本發(fā)明涉及油氣勘探地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種適用于非水平地表區(qū)域疊前地震數(shù)據(jù)用于實(shí)現(xiàn)深度偏移的方法。

現(xiàn)有技術(shù)

非水平地表探區(qū)(包括山前帶、黃土塬、沙漠等)成像主要存在兩方面的問題：一是地表起伏大，表層速度結(jié)構(gòu)多變；二是地下構(gòu)造復(fù)雜，斷層褶皺等發(fā)育，地層產(chǎn)狀多變，這使得該類探區(qū)的地震資料信噪比低而且地震道之間的時間差變化劇烈，給地震成像帶來了很大的困難。目前，非水平地表探區(qū)地震資料成像常用的方法可以描述為：首先進(jìn)行基準(zhǔn)面校正，將地震數(shù)據(jù)校正到水平基準(zhǔn)面或者起伏較小的浮動基準(zhǔn)面，然后應(yīng)用水平地表Kirchhoff疊前深度偏移方法進(jìn)行成像，這種方法會由于填充速度的誤差引入新的地震道時間差影響成像的準(zhǔn)確性。此外，國內(nèi)外有相關(guān)利用逆時偏移算子進(jìn)行非水平地表直接成像的疊前深度偏移研究，但是由于實(shí)際地震資料信噪比低、速度準(zhǔn)確性差、波動方程在描述非水平地表時網(wǎng)格剖分及邊界處理困難等因素的制約，加之逆時偏移計算量巨大，使其難以在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。因此，發(fā)展針對非水平地表探區(qū)直接成像的實(shí)用化偏移方法至關(guān)重要。

“束”是射線理論表征地震波場的一種升華，利用局部平面波代替射線類偏移中“無寬度”的高頻射線，使束偏移兼具射線類偏移和波動方程類偏移的優(yōu)勢：延續(xù)了Kirchhoff偏移計算效率高、實(shí)現(xiàn)便捷、對非水平地表良好的適應(yīng)性，并且在波場延拓過程中具有接近于波動方程偏移的傳播精度，這使得束偏移成為非水平地表探區(qū)成像的潛力技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是針對上述問題,提供一種地震勘探中的非水平地表直接延拓束偏移方法。該方法利用地表高程和近地表速度直接從真地表進(jìn)行局部平面波分解，偏移過程中應(yīng)用束積分表示的振幅保真波場算子進(jìn)行延拓成像,解決了常規(guī)方法(基準(zhǔn)面校正+水平地表成像)在非水平地表探區(qū)對地震波場造成的道間時差和振幅畸變，能夠充分應(yīng)用非水平地表地震波的傳播特點(diǎn)更加準(zhǔn)確地重現(xiàn)地下介質(zhì)的真實(shí)圖像。

本發(fā)明的地震勘探中的非水平地表直接延拓束偏移方法包含以下內(nèi)容：獲取非水平真地表高程和建模速度場；讀入炮記錄、高程和速度場文件，確定頻 帶、初始束寬和射線采樣；利用地表高程和速度場對單個束進(jìn)行成像；所有束成像結(jié)果疊加得到單炮成像結(jié)果；所有單炮成像結(jié)果疊加得到數(shù)據(jù)成像結(jié)果；輸出最終的非水平地表束偏移結(jié)果。

上述方案進(jìn)一步包括：

利用震源和檢波器在地震勘探野外工區(qū)采集地震資料，并對資料進(jìn)行預(yù)處理和常規(guī)處理；

(1)對地震資料進(jìn)行速度建模，獲得非水平真地表高程及疊前深度域速度場；

(2)讀入實(shí)際炮集記錄、非水平真地表高程以及疊前深度域速度場三個數(shù)據(jù)文件，確定成像頻帶范圍(一般為10Hz～50Hz)，然后根據(jù)速度場的幾何平均值和參考頻率確定束初始寬度，最后利用頻帶范圍和初始寬度確定束間隔以及初始射線參數(shù)間隔；

(3)根據(jù)束初始寬度和束間隔劃分成一系列的“束”，然后針對每個束進(jìn)行如下操作：利用起伏地表高程和近地表速度對地震炮集記錄按照公式(1)所示進(jìn)行加窗局部傾斜疊加，分別利用運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)射線追蹤計算震源和檢波器位置處出射的“束”的走時信息和振幅信息，得到震源到檢波點(diǎn)的延拓波場D(ω,x,x_s)和檢波點(diǎn)到震源的延拓波場U(ω,x,x_s)，然后將對應(yīng)的延拓波場傾斜疊加道應(yīng)用公式(2)所示的反褶積成像條件進(jìn)行成像，完成一個束的偏移；

其中，G(L,ω,p_Lx)為中心位于_L處的“束”內(nèi)地震記錄的加窗局部傾斜疊加，ω和ω_r分別為頻率和參考頻率，Ω為非水平地表面，β為“束”出射角，α為地表 傾角，U(ω,x_r,x_s)為檢波點(diǎn)x_r到震源點(diǎn)x_s的延拓波場，w₀為束初始寬度，p_Lx和p_Lz為束射線的初始慢度的x和z分量，h為檢波點(diǎn)x_r與束中心_L的高程差；R(x,x_s)為成像值，D(ω,x,x_s)和U(ω,x,x_s)分別為震源到檢波點(diǎn)的延拓波場和檢波點(diǎn)到震源的延拓波場，π為圓周率，*表示共軛。

(4)對每個“束”進(jìn)行循環(huán)，得到所有束的偏移結(jié)果，疊加后得到單個炮集記錄的成像結(jié)果；

(5)對每個單炮記錄進(jìn)行循環(huán)，得到所有單炮的偏移結(jié)果，疊加后得到整個數(shù)據(jù)的成像結(jié)果。

發(fā)明效果

第一、能夠利用非水平真地表高程和近地表速度直接進(jìn)行局部平面波分解，并加入振幅保真的延拓算子，解決了常規(guī)方法(基準(zhǔn)面校正+水平地表成像)在非水平地表探區(qū)對地震波場造成的道間時差和振幅畸變，更加準(zhǔn)確地重現(xiàn)地下介質(zhì)的真實(shí)圖像；

第二、延續(xù)了Kirchhoff偏移計算效率高、實(shí)現(xiàn)便捷、對非水平地表良好的適應(yīng)性，并且在波場延拓過程中具有接近于波動方程偏移的傳播精度，能夠較好地解決非水平地表探區(qū)成像效果差或者不能成像的問題；

第三、計算效率高，在同樣的計算資源下，計算效率相比于逆時偏移提高了一半以上。

附圖說明

圖1本發(fā)明方法一種實(shí)施例的具體操作流程圖；

圖2正演炮集記錄；

圖3正演炮集記錄的非水平地表高程；

圖4正演炮集記錄的疊前偏移速度場；

圖5正演炮集記錄對應(yīng)的非水平地表束偏移結(jié)果；

圖6實(shí)際地震數(shù)據(jù)的炮集記錄；

圖7實(shí)際地震數(shù)據(jù)的非水平地表高程；

圖8實(shí)際地震數(shù)據(jù)的疊前偏移速度場；

圖9實(shí)際地震數(shù)據(jù)對應(yīng)的非水平地表束偏移結(jié)果。

實(shí)施實(shí)例

利用模型數(shù)值模擬得到的正演炮集記錄和野外采集得到的實(shí)際地震數(shù)據(jù)資料，按照本發(fā)明的操作步驟對正演炮集記錄和實(shí)際地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，說明該發(fā)明的應(yīng)用效果。

該發(fā)明的詳細(xì)技術(shù)操作步驟如圖1所示。主要包括以下幾個步驟：(1)野外采集資料以及常規(guī)處理；(2)獲取非水平真地表高程和建模速度場；(3)讀入炮記錄、高程和速度場文件，確定頻帶、初始束寬和射線采樣；(4)利用地表高程和速度場對單個束進(jìn)行成像；(5)所有束成像結(jié)果疊加得到單炮成像結(jié)果；(6)所有單炮成像結(jié)果疊加得到數(shù)據(jù)成像結(jié)果；(7)輸出最終的非水平地表束偏移結(jié)果。

正演炮集記錄實(shí)施實(shí)例1：

(1)利用震源和檢波器在地震勘探野外工區(qū)采集地震資料，圖2所示為利用模型正演模擬得到的炮集記錄；(2)對地震資料進(jìn)行速度建模，獲得非水平真地表高程(圖3)及疊前深度域速度場(圖4)；(3)讀入實(shí)際炮集記錄、非水平真地表高程以及疊前深度域速度場三個數(shù)據(jù)文件，此處選擇的成像頻帶范圍為最小頻率10Hz，最大頻率50Hz，根據(jù)速度場的幾何平均值和參考頻率確定的束初始寬度為468m，利用頻帶范圍和初始寬度確定束間隔為418m；(4)根據(jù)束初始寬度和束間隔劃分成一系列的“束”，然后針對每個束進(jìn)行如下操作：利用起伏地表高程和近地表速度對地震炮集記錄按照公式(1)所示進(jìn)行加窗局部傾斜疊加，分別利用運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)射線追蹤計算震源和檢波器位置處出射的“束”的走時信息和振幅信息，得到震源到檢波點(diǎn)的延拓波場和檢波點(diǎn)到震源 的延拓波場，然后將對應(yīng)的延拓波場傾斜疊加道應(yīng)用公式(2)所示的反褶積成像條件進(jìn)行成像，完成一個束的偏移；(5)對每個“束”進(jìn)行循環(huán)，得到所有束的偏移結(jié)果，疊加后得到單個炮集記錄的成像結(jié)果；(6)對每個單炮記錄進(jìn)行循環(huán)，得到所有單炮的偏移結(jié)果，疊加后得到整個數(shù)據(jù)的成像結(jié)果顯示在圖5中，可以看出：本發(fā)明方法得到的非水平地表偏移結(jié)果，壓制了淺層的成像噪音，提高了近地表的成像精度，而且中深層的成像能量得到保持。淺中深層的地質(zhì)構(gòu)造層位成像清晰，位置和深度正確，驗(yàn)證了本發(fā)明方法的準(zhǔn)確性。

實(shí)際地震數(shù)據(jù)實(shí)施實(shí)例2：(1)利用震源和檢波器在地震勘探野外工區(qū)采集地震資料，如圖6，并對資料進(jìn)行預(yù)處理和常規(guī)處理；(2)對地震資料進(jìn)行速度建模，獲得非水平真地表高程(圖7)及疊前深度域速度場(圖8)；(3)讀入實(shí)際炮集記錄、非水平真地表高程以及疊前深度域速度場三個數(shù)據(jù)文件，此處選擇的成像頻帶范圍為最小頻率10Hz，最大頻率50Hz，根據(jù)速度場的幾何平均值和參考頻率確定的束初始寬度為380m，利用頻帶范圍和初始寬度確定束間隔為340m；(4)根據(jù)束初始寬度和束間隔劃分成一系列的“束”，然后針對每個束進(jìn)行如下操作：利用起伏地表高程和近地表速度對地震炮集記錄按照公式(1)所示進(jìn)行加窗局部傾斜疊加，分別利用運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)射線追蹤計算震源和檢波器位置處出射的“束”的走時信息和振幅信息，得到震源到檢波點(diǎn)的延拓波場和檢波點(diǎn)到震源的延拓波場，然后將對應(yīng)的延拓波場傾斜疊加道應(yīng)用公式(2)所示的反褶積成像條件進(jìn)行成像，完成一個束的偏移；(5)對每個“束”進(jìn)行循環(huán)，得到所有束的偏移結(jié)果，疊加后得到單個炮集記錄的成像結(jié)果；(6)對每個單炮記錄進(jìn)行循環(huán)，得到所有單炮的偏移結(jié)果，疊加后得到整個數(shù)據(jù)的成像結(jié)果，如圖9所示。

通過上述實(shí)施例進(jìn)一步表明：本發(fā)明方法得到的非水平地表偏移結(jié)果，淺 層成像噪音少，構(gòu)造清晰，中深層主要構(gòu)造層位也得到了較好的成像，偏移結(jié)果振幅保真性好，層位偏移深度準(zhǔn)確，驗(yàn)證了本發(fā)明方法的應(yīng)用效果。