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一种基于波场延拓的海上斜缆宽频 地震勘探的静校正方法

阅读：1008发布：2020-07-22

专利汇可以提供一种基于波场延拓的海上斜缆宽频地震勘探的静校正方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于波场延拓的海上斜缆宽频地震勘探的静校正方法，包括以下步骤：1）地震记录存储和检波器坐标拾取；2）检波器坐标网格化；3）地震数据延拓静校正处理。本发明提出的基于波场延拓的静校正方案保留了地震波的波动特性，能够满足高精度地震勘探的需求，为海上地震勘探提供精确的静校正结果。，下面是一种基于波场延拓的海上斜缆宽频地震勘探的静校正方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于波场延拓的海上斜缆宽频地震勘探的静校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)检波器坐标拾取：对于海上斜缆地震勘探，在每个检波器的位置安装定位仪，通过检波器1、检波器2……检波器N检测p(x1,z1)、p(x2,z2)……p(xN,zN)，通过定位仪1、定位仪2……定位仪N检测位置坐标(x1,z1)、(x2,z2)……(xN,zN)；
2)多项式拟合缆线形态：将各检波点水平坐标x和垂直坐标z进行多项式曲线拟合，得到缆线形态多项式；
3)基于线缆形态的模拟采集：将步骤2)拟合得到的缆线形态多项式编入控制系统程序，通过数值模拟得到波场延拓，实现检波器支臂的非等间距移动；
4)地震数据延拓静校正处理：将步骤3)模拟出的波场延拓代入逆向延拓的波场公式表达式(Ⅰ)，完成对波场数据的波场重构，得到校正后的波场数据，公式(Ⅰ)如下所示：
式中，p(x,z)为(x,z)的波场，x和z分别为水平和垂直空间位置，τ为时间采样间隔，h＝min(dx,dz)为空间采样间隔，am为精度系数，am由公式(Ⅱ)求出，公式(Ⅱ)如下所示：
方程组(Ⅲ)为波场逆时传播的边界约束条件，将方程组(Ⅲ)代入公式(Ⅰ)计算得到波场数据，方程组(Ⅲ)如下所示：
式中，t为时间，T为接收点记录的最大记录时间。
2.根据权利要求1所述的一种基于波场延拓的海上斜缆宽频地震勘探的静校正方法，其特征在于，所述步骤4)中的逆向延拓过程，以t＝T时刻波场情况为初始值，向时间减小的方向外推，以一个时间步长τ为间隔，逐时间层计算t-τ上的各点(x,z)处的波场值，直至计算出t＝0时刻各点的波场值；逆时传播取的是t≤T时水面下各点的波场值U(x,z)。
3.根据权利要求1所述的一种基于波场延拓的海上斜缆宽频地震勘探的静校正方法，其特征在于，所述公式(Ⅰ)的边界约束条件为方程组(Ⅲ)，方程组(Ⅲ)如下所示：
式中，p(x,z)为波场，x和z分别为水平和垂直空间位置，t为时间，T为接收点记录的最大记录时间。

说明书全文

一种基于波场延拓的海上斜缆宽频地震勘探的静校正方法

技术领域

[0001] 本发明属于地震勘探技术领域，具体涉及一种基于波场延拓的海上斜缆宽频地震勘探的静校正方法。

背景技术

[0002] 海上地震勘探中，常规的地震数据采集方法是将震源和电缆沉放在同样的深度，海平面海水和空气的高波阻抗差使得虚反射陷波频率为一固定值，从而很难消除虚反射对地震有效信号的影响。也就是说，沉放深度直接制约了地震资料的频带宽度，不同深度的缆线会形成不同频率的陷波效应，常规的拖缆作业采集方式已经不满足目前的勘探需求。近年来，新提出的斜缆宽频地震勘探技术为解决前述陷波问题提供了一种新的思路。

[0003] 斜缆宽频采集技术的水下拖缆采用的是变深度的拖拽方式，从而产生多样化的鬼波陷波频率，也就是所说的鬼波陷波差异性。利用鬼波频率的差异性，通过联合反褶积算法去除鬼波，便大大拓宽了地震信号的有效频带宽度，能够有效解决陷波效应这个问题。2012年，斜缆宽频地震勘探技术在中国近海首次成功应用，为评估该地区的分辨率和保真度提供了高于常规拖缆作业采集方式的地震数据。

[0004] 综上可知，斜缆宽频地震勘探技术是一种行之有效的海上油气田地震勘探技术，然而在该方法中，当采用常规静校正方法时，由于斜缆上每一个检波器的深度不同，造成相邻检波点静校正量也有很大差别，这种前提下常规静校正会破坏地震波的波动特征，对后期去多次波处理和成像处理会造成很大影响。为此，针对斜缆宽频地震勘探方法研究一种新的静校正方法，解决振幅畸变问题，是当前进行海上勘探所必须解决的问题之一。

发明内容

[0005] 为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种基于波场延拓的海上斜缆宽频地震勘探的静校正方法。本发明解决了振幅畸变问题以及斜缆宽频地震勘探静校正中存在的地震波波动特性变化的问题。本发明能够有效保持地震波的波动特性，为海上地震勘探提供精确的静校正结果。

[0006] 一种基于波场延拓的海上斜缆宽频地震勘探的静校正方法，包括以下步骤：

[0007] 1)检波器坐标拾取：对于海上斜缆地震勘探，在每个检波器的位置安装定位仪，通过检波器1、检波器2……检波器N检测p(x1,z1)、p(x2,z2)……p(xN,zN)，通过定位仪1、定位仪2……定位仪N检测位置坐标(x1,z1)、(x2,z2)……(xN,zN)；

[0008] 2)多项式拟合缆线形态：将各检波点水平坐标x和垂直坐标z进行多项式曲线拟合，得到缆线形态多项式；

[0009] 3)基于线缆形态的模拟采集：将步骤2)拟合得到的缆线形态多项式编入控制系统程序，通过数值模拟得到波场延拓，实现检波器支臂的非等间距移动；

[0010] 4)地震数据延拓静校正处理：将步骤3)模拟出的波场延拓代入逆向延拓的波场公式表达式(Ⅰ)，完成对波场数据的波场重构，得到校正后的波场数据，公式(Ⅰ)如下所示：

[0011]

[0012] 式中，p(x,z)为(x,z)的波场，x和z分别为水平和垂直空间位置，τ为时间采样间隔，h＝min(dx,dz)为空间采样间隔，am为精度系数，am由公式(Ⅱ)求出，公式(Ⅱ)如下所示：

[0013]

[0014] 方程组(Ⅲ)为波场逆时传播的边界约束条件，将方程组(Ⅲ)代入公式(Ⅰ) 计算得到波场数据，方程组(Ⅲ)如下所示：

[0015]

[0016] 式中，t为时间，T为接收点记录的最大记录时间。

[0017] 所述步骤4)中的逆向延拓过程，以t＝T时刻波场情况为初始值，向时间减小的方向外推，以一个时间步长τ为间隔，逐时间层计算t-τ上的各点(x,z)处的波场值，直至计算出t＝0时刻各点的波场值；逆时传播取的是t≤T时水面下各点的波场值U(x,z)。

[0018] 所述公式(Ⅰ)的边界约束条件为方程组(Ⅲ)，方程组(Ⅲ)如下所示：

[0019]

[0020] 式中，p(x,z)为波场，x和z分别为水平和垂直空间位置，t为时间，T为接收点记录的最大记录时间。

[0021] 本发明的有益效果为：本发明针对海上斜缆宽频地震勘探技术所提供的一种基于波场延拓的静校正方法，以波场延拓理论为基础，按照上述步骤得以实现。本发明能够有效保持地震波的波动特性，得到精确的静校正结果。附图说明

[0022] 图1为研究内容采用的研究方案示意图；

[0023] 图2为斜缆宽频地震勘探技术采集方式示意图；

[0024] 图3为常规二维采集系统控制桌面示意图；

[0025]

具体实施方式

[0026] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

[0027] 参照图1所示，本发明针对海上斜缆宽频地震勘探技术中高程静校正问题，提出了一种基于波场延拓的波场静校正方法，旨在解决海上斜缆宽频地震勘探静校正处理中存在的波动特征改变的问题。这种方法的实现步骤是：“检波器坐标拾取——多项式拟合缆线形态——物理模拟实现——静校正处理”。

[0028] 第一步，拟合斜缆宽频地震勘探技术中缆线形态。传统的海上勘探中同一条缆线上检波器处于同一水平高度，但是斜缆勘探时缆线是倾斜的，检波器在缆线上具有相同的间距，但检波器间水平方向和垂直方向的间距都不一样。图2展示了海上斜缆宽频地震勘探技术中缆线在水中的形态。这个特殊性给海上斜缆勘探物理模拟带来了困难。

[0029] 实施本发明提供的基于波场延拓的海上斜缆宽频地震勘探技术的静校正方法时，首先在每一个检波器的位置安装定位仪，从定位仪拾取各检波器的位置信息，如图2所示。然后将各检波点水平坐标和垂直坐标进行多项式曲线拟合，找到缆线的形态曲线拟合表达式。

[0030] 第二步，斜缆宽频地震勘探技术的实验室物理模拟。图3展示了常规二维物理模拟采集系统控制桌面示意图。海上斜缆勘探的实验室物理模拟中，需考虑缆线形态到物理模拟采集系统设计中，将缆线形态多项式编入控制系统程序，实现检波器支臂的非等间距移动。

[0031] 第三步，斜缆宽频地震勘探静校正。目前海上斜缆勘探用到是高程静校正方法，但是由于斜缆勘探的特殊性，检波器之间的高程差异比较大，在静校正中会对地震波的波动特性造成影响。本发明借助波场延拓遵循地震波动特性这一特点，来保持地震波的波动特性。按照上述步骤，就能够对海上斜缆宽频地震勘探数据做精确的保持波动特性的静校正处理。

[0032] 上述步骤的核心是由波场延拓构成的静校正方案，考虑到物理模拟采集以纵波为主，因此本发明基于二维声波方程来设计：

[0033]

[0034] 其中x和z分别为水平和垂直空间位置，t表示时间，p(x,z)为空间各点的波场，f代表震源，(i,j)代表震源的空间位置坐标。

[0035] 本发明基于叠前逆时偏移有限差分波场延拓理论进行波场重构，波动方程波场延拓可以分为正向延拓和反向延拓，正向延拓是地震波数值正演，反向延拓是波场逆向传播。正向延拓的有限差分计算表达式为：

[0036]

[0037] 上式的显示表达式为：

[0038]

[0039] 式中，τ为时间采样间隔，h＝min(dx,dz)为空间采样间隔。在该表达式中，时间是2阶精度，空间是任意偶阶精度。其中精度系数am可由下式求出：

[0040]

[0041] 逆时偏移中的波场反向延拓过程实际上就是已知后一时刻的波场值求前一时刻的波场值的过程，具体计算方法与正向延拓类似，其有限差分计算表达式为：

[0042]

[0043] 具体延拓过程是：假设T为接收点记录的最大记录时间，以t＝T时刻波场情况为初始值，向时间减小的方向外推，以一个时间步长τ为间隔，逐时间层计算 t-τ上的各点(x,z)处的波场值，直至计算出t＝0时刻各点的波场值。逆时传播取的是t≤T时地下各点的波场值U(x,z)。

[0044] 假设已知地表各接收点记录的地震记录p(x,z＝0,t)，当t>T时，p(x,z,t)＝0。在反向延拓过程中p(x,z＝0,t)作为二次波场存在，因而波场的逆时传播可以表示为(Ⅸ)式所示的边值问题：

[0045]

[0046] 当耦合时刻对应时，正传和反传的波场值具有相关性。基于此，可以用反向延拓得到的波场近似代替正向传播的波场。基于上述波场延拓理论，对海上斜缆勘探技术中采集的地震数据进行延拓，就能得到常规海面采集的地震数据。

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