幅补偿，主要是消除由于地表条件空间变化对振幅的 影响，提高振幅的保真性，使得振幅的空间变化能够反映地下岩性和参数的变化，以及流体 成分的改变情况。其主要思想是在给定的时窗内计算全测线所有数据道的能量，采用高 斯-塞德尔迭代法或统计方法求出在共炮点域、共检波点域、共CMP域和共偏移距域上的振 幅补偿系数，然后将这些系数同时应用于各数据道进行补偿。在对现有技术进行分析后，发明人发现现有技术至少具有如下缺点第一种方法，在均勻介质和水平层状介质中，补偿因子仅满足单值映射函数的条 件，也就是只补偿振幅随时间的变化，对于有倾角变化和非连续均质变化的条件或近地表 直达波速度剧烈变化的情况，该方法显然无法满足对实际近地表因素引起的随空间变化的 振幅补偿。也就是说常规的球面扩散补偿只对能量随时间的衰减进行了某种补偿，而依赖 于角度的衰减却依然存在。第二种方法，采用地表一致性原理，对整个数据道使用一个因子补偿，对由于炮检 距的变化引起的能量变化能够有效的进行补偿，但不能做时变处理，它只对整道的振幅一 致性进行补偿，由于其低频补偿过重，高频补偿不足，相应的压制了高频成份的振幅能量。这些方法的理论基础都有一定的假设条件，包括地表一致性假设和垂直出射假设等，技术存在局限性，不能满足复杂地表及地下地质构造地区地震资料保幅处理的需要。
发明内容
本发明实施例提供了一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿方法和装置。所 述技术方案如下一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿方法，包括获取真地表条件下的地震资料；根据获取的所述地震资料计算得到检波点的出射角；根据所述出射角和所述检波点处的接收能量对所述接收能量进行补偿；根据所述补偿后的接收能量和成像时间信息计算得到零偏移距时间剖面。所述获取的地震资料包含经过处理的地表函数，相应地，根据获取的所述地震资 料计算得到检波点的出射角，具体包括根据所述经过处理的地表函数计算检波点的法线斜率；根据所述地震资料计算所述检波点与其相应的反射点之间连线的斜率；根据所述法线斜率和所述连线的斜率计算得到检波点的出射角。根据所述出射角和所述检波点处的接收能量对所述接收能量进行补偿，具体包 括将所述检波点处的接收能量除以所述出射角的余弦值，得到振幅补偿后的接收能量。一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿装置，包括地震资料获取�？椋糜诨袢≌娴乇硖跫碌牡卣鹱柿希坏谝患扑隳？椋糜诟莼袢〉乃龅卣鹱柿霞扑愕玫郊觳ǖ愕某錾浣牵荒芰坎钩ツ？椋糜诟菟龀錾浣呛退黾觳ǖ愦Φ慕邮漳芰慷运鼋邮漳芰� 进行补偿；第二计算�？椋糜诟菟霾钩ズ蟮慕邮漳芰亢统上袷奔湫畔⒓扑愕玫搅闫� 距时间剖面。所述获取的地震资料包含经过处理的地表函数，相应地，所述第一计算模块包 括第一斜率计算单元，用于根据所述经过处理的地表函数计算检波点的法线斜率；第二斜率计算单元，用于根据所述地震资料计算所述检波点与其相应的反射点之 间连线的斜率；出射角计算单元，用于根据所述法线斜率和所述连线的斜率计算得到检波点的出 射角。所述能量补偿�？榫咛逵糜诮黾觳ǖ愦Φ慕邮漳芰砍运龀錾浣堑挠嘞� 值，得到振幅补偿后的接收能量。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是通过地震波反射射线出射角度和出射能量计算出补偿后的接收能量，能够有效补 偿真地表、特别是起伏地表、高速岩石直接出露等不满足地表一致性和垂直出射假设条件 地区采集的地震资料因出射角导致的能量损失，提高振幅处理保真度和成像质量。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例1提供的一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿方法流 程图；图2是本发明实施例2提供的一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿方法流 程图；图3a是真地表地震资料采集时地震波射线传播示意图；图北是真地表地震资料采集时地震波射线传播示意图；图4是本发明实施例1提供的一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿装置的 结构示意图；图5是本发明实施例1提供的一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿装置的 结构示意图；图6是本发明实施例提供的一种地表起伏很大的简单地质构造模型示意图；图7a是本发明实施例提供的某炮地震波射线追踪图；图7b是对图6的模型进行高斯射线束正演得到的单炮地震记录图；图fe和图8b是本发明实施例提供的振幅补偿方法和常规CMP全部静校正处理后 的最终叠加效果对比图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。实施例1为了有效补偿地震资料振幅保持中不满足地表一致性和垂直出射假设条件地区 因出射角导致的能量损失，提高地震资料处理振幅保真度和成像质量，本发明实施例提供 了一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿方法，参见图1，该方法包括101 获取真地表条件下的地震资料；102 根据获取的所述地震资料计算得到检波点的出射角；103:根据所述出射角和所述检波点处的接收能量对所述接收能量进行补偿；104:根据所述补偿后的接收能量和成像时间信息计算得到零偏移距时间剖面。通过地震波反射射线出射角度和出射能量计算出补偿后的接收能量，能够有效补 偿真地表、特别是起伏地表、高速岩石直接出露等不满足地表一致性和垂直出射假设条件 地区采集的地震资料因出射角导致的能量损失，提高振幅处理保真度和成像质量。实施例2为了有效补偿地震资料振幅保持中不满足地表一致性和垂直出射假设条件的地 区因出射角导致的能量损失，提高地震资料处理振幅保真度和成像质量，本发明实施例提供了一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿方法，该方法以上述真地表条件下的椭圆 展开成像理论和真地表条件下的参数展开成像理论为基�。捎谠诹礁龀上窭砺壑械牟钩� 实现方法是相同的，此处以前者为例，参见图2，该方法包括步骤201 采集地震原始资料；在地震勘探领域中，该地震原始数据的采集主要是利用地震勘探设备，在野外地 面设计的炮线上人为激发地震波，在预勘探区域设置多个接收点，该多个接收点散布在包 括炮点在内的地面上一个勘探目标区域范围的矩形网格点上，使用地震检波设备获取爆炸 波即地震波的波形和记录的炮点、检波点的大地坐标及炮点、检波点的相对关系等地震原 始资料。步骤202 对采集到的地震资料进行室内解编处理；本领域技术人员可以获知，室内解编处理是指将在野外接收到的地震数据拿到室 内后，将这些以segd或segy格式存储的数据转换成便于地震资料处理软件处理的内部格 式数据。步骤203 加载观测系统，预处理解编后的资料；其中，加载观测系统的目的是利用观测系统信息，建立接收到的地震数据与大地 坐标的关系，得到目前所处理的资料所属的具体位置等信息。其中，预处理是指对地震资料进行前期处理，包括去噪，去多次波，能量补偿，反褶 积等，目的是去伪存真，使希望得到的信息更清晰可靠，为后续处理准备好数据。其中，加载观测系统是对原始资料进行观测系统定义的过程，在这个过程中，具体 地，将地震采集时记录的炮点、检波点的大地坐标及炮点、检波点的相对关系置于采集到的 单炮的每一个记录道的道头中。步骤204 根据预处理的结果求取地表函数；具体地，利用观测系统信息，特别是记录到的炮点和检波点的坐标及高程信息通 过插值和平滑得到地表函数Z = f(x)。步骤205 计算地表检波点位置的法线的斜率；具体地，求出步骤204中得到的地表函数的在每个检波点处的一阶导数，该一阶 导数即为每个地表检波点处的法线的斜率kn，其具体计算方法可以为kn = -dx/dz。图3a所示为真地表椭圆展开成像算法基本原理图。均勻介质，波的传播速度为V， 法线在S-R线上的出露点到炮点距离为10，对t时刻的信号进行椭圆展开变换可以根据已 知公式求出法线的长度V*t0/2。如果V*t、V*t0/2、10和1为已知，那么就能知道可能的反 射点0的位置。过S、R和0三个点做一个圆，圆的半径为r。做S-R的中垂线，它与圆的交 点分别为B、E。可以证明，0点的法线(即SOR的角平分线)与圆的交点也在B点。因为 SB弧和BR弧相等，反射角与入射角相等。本领域技术人员可以获知，斜率的计算可以通过导数计算或者对坐标进行运算得 到，本发明实施例对此不做具体限定。步骤206 根据反射点0和相应的检波点R位置，求取OR线斜率kl ；图北是真地表地震资料采集时地震波射线传播示意图。其中，S为炮点，R为检波 点，0为反射点，地震波上行射线与其在地表出射位置的法线的夹角组成出射角i。出射角 越大，地震波出射能量损失越大，需要补偿的能量也就越多。若地表起伏变化剧烈，则出射角也变化莫测，必然导致接收能量极不均勻，常规振幅补偿方法很难做到较为准确、合理的 保真振幅补偿处理，严重影响成像质量。要做到接收能量保真处理，需要针对每一反射点以 及对应的炮检对计算出出射角。这在常规以CMP (Common midpoint，共中心点)理论和水平 地表假设条件为基础的处理方法很难实现。而依托地震资料处理真地表条件下的椭圆展开 成像方法，可以很容易的计算出每一炮检对和相应地下反射点所对应的出射角，进行相应 的接收能量补偿。步骤207 根据求取的斜率，计算相应地出射角余弦；优选地，出射角i的余弦可以由下式得到，
^ + KK C0Sl=JTW^TW.步骤208 根据该检波点处的接收能量和出射角余弦，计算振幅补偿后的接收能量。具体地，将该检波点处的接收能量除以出射角余弦cosi，得到振幅补偿后的接 收能量=艮/cosi，再通过干涉叠加，最终得到零偏移距时间剖面的振幅特征。对于非三分量地震检波器，它们在地表接收到的能量E,是上行射线的能量在法 向的投影分量艮=IXcosi，则补偿后的接收能量应为= Er/cosi0本领域技术人员可以获知，本发明实施例中所述的振幅补偿是对接收能量的补 m
te ο步骤209 根据补偿后的接收能量和成像时间信息计算得到零偏移距时间剖面；其中，成像时间信息由地震资料根据地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像 方法计算得到，地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法包括根据炮点的位置坐 标、检波点的位置坐标和反射点的位置坐标，计算得到该反射点的法线在炮检线上的出露 点的位置坐标；根据预设的基准面和该反射点的法线方程，计算得到成像位置点的位置坐 标；根据该反射点的位置坐标，该成像位置点的位置坐标，以及该反射点与该出露点之间的 双程旅行时间，计算得到该出露点与该成像位置点之间的时间校正量；根据该出露点与该 成像位置点之间的时间校正量，考虑接收能量补偿，进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏 移距时间剖面。该地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法，通过获取到出露点与成像位 置点之间的时间校正量，根据出露点与成像位置点之间的时间校正量，考虑接收能量补偿， 进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面，可以处理真地表条件下采集的地震 资料，处理结果客观真实，当地表和地下都比较复杂时，也能得到较好的保幅零偏移距时间 剖面，可以满足复杂地表和复杂构造成像的问题。并且可有效的避免常规处理方法存在的 导致构造畸变、不保幅等问题，对起伏地表地区的油气和矿产资源勘探等有着重要的实际 应用价值。另外该方法事先无须对地震资料进行任何的静校正处理，直接从起伏地表开始 展开处理，将“静”校正量隐含地包括在其中，这种时间域校正不但包含了旅行时的纵向分 量，同时还包含了旅行时的横向分量。通过地震波反射射线出射角度和出射能量计算出补偿后的接收能量，能够有效补 偿真地表、特别是起伏地表、高速岩石直接出露等不满足地表一致性和垂直出射假设条件 地区采集的地震资料因出射角导致的能量损失，提高处理保真度和成像质量。
实施例3为了有效补偿地震资料振幅保持中不满足地表一致性和垂直出射假设条件的地 区因出射角导致的能量损失，提高地震资料处理振幅保真度和成像质量，本发明实施例提 供了一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿装置，参见图4，该装置包括地震资料获取�？�401，用于获取真地表条件下的地震资料；第一计算�？�402，用于根据获取的该地震资料计算得到检波点的出射角；能量补偿�？�403，用于根据该出射角和该检波点处的接收能量对该接收能量进 行补偿；第二计算�？�404，用于根据该补偿后的接收能量和成像时间信息计算得到零偏 移距时间剖面。该获取的地震资料包含经过处理的地表函数，相应地，参见图5，该第一计算�？� 402包括第一斜率计算单元40 ，用于根据该经过处理的地表函数计算检波点的法线斜 率；第二斜率计算单元402b，用于根据该地震资料计算该检波点与其相应的反射点之 间连线的斜率；出射角计算单元402c，用于根据该法线斜率和该连线的斜率计算得到检波点的出 射角。该能量补偿模块403具体用于将该检波点处的接收能量除以该出射角的余弦值， 得到振幅补偿后的接收能量。本实施例提供的装置，与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实 施例，这里不再赘述。为了测试本发明实施例提供的振幅补偿方法的实用性，本发明实施例进行了实 验，实验结果如下参见图6，图6为一个地表起伏很大的简单地质构造模型示意图，其中，地表高程 最低640m，最高1800m，高差达到近1200m ；模型宽25km ；地下有两个反射层，第一反射层纵 波速度4000m/s，第二反射层纵波速度6000m/s。图7a所示为某炮地震波射线追踪图。对 该模型进行高斯射线束正演得到的单炮地震记录如图7b。反射同相轴不再是类双曲线，而 是发生了严重的畸变，这是由于炮点和检波点位于剧烈起伏的地表上。从图中不难看出，在 同相轴上斜率较小的位置能量强，而斜率较大的位置能量弱。充分体现了出射角度对接收 能量的影响。图中的红色同相轴表示补偿的能量，可以看到斜率大的位置能量补偿多，斜率 小的位置能量补偿少。黑色和红色叠加后，接收能量基本均勻，说明我们所采用的接收能量 补偿方案是真实有效的。图fe和图8b为真地表椭圆展开成像(图8a)和常规CMP全部静校正处理后的最 终叠加效果对比图(图8b)，基准面高程定在800m。常规静校正方法所用的近地表替代速 度为4000m/s。但是在成像剖面上几乎看不到有效信号。其可能原因是由于该测线段地 表地形极为复杂，低降速带较�。嘤懈咚俑招匝也阒苯映雎兜乇恚乇硭俣群嵯虮浠� 大，若假定射线在地表垂直出射，单纯采用高程静校正的办法做处理会带来很大误差。尽管 后续做了折射静校正、剩余静校正等处理，但由于该地区完全不符合CMP理论的处理和成像条件，而且检波器的特征是(方向)选择性接收，接收的能量与出射角有关等，导致不能 成像。真地表椭圆展开成像方法直接对未做静校正的数据进行处理，可保证在射线追踪 的过程中采用正确的炮点和检波点位置，而且成像过程中加入了与真地表相关的接收能量 补偿，消除了地表起伏对接收能量的影响，大大提高了成像剖面的保幅性和质量。成像剖面 上可以看到同相轴，说明采集到的地震资料中确实有有效信号。本发明实施例提供的上述技术方案的全部或部分可以通过程序指令相关的硬件 来完成，所述程序可以存储在可读取的存储介质中，该存储介质包括R0M、RAM、磁碟或者光 盘等各种可以存储程序代码的介质。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿方法，其特征在于，包括 获取真地表条件下的地震资料；根据获取的所述地震资料计算得到检波点的出射角； 根据所述出射角和所述检波点处的接收能量对所述接收能量进行补偿； 根据所述补偿后的接收能量和成像时间信息计算得到零偏移距时间剖面。
2.根据权利要求1所述的振幅补偿方法，其特征在于，所述获取的地震资料包含经过 处理的地表函数，相应地，根据获取的所述地震资料计算得到检波点的出射角，具体包括根据所述经过处理的地表函数计算检波点的法线斜率； 根据所述地震资料计算所述检波点与其相应的反射点之间连线的斜率； 根据所述法线斜率和所述连线的斜率计算得到检波点的出射角。
3.根据权利要求2所述的振幅补偿方法，其特征在于，根据所述出射角和所述检波点 处的接收能量对所述接收能量进行补偿，具体包括将所述检波点处的接收能量除以所述出射角的余弦值，得到振幅补偿后的接收能量。
4.一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿装置，其特征在于，包括 地震资料获取�？椋糜诨袢≌娴乇硖跫碌牡卣鹱柿希坏谝患扑隳？椋糜诟莼袢〉乃龅卣鹱柿霞扑愕玫郊觳ǖ愕某錾浣牵� 能量补偿模块，用于根据所述出射角和所述检波点处的接收能量对所述接收能量进行 补偿；第二计算�？椋糜诟菟霾钩ズ蟮慕邮漳芰亢统上袷奔湫畔⒓扑愕玫搅闫凭嗍� 间剖面。
5.根据权利要求4所述的振幅补偿装置，其特征在于，所述获取的地震资料包含经过 处理的地表函数，相应地，所述第一计算�？榘ǖ谝恍甭始扑愕ピ糜诟菟鼍淼牡乇砗扑慵觳ǖ愕姆ㄏ咝甭剩� 第二斜率计算单元，用于根据所述地震资料计算所述检波点与其相应的反射点之间连 线的斜率；出射角计算单元，用于根据所述法线斜率和所述连线的斜率计算得到检波点的出射
6.根据权利要求5所述的振幅补偿装置，其特征在于，所述能量补偿�？榫咛逵糜诮� 所述检波点处的接收能量除以所述出射角的余弦值，得到振幅补偿后的接收能量。
全文摘要
本发明公开了一种地震资料处理真地表条件下的振幅补偿方法和装置，属于地震勘探技术领域。该方法包括获取真地表条件下的地震资料；根据获取的所述地震资料计算得到检波点的出射角；根据所述出射角和所述检波点处的接收能量对所述接收能量进行补偿；根据所述补偿后的接收能量和成像时间信息计算得到零偏移距时间剖面。该装置包括地震资料获取�？椤⒌谝患扑隳？椤⒛芰坎钩ツ？楹偷诙扑隳？�。
文档编号G01V1/36GK102109615SQ20101055455
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者周青春, 孙庚文, 康德拉什科夫, 林依华, 谢桂生 申请人:恒泰艾普石油天然气技术服务股份有限公司
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