專利名稱：可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田的勘探、開發(fā)、開采技術(shù)，具體是為反映地下地層層位、 油藏提供高分辨率的地震圖形的一種可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位 化方法。
背景技術(shù)：
地震勘探的過程，就是在地面上的一系列點上，利用人工激發(fā)地震波， 地震波向地下傳播，當(dāng)遇到波阻抗(地震波在地層介質(zhì)中向地下傳播的速度 與介質(zhì)密度的乘積)界面(即上下地層波阻抗不相等面)時，在波阻抗界面 上地震波產(chǎn)生反射現(xiàn)象，地震波傳播方向發(fā)生改變，地震波開始向上傳播， 在地面上的一系列接收點上安置著接收器，接收向上傳播的地震波數(shù)據(jù)，完 成野外勘探。當(dāng)人工激發(fā)地震波采用可控震源激發(fā)時，可控震源激發(fā)儀器激 發(fā)產(chǎn)生可控震源掃描信號，它是一個振幅確定的線性升頻正弦掃描信號。地 面接收點上接收器接收到的信號，是這個線性升頻正弦掃描信號從可控震源 激發(fā)儀器位置處向下傳播，當(dāng)遇到波阻抗界面時，在波阻抗界面上產(chǎn)生反射， 傳播方向發(fā)生改變，開始向上傳播，到達地面的信號。地面接收點上接收器 接收到的信號就是地震數(shù)據(jù)記錄，它表示地下地層介質(zhì)的反射系數(shù)序列與可 控震源掃描信號的褶積。然而，實際接收到的地震數(shù)據(jù)還包含著激發(fā)點和接 收點空間位置和排列位置的信息和各種噪聲干擾等。地震數(shù)據(jù)處理就是對野 外勘探過程中向上傳播的地震數(shù)據(jù)記錄進行處理，保留反映地下地層波阻抗 界面的信息，而消除其它的信息，這種信息就是疊后地震數(shù)據(jù)。這種疊后地
6震數(shù)據(jù)僅反映地下地層的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。
對于可控震源激發(fā)的可控震源地震數(shù)據(jù)記錄，第一步就是消除記錄上可控 震源掃描信號的影響。把可控震源地震數(shù)據(jù)記錄與可控震源掃描信號進行互 相關(guān)，就可以得到去除可控震源掃描信號影響的地震數(shù)據(jù)，它是可控震源零 相位子波與地下地層介質(zhì)的反射系數(shù)序列的褶積。而炸藥震源激發(fā)的地震數(shù) 據(jù)是炸藥震源最小相位子波與地下地層介質(zhì)的反射系數(shù)序列的褶積。為了把 可控震源零相位子波地震數(shù)據(jù)與炸藥震源最小相位子波地震數(shù)據(jù)進行對比， 可以把可控震源零相位子波地震數(shù)據(jù)的零相位子波轉(zhuǎn)換為最小相位子波，這 樣一來兩種數(shù)據(jù)就可以對比，且一起處理。另一方面，為了提高地震數(shù)據(jù)的 信噪比和分辨率，地震數(shù)據(jù)處理流程中都包含著地震反褶積處理。而反褶積 處理理論的最根本前提和要求就是地震數(shù)據(jù)子波的相位是最小相位。這樣一 來，對于可控震源零相位子波地震數(shù)據(jù)，必須把可控震源零相位子波地震數(shù) 據(jù)的零相位子波轉(zhuǎn)換為最小相位子波，然后才可以做地震反褶積處理以提高 地震數(shù)據(jù)的信噪比和分辨率。因此對于可控震源地震數(shù)據(jù)，可控震源地震數(shù) 據(jù)最小相位化處理是必不可少的處理過程。
在地震數(shù)據(jù)處理中，包括反褶積在內(nèi)的許多處理都要求地震數(shù)據(jù)中子波是 最小相位，但在很多情況下難以滿足。隨著地震勘探的發(fā)展，地震數(shù)據(jù)采集 過程中對環(huán)境污染和破壞要求越來越嚴(yán)格。因此與炸藥震源激發(fā)相比，陸上 越來越多地使用可控震源激發(fā)采集地震數(shù)據(jù)?？煽卣鹪醇ぐl(fā)采集的地震數(shù)據(jù) 經(jīng)過自相關(guān)后其子波是零相位，因此在反褶積之前首先需要把零相位震源子 波的地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為最小相位震源子波的地震數(shù)據(jù)。通常地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 并沒有把可控震源零相位震源子波的地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為最小相位震源子波的功能。對于實際的可控震源零相位震源子波的地震數(shù)據(jù)，用戶要么使用子波整 型來實現(xiàn)這一功能處理，要么就忽視零相位震源子波這一現(xiàn)實直接進行反褶 積處理。這樣雖然可以得出反褶積處理結(jié)果，但反褶積處理的效果會受到很 大影響。由于可控震源激發(fā)采集的地震數(shù)據(jù)越來越多，因此把零相位震源子 波的地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為最小相位震源子波的問題就越來越突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種滿足反褶積等地震數(shù)據(jù)處理對地震數(shù)據(jù)必須是 最小相位震源子波要求，得到反映地下地層層位、油藏提供高分辨率的地震 圖形的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化方法。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)，包括以下步驟
(1) 用通常的可控震源激發(fā)手段激發(fā)和采集地震數(shù)據(jù)，對地震數(shù)據(jù)置標(biāo)
簽和定義觀測系統(tǒng)以及對地震數(shù)據(jù)進行互相關(guān)的預(yù)處理；
(2) 采用下式表達可控震源的掃描信號為線性升頻正弦波信號
<formula>formula see original document page 8</formula>^ (1)
式中<formula>formula see original document page 8</formula>
式中:
順
可控震源掃描信號
可控震源掃描信號的起始頻率(HZ)/ 可控震源掃描信號的終止頻率(HZ)
乂 可控震源掃描信號的瞬時頻率(HZ)
r ——可控震源掃描信號的掃描長度(MS)
t; ---可控震源掃描信號起始段鑲邊斜坡長度(MS)
r2—-可控震源掃描信號終止段鑲邊斜坡長度(MS)
j ——可控震源掃描信號的掃描振幅
(3)對接收到的地震數(shù)據(jù)記錄用可控震源掃描信號進行自相關(guān)處理，把 地震數(shù)據(jù)記錄轉(zhuǎn)換為可控震源零相位子波地震數(shù)據(jù)，采用下式計算可控震源 零相位子波，
《)=f S(f)S" + f)rf"T (4)
式中vv(O表示可控震源子波，是一個零相位子波；
(4) 采用下式計算可控震源零相位子波的自相關(guān)函數(shù)
u 0)=〖r + ， ( 5 )
它也是對應(yīng)的最小相位子波的自相關(guān)函數(shù)；(o;
(5) 由最小平方濾波方程求解反濾波因子，<formula>formula see original document page 9</formula>
求解出反濾波因子為卯)={^，2;八，^}; (6)由可控震源零相位子波和反濾波因子計算純相位因子，
洲=一)*柳 (7)
式中"*"表示褶積；(7) 由純相位因子計算相位因子標(biāo)定因子；由于純相位因子的自相關(guān)函 數(shù)為^)，有
<formula>formula see original document page 10</formula>
式中，<formula>formula see original document page 10</formula>
為單位脈沖函數(shù)；
(8) 計算可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化處理的相位轉(zhuǎn)化因子
<formula>formula see original document page 10</formula>
(9) 用相位轉(zhuǎn)化因子把零相位子波轉(zhuǎn)化為最小相位子波，可控震源子波 和相位轉(zhuǎn)化因子的互相關(guān)函數(shù)，即最小相位子波序列v(O，
<formula>formula see original document page 10</formula>
式中" "表示互相關(guān)；
(10) 用相位轉(zhuǎn)化因子把零相位子波的可控震源地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為最小相位 子波可控震源地震數(shù)據(jù)；對可控震源子波地震數(shù)據(jù)x(O，其對應(yīng)的最小相位子
波地震數(shù)據(jù)W)為，<formula>formula see original document page 10</formula>
(11) 采用通常的方法根據(jù)得出相位校正后的地震數(shù)據(jù)繪制相位校正后的 地震數(shù)據(jù)剖面。
本發(fā)明采用通常的地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可有效的把可控震源零相位子波 地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為最小相位地震數(shù)據(jù)，并應(yīng)用于實際地震數(shù)據(jù)處理中。本發(fā)明僅對可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波的相位進行處理，而不改變數(shù)據(jù) 的振幅譜，并且處理后的數(shù)據(jù)子波一定是最小相位，為反褶積等地震數(shù)據(jù)處 理提供了必要的輸入地震數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還可以實現(xiàn)把零相位子波轉(zhuǎn)化為最小相位子波。既可以實現(xiàn)疊前 地震數(shù)據(jù)的最小相位化，也可以實現(xiàn)疊后地震數(shù)據(jù)的最小相位化。


圖1本發(fā)明可控震源掃描信號圖2子波對比圖，(a)可控震源零相位子波，(b)對應(yīng)可控震源零相位子 波的最小相位子波，(c)相位轉(zhuǎn)換因子。
圖3零相位子波和最小相位子波振幅譜的對比圖，(a)是零相位子波振幅 譜，(b)是最小相位子波振幅譜。
圖4為合成數(shù)據(jù)對比圖，(a)是反射系數(shù)序列，(b)是應(yīng)用圖2(a)的零相位 子波所作的合成數(shù)據(jù)，(c)是對(b)進行最小相位化處理后的最小相位子波數(shù)據(jù)。
圖5為實際炮集數(shù)據(jù)對比圖，(a)是一個可控震源激發(fā)且經(jīng)過互相關(guān)處理 的零相位子波炮集數(shù)據(jù)，(b)是對(a)進行最小相位化處理后的最小相位子波數(shù) 據(jù)。
圖6與OMEGA系統(tǒng)處理疊加數(shù)據(jù)對比圖，(a)是一個可控震源激發(fā)且經(jīng) 過互相關(guān)處理的零相位子波疊加數(shù)據(jù)，(b)是OMEGA系統(tǒng)對疊前數(shù)據(jù)進行最 小相位化處理后的最小相位子波疊加數(shù)據(jù)，(c)是GEOEAST/GRISYS系統(tǒng)對 疊前數(shù)據(jù)進行最小相位化處理后的最小相位子波疊加數(shù)據(jù)。
具體實施例方式
可控震源地震記錄就是由可控震源激發(fā)，地面檢波器接收的地震數(shù)據(jù)，它是可控震源掃描信號和反射系數(shù)序列的褶積?？煽卣鹪磼呙栊盘柕淖韵嚓P(guān)就 是可控震源零相位地震子波。把可控震源地震記錄與可控震源掃描信號進行 自相關(guān)就得到可控震源零相位子波地震數(shù)據(jù)，它是可控震源零相位子波和反 射系數(shù)序列的褶積，與炸藥震源激發(fā)，地面檢波器接收的地震數(shù)據(jù)意義相同， 具有可比性。
在可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化方法處理前，對可控震源地震 記錄已經(jīng)進行了必要的自相關(guān)處理，地震數(shù)據(jù)已經(jīng)是零相位子波的可控震源 地震數(shù)據(jù)。本發(fā)明對可控震源地震數(shù)據(jù)進行最小相位化處理，根據(jù)可控震源 掃描信號的參數(shù)，計算可控震源掃描信號、可控震源零相位地震子波以及對 應(yīng)的最小相位地震子波和它們之間的最小相位化轉(zhuǎn)換因子，以實現(xiàn)可控震源 地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化方法處理。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)，包括以下步驟
(1) 用通常的可控震源激發(fā)手段激發(fā)和采集地震數(shù)據(jù)，對地震數(shù)據(jù)置標(biāo) 簽和定義觀測系統(tǒng)以及對地震數(shù)據(jù)進行互相關(guān)的預(yù)處理；
(2) 采用下式表達可控震源的掃描信號為線性升頻正弦波信號
式中
<formula>formula see original document page 12</formula>
式中:<formula>formula see original document page 13</formula>(6)
求解出反濾波因子為2^)—2o,《A，^h (6)由可控震源零相位子波和反濾波因子計算純相位因子，<formula>formula see original document page 14</formula>式中"*"表示褶積；. (7)由純相位因子計算相位因子標(biāo)定因子；由于純相位因子的自相關(guān)函 數(shù)為W)，有
<formula>formula see original document page 14</formula>柳—
為單位脈沖函數(shù)；
(8) 計算可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化處理的相位轉(zhuǎn)化因子
洲 "(0"0洲 (9)
(9) 用相位轉(zhuǎn)化因子把零相位子波轉(zhuǎn)化為最小相位子波，可控震源子波 和相位轉(zhuǎn)化因子的互相關(guān)函數(shù)，即最小相位子波序列W)，
v(O = w(o * = w(o 洲 (io)
式中" "表示互相關(guān)；
(10) 用相位轉(zhuǎn)化因子把零相位子波的可控震源地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為最小相位 子波可控震源地震數(shù)據(jù)；對可控震源子波地震數(shù)據(jù);c(O，其對應(yīng)的最小相位子 波地震數(shù)據(jù)y(O為，
洲=4轉(zhuǎn)洲 (11)
(11) 采用通常的方法根據(jù)得出相位校正后的地震數(shù)據(jù)繪制相位校正后的 地震數(shù)據(jù)剖面。本發(fā)明實施情況如下
首先模擬可控震源掃描信號的掃描長度為12000ms，可控震源掃描信號 起始段和終止段鑲邊斜波長度均為500ms，可控震源掃描信號的起始和終止 頻率分別12Hz和50Hz，子波長度為300ms，可控震源掃描信號的掃描振幅 為2000，地震數(shù)據(jù)采樣間隔是2ms，生成的可控震源掃描信號如圖1所示。 對疊前地震數(shù)據(jù)記錄用模擬的可控震源掃描信號進行互相關(guān)處理，得到可控 震源零相位子波地震數(shù)據(jù)。對可控震源掃描信號進行自相關(guān)函數(shù)計算，得到 了可控震源零相位子波，如圖2(a)所示，利用零相位子波，通過求解矩陣方程， 得出純相位因子，如圖2(c)所示，純相位因子與零相位子波互相關(guān)，得出最小 相位子波，如圖2(b)所示。零相位子波和最小相位子波振幅譜的對比如圖3 所示，(a)是零相位子波振幅譜，(b)是最小相位子波振幅譜。圖4為合成數(shù)據(jù) 對比，(a)是反射系數(shù)序列，(b)是應(yīng)用圖2(a)的零相位子波所作的合成數(shù)據(jù)， (c)是對(b)進行最小相位化處理后的最小相位子波數(shù)據(jù)。圖5為實際數(shù)據(jù)對比，
(a) 是一個可控震源激發(fā)且經(jīng)過互相關(guān)處理的零相位子波炮集數(shù)據(jù)，(b)是對(a) 進行最小相位化處理后的最小相位子波數(shù)據(jù)。圖6與OMEGA系統(tǒng)處理疊加 數(shù)據(jù)對比，(a)是一個可控震源激發(fā)且經(jīng)過互相關(guān)處理的零相位子波疊加數(shù)據(jù)，
(b) 是OMEGA系統(tǒng)對疊前數(shù)據(jù)進行最小相位化處理后的最小相位子波疊加數(shù) 據(jù)，(c)是GEOEAST/GRISYS系統(tǒng)對疊前數(shù)據(jù)進行最小相位化處理后的最小 相位子波疊加數(shù)據(jù)。OMEGA系統(tǒng)對最小相位化處理算子進行濾波、平滑處 理，本方法對轉(zhuǎn)換算子并未做任何處理。從處理的疊加剖面效果上看，總體 上本方法與OMEGA系統(tǒng)處理結(jié)果相當(dāng)，但在局部細(xì)節(jié)上優(yōu)于OMEGA系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1、一種可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化方法，其特征在于包括以下步驟1)用通常的可控震源激發(fā)手段激發(fā)和采集地震數(shù)據(jù)，對地震數(shù)據(jù)置標(biāo)簽和定義觀測系統(tǒng)以及對地震數(shù)據(jù)進行互相關(guān)的預(yù)處理；2)采用下式表達可控震源的掃描信號為線性升頻正弦波信號s(t)＝A(t)sin2πfit(1)式中式中s(t) ---- 可控震源掃描信號fl---- 可控震源掃描信號的起始頻率(HZ)fu---- 可控震源掃描信號的終止頻率(HZ)fi---- 可控震源掃描信號的瞬時頻率(HZ)T ---- 可控震源掃描信號的掃描長度(MS)T1---- 可控震源掃描信號起始段鑲邊斜坡長度(MS)T2---- 可控震源掃描信號終止段鑲邊斜坡長度(MS)A ---- 可控震源掃描信號的掃描振幅3)對接收到的地震數(shù)據(jù)記錄用可控震源掃描信號進行自相關(guān)處理，把地震數(shù)據(jù)記錄轉(zhuǎn)換為可控震源零相位子波地震數(shù)據(jù)，采用下式計算可控震源零相位子波，式中w(t)表示可控震源子波，是一個零相位子波；4)采用下式計算可控震源零相位子波的自相關(guān)函數(shù)它也是對應(yīng)的最小相位子波的自相關(guān)函數(shù)rvv(t)；5)由最小平方濾波方程求解反濾波因子，求解出反濾波因子為6)由可控震源零相位子波和反濾波因子計算純相位因子，式中“*”表示褶積；7)由純相位因子計算相位因子標(biāo)定因子；由于純相位因子的自相關(guān)函數(shù)為δ(t)，有式中，為單位脈沖函數(shù)；8)計算可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化處理的相位轉(zhuǎn)化因子9)用相位轉(zhuǎn)化因子把零相位子波轉(zhuǎn)化為最小相位子波，可控震源子波和相位轉(zhuǎn)化因子的互相關(guān)函數(shù)，即最小相位子波序列v(t)，式中表示互相關(guān)；10)用相位轉(zhuǎn)化因子把零相位子波的可控震源地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為最小相位子波可控震源地震數(shù)據(jù)；對可控震源子波地震數(shù)據(jù)x(t)，其對應(yīng)的最小相位子波地震數(shù)據(jù)y(t)為，11)采用通常的方法根據(jù)得出相位校正后的地震數(shù)據(jù)繪制相位校正后的地震數(shù)據(jù)剖面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化 方法，其特征在于所述步驟1)通常的手段包括對可控震源激發(fā)采集的疊 前地震數(shù)據(jù)記錄進行與可控震源掃描信號的互相關(guān)處理，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可 控震源零相位子波地震數(shù)據(jù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化 方法，其特征在于由步驟2)可控震源掃描信號與可控震源激發(fā)儀器所采 用的參數(shù)一致。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化 方法，其特征在于由步驟3)由可控震源掃描信號計算是相關(guān)后可控震源 地震數(shù)據(jù)的零相位子波，也是計算可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位 化處理的相位轉(zhuǎn)化因子的零相位子波。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化 方法，其特征在于由步驟4)由可控震源零相位子波序列計算其自相關(guān)函數(shù)和它對應(yīng)的最小相位子波自相關(guān)函數(shù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化 方法，其特征在于由步驟5)由最小平方濾波方程求解出反濾波因子。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化 方法，其特征在于由步驟6)由可控震源零相位子波和反濾波因子計算純 相位因子。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化 方法，其特征在于由步驟7)由純相位因子計算相位因子標(biāo)定因子。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化 方法，其特征在于由步驟8)計算可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位 化處理的相位轉(zhuǎn)化因子。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化 方法，其特征在于由步驟9)用相位轉(zhuǎn)化因子把零相位子波轉(zhuǎn)化為最小相 位子波。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化 方法，其特征在于由步驟10)用相位轉(zhuǎn)化因子把零相位子波的可控震源地 震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為最小相位子波可控震源地震數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及油田的勘探、開發(fā)、開采技術(shù)，是提供高分辨率的地震圖形的可控震源地震數(shù)據(jù)零相位子波最小相位化方法。實現(xiàn)步驟為對地震數(shù)據(jù)處理，轉(zhuǎn)換為可控震源零相位子波地震數(shù)據(jù)，計算可控震源零相位子波和自相關(guān)函數(shù)求解反濾波因子，計算純相位因子，標(biāo)定因子，相位轉(zhuǎn)化因子用相位轉(zhuǎn)化因子把零相位子波轉(zhuǎn)化為最小相位子波，用校正后的地震數(shù)據(jù)繪制相位校正后的地震數(shù)據(jù)剖面。本發(fā)明采用通常的地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可有效的把可控震源零相位子波地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為最小相位地震數(shù)據(jù)，為反褶積等地震數(shù)據(jù)處理提供了必要的輸入地震數(shù)據(jù)。
文檔編號G01V1/40GK101545981SQ20081010296
公開日2009年9月30日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者周興元, 杜書奎, 波 趙, 高少武 申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油集團東方地球物理勘探有限責(zé)任公司