專利名稱：用初至折射波對地震勘探資料進行短波長靜校正處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用初至折射波對地震勘探資料進行短波長靜校正處理的方法。具體講是在地震勘探中在野外靜校正后對各檢測點位拾取的初至折射波時間值進行圓滑處理求得短波長靜校正，使初至波能進一步圓滑拉平，并同時使反射波能理想聚焦成像，以供后期的處理工作使用的初至波短波長靜校正處理方法。
地震勘探法，即按一定規(guī)律和方式排布的各地震波檢測點接收由按一定規(guī)律或方式排布和移動的各放炮點在地表激發(fā)所產(chǎn)生的地震波的折射波和/或反射波，通過對檢測到的由各地質(zhì)構(gòu)造層界面處對該地震波產(chǎn)生的折射波和/或反射波返回地表的時間和波形進行處理和分析，以便能準(zhǔn)確了解和確定地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)和位置，是目前在石油和天然氣等勘探中指導(dǎo)勘探鉆井孔位部署的一種常用和有效的方法。由于地下各地質(zhì)構(gòu)造層在組成及密度、分布的均勻程度等諸方面的不同，放炮點激發(fā)產(chǎn)生的地震波在其中的傳播速度相應(yīng)也各不相同，各檢測點檢測到的由各地質(zhì)構(gòu)造層界面處產(chǎn)生而返回地表的相應(yīng)折射波和/或反射波的時間早晚及波形等也相應(yīng)有所差別。其中最先檢測到的，也是最明顯和具有處理意義和價值的初至折射波，即是由覆蓋于地表層的沙漠、黃土等低降速帶的底層界面處折射返回的地震波。但由于各區(qū)域中低降速帶的厚度、物質(zhì)成分和顆粒度大小的變化，以及地形的起伏狀況和檢測點位的準(zhǔn)確性等諸多因素的影響，必然會使地震波返回地表到達各檢測點的時間發(fā)生比正常情況提前或延遲的到時分散情況，并導(dǎo)致對這些波進行水平疊加處理時難以或不能被聚焦和成像。研究試驗表明，由于低降速帶中某一區(qū)域中的特殊地質(zhì)層變化對初至波和反射波時差變化的影響具有一致性，因此對各檢測點位所拾取的初至波檢測時值進行逐步和多種方式的地震勘探靜校正處理，以消除這種到時分散情況使其能較理想地聚焦和成像，特別是在復(fù)雜地區(qū)的石油、天然氣地震勘探中，就成為使更深層的其它地質(zhì)結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生的反射波也能消除這種到時分散情況被較好聚焦和成像，并進而準(zhǔn)確清楚地顯示和了解各深層地質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)必不可少和關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
目前對各檢測點所拾取的初至波進行靜校正處理的基本步驟和方式，是先將各檢測點拾取的原始地震波數(shù)據(jù)采用高程和表層測定的方法進行第一步粗略的野外靜較正后，再對初至波進行短波長的折射靜校正，即以反演低速帶的結(jié)構(gòu)等，得到低速帶的速度和厚度，再計算時差進行靜校正。然后再進一步對地震資料進行剩余靜校正處理和其它處理。由于目前上述方法中對該初至波折射靜校正處理的反演存在有多解性等情況，其處理方法的精度較低，仍不能適應(yīng)對復(fù)雜地區(qū)進行靜校正處理的需要。
另一方面，目前地震勘探采取的方式中，一種是使各放炮點沿由各檢測點排列所成的檢測線移動而完成對一條測線的數(shù)據(jù)檢測，然后再用同樣方法依次對其它檢測線逐條進行數(shù)據(jù)檢測的二維地震勘探法。另一種方式，是在一個區(qū)域面積的范圍內(nèi)由排布的q條檢測線，和由p個放炮點構(gòu)成的p條炮線組成相當(dāng)于p×q條二維測線的p炮q線形式的三維地震勘探方法。后者的工作過程，是將一個排列中的p個炮點分別激發(fā)一次后，再將整個排列前移，依次類推直到完成對整條線束面積的檢測。由于對三維地震勘探的靜校正，特別是對初至波的短波長靜校正，比二維勘探的靜校正復(fù)雜得多，且目前在三維地震勘探資料與二維地震勘探資料的處理上也尚未找到實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的方式，因此對檢測數(shù)據(jù)資料進行初至折射波短波長靜校正處理目前多只用在對二維地震勘探資料的處理，對三維地震勘探資料進行初至折射波的短波長靜校正處理則很少應(yīng)用。
鑒于此，本發(fā)明首先的一個目的是針對上述情況提供一種操作方法簡單，處理效果理想，并且能直接得到靜校正量的用初至折射波對地震勘探資料進行短波長靜校正處理的方法，使初至波能得以圓滑拉平而使反射波能較理想地聚焦成像。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的再一個目的，是提供一種能對于二維和三維地震勘探資料均適用，尤其是能利用初至波對三維地震資料進行靜校正處理并同樣得到理想結(jié)果的短波長靜校正處理方法。
本發(fā)明用初至折射波對地震勘探資料進行短波長靜校正處理的方法是以各檢測點拾取的由各放炮點激發(fā)產(chǎn)生的地震波初至波時間值以經(jīng)野外靜校正后得到的初至所作的擬合曲線為基準(zhǔn)，得到由各檢測點位j對各放炮點位i所拾取的初至?xí)r間值tij與其所在相應(yīng)各道集初至擬合曲線間的對應(yīng)時間差值Δij，并建立以放炮點位數(shù)n為行數(shù)和檢測點位數(shù)m為列數(shù)有m×n個元素Δij的原始矩陣Δ1,1Δ1,2……Δ1,j……Δ1,mΔ2,1Δ2,2……Δ2,j……Δ2,m:Δi,1Δi,2……Δi,j……Δi,m:Δn,1Δn,2……Δn,j……Δn,m]]>；矩陣中的元素Δi,j即表示為第j個檢測點對第i炮所記錄的初至到時與其所在相應(yīng)擬合曲線之間的時間差值。將該原始矩陣的各行元素用其與該行元素平均值間的差值Δ’i,j相應(yīng)替換后，組成如下的第一替換矩陣Δ1,1'Δ1,2'……Δ1,j'……Δ1,m'Δ2,1'Δ2,2'……Δ2,j'……Δ2,m':Δi,1'Δi,2'……Δi,j'……Δi,m':Δn,1'Δn,2'……Δn,j'……Δn,m']]>；再將上述第一替換矩陣中的各列元素用其與該列元素平均值間的差值Δ’i,j相應(yīng)替換后，又組成如下的第二替換矩陣Δ1,1''Δ1,2''……Δ1,j''……Δ1,m''Δ2,1''Δ2,2''……Δ2,j''……Δ2,m'':Δi,1''Δi,2''……Δi,j''……Δi,m'':Δn,1''Δn,2''……Δn,j''……Δn,m'']]>；上述兩替換矩陣構(gòu)成一次對矩陣的迭代處理，每次迭代處理后的新矩陣再按上述方式繼續(xù)進行迭代處理，至迭代處理中矩陣的元素值Δ’…’i,j符合預(yù)期誤差要求時，各次迭代處理中的第i行的均值之和及第j列的均值之和即分別相應(yīng)為第i個放炮點位的短波長靜校正值及第j個檢測點位的短波長靜校正值。
實際使用中，上述方法中所說作為基準(zhǔn)的以各檢測點拾取的由各放炮點激發(fā)產(chǎn)生的地震波初至波時間值以經(jīng)野外靜校正后得到的初至所作的擬合曲線，雖屬現(xiàn)有的常規(guī)處理操作方式，但因其是本發(fā)明處理方法的前提和基礎(chǔ)，并對本發(fā)明方法的處理結(jié)果產(chǎn)生影響，故建議其應(yīng)在對每一炮初至曲線中較為準(zhǔn)確可靠的部分中拾取，然后用一個二次曲線對該段拾取的初至曲線進行最小二乘擬合；若所選的初至曲線接近直線時，也可以用直線擬合；如所有若干炮的初至曲線性狀相似，有較好的重合性，也可以將該若干條初至曲線用一條二次曲線進行擬合。對各矩陣進行迭代處理過程中所說的預(yù)期的誤差要求，可根據(jù)對不同地區(qū)和/或地質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)和/或勘探精度要求的實際需要而定。
由于在整個勘探過程中對某一炮的記錄點數(shù)在整束檢測點數(shù)中只占很少的一部分，有些檢測點的初至值沒有拾取，故在本發(fā)明上述處理方法所用的差值矩陣中出現(xiàn)只有部分元素位置處才有數(shù)據(jù)的情況是允許和正常的。現(xiàn)場實地使用試驗表明，用上述方法處理時若矩陣中有缺失的第Δij元素，使該缺失元素Δij不用于對其所在行和所在列的均值運算以及對其所在位置矩陣元素的替換處理，一般是可取的和適宜的。
根據(jù)多達數(shù)百次的實地使用試驗結(jié)果顯示，上述方法中對矩陣一般進行總次數(shù)為3～5次的迭代處理后，均能達到所需的精度要求。
采用本發(fā)明上述的短波長靜校正方法處理后，其直接和明顯的結(jié)果，是可以使復(fù)雜低降速帶地區(qū)因隨機起伏大而很難看到反射波的圖像中的初至曲線被拉平變光滑，并由此得到靜校正量，從而使反射波的圖像能被理想地聚焦和成像，即使反射波的同相軸清楚顯現(xiàn)。試驗結(jié)果還顯示，用本發(fā)明上述方法在選擇共炮點道集、共檢波點道集、共中心點道集和共偏移距道集等多種處理方式中同樣都能得到理想的結(jié)果，表明其能具有較好的普遍適用性。
本發(fā)明上述短波長靜校正處理方法的另一個最顯著的特點和優(yōu)點還在于，該方法既可用于對二維地震檢測資料的初至波短波長靜校正處理，也可以經(jīng)平面內(nèi)兩點間距離關(guān)系的rij=Δxij2+Δyij2]]>公式原理，將分別都具有x向和y向坐標(biāo)距離的檢測點位j和放炮點位i間的關(guān)系，轉(zhuǎn)化為該檢測點位j與相應(yīng)放炮點位i間直接的直線距離rij的關(guān)系，便可將三維勘探資料數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為以二維勘探資料處理的方式進行處理，因而使本發(fā)明方法同樣也能適用于對三維地震檢測資料的初至波進行短波長靜校正處理。其將三維問題轉(zhuǎn)化為二維方式后，不僅在對目前難以進行初至折射波的短波長靜校正處理的三維地震資料的處理上方便易操作，而且處理結(jié)果同樣極為理想。
具體講，用本發(fā)明上述方法對二維地震檢測資料進行初至波短波長靜校正處理時，所說的該原始矩陣中第i行第j列位置的元素Δij為在一條檢測線的二維地震勘探過程中，在總數(shù)為m個檢測點位中的第j個檢測點對總數(shù)為n個放炮點中的第i個炮點位所拾取的初至?xí)r間值tij與相應(yīng)擬合曲線間的對應(yīng)差值。
用本發(fā)明上述方法對三維地震檢測資料進行初至波短波長靜校正處理時，所說的該原始矩陣中第i行第j列位置的元素Δij為在一束由p條放炮線和q條檢測線組成的三維地震勘探中，在q條檢測線中總數(shù)為m個檢測點位中的第j個檢測點對p條炮線中的第i個炮點位所拾取的初至?xí)r間值tij與相應(yīng)檢測擬合曲線間的對應(yīng)差值，p條炮線中一個排列的各炮點依次激發(fā)后即得到p個用于進行所說的迭代處理的原始矩陣。雖然對三維地震資料處理中作迭代處理的矩陣數(shù)量大大增加，但因上述所說的迭代處理方法十分簡單，因此其處理速度仍能適應(yīng)和滿足實際使用的要求。
以下結(jié)合顯示有處理結(jié)果的附圖作為實施例，對發(fā)明的上述內(nèi)容作進一步的說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。凡基于本發(fā)明上述主題所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。


圖1是采用本發(fā)明方法處理前的一個二維地震勘探初至資料圖像。
圖2是對圖1資料用本發(fā)明的初至折射波的短波長靜校正處理后的圖像。
圖3是采用本發(fā)明方法處理前的一個三維地震勘探初至資料圖像。
圖4是對圖3資料用本發(fā)明的初至折射波的短波長靜校正處理后的圖像。
實施例1對二維地震勘探初至折射波資料的處理本例為采用196線的二維地震勘探資料的處理情況，其操作情況炮數(shù)1742；一炮有240道(檢波點數(shù))，中間放炮，每側(cè)120道；點距50米，炮距100米；計算選共炮道集，圓滑炮點數(shù)1000；擬合點數(shù)25點(道數(shù))，從第6點道第30點；
原始矩陣大小1742行×3722列；對矩陣進行3次迭代處理后即收斂。每次迭代時，其差值矩陣元素的平方和減小到原始差值矩陣中差值的1/100～1/1000，達到預(yù)期的誤差要求。
圖1是用本發(fā)明方法處理前的地震剖面圖像資料，其反射波同相軸1不平整連續(xù)，有些部位不清楚，因此導(dǎo)致圖像中的深層反射波也難以清楚聚焦成像和識別。圖2是用本發(fā)明方法對初至波進行短波長靜校正處理后的圖像。圖像中的反射波1圓滑平整連續(xù)，且顯示其下方更深層結(jié)構(gòu)的反射波2也已能清楚顯現(xiàn)和識別。
對本例地震資料選擇共檢波點道集、共中心點道集和共偏移距道集等多種方式處理后，也能得到相似的結(jié)果實施例2對三維地震勘探初至折射波資料的處理本例為采用為6炮6線的三維地震勘探資料，其操作情況為炮數(shù)596炮，每炮檢波點數(shù)720道(每線120道×6)；點距40米，炮距40米；計算選共炮道集，圓滑炮點數(shù)877；擬合點數(shù)從第23點～第900點；圓滑炮數(shù)15；對矩陣進行5次迭代處理，前三次迭代處理時的差值平方和值即已減小到原始差值矩陣中差值的1/100～1/1000，達到預(yù)期的誤差要求。
圖3是用本發(fā)明方法處理前的地震圖像資料，其反射波同相軸1不連續(xù)也不明顯，導(dǎo)致圖像中的深層反射波也難以聚焦成像和清楚識別。圖4是用本發(fā)明方法進行短波長靜校正處理后的圖像。圖像中的反射波1圓滑平整連續(xù)，且顯示其下方更深層結(jié)構(gòu)的各層反射波2也均清楚顯現(xiàn)和識別。
權(quán)利要求
1．用初至折射波對地震勘探資料進行短波長靜校正處理的方法，其特征在于以各檢測點拾取的由各放炮點激發(fā)產(chǎn)生的地震波初至波時間值以經(jīng)野外靜校正后得到的初至作的擬合曲線為基準(zhǔn)，得到由各檢測點位j對各放炮點位i所拾取的初至?xí)r間值tij與其所在相應(yīng)各道集初至擬合曲線間的對應(yīng)時間差值Δij，并建立以放炮點位數(shù)n為行數(shù)和檢測點位數(shù)m為列數(shù)有m×n個元素Δij的原始矩陣Δ1,1Δ1,2……Δ1,j……Δ1,mΔ2,1Δ2,2……Δ2,j……Δ2,m:Δi,1Δi,2……Δi,j……Δi,m:Δn,1Δn,2……Δn,j……Δn,m]]>；將該原始矩陣中的各行元素用其與該行元素平均值間的差值Δ’i,j相應(yīng)替換后，組成如下的第一步替換矩陣Δ1,1'Δ1,2'……Δ1,j'……Δ1,m'Δ2,1'Δ2,2'……Δ2,j'……Δ2,m':Δi,1'Δi,2'……Δi,j'……Δi,m':Δn,1'Δn,2'……Δn,j'……Δn,m']]>；再將上述第一替換矩陣中的各列元素用其與該列元素平均值間的差值Δ’i,j相應(yīng)替換后，又組成如下的第二步替換矩陣Δ1,1''Δ1,2''……Δ1,j''……Δ1,m''Δ2,1''Δ2,2''……Δ2,j''……Δ2,m'':Δi,1''Δi,2''……Δi,j''……Δi,m'':Δn,1''Δn,2''……Δn,j''……Δn,m'']]>上述的兩步替換構(gòu)成一次矩陣的迭代處理，對每次迭代處理后得到的新矩陣按上述同樣的方式再進行迭代處理，至迭代處理中矩陣的元素值Δ’…’i,j符合預(yù)期誤差要求時，各次迭代處理中的第i行的均值之和及第j列的均值之和即分別相應(yīng)為第i個放炮點位的短波長靜校正值及第j個檢測點位的短波長靜校正值。
2．如權(quán)利要求1所述的短波長靜校正處理方法，其特征在于所說的矩陣中所缺失的第Δij元素不用于對其所在行和所在列的均值運算及對其所在位置矩陣元素的替換處理。
3．如權(quán)利要求1所述的短波長靜校正處理方法，其特征在于所說的矩陣迭代處理的總次數(shù)為3～5次。
4．如權(quán)利要求1至3之一所述的短波長靜校正處理方法，其特征在于所說該原始矩陣中第i行第j列位置的元素Δij為在一條檢測線的二維地震勘探過程中，在總數(shù)為m個檢測點位中的第j個檢測點對總數(shù)為n個放炮點中的第i個炮點位所拾取的初至?xí)r間值tij與相應(yīng)擬合曲線間的對應(yīng)差值。
5．如權(quán)利要求1至3之一所述的短波長靜校正處理方法，其特征在于所說的該原始矩陣中第i行第j列位置的元素Δij為在一束由p條炮線和q條檢測線組成的三維地震勘探中，在q條檢測線中總數(shù)為m個檢測點位中的第j個檢測點對p條炮線中的第i個炮點位所拾取的初至?xí)r間值tij與相應(yīng)檢測擬合曲線間的對應(yīng)差值，p條炮線中一個排列的各放炮點依次激發(fā)后得到p個用于進行所說的迭代處理的原始矩陣。
全文摘要
本發(fā)明用初至折射波對地震勘探資料進行短波長靜校正處理的方法,以各檢測點拾取的由各放炮點激發(fā)產(chǎn)生的地震波初至波時間值以經(jīng)野外靜校正后得到的初至作的擬合曲線為基準(zhǔn),得到由各檢測點位j對各放炮點位i所拾取的初至?xí)r間值t
文檔編號G01V1/28GK1308240SQ0110706
公開日2001年8月15日 申請日期2001年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月21日
發(fā)明者周熙襄, 鐘本善 申請人:周熙襄, 鐘本善