專利名稱：一種地震多域迭代靜校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油地震勘探資料處理方法技術(shù)領(lǐng)域。
在地表地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)(如中國西部)做地震勘探時，表層結(jié)構(gòu)造成地震波旅行時畸變，使原本低信噪比的資料難以同相迭加。靜校正不準(zhǔn)嚴(yán)重影響該地區(qū)地震勘探成果的精度。野外靜校正技術(shù)，包括小折射和微測井技術(shù)以及以初至折射為基礎(chǔ)的靜校正技術(shù)，如延遲時法、廣義線性反演等，能較好地控制低頻分量，但在復(fù)雜地區(qū)，野外靜校正后還會存在較大的剩余靜校正量?；诜瓷洳ǖ淖詣邮Ｓ囔o校正技術(shù)本身只能求取高頻小靜校正量，而且要求反射波有一定的信噪比。基于經(jīng)典的折射理論，通過反演近地表模型的靜校正技術(shù)，如延遲時法、擴展廣義互換法等，一方面它們要求拾取真正的初至旅行時，而且必須追蹤同一高速折射層，這在復(fù)雜地區(qū)整個工區(qū)內(nèi)難以滿足；另一方面，由于近地表模型反演具有多解性，這些技術(shù)為解決多解性而使算法變得十分復(fù)雜，很難推廣到三維靜校正領(lǐng)域。目前，國內(nèi)外以初至折射為基礎(chǔ)的方法有很多，它們各自在某一地區(qū)取得了較好的效果。但是，在特別復(fù)雜的地區(qū)，如戈壁、山地等，由于復(fù)雜的地表地質(zhì)，上述方法應(yīng)用效果不夠理想，原因是還存在較大的剩余靜校正量，而這些大的剩余靜校正量靠反射波剩余靜校正方法難以解決。
本發(fā)明的目的在于針對背景技術(shù)中存在的問題，提供一種采用全局優(yōu)化和統(tǒng)計迭代算法有效地解決復(fù)雜地區(qū)由于野外靜校正不準(zhǔn)而產(chǎn)生的大的剩余靜校正誤差的地震多域迭代靜校正方法。
本發(fā)明以野外靜校正量(包括初至折射靜校正方法)為初始條件，以初至?xí)r間為基本約束，采用全局優(yōu)化和統(tǒng)計迭代算法，解決復(fù)雜地區(qū)存在的大剩余靜校正問題。
本發(fā)明包括二維地震多域迭代靜校正和三維地震多域迭代靜校正技術(shù)。
(1)二維地震多域迭代靜校正技術(shù)其基本原理如下當(dāng)?shù)匦纹鸱偷徒邓賻б鸬撵o校正時差的求取精度足夠高時，共炮點域(CSP)、共檢波點域(CRP)和共偏移距域(CFP)的靜校正后的大炮初至波的時距圖象一定與地形平坦、低降速帶變化均勻(或無低降速帶)的相應(yīng)圖象一致，這是本方法的前提和依據(jù)。我們采用的基本思路是先粗調(diào)后細(xì)調(diào)。首先以野外獲得的表層調(diào)查資料和求得的野外靜校正量為初始條件，利用大量的初至數(shù)據(jù)，以高速層頂板為基準(zhǔn)面來計算靜校正量。初至拾取采用控制點約束全測線快速自動準(zhǔn)確拾取，在判斷是否是初至?xí)r，采用多種屬性來聯(lián)合約束，如均方根平均振幅等。然后在共炮點、共檢波點和共炮檢距三個域內(nèi)求取因存在靜校正誤差而引起的剩余時差。在共炮檢距域采用最小二乘線性擬合或采用中值濾波方法求取剩余時差。剩余時差可以被看作炮點剩余靜校正量和檢波點剩余靜校正量之和。根據(jù)地表一致性原理來求取每個炮點和檢波點的剩余靜校正量。整個測線或整個工區(qū)的剩余時差聯(lián)立為一大型方程組，我們以誤差最小為原則來確定最佳初始值，用共軛梯度法來求解，最后對每組解求它的絕對平均值，若某一組解的絕對平均值最小，就認(rèn)為它是本次迭代的最佳結(jié)果。進而在三個域內(nèi)采用逐步逼近、多次統(tǒng)計迭代法將剩余時差轉(zhuǎn)換成每個炮點和接收點的剩余靜校正量。最后將求得的靜校正量與基準(zhǔn)面靜校正量合在一起，作為最終的靜校正量。
(2)三維多域迭代靜校正技術(shù)三維多域迭代靜校正的思路和二維多域迭代靜校正基本一樣，不同之處在于三維多域迭代靜校正在真三維空間在共炮點域、共接收點域和共炮檢距域采用初至?xí)r間曲面擬合和靜校正優(yōu)化統(tǒng)計迭代來求取高精度的三維靜校正量。先在共炮點域按炮檢距重排，用最小二乘曲線擬合來求取初始剩余時差，擬合方程如下
f(x)＝a0+a1x+a2x2+a3x3X為所用道記錄的偏移距，f(x)為初至?xí)r間。根據(jù)各炮實際拾取的初至?xí)r間，可在最小二乘意義下求出各炮多項式擬合曲線的系數(shù)αm(m＝0、1、2、3)。然后在三維空間一定的矩形域內(nèi)對落入該區(qū)域內(nèi)的所有炮的擬合曲線進行最小二乘曲面平滑，產(chǎn)生每炮擬合前后的最終剩余時差f(x,y)=Σi=0p-1Σj=0q-1aijxiyj]]>其中p為擬合多項式中x的最高次數(shù)減1，q為擬合多項式中y的最高次數(shù)減1。
矩形范圍的x方向為炮間距的2到20倍，y方向為炮間距的2到20倍。
二維三維多域迭代靜校正技術(shù)彌補了背景技術(shù)方法的不足，能有效地解決大剩余靜校正誤差。它與其他靜校正技術(shù)相比，其突出的優(yōu)點包括(1)以野外靜校正量作為初始條件，能較好地控制低頻分量；(2)以初至?xí)r間為約束，在多域內(nèi)采用優(yōu)化迭代的算法，能較好地解決高頻靜校正誤差，所以精度高；(3)在三個域內(nèi)運用大量的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算，用正交選優(yōu)法確定初始值，具有良好的抗干擾效果、容錯性強；(4)無需拾取真正的初至起跳時間，不要求全區(qū)追蹤同一高速折射層，不要求預(yù)先知道上覆層的速度和厚度，無需反演近地表模型，因此無多解性、適應(yīng)性廣；(5)三維多域迭代靜校正技術(shù)的特點是精度高、運算快，因無需反演三維近地表模型，所以無多解性，靜校正量在線束間的藕合性較好。
二維三維多域迭代靜校正技術(shù)技術(shù)為復(fù)雜地區(qū)提高地震資料的成像質(zhì)量和勘探成果的精度提供了一個很好的技術(shù)工具。通過在中國西部復(fù)雜地區(qū)，如沙漠、戈壁和山地等廣泛的應(yīng)用，取得了良好的效果，受到了用戶的較高評價。


圖1本發(fā)明二維多域迭代靜校正實施流程圖；圖2盆地1某測線野外靜校正后迭加剖面；圖3盆地1測線二維多域迭代靜校正后迭加剖面；圖4本發(fā)明三維多域迭代靜校正實施流程圖；圖5盆地2某三維測線野外靜校正后迭加剖面；圖6盆地2該束三維測線三維多域迭代靜校正后迭加剖面。
實施例1采用盆地1的一條二維測線，該地區(qū)是沙漠地區(qū)，沙層厚度和速度橫向變化大，炮點和檢波點之間的相對高差較大，最大高差可達80米，所以給靜校正量的求取帶來困難。采用的處理步驟如圖1，包括(1)采用控制點約束全測線快速自動準(zhǔn)確拾取，在判斷初至?xí)r，采用均方根平均振幅屬性約束；(2)利用野外靜校正文件或表層調(diào)查資料求取初始靜校正量；(3)道集分選；(4)初至擬合采用中值濾波方法求取剩余時差；(5)多域內(nèi)統(tǒng)計迭代求取剩余靜校正量。將整條測線的剩余時差聯(lián)立為一個方程組，以誤差最小為原則確定最佳初始值，用共軛梯度法來求解，最后以每組解的最小絕對平均值，作為本次迭代的最佳結(jié)果。
(6)靜校正精度是否達到要求，未滿足要求時返回第3步；(7)檢查和調(diào)整靜校正量，提供最終靜校正量成果。
圖2是用野外靜校正處理的初疊剖面，剖面上信噪比很低，反射波同相軸連續(xù)性不好，而且存在小幅度假構(gòu)造。圖3是用本方法處理后的初疊剖面，圖中可以看到剖面上部石炭系地層的反射同相軸的連續(xù)性和信噪比都有較大提高，剖面中下部奧陶系地層的反射也比較清晰，可用于構(gòu)造解釋，處理達到了預(yù)期的地質(zhì)要求。
實施例2采用盆地2的一束三維測線，該盆地地表條件復(fù)雜，單靠野外提供的靜校正資料難以解決靜校正問題。采用的處理步驟如圖4，包括(1)全工區(qū)初至自動拾取；(2)利用野外靜校正文件或表層調(diào)查資料求取初始靜校正量；(3)三維空間域重排，用最小二乘擬合初至曲線趨勢；(4)三維矩形域內(nèi)相鄰炮點擬合趨勢加權(quán)平滑求取剩余時差，矩形范圍的橫方向為炮間距的10倍，縱方向為炮間距的8倍；(5)多域內(nèi)統(tǒng)計迭代求取剩余靜校正量。將整個工區(qū)的剩余時差聯(lián)立為一個方程組，以誤差最小為原則確定最佳初始值，用共軛梯度法來求解，最后以每組解的最小絕對平均值，作為本次迭代的最佳結(jié)果。
(6)靜校正精度是否達到要求，未滿足要求時返回第3步；(7)檢查和調(diào)整靜校正量，提供最終靜校正量成果。
圖5是該測線野外靜校正后的疊加剖面，從圖中可以看出，不管是淺部平層還是深部斜層的連續(xù)性和信噪比都較差。圖6是該測線三維多域靜校正后的疊加剖面，淺層反射連續(xù)性有了較大的改善，深部傾斜基底的連續(xù)性和信噪比都明顯提高，整個剖面成像品質(zhì)大大提高。
權(quán)利要求
1.一種地震多域迭代靜校正方法，其特征在于采用野外靜校正量為初始條件，以初至?xí)r間為基本約束，在多域內(nèi)根據(jù)靜校正誤差引起的剩余時差，采用逐步逼近、多次統(tǒng)計迭代法、初至?xí)r間曲面擬合、靜校正優(yōu)化統(tǒng)計迭代和全局優(yōu)化統(tǒng)計迭代將剩余時差轉(zhuǎn)換成每個炮點和接收點的剩余靜校正量，將求得的剩余靜校正量與基準(zhǔn)面靜校正量合在一起，作為最終的靜校正量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地震多域迭代靜校正方法，其特征在于二維、三維地震數(shù)據(jù)處理的步驟為(1)全測線初至自動拾取；(2)利用野外靜校正文件或表層調(diào)查資料求取初始靜校正量；(3)道集分選；(4)初至擬合求取剩余時差；(5)多域內(nèi)統(tǒng)計迭代求取剩余靜校正量；(6)靜校正精度是否達到要求，未滿足要求時返回第3步；(7)檢查和調(diào)整靜校正量，提供最終靜校正量成果。三維地震數(shù)據(jù)處理的以上步驟(3)為三維空間域重排，用最小二乘擬合初至曲線趨勢；步驟(4)為三維矩形域內(nèi)相鄰炮點擬合趨勢加權(quán)平滑求取剩余時差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地震多域迭代靜校正方法，其特征在于所述的基準(zhǔn)面靜校正量是野外靜校正量和初至折射靜校正方法獲得的靜校正量，以高速層頂板為基準(zhǔn)面計算的靜校正量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地震多域迭代靜校正方法，其特征在于所述的多域包括地震的共炮點域(CSP)、共檢波點域(CRP)和共偏移距域(CFP)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地震多域迭代靜校正方法，其特征在于所述的初至自動拾取采用控制點約束全測線自動拾取，采用多種屬性聯(lián)合約束判斷初至，包括均方根平均振幅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地震多域迭代靜校正方法，其特征在于所述的統(tǒng)計迭代是以誤差最小為原則來確定最佳初始值，用共軛梯度法來求解，以每組解的一組最小絕對平均值作為一次迭代的最佳結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地震多域迭代靜校正方法，其特征在于所述的道集分選包括共炮點、共接收點和共炮檢距道集分選。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地震多域迭代靜校正方法，其特征在于在共炮檢距域采用最小二乘線性擬合或中值濾波方法求取剩余時差。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種地震多域迭代靜校正方法，其特征在于先在共炮點域按炮檢距重排，用最小二乘曲線擬合來求取初始剩余時差f(x)＝a0+a1x+a2x2+a3x3然后在三維空間的矩形域內(nèi)對落入該區(qū)域內(nèi)的所有炮的擬合曲線進行最小二乘曲面平滑，f(x,y)=Σi=0p-1Σj=0q-1aijxiyj]]>產(chǎn)生每炮擬合前后的最終剩余時差，式中X為所用道記錄的偏移距，f(x)為初至?xí)r間，可在最小二乘意義下求出各炮多項式擬合曲線的系數(shù)αm(m＝0、1、2、3)，p為擬合多項式中x的最高次數(shù)減1，q為擬合多項式中y的最高次數(shù)減1。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維三維多域迭代靜校正地震處理方法，其特征在于矩形范圍的x方向為炮間距的2到2 0倍，y方向為炮間距的2到20倍。
全文摘要
一種地震多域迭代靜校正方法的二維三維多域迭代靜校正技術(shù)以野外靜校正量(包括初至折射靜校正方法)為初始條件,以初至?xí)r間為基本約束,采用全局優(yōu)化和統(tǒng)計迭代算法,解決復(fù)雜地區(qū)存在的大剩余靜校正問題。本發(fā)明能有效地解決大剩余靜校正誤差,較好地控制低頻分量和高頻靜校正誤差,具有良好的抗干擾效果,容錯性強。由于無需全區(qū)追蹤同一高速折射層和預(yù)先確定上覆層的速度和厚度,無需反演近地表模型,本發(fā)明精度高、運算快、無多解性、線束間藕合性較好?？稍趶?fù)雜地區(qū),如沙漠、戈壁和山地等環(huán)境中的廣泛應(yīng)用,取得良好的效果。
文檔編號G01V1/28GK1365008SQ01101949
公開日2002年8月21日 申請日期2001年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月19日
發(fā)明者梁秀文, 茅金根, 張年春, 李道善 申請人:中國石油天然氣股份有限公司