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转换波延迟时静校正方法

阅读：778发布：2021-07-04

专利汇可以提供转换波延迟时静校正方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且转换波静校正方法发明是一套完整的转换波静校正方法。它采用纵波激发三分量接收，对Z分量和X分量对应的检波点进行互相关，并把检波点互相关结果叠加得到互相关叠加剖面。根据该剖面的峰值位置确定两分量的初至差，由两分量的初至差计算转换波延迟时。然后根据转换波延迟时建立横波近地表模型，最终求取精确的检波点横波基准面静校正量。获得的静校正量是校正到基准面的结果。，下面是转换波延迟时静校正方法专利的具体信息内容。

权利要求

1、一种转换波延迟时静校正方法，它是地震勘探中利用上行透射转换波计算横波静校正量的方法，通过井中爆炸或地面可控震源激发纵波，纵波在地层中向下传播，到达界面后，一部分能量转换为横波(SV 波和SH波)，纵波、SV波和SH波三个分量分别向上传播到达地表，地表用三分量检波器进行接收，获取完整的地震波场信息，其特征在于：根据转换波与纵波的初至时差(Δt)和纵波延迟时(dP)的和计算转换波延迟时(ds)，dS＝Δt+dP，然后根据转换波延迟时建立横波表层模型，最后计算横波基准面静校正量，
具体做法如下：
首先，利用共检波点道集上行透射转换横波的初至(X分量)和上行纵波折射的初至(Z分量)，在给定时窗范围内进行互相关，并把检波点互相关结果叠加得到互相关叠加剖面，根据能量峰值确定转换波与纵波的初至时差Δt；
第二，计算转换波延迟时
对于两层结构，纵波速度分别为VP1和VP2横波速度为VS1，A和 A′为激发点，D为接收点，由A点激发，D点接收，纵波折射波路径为 ABCD，α为临界角，AB段和CD段的传播速度为VP1，BC段传播速度为VP2；转换波沿界面以VP2速度滑行，到达E点产生转换波，沿射线ED以速度VS1到达D点，
根据折射理论： $\sin α = \frac{V_{P 1}}{V_{P 2}},$ $\sin β = \frac{V_{S 1}}{V_{P 2}}$
由于VP1＞VS1，所以α＞β，转换点EC点更靠近D点，
对于任何一个激发点A或A′，纵波与转换波到接收点D的时间差Δt 相同，根据射线路径可以得到：
Δt＝[TAB+TBE+TED]-[TAB+TBC+TCD]
＝[TA′B′+TB′E+TED]-[TA′B′+TB′C+TCD]
＝TCE+TED-TCD
转换波与纵波时差Δt可转化为如下的形式：
Δt＝TCE+TED-TCD＝TED-TEF+TEF+TCE-TCD
＝(TED-TEF)-(TCD-TCF)
令：dP＝TCD-TCF，dS＝TED-TEF
由此得到转换波延迟时的两个部分组成：转换波与纵波的初至时差和纵波延迟时，两者的和即为转换波延迟时：
dS＝Δt+dP
其中，dS定义为转换波延迟时，dP为纵波延迟时，Δt为转换波与纵波的初至时差；
第三，建立横波近地表模型，确定厚度h或表层横波速度VS1
根据表层调查可以获得表层横波速度VS1，内插后得到全区的表层横波速度；或者根据纵波速度纵横比参数，间接得到表层横波速度，根据转换波延迟时dS、表层横波速度VS1和纵波折射波速度VS2，计算表层的厚度h，公式如下：
$h = \frac{V_{S 1} d_{S}}{\sqrt{1 - {(\frac{V_{S 1}}{V_{P 2}})}^{2}}}$
根据纵波数据计算横波近地表模型的厚度h，然后根据转换波延迟时dS和纵波折射波速度VS2，计算近地表模型的表层横波速度VS1，计算公式如下：
$V_{S 1} = \frac{h V_{P 2}}{\sqrt{h^{2} + V_{P 2}^{2} d_{S}^{2}}}$
最后，计算横波静校正量
根据近地表模型，计算横波基准面静校正量，计算公式如下：
$T = - (Σ_{i = 0}^{n} \frac{h_{i}}{V_{i}} - \frac{H_{d} - H_{g}}{V_{s}}) + τ$
其中，hi为近地表模型各层的厚度，Vi为各层的横波速度，Hd 为基准面高程，Hg为最深层界面高程，Vs为横波替换速度，τ为炮点地震波从井底到地面的垂直传播时间。

说明书全文

技术领域

本发明涉及石油地球物理勘探数据处理技术，是一种利用上行透射转换波与纵波在风化层引起的初至时差求取转换波延迟时，建立横波近地表模型，计算横波静校正量的方法。

背景技术

转换波地震勘探是一种特殊的勘探方法。它通过井中爆炸或地面可控震源激发纵波，纵波在地层中向下传播，到达界面后，一部分能量转换为横波(SV波和SH波)。纵波、SV波和SH波三个分量分别向上传播到达地表。地表用三分量检波器进行接收，以获取完整的地震波场信息。
与纵波(P波)不同，横波(S波)不受近地表潜水面起伏的影响。这主要是由于流体饱和的沉积物比干燥沉积物具有更大的胀缩力，剪切模量受水饱和的影响很小。上行S波进入潜水层后，速度变化很小，继续保持低速；而上行P波的低速层终止于潜水面。因此，P波和S波的近地表低速层厚度不一致，使得纵波和横波的静校正量之间几乎没有关系。用纵波静校正量线性近似横波静校正量通常是不正确的。同一位置上的横波静校正量通常比纵波大2-10倍。
现有的《利用上行透射转换波计算横波静校正的方法》发明专利假设上行纵波与横波在低速层中为近垂直路径传播，因此利用转换波初至与纵波初至的时差，加上纵波的静校正量，作为转换波的静校正量，获得了较好的效果。但实际上，上行波与垂直方向存在一定夹角，并且时差与转换波延迟时不同，直接利用相对时差作为相对的静校正量，仍存在一定的静校正量问题。
另外，许多静校正算子同时求解炮点和检波点静校正量。但对于P-SV 波而言，只需求解检波点的静校正量。这就要求抑制炮点静校正量求解。因此，必须采用有针对性的静校正方法。

发明内容

本发明利用转换波与纵波的初至时差，提出转换波延迟时的概念。然后根据转换波延迟时建立横波表层模型，从而计算横波的基准面静校正量。
针对背景技术中存在的问题，本发明根据纵波和转换波射线路径的关系，导出转换波延迟时、纵波和转换波初至时差和纵波延迟时的关系。根据这一关系，首先求取转换波延迟时，再建立横波近地表模型，最终求取横波基准面静校正量。具体步骤如下：
1、计算转换波延迟时(图1)
对于两层结构，纵波速度分别为VP1和VP2，横波速度为Vs1， A和 A′为激发点，D为接收点。由A点激发，D点接收，纵波折射波路径为 ABCD，α为临界角，AB段和CD段的传播速度为VP1，BC段传播速度为 VP2；转换波沿界面以VP2速度滑行，到达E点产生转换波，沿射线ED 以速度VS1到达D点。
根据折射理论：

\sin α = \frac{V_{P 1}}{V_{P 2}},

\sin β = \frac{V_{S 1}}{V_{P 2}}

由于VP1＞VS1，所以α＞β，转换点E C点更靠近D点，如图1。
从折射路径可以看出，对于任何一个激发点A或A′，纵波与转换波到接收点D的时间差Δt相同。根据射线路径可以得到：
Δt＝[TAB+TBE+TED]-[TAB+TBC+TCD]
＝[TA′B′+TB′E+TED]-[TA′B′+TB′C+TCD]    (1)
＝TCE+TED-TCD
转换波与纵波时差Δt可转化为如下的形式：
Δt＝TCE+TED-TCD＝TED-TEF+TEF+TCE-TCD
                                                                               (2)
＝(TED-TEF)-(TCD-TCF)
令：dP＝TCD-TCF，dS＝TED-TEF
由此得到转换波延迟时的两个部分组成：转换波与纵波的初至时差和纵波延迟时，两者的和即为转换波延迟时：
dS＝Δt+dP    (3)
其中，dS定义为转换波延迟时，dp为纵波延迟时，Δt为转换波与纵波的初至时差。
2、建立横波近地表模型，确定厚度h或表层横波速度VS1
根据表层调查可以获得表层横波速度，内插后得到全区的表层横波速度；或者根据纵波速度纵横比参数，间接得到表层横波速度。根据转换波延迟时、表层横波速度和纵波折射波速度，可计算表层的厚度，公式如下：

h = \frac{V_{S 1} d_{S}}{\sqrt{1 - {(\frac{V_{S 1}}{V_{P 2}})}^{2}}} - - - (4)

反之，由于纵波和转换波发生在同一界面，因此可以从纵波数据计算横波近地表模型的厚度，然后根据转换波延迟时等参数计算近地表模型的表层横波速度，公式如下：

V_{S 1} = \frac{{hV}_{P 2}}{\sqrt{h^{2} + V_{P 2}^{2} d_{s}^{2}}} - - - (5)

3、计算横波静校正量
根据近地表模型，计算横波基准面静校正量。计算公式如下：

T = - (Σ_{i = 0}^{n} \frac{h_{i}}{V_{i}} - \frac{H_{d} - H_{g}}{V_{S}}) + τ - - - (6)

其中，hi为近地表模型各层的厚度，Vi为各层的横波速度，Hd 为基准面高程，Hg为最深层界面高程，Vs为横波替换速度，τ为炮点地震波从井底到地面的垂直传播时间。
本发明的优点在于：
本发明是一种转换波地震勘探的完整的转换波静校正方法。它根据纵波延迟时和初至时差计算转换波延迟时，根据转换波延迟时建立横波近地表模型，最终计算横波静校正量。该方法提供的静校正量是校正到基准面的精确结果。
图2是转换波地震数据静校正前后的叠加剖面对比。可以看出横波静校正问题得到较好解决，同相轴连续性明显提高，扭曲的同相轴变得光滑和连续，尤其对于静校正问题比较突出的左半部，效果显著。
附图说明
图1是纵波折射波与转换波折射波射线路径示意图
图2是静校正前和静校正后检波点叠加剖面对比图
图3是Z分量与X分量互相关叠加剖面
图4是横波近地表模型

具体实施方式

实施例1
由于共检波点道集上转换波与纵波初至时差为常数，通过检波点X 分量与Z分量(X分量初至是上行透射转换横波的能量，Z分量初至是上行纵波折射的能量)在给定时窗范围内进行互相关，并把检波点互相关结果叠加得到互相关叠加剖面，根据能量峰值确定转换波与纵波的初至时差Δt(图3)。由Δt与对应检波点纵波延迟时dp之和计算该检波点的转换波延迟时ds。
根据横波表层调查已知表层横波速度时，根据(4)式计算低速带厚度，建立横波近地表模型(图4)。然后根据(6)式计算横波的基准而静校正量。
实施例2
由于共检波点道集上转换波与纵波初至时差为常数，通过检波点X 分量与Z分量在给定时窗范围内进行互相关，并把检波点互相关结果叠加得到互相关叠加剖面，根据能量峰值确定转换波与纵波的初至时差 Δt。由Δt与对应检波点纵波延迟时dp之和计算该检波点的转换波延迟时ds。
由纵波数据计算近地表模型厚度，根据(5)式计算表层横波速度，建立横波近地表模型。然后根据(6)式计算横波的基准面静校正量。

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具体实施方式

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