專利名稱：一種高效地表一致性反褶積的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地球物理勘探技術(shù)，屬于地震資料處理過程中提高分辨率的技術(shù)范疇，是用于提高地震資料的分辯率和消除地震記錄炮點、檢波點和CMP之間的差異的一種高效地表一致性反褶積的方法。
背景技術(shù)：
在地球物理勘探技術(shù)中對記錄的數(shù)據(jù)要進(jìn)行處理，地表一致性約束下的 反褶積技術(shù)是地震資料處理的一種常規(guī)處理方法。在地表起伏、表層結(jié)構(gòu)復(fù) 雜地區(qū)，當(dāng)震源和接受點位置變化時，激發(fā)條件、接收條件等都發(fā)生變化， 對地震記錄將造成不同影響，地表一致性反褶積可以消除這種影響，反褶積 過程中道間振幅補償了由震源和接收器耦合引起的變化，同時能有效的提高 地震資料的分辯率。通常的地表一致性反褶積原理是假定地震記朵可以用以 下的公式表示(源自yilmaz， 1987)
xij(t)=sj(t)*hm(t)*en(t)*qi(t)+n(t)(1)
式中xij(t)是地震記錄,sj(t)是炮點位置為y的響應(yīng)，q(t)是檢波點位置為i的響應(yīng),hm(t)是依賴于炮檢距的響應(yīng),en(t)與面元有關(guān)的響應(yīng)，n(t))為噪 音響應(yīng)，這里假定n(t)=0。
方程(1)在頻率域則為
xij(ω)= Sj(ω)Hm(ω)En(ω)Qi(ω)( 2 )
如果預(yù)測反褶積，只需估算功率譜，對功率譜取對數(shù)(為書寫方便，下面用xij(ω),Sj(ω), Hm(ω),En(ω)和Qi(ω)表示對應(yīng)的功率譜)
lnxij(ω)= lnSj(ω)+lnHm(ω)+lnEn(ω)+lnQi(ω) (3 )
應(yīng)用最小平方方法<formula>complex formula see original document page 5</formula>
式中，lnXij(w)是地震記錄的對數(shù)功率譜。 對L求偏導(dǎo)
<formula>complex formula see original document page 5</formula>
其中j=l,2，…J， J為炮點總個數(shù)；/ = l,2，...A/， M為以米為單位的不同炮 檢距的個數(shù)；w = l，2,...7V， W為面元個數(shù)；口1，2，…/， /為檢波點個數(shù)， w二lAw，2Aw，…『Aw，『為頻率采樣點個數(shù)。對每個頻率采樣點都要用高斯一 塞德爾迭代法求解。而后對每一項響應(yīng)取指數(shù)，反傅立葉變換，得到相應(yīng)的 自相關(guān)函數(shù)，解托布里茲方程，得到各個分量的反褶積算子。
由此可見，地表一致性反褶積需要很大的設(shè)備內(nèi)存和計算量。隨著大面 積三維采集的廣泛應(yīng)用和高密度采集的推廣，需要處理的數(shù)據(jù)量越來越大， 這種比較成熟的方法無法適應(yīng)大數(shù)據(jù)量處理。解決辦法有采用對輸入數(shù)據(jù)直 接做自相關(guān)，然后用三角窗截斷自相關(guān)函數(shù)，經(jīng)較少點數(shù)的傅立葉變換，對 對數(shù)功率譜迭代分解，這種方法雖然可節(jié)省內(nèi)存和減少計算量，但反褶積結(jié) 果分辯率降低。也有的直接截斷功率譜來節(jié)省內(nèi)存和計算量，這種方法容易 造成高頻異常。
發(fā)明目的
本發(fā)明提供一種適合大面積三維采集和高密度采集、既節(jié)省計算量又節(jié)省 內(nèi)存空間、效率高效果好的一種高效地表一致性反褶積的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供如下解決方案
先采集疊前炮集或CMP地震記錄，用常規(guī)方法截取地震記錄， 一般選擇 地震記錄信噪比較高的時窗段，用常規(guī)的方法對地震記錄段做傅立葉變換，把地震記錄從時間域變換到頻率域，并計算功率譜，然后對功率譜的每個采 樣點值采取查表的方式取對數(shù)，得到對數(shù)功率譜，把地震記錄段變換成復(fù)賽 譜，并把復(fù)賽譜截斷，然后進(jìn)行地表一致性分解。
本發(fā)明還提供如下解決方案
地表一致性反褶積的方法，采用以下步驟
1) 采集疊前炮集或CMP地震記錄；
2) 用常規(guī)方法截取地震記錄， 一般選擇地震記錄信噪比較高的時窗段；
3) 用常規(guī)的方法對地震記錄段做傅立葉變換，把地震記錄從吋間域變換
到頻率域，并計算功率譜；
4) 對功率譜的每個采樣點值取對數(shù)，得到對數(shù)功率譜；
5) 對得到的對數(shù)功率譜做反傅立葉變換，得到復(fù)賽譜，
6) 取復(fù)賽譜零點附近的記錄，時間長度與人工填寫的自相關(guān)長度一致；
7) 在復(fù)賽域分解，對復(fù)賽譜用高斯一塞德爾方法進(jìn)行地表一致性分解， 分解后得到各個分量的響應(yīng)；
8) 對各個分量響應(yīng)做傅氏變換，得到各個分量的對數(shù)功率譜；
9) 對每個分量的對數(shù)功率譜分別取指數(shù)，得到功率譜；
10) 對功率譜做反傅氏變換，得到各個分量的自相關(guān)函數(shù)；
11) 分別解各個分量自相關(guān)函數(shù)組成的托布里茲方程組，求出預(yù)測算子；
12) 分別在地震道上應(yīng)用各個分量的反褶積算子，用常規(guī)的方法處理得到 高分辯率的地震資料，并消除各炮點和檢波點之間的差別。
所述的信噪比較高的時窗段同相軸的位置在0.8s 3s之間。 所述的各個分量是炮點、檢波點、CMP和炮檢距。
所述的地震記錄段的功率譜取對數(shù)，采用造表杳表的方式。 本發(fā)明由于在復(fù)賽譜域地震子波一般集中在復(fù)賽譜的零點附近，所以截斷零點附近的復(fù)賽譜進(jìn)行地表一致性分解，這樣既充分保留了地震子波的信 息，也節(jié)省了內(nèi)存空間，同時由于復(fù)賽譜被截斷，所要進(jìn)行地表一致性分解 的釆樣點減少，提高了分解的效率。本發(fā)明后處理時內(nèi)存大約節(jié)省到原來的
1/5~1/10，效率大約節(jié)省到原來的1/5 1/15。效果要好于常規(guī)的地表一致性反褶積。


圖1是本發(fā)明在單炮上面的應(yīng)用效果圖1 (a)是單炮記錄；
圖1 (b)是一般的地表一致性反褶積方法；
圖l (C)是本發(fā)明地表一致性反褶積方法；
圖2是地震記錄自相關(guān)結(jié)果圖2 (a)是原始地震記錄的自相關(guān)函數(shù)；
圖2 (b)是經(jīng)過地表一致性反褶積后結(jié)果圖2 (c)是經(jīng)過本發(fā)明處理后結(jié)果圖。
具體實施方案
本發(fā)明先采集疊前炮集或CMP地震記錄，用常規(guī)方法截取地震id錄，一 般選擇地震記錄信噪比較高的時窗段，用常規(guī)的方法對地震記錄段做傅立葉 變換，把地震記錄從時間域變換到頻率域，并計算功率譜，然后對功率譜的 每個采樣點值采取査表的方式取對數(shù)，得到對數(shù)功率譜，把地震記錄段變換 成復(fù)賽譜，并把復(fù)賽譜截斷，然后進(jìn)行地表一致性分解。
采用以下具體步驟
1)采集疊前炮集或CMP地震記錄。
可設(shè)地震記錄為;x(1)， t= 1，..、N， 1，…，N為采樣點，
2)用常規(guī)方法截取地震記錄， 一般選擇地震記錄信噪比較高的時窗段，如在0.8s 3: 之間。
設(shè)截取后的地震記錄為x(,)， / = ^,..，仏，W,，^為截取地震記錄的起止采 樣點；
3)用常規(guī)的方法對地震記錄段做傅立葉變換，把地震記錄從時間域變換 到頻率域，并計算功率譜；
如所述的對雄)做傅立葉變換<formula>complex formula see original document page 8</formula>，其中的功率譜為
4) 造對數(shù)表，只計算一次對數(shù)值，并把自變量和相應(yīng)的對數(shù)值制成對數(shù) 表，以后需要計算對數(shù)值得時候根據(jù)自變量直接?xùn)苏覍?shù)值，可以避免相同 自變量的重復(fù)計算，然后對功率譜的每個采樣點值采取查表的方式取對數(shù)， 得到對數(shù)功率譜；設(shè)l義(/f的對數(shù)功率譜表示為14^M2
5) 對得到的對數(shù)功率譜做反傅立葉變換，得到復(fù)賽譜，設(shè)<formula>complex formula see original document page 8</formula>為復(fù)賽譜；
6) 取復(fù)賽譜零點附近的記錄，時間長度與人工填寫的自相關(guān)長度一致， 取鄰)零點附近的記錄鄰)，,=1,-.，W';
7) 在復(fù)賽域分解，對復(fù)賽譜用高斯一塞德爾方法進(jìn)行地表一致性分解， 分解后得到炮點項、檢波點項、CMP項和炮檢距項的響應(yīng)，如；<formula>complex formula see original document page 8</formula>
其中外)為炮點項， )為檢波點項，^)為CMP項，/(0為炮檢距項，(n)為第n次迭代的結(jié)果，(n-1)為第n-1次迭代的結(jié)果，，i為炮號，j為炮集i中的所有檢波點號；
8) 對各個分量響應(yīng)做傅氏變換，得到各個分量的對數(shù)功率譜如；
<formula>complex formula see original document page 9</formula>為炮點項的對數(shù)功率譜 <formula>complex formula see original document page 9</formula>為檢波點項的對數(shù)功率譜<formula>complex formula see original document page 9</formula>為cmp項的對數(shù)功率譜<formula>complex formula see original document page 9</formula>為炮檢距項的對數(shù)功率譜
9) 對每個分量的對數(shù)功率譜分別取指數(shù)，得到功率譜，如；
以炮點項為例<formula>complex formula see original document page 9</formula>為炮點項的功率譜
10) 對功率譜做反傅氏變換，得到各個分量的自相關(guān)函數(shù)，如；
以炮點項為例<formula>complex formula see original document page 9</formula>為炮點項的自相關(guān)函數(shù)
11) 分別解由炮點、檢波點、cmp和炮檢距自相關(guān)函數(shù)組成的托布里茲方 程組，求出預(yù)測算子；
如解托布里茲方程組<formula>complex formula see original document page 9</formula>
12)分別在地震道上應(yīng)用各個分量的反褶積算子。得到高分辯率的地震 資料，并消除各炮點和檢波點之間的差別。
本發(fā)明實施例
1) 采集疊前炮集地震記錄，總炮數(shù)為210炮。
2) 選擇時窗2000 3000ms對地震記錄截斷
3) 對地震記錄段變換到復(fù)賽域，對復(fù)賽域地震記錄進(jìn)行地表一致性分
解，得到各個分量的自相關(guān)函數(shù)。
4) 然后分別解自相關(guān)函數(shù)組成的托布里茲方程組，得到各個分量的反褶 積算子。
5) 在地震記錄上分別應(yīng)用這些反褶積算子。
圖1 (c)是本實施例效果，明顯好于圖1 (b) —般地表一致性反褶積的 效果。
通常對地表一致性反褶積效果的監(jiān)控， 一般都是利用自相關(guān)函數(shù)。本發(fā) 明另一實施例處理后對地震道做自相關(guān)處理，對自相關(guān)后的數(shù)據(jù)按炮集疊加， 炮集自相關(guān)結(jié)果，用來判別地表一致性反褶積的效果。
圖2是實際地震記錄地表一致性反褶積前后自相關(guān)的對比。顯示的自相 關(guān)函數(shù)是炮集上各道自相關(guān)函數(shù)之和。圖2 (a)是原始地震記錄的自相關(guān)函 數(shù)，炮間差別很大，分辯率并不高。經(jīng)過地表一致性反褶積(限頻80Hz)后 圖2 (b)分辯率有所提高，但是地表一致性并不是很好，而且有高頻分量， 復(fù)賽譜域地表一致性反褶積結(jié)果圖2 (c)，各炮之間的差異很小，分辯率提 高。
權(quán)利要求
1、一種地表一致性反褶積的方法，采集疊前炮集或CMP地震記錄，用常規(guī)方法截取地震記錄，一般選擇地震記錄信噪比較高的時窗段，用常規(guī)的方法對地震記錄段做傅立葉變換，把地震記錄從時間域變換到頻率域，并計算功率譜，其特征在于對功率譜的每個采樣點值采取查表的方式取對數(shù)，得到對數(shù)功率譜，把地震記錄段變換成復(fù)賽譜，并把復(fù)賽譜截斷，然后進(jìn)行地表一致性分解。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地表一致性反褶積的方法，其特征在于 采用以下步驟1 )采集疊前炮集或CMP地震記錄；2) 用常規(guī)方法截取地震記錄， 一般選擇地震記錄信噪比較高的時窗段；3) 用常規(guī)的方法對地震記錄段做傅立葉變換，把地震記錄從時間域 變換到頻率域，并計算功率譜；4) 對功率譜的每個采樣點值采取査表的方式取對數(shù)，得到對數(shù)功率譜；5) 對得到的對數(shù)功率譜做反傅立葉變換，得到復(fù)賽譜，6) 取復(fù)賽譜零點附近的記錄，時間長度與人工填寫的自相關(guān)長度一致；7) 在復(fù)賽域分解，對復(fù)賽譜用高斯一塞德爾方法進(jìn)行地表一致性分 解，分解后得到各個分量的響應(yīng)；8) 對各個分量響應(yīng)做傅氏變換，得到各個分量的對數(shù)功率譜；9) 對每個分量的對數(shù)功率譜分別取指數(shù)，得到功率譜；10) 對功率譜做反傅氏變換，得到各個分量的自相關(guān)函數(shù)；11) 分別解各個分量自相關(guān)函數(shù)組成的托布里茲方程組，求出預(yù)測算子；12) 分別在地震道上應(yīng)用各個分量的反褶積算子，用常規(guī)的方法處理 得到高分辯率的地震資料，并消除各炮點和檢波點之間的差別。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地表一致性反褶積的方法，其特征在于步驟2)所述的信噪比較高的時窗段同相軸的位置在0.8s 3s之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地表一致性反褶積的方法，其特征在 于所述的各個分量是炮點、檢波點、CMP和炮檢距。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地表一致性反褶積的方法，其特征在 于所述的地震記錄段的功率譜取對數(shù)，采用造表査表的方式。
全文摘要
本發(fā)明是地震資料處理過程中地表一致性反褶積的方法，采集疊前炮集或CMP地震記錄，用常規(guī)方法截取地震記錄，一般選擇地震記錄信噪比較高的時窗段，用常規(guī)的方法對地震記錄段做傅立葉變換，把地震記錄從時間域變換到頻率域，并計算功率譜，其特征在于對功率譜的每個采樣點值采取查表的方式取對數(shù)，得到對數(shù)功率譜，把地震記錄段變換成復(fù)賽譜，并把復(fù)賽譜截斷，然后進(jìn)行地表一致性分解。本發(fā)明充分保留地震子波的信息，節(jié)省內(nèi)存空間，所要進(jìn)行地表一致性分解的采樣點減少，后處理內(nèi)存節(jié)省，可得到高分辯率的地震資料，并消除各炮點和檢波點之間的差別。
文檔編號G01V1/28GK101201406SQ200610165019
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者任曉喬, 周興元 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司