专利名称：地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及地震勘探中反射地震资料处理技术领域，特别涉及一种地震资料处理 真地表条件下的椭圆展开成像方法和装置。
背景技术：
随着地震勘探的不断发展，地震资料处理中的成像技术也越来越先进。其中椭圆 展开成像方法，由于可以求取均勻介质条件下任意弯曲界面的零偏移距时间剖面，并可获 得具有实际地质意义的CRP(Common Reflection Point，共反射点)叠加速度场而得到了广 泛的应用。现有椭圆展开成像方法假设地表是水平地表，在一定的速度分布下将地震记录的 一个个信号沿椭圆轨迹“展布”到等时线上，进行相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面。然而在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题现有椭圆展开成像方法的假设条件是水平地表，但是随着地震勘探的不断发展， 勘探目标和勘探地区的地表地质地震条件也越来越复杂，现有方法无法解决复杂地表和复 杂构造成像问题。
发明内容
为了解决复杂地表和复杂构造成像的问题，本发明实施例提供了一种地震资料处 理真地表条件下的椭圆展开成像方法和装置。所述技术方案如下—种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法，所述方法包括根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和反射点的位置坐标，计算得到所述反 射点的法线在炮检线上的出露点的位置坐标；根据预设的基准面和所述反射点的法线方程，计算得到成像位置点的位置坐标；根据所述出露点的位置坐标和所述成像位置点的位置坐标，或根据所述反射点的 位置坐标，所述成像位置点的位置坐标，以及所述反射点与所述出露点之间的法向双程旅 行时间，计算得到所述出露点与所述成像位置点之间的时间校正量；根据所述出露点与所述成像位置点之间的时间校正量进行椭圆展开相切干涉叠 加，得到零偏移距时间剖面。一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像装置，所述装置包括第一出露点获取模块，用于根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和反射点的 位置坐标，计算得到所述反射点的法线在炮检线上的出露点的位置坐标；成像位置点获取模块，用于在所述第一出露点获取模块得到所述反射点的法线在 炮检线上的出露点的位置坐标后，根据预设的基准面和所述反射点的法线方程，计算得到 成像位置点的位置坐标；时间校正量获取模块，用于在所述成像位置点获取模块得到成像位置点的位置坐 标后，根据所述出露点的位置坐标和所述成像位置点的位置坐标，或根据所述反射点的位置坐标，所述成像位置点的位置坐标，以及所述反射点与所述出露点之间的法向双程旅行 时间，计算得到所述出露点与所述成像位置点之间的时间校正量；第一零偏移距时间剖面获取模块，用于在所述时间校正量获取模块得到所述出露 点与所述成像位置点之间的时间校正量后，根据所述出露点与所述成像位置点之间的时间 校正量进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是通过获取到出露点与成像位置点之间的时间校正量，根据出露点与成像位置点之 间的时间校正量进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面，可以处理真地表条 件下采集的地震资料，处理结果客观真实，当地表和地下都比较复杂时，也能得到较好的零 偏移距时间剖面，可以满足复杂地表和复杂构造成像的问题。
图1是本发明实施例1提供的一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方 法流程图；图2是本发明实施例2提供的一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方 法流程图；图3是本发明实施例2提供的一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方 法的原理图；图4是本发明实施例3提供的一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方 法流程图；图5是本发明实施例4提供的一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方 法流程图；图6是本发明实施例4提供的一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方 法的原理图；图7是本发明实施例5提供的一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像装 置结构示意图；图8是本发明实施例6提供的一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像装 置结构示意图；图9a是本发明实施例提供的一种地表起伏很大的简单地质构造模型示意图；图9b是本发明实施例提供的一种对图9a的简单地质构造模型进行高斯射线束正 演得到的原始单炮地震记录；图9c是本发明实施例提供的一种对正演得到的波场进行真地表条件下的椭圆展 开成像和速度分析处理，得到的用于速度分析的叠加能量剖面；图9d是本发明实施例提供的一种在均勻介质条件，且基准面=SOOm的情况下，采 用本发明实施例2所述的真地表椭圆展开成像方法得到的零偏移距时间剖面；图9e是本发明实施例提供的一种考虑基准面以上速度变化的情况下，采用本发 明实施例4所述的真地表椭圆展开成像方法得到的零偏移距时间剖面。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。实施例1参见图1，本发明实施例提供了一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像 方法，该方法考虑地表起伏，但不考虑近地表速度非均一性，该方法包括101 根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和反射点的位置坐标，计算得到反 射点的法线在炮检线上的出露点的位置坐标。102 根据预设的基准面和反射点的法线方程，计算得到成像位置点的位置坐标。103:根据出露点的位置坐标和成像位置点的位置坐标，或根据反射点的位置坐 标，成像位置点的位置坐标，以及反射点与出露点之间的法向双程旅行时间，计算得到出露 点与成像位置点之间的时间校正量。104:根据出露点与成像位置点之间的时间校正量进行椭圆展开相切干涉叠加，得 到零偏移距时间剖面。进一步地，根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和反射点的位置坐标，计算得 到反射点的法线在炮检线上的出露点的位置坐标，具体可以包括根据炮点的位置坐标和检波点的位置坐标，计算得到炮检线的直线方程；根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和反射点的位置坐标，计算得到反射点 的法线方程；根据炮检线的直线方程和反射点的法线方程，计算得到反射点的法线在炮检线上 的出露点的位置坐标。进一步地，根据反射点的位置坐标，成像位置点的位置坐标，以及反射点与出露点之 间的法向双程旅行时间，计算得到出露点与成像位置点之间的时间校正量，具体可以包括根据反射点的位置坐标和成像位置点的位置坐标，计算得到反射点与成像位置点 之间的距离；根据反射点与成像位置点之间的距离，以及介质速度，计算得到反射点与成像位 置点之间的校正后的法向双程旅行时间；根据反射点与出露点之间的法向双程旅行时间，以及反射点与成像位置点之间的 校正后的法向双程旅行时间，计算得到出露点与成像位置点之间的时间校正量。本发明实施例所述的地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法，通过获取 到出露点与成像位置点之间的时间校正量，根据出露点与成像位置点之间的时间校正量进 行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面，可以处理真地表条件下采集的地震资 料，处理结果客观真实，当地表和地下都比较复杂时，也能得到较好的零偏移距时间剖面， 可以满足复杂地表和复杂构造成像的问题。并且可有效的避免常规处理方法存在的导致 构造畸变等问题，对起伏地表地区的油气和矿产资源勘探等有着重要的实际应用价值。另 外该方法事先无须对地震资料进行任何的静校正处理，直接从起伏地表开始展开处理，将 “静”校正量隐含地包括在其中，这种时间域校正不但包含了旅行时的纵向分量，同时还包 含了旅行时的横向分量。实施例2
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参见图2和图3，本发明实施例提供了一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展 开成像方法，该方法考虑地表起伏，但不考虑近地表速度非均一性，该方法包括201 假定炮点S的位置坐标、检波点R的位置坐标和反射点0的位置坐标已知，根 据炮点S的位置坐标和检波点R的位置坐标，计算得到炮检线SR的直线方程；根据炮点S 的位置坐标、检波点R的位置坐标和反射点0的位置坐标，计算得到反射点0的法线方程。炮点S和检波点R位于起伏地表上，其位置坐标分别为(xs，zs)和(χ—山炮检距 1 = [ (Xr-Xs)2+(Zr-Zs)2] 1/2。地下介质均勻，地震波的传播速度为V，法线在炮检线SR上的 出露点A到炮点S的距离为Itl,反射点0与出露点A之间的法向双程旅行时间为、。具体地，根据炮点S的位置坐标、检波点R的位置坐标和反射点0的位置坐标，计 算得到Z SOR的角平分线方程，Z SOR的角平分线方程即为反射点0的法线方程。可以采 用现有技术中任何可行的数学方式计算得到炮检线SR的直线方程和Z SOR的角平分线方 程，对此不做具体限定，文中其它类似的地方与此处相同，不再一一赘述。本发明实施例中，具体地，炮检线SR的直线方程Z1 =Z1 = kSE(x-xs)+zs其中kSK = (Zs-Zk)/(Xs-Xk)为斜率。Z SOR的角平分线OA方程Z2 =Z2 = k。A (X-Xq)+Z。，其中k0A为斜率。202 根据炮检线SR的直线方程和反射点0的法线方程，计算得到反射点0的法线 在炮检线SR上的出露点A的位置坐标。具体地，计算炮检线SR的直线方程与反射点0的法线方程的交点的位置坐标，将 该交点作为反射点0的法线在炮检线SR上的出露点A，即得到出露点A的位置坐标(xA，zA) 为卜’卞~ZS 产203 根据预设的基准面(datum) η和反射点0的法线方程，计算得到成像位置点 D的位置坐标。其中，预设的基准面采用水平基准面。计算预设的基准面η和反射点0的法线方 程的交点(即法线在基准面上的出露点)的位置坐标，将该交点作为成像位置点D，即得到 成像位置点D的位置坐标(xD，zD)。假设成像位置点D的zD位置坐标为zD = Zdatum(给定)， 则有
rnn[.Ql ν/ζ,+/ρ (ζ,-ζ Jl \2P(zr-zs) + l{xs+xr)-2[lxs+lQ(xr-xs)]\D = L —/ J ·\2P(xs-xr) + l(zs+Zr)-2llZs+l0(Zr-Zs)] J ~其中/ f ,J(Xa-Xs)2+(Za-Zs)2 ,表示出露点A到炮点S的距离，OS + OR = yl(X0-Xs)2+(Z0-Zs)2 +y](xa -Xr)2+(Z0-Zr)2 =Vt ,表示地震波旅行距离。204 根据出露点A的位置坐标和成像位置点D的位置坐标，或根据反射点0的位 置坐标，成像位置点D的位置坐标，以及反射点0与出露点A之间的法向双程旅行时间、， 计算得到出露点A与成像位置点D之间的时间校正量Δ tQ。具体地，可以采用现有技术中的椭圆展开成像方法获取反射点0与出露点A之间 的法向双程旅行时间、，具体过程与现有技术类似，此处不再一一赘述。具体地，根据出露点A与成像位置点D的位置坐标，计算得到AD校正段所对应的
7时间校正量Δ、= [ (Xd-Xa)2+(Zd-Za) 2]1/2/(2V)。根据反射点0的位置坐标，成像位置点D 的位置坐标，以及反射点0与出露点A之间的法向双程旅行时间V计算得到出露点A与成 像位置点D之间的时间校正量Δ t0的具体步骤可以包括根据反射点0的位置坐标和成像 位置点D的位置坐标，计算得到反射点0与成像位置点D之间的距离；根据反射点0与成像 位置点D之间的距离，以及介质速度，计算得到反射点0与成像位置点D之间的校正后的法
向双程旅行时间；根据反射点0与出露点A之间的法向双程旅行时间、，以及反射
ν
点0与成像位置点D之间的校正后的双程旅行时间，计算得到出露点A与成像位置点D之 间的时间校正量△、。其中，介质速度是指实际应用中当前勘探目标或勘探地区的介质的 速度，反射点0与出露点A之间的法向双程旅行时间、与反射点0与成像位置点D之间的 校正后的法向双程旅行时的差值，即为出露点A与成像位置点D之间的时间校正量Δ t(l。205 根据出露点A与成像位置点D之间的时间校正量Δ t(1进行椭圆展开相切干 涉叠加，得到零偏移距时间剖面。其中，根据出露点A与成像位置点D之间的时间校正量Δ t0进行椭圆展开相切干 涉叠加时，使用的成像算子为
i/ I00)2+(。2j =1
μ I2I2
I--Γ"一
ν24其中，t表示地震波入射波和地震波反射波的总的旅行时间，Itl表示法线在炮检线 SR上的出露点A到炮点S的距离，、表示反射点0与出露点A之间的法向双程旅行时间， t0 = t' Q+AtQ。t、lQ、tQ均可通过现有的椭圆展开成像技术求得。本发明实施例所述的地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法，通过获取 到出露点与成像位置点之间的时间校正量，根据出露点与成像位置点之间的时间校正量进 行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面，可以处理真地表条件下采集的地震资 料，处理结果客观真实，当地表和地下都比较复杂时，也能得到较好的零偏移距时间剖面， 可以满足复杂地表和复杂构造成像的问题。并且可有效的避免常规处理方法存在的导致 构造畸变等问题，对起伏地表地区的油气和矿产资源勘探等有着重要的实际应用价值。另 外该方法事先无须对地震资料进行任何的静校正处理，直接从起伏地表开始展开处理，将 “静”校正量隐含地包括在其中，这种时间域校正不但包含了旅行时的纵向分量，同时还包 含了旅行时的横向分量。实施例3参见图4，本发明实施例提供了一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像 方法，该方法包括301 根据炮点的位置坐标和检波点的位置坐标，计算得到虚像点的位置坐标。302 根据炮点的位置坐标，检波点的位置坐标，虚像点的位置坐标，以及预设的成 像位置点的位置坐标，计算得到反射点的位置坐标和反射点的法线在炮检线上的出露点的 位置坐标。303 根据预设的基准面，炮检线的直线方程，以及预设的成像位置点的位置坐标，
8计算得到校正后的炮点的位置坐标和校正后的检波点的位置坐标。304:根据炮点的位置坐标、校正后的炮点的位置坐标和预设的基准面以上介质的 速度，计算得到炮点与校正后的炮点之间的旅行时间；根据检波点的位置坐标、校正后的检 波点的位置坐标和预设的基准面以上介质的速度，计算得到检波点与校正后的检波点之间 的旅行时间；根据出露点的位置坐标、预设的成像位置点的位置坐标和预设的基准面以上 介质的速度，计算得到出露点与预设的成像位置点之间的旅行时间。305:根据炮点与校正后的炮点之间的旅行时间、检波点与校正后的检波点之间的 旅行时间和出露点与预设的成像位置点之间的旅行时间进行椭圆展开相切干涉叠加，得到 零偏移距时间剖面。进一步地，根据炮点的位置坐标和检波点的位置坐标，计算得到点G’的位置坐标， 具体可以包括根据炮点的位置坐标和检波点的位置坐标，计算得到炮检线的直线方程；根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和炮检线的直线方程，计算得到炮检线 的中垂线与炮检线的交点的位置坐标；根据炮检线的中垂线与炮检线的交点的位置坐标，预设的初始时间，以及介质的 平均速度，计算得到虚像点的位置坐标。进一步地，根据炮点的位置坐标，检波点的位置坐标，虚像点的位置坐标，以及预 设的成像位置点的位置坐标，计算得到反射点的位置坐标和反射点的法线在炮检线上的出 露点的位置坐标，具体可以包括根据过炮点、检波点和虚像点的圆的方程，以及炮检线的中垂线的方程，计算得到 极点的位置坐标；根据极点的位置坐标，以及预设的成像位置点的位置坐标，计算得到极点与预设 的成像位置点之间的直线方程；根据极点与预设的成像位置点之间的直线方程，炮检线的直线方程，以及过炮点、 检波点和虚像点的圆的方程，计算得到反射点的位置坐标和反射点的法线在炮检线上的出 露点的位置坐标。进一步地，根据预设的基准面，炮检线的直线方程，以及预设的成像位置点的位置 坐标，计算得到校正后的炮点的位置坐标和校正后的检波点的位置坐标，具体可以包括根据预设的基准面和炮检线的直线方程，计算得到炮检线与预设的基准面之间的 夹角X ；过预设的成像位置点作炮检线的平行线，平行线与反射点和炮点之间的直线(即 地震波入射波射线)，以及与反射点和检波点之间的直线(即地震波反射波射线)分别交于 第一点禾口第二点；将平行线绕预设的成像位置点旋转χ度，旋转后的平行线上的第一点和第二点分 别与预设的基准面相交于第三点和第四点，将第三点和第四点分别作为校正后的炮点和校 正后的检波点。进一步地，根据炮点与校正后的炮点之间的旅行时间、检波点与校正后的检波点 之间的旅行时间和出露点与预设的成像位置点之间的旅行时间进行椭圆展开相切干涉叠 加，得到零偏移距时间剖面，具体可以包括
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对炮点与校正后的炮点之间的旅行时间、检波点与校正后的检波点之间的旅行时 间和出露点与预设的成像位置点之间的旅行时间分别进行时间校正，得到校正后的入射旅 行时间、校正后的反射旅行时间和校正后的法向旅行时间；根据校正后的入射旅行时间、校正后的反射旅行时间和校正后的法向旅行时间进 行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面。本发明实施例所述的地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法，通过根据 获取到的炮点与校正后的炮点之间的旅行时间、检波点与校正后的检波点之间的旅行时间 和出露点与预设的成像位置点之间的旅行时间进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距 时间剖面，可以处理真地表条件下采集的地震资料，处理结果客观真实，当地表和地下都比 较复杂时，也能得到较好的零偏移距时间剖面，可以满足复杂地表和复杂构造成像的问题。 并且可有效的避免常规处理方法存在的导致构造畸变等问题，对起伏地表地区的油气和矿 产资源勘探等有着重要的实际应用价值。另外该方法事先无须对地震资料进行任何的静校 正处理，直接从起伏地表开始展开处理，将“静”校正量隐含地包括在其中，这种时间域校正 不但包含了旅行时的纵向分量，同时还包含了旅行时的横向分量。实施例4参见图5和图6，本发明实施例提供了一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展 开成像方法，该方法考虑地表起伏及近地表速度非均一性，该方法包括401 根据炮点S的位置坐标和检波点R的位置坐标，计算得到炮检线SR的直线方程。具体地，可以采用现有技术中任何可行的数学方式，根据炮点S的位置坐标(xs， zs)和检波点R的位置坐标(χκ，ζΕ)，计算得到炮检线SR的直线方程，对此不做具体限定，文 中其它类似的地方与此处相同，不再一一赘述。具体地，炮检线SR 的直线方程 Z1 为=Z1 = kSE(x-xs) +zs，其中 kSE = (zs-zE) / (xs-xE) 为斜率。402 根据炮点S的位置坐标、检波点R的位置坐标和炮检线SR的直线方程，计算 得到炮检线SR的中垂线与炮检线SR的交点C的位置坐标。具体地，炮检线SR的中垂线Z3的方程如下Z3 = _l/kSK (X-Xc)+Zc其中，kSK = (Zs-Zk) / (Xs-Xr)表示炮检线SR的斜率。根据炮点S的位置坐标、检波点R的位置坐标和炮检线SR的直线方程，计算得到 炮检线SR的中垂线Z3的方程；根据炮检线SR的直线方程和炮检线SR的中垂线Z3的方程， 计算得到炮检线SR的中垂线Z3与炮检线SR的交点C的位置坐标(χ。，zc)为
^C ο I X ηXc = ^
“Z^ + ZnZc= s ^ ^403 根据炮检线SR的中垂线与炮检线SR的交点C的位置坐标，预设的初始时间 t0T,以及介质的平均速度，计算得到虚像点G’的位置坐标。具体地，根据预设的初始时间‘和介质的平均速度，计算得到以交点C为起点在 时间tQT内在炮检线SR的中垂线上的位移；将在时间tQT内在炮检线SR的中垂线上的位移
10的终点作为虚像点G’。其中，初始时间tOT可以采用遍历的方式求取，如可以将tOT的初始
值取为0，然后依次增加1个样点值，循环执行直到所有样点运算完毕，所有样点的总的数
量可以根据实际应用状况进行灵活设置。即可以通过计算G' C线段的长度G' C = vt0T,
得到虚像点G’的位置坐标，其中tOT表示、的原始值取为0，然后依次增加1个样点值。 404 作一个过炮点S、检波点R和虚像点G’的圆，根据该圆的方程和炮检线SR的
中垂线的方程，计算得到极点B’的位置坐标。
具体地，将该圆与炮检线SR的中垂线的交点(不同于点G’的点)作为极点B’。
与交点C之间的距离为
405 根据极点B’的位置坐标，以及预设的成像位置点D的位置坐标，计算得到极 点B’与预设的成像位置点D之间的B’ D直线方程Z4为 其中，预设的成像位置点D可以根据实际应用状况进行设置。406 根据B’D直线方程、炮检线SR的直线方程，以及过炮点S、检波点R和虚像点 G'的圆的方程，计算得到反射点0的法线在炮检线SR上的出露点A的位置坐标和法线线 段OA的长度。具体地，根据B’ D直线方程和炮检线SR的直线方程，计算得到直线B’ D和炮检线 SR的交点的位置坐标，将该交点作为反射点0的法线在炮检线SR上的出露点A，即得到出 露点A的位置坐标。根据B’ D直线方程和过炮点S、检波点R和虚像点G'的圆的方程，计 算得到直线B’ D和该圆的交点(不同于极点B’的点)的坐标，将该交点作为反射点0，即 得到法向线段OA的长度。具体地，出露点A的位置坐标(xA，zA)如下 法向线段OA的长度为=
AB+AC2 Jq=^Xa-XsY-(Za-Zs)2。407 根据预设的基准面η和炮检线SR的直线方程，计算得到炮检线SR与预设的 基准面η之间的夹角X。具体地，tgx= |kSK|。本发明实施例中，预设的基准面η为地表最低点以下的一个水平面。在这种情况 下，预设的基准面n以上介质的速度可根据经验得到或者是对原始地震数据进行处理得 到，例如可以利用超临界反射和回转波，利用小炮检距并且炮检距和深度比值大的数据进 行处理得到近地表速度模型。需要说明的是，炮检线SR与预设的基准面η之间的夹角有2个，本发明实施例中 炮检线SR与预设的基准面η之间的夹角χ为其中的锐角。408 过预设的成像位置点D作炮检线SR的平行线GH，平行线GH与反射点和炮点 之间的直线(即地震波入射波射线)OS及反射点和检波点之间的直线(即地震波反射波射 线)OR分别交于点G和点H。具体地，地震波旅行距离(0S+0R)如下
Γο720S + 0R = lJ-^~ + I=Vt
ikQ-k)其中，1 = [(x,-xs)2+(Z,-Zs)2]"2表示炮检距，OA表示反射点0与出露点A之间的 距离；1。表示出露点A到炮点S的距离；V表示波的传播速度；t表示反射点0与出露点A之 间的法向双程旅行时间。从而得到地震波入射波射线OS、地震波反射波射线OR分别如下OS = vtl0/lOR = vt (I-I0)/1进而可以根据平行线GH、地震波入射波射线OS和地震波反射波射线OR得到点G 和点H。409 将平行线GH绕预设的成像位置点D旋转χ度，旋转后的平行线GH上的点G 和点H分别与预设的基准面相交于点E和点F，将点E和点F分别作为校正后的炮点和校正 后的检波点。具体地，当炮检线SR与预设的基准面η之间的夹角χ取为锐角时，对于正偏移距 方向当炮点高程高于检波点高程时，将平行线GH绕预设的成像位置点D逆时针旋转χ度； 当炮点高程低于检波点高程时，将平行线GH绕预设的成像位置点D顺时针旋转χ度；对于 负偏移距方向当炮点高程高于检波点高程时，将平行线GH绕预设的成像位置点D顺时针 旋转χ度；当炮点高程低于检波点高程时，将平行线GH绕预设的成像位置点D逆时针旋转 χ度°410 根据炮点S的位置坐标、校正后的炮点E的位置坐标和预设的基准面以上介 质的速度，计算得到炮点S与校正后的炮点E之间的旅行时间；根据检波点R的位置坐标、 校正后的检波点F的位置坐标和预设的基准面以上介质的速度，计算得到检波点R与校正 后的检波点F之间的旅行时间；根据出露点A的位置坐标、预设的成像位置点D的位置坐标
12和预设的基准面以上介质的速度，计算得到出露点A与预设的成像位置点D之间的旅行时 间。 其中，预设的基准面以上介质的速度，可以采用步骤407中的方法得到。具体地， 根据炮点S的位置坐标和校正后的炮点E的位置坐标，计算得到炮点S与校正后的炮点E之 间的距离；将炮点S与校正后的炮点E之间的距离除以预设的基准面以上介质的速度，得到 炮点S与校正后的炮点E之间的旅行时间。将原始入射波旅行时间校正为OE对应的新的 入射波旅行时间。计算检波点R与校正后的检波点F之间的旅行时间，将原始反射波旅行 时间校正为OF对应的新的反射波旅行时间。计算出露点A与预设的成像位置点D之间的 旅行时间与炮点S与校正后的炮点E之间的旅行时间的计算过程类似，不再一一赘述。首 先求出校正后的入射波与反射波的总的旅行距离vf为
和检波点位置校正后的新的偏移距。α和β分别表示Z SOR和Z SA0，
n vtQ (2/0-/) OA (2/0-/)cos/ =—2-X-V~{ = —X-V2^
4 I0(I-I0) 4 /。(/-/。)
α ν 0 I220ΑI2COS—= —^lX——；-Γ:--X-；-TT
2 Vt 4/0(/-/0) SO+ RO Al0(I-I0)根据地震波入射波射线OS、地震波反射波射线OR、法向线段OA、0E、OF和OD即可 以分别计算得到炮点S与校正后的炮点E之间的旅行时间、检波点R与校正后的检波点F 之间的旅行时间和出露点A与预设的成像位置点D之间的旅行时间。411 根据炮点S与校正后的炮点E之间的旅行时间、检波点R与校正后的检波点 F之间的旅行时间和出露点A与预设的成像位置点D之间的旅行时间进行椭圆展开相切干 涉叠加，得到零偏移距时间剖面。
vf = OE + OF = L, +1 Vo(I-Io)
然后求出 OE = VtlJl
./ A A \ A
OF = vt[l-ι )ιI
OD = OA-AD = vi0/2
其中
a
I0 = OD-^-
CC
sin(广-x)-tg~ cos(/ - χ)
a tg —
AA° O
I-L 二 OD-^-
CC
sin(/ ~x) + tg—cos(/ - χ)
= EF
^表示校正后的法线在基准面n的出露点到校正后的炮点之间的距离，/表示炮点
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具体地，对炮点S与校正后的炮点E之间的旅行时间、检波点R与校正后的检波点 F之间的旅行时间和出露点A与预设的成像位置点D之间的旅行时间分别进行时间校正，得 到校正后的入射旅行时间、校正后的反射旅行时间和校正后的法向旅行时间；根据校正后 的入射旅行时间、校正后的反射旅行时间和校正后的法向旅行时间进行椭圆展开相切干涉 叠加，得到零偏移距时间剖面。对炮点S与校正后的炮点E之间的旅行时间、检波点R与校 正后的检波点F之间的旅行时间和出露点A与预设的成像位置点D之间的旅行时间分别进 行时间校正，得到校正后的入射旅行时间、校正后的反射旅行时间和校正后的法向旅行时 间具体为从入射旅行时间中去除掉SE线段的旅行时间得到校正后的入射旅行时间，从反 射旅行时间中去除掉RF线段的旅行时间得到校正后的反射旅行时间，从法向旅行时间中 去除掉AD线段的旅行时间得到校正后的法向旅行时间。具体如下(1)利用已知的地震波的传播速度ν将OD转成时间⑵将乂转
换成时间f,取该时间的样点值，将样点值送到叠加道的&点；(3)将OA转换成时间V Λ 20Α
tO=tO+-- ’其中，VS表示e知Λ射波速度，、表示e知反射波速度；(4) i十算出考虑
^s r
基准面以上速度非均勻性的真地表条件下的椭圆展开成像算子为t0T = __- Ζ
^iei20(I-I0)2-v2t20(l-2l0)2其中，t' C1t表示最终法向成像双程旅行时间；(5)利用上述椭圆展开成像算子进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间 剖面。本发明实施例所述的地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法，通过根据 获取到的炮点与校正后的炮点之间的旅行时间、检波点与校正后的检波点之间的旅行时间 和出露点与预设的成像位置点之间的旅行时间进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距 时间剖面，可以处理真地表条件下采集的地震资料，处理结果客观真实，当地表和地下都比 较复杂时，也能得到较好的零偏移距时间剖面，可以满足复杂地表和复杂构造成像的问题。 并且可有效的避免常规处理方法存在的导致构造畸变等问题，对起伏地表地区的油气和矿 产资源勘探等有着重要的实际应用价值。另外该方法事先无须对地震资料进行任何的静校 正处理，直接从起伏地表开始展开处理，将“静”校正量隐含地包括在其中，这种时间域校正 不但包含了旅行时的纵向分量，同时还包含了旅行时的横向分量。实施例5参见7，本发明实施例提供了一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像装 置，该装置包括第一出露点获取模块501，用于根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和反射点 的位置坐标，计算得到反射点的法线在炮检线上的出露点的位置坐标；成像位置点获取模块502，用于在第一出露点获取模块501得到反射点的法线在 炮检线上的出露点的位置坐标后，根据预设的基准面和反射点的法线方程，计算得到成像 位置点的位置坐标；时间校正量获取模块503，用于在成像位置点获取模块502得到成像位置点的位 置坐标后，根据出露点的位置坐标和成像位置点的位置坐标，或根据反射点的位置坐标，成
14像位置点的位置坐标，以及反射点与出露点之间的双程旅行时间，计算得到出露点与成像 位置点之间的时间校正量；第一零偏移距时间剖面获取模块504，用于在时间校正量获取模块503得到出露 点与成像位置点之间的时间校正量后，根据出露点与成像位置点之间的时间校正量进行椭 圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面。进一步地，第一出露点获取模块501具体可以包括第一炮检线获取单元，用于根据炮点的位置坐标和检波点的位置坐标，计算得到 炮检线的直线方程；反射点法线获取单元，用于根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和反射点的 位置坐标，计算得到反射点的法线方程；第一出露点获取单元，用于根据第一炮检线获取单元得到的炮检线的直线方程， 以及反射点法线获取单元得到的反射点的法线方程，计算得到反射点的法线在炮检线上的 出露点的位置坐标。进一步地，时间校正量获取模块503具体可以包括反射点与成像位置点距离获取单元，用于在成像位置点获取模块502得到成像位 置点的位置坐标后，根据反射点的位置坐标和成像位置点的位置坐标，计算得到反射点与 成像位置点之间的距离；反射点与成像位置点旅行时间获取单元，用于根据反射点与成像位置点距离获取 单元得到的反射点与成像位置点之间的距离，以及介质速度，计算得到反射点与成像位置 点之间的旅行时间；时间校正量获取单元，用于根据反射点与出露点之间的双程旅行时间，以及反射 点与成像位置点旅行时间获取单元得到的反射点与成像位置点之间的旅行时间，计算得到 出露点与成像位置点之间的时间校正量。本发明实施例所述的地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像装置，通过获取 到出露点与成像位置点之间的时间校正量，根据出露点与成像位置点之间的时间校正量进 行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面，可以处理真地表条件下采集的地震资 料，处理结果客观真实，当地表和地下都比较复杂时，也能得到较好的零偏移距时间剖面， 可以满足复杂地表和复杂构造成像的问题。并且可有效的避免常规处理方法存在的导致 构造畸变等问题，对起伏地表地区的油气和矿产资源勘探等有着重要的实际应用价值。另 外该方法事先无须对地震资料进行任何的静校正处理，直接从起伏地表开始展开处理，将 “静”校正量隐含地包括在其中，这种时间域校正不但包含了旅行时的纵向分量，同时还包 含了旅行时的横向分量。实施例6参见图8，本发明实施例提供了一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像 装置，该装置包括虚像点获取模块601，用于根据炮点的位置坐标和检波点的位置坐标，计算得到虚 像点的位置坐标；第二出露点获取模块602，用于在虚像点获取模块601得到虚像点的位置坐标后， 根据炮点的位置坐标，检波点的位置坐标，虚像点的位置坐标，以及预设的成像位置点的位置坐标，计算得到反射点的位置坐标和反射点的法线在炮检线上的出露点的位置坐标；校正后的炮点和检波点获取模块603，用于在第二出露点获取模块602得到反射 点的法线在炮检线上的出露点的位置坐标后，根据预设的基准面，炮检线的直线方程，以及 预设的成像位置点的位置坐标，计算得到校正后的炮点的位置坐标和校正后的检波点的位 置坐标；旅行时间获取模块604，用于在校正后的炮点和检波点获取模块603得到的校正 后的炮点的位置坐标和校正后的检波点的位置坐标后，根据炮点的位置坐标、校正后的炮 点的位置坐标和预设的基准面以上介质的速度，计算得到炮点与校正后的炮点之间的旅行 时间；根据检波点的位置坐标、校正后的检波点的位置坐标和预设的基准面以上介质的速 度，计算得到检波点与校正后的检波点之间的旅行时间；根据出露点的位置坐标、预设的成 像位置点的位置坐标和预设的基准面以上介质的速度，计算得到出露点与预设的成像位置 点之间的旅行时间；第二零偏移距时间剖面获取模块605，用于根据旅行时间获取模块604得到的炮 点与校正后的炮点之间的旅行时间、检波点与校正后的检波点之间的旅行时间和出露点与 预设的成像位置点之间的旅行时间进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面。进一步地，虚像点获取模块601具体可以包括第二炮检线获取单元，用于根据炮点的位置坐标和检波点的位置坐标，计算得到 炮检线的直线方程；中垂线交点获取单元，用于在第二炮检线获取单元到炮检线的直线方程后，根据 炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和炮检线的直线方程，计算得到炮检线的中垂线与炮 检线的交点的位置坐标；虚像点获取单元，用于在中垂线交点获取单元得到炮检线的中垂线与炮检线的交 点的位置坐标后，根据炮检线的中垂线与炮检线的交点的位置坐标，预设的初始时间，以及 介质的平均速度，计算得到虚像点的位置坐标。进一步地，第二出露点获取模块602具体可以包括极点获取单元，用于在虚像点获取模块601得到虚像点的位置坐标后，根据过炮 点、检波点和虚像点的圆的方程，以及炮检线的中垂线的方程，计算得到极点的位置坐标；极点成像位置点直线获取单元，用于在极点获取单元得到极点的位置坐标后，根 据极点的位置坐标，以及预设的成像位置点的位置坐标，计算得到极点与预设的成像位置 点之间的直线方程；第二出露点获取单元，用于在极点成像位置点直线获取单元得到极点与预设的成 像位置点之间的直线方程后，根据极点与预设的成像位置点之间的直线方程，炮检线的直 线方程，以及过炮点、检波点和虚像点的圆的方程，计算得到反射点的位置坐标和反射点的 法线在炮检线上的出露点的位置坐标。进一步地，校正后的炮点和检波点获取模块603具体可以包括炮检线基准面夹角获取单元，用于在第二出露点获取模块602得到反射点的法线 在炮检线上的出露点的位置坐标后，根据预设的基准面和炮检线的直线方程，计算得到炮 检线与预设的基准面之间的夹角X ；平行线获取单元，用于过预设的成像位置点作炮检线的平行线，平行线与地震波
16入射波射线，以及与地震波反射波射线分别交于第一点和第二点；校正后的炮点和检波点获取单元，用于将平行线绕预设的成像位置点旋转χ度， 旋转后的平行线上的第一点和第二点分别与预设的基准面相交于第三点和第四点，将第三 点和第四点分别作为校正后的炮点和校正后的检波点。进一步地，第二零偏移距时间剖面获取模块605具体可以包括时间校正单元，用于对炮点与校正后的炮点之间的旅行时间、检波点与校正后的 检波点之间的旅行时间和出露点与预设的成像位置点之间的旅行时间分别进行时间校正， 得到校正后的入射旅行时间、校正后的反射旅行时间和校正后的法向旅行时间；零偏移距时间剖面获取单元，用于根据校正后的入射旅行时间、校正后的反射旅 行时间和校正后的法向旅行时间进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面。本发明实施例所述的地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像装置，通过根据 获取到的炮点与校正后的炮点之间的旅行时间、检波点与校正后的检波点之间的旅行时间 和出露点与预设的成像位置点之间的旅行时间进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距 时间剖面，可以处理真地表条件下采集的地震资料，处理结果客观真实，当地表和地下都比 较复杂时，也能得到较好的零偏移距时间剖面，可以满足复杂地表和复杂构造成像的问题。 并且可有效的避免常规处理方法存在的导致构造畸变等问题，对起伏地表地区的油气和矿 产资源勘探等有着重要的实际应用价值。另外该方法事先无须对地震资料进行任何的静校 正处理，直接从起伏地表开始展开处理，将“静”校正量隐含地包括在其中，这种时间域校正 不但包含了旅行时的纵向分量，同时还包含了旅行时的横向分量。为了测试本发明实施例提供的地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法 的实用性，本发明实施例进行了实验，实验结果如下参见图9a为本发明实施例制作的一个地表起伏很大的简单地质构造模型示意 图，其中地表高程最低640m，最高1800m，高差达到近1200m ；模型宽25km ；地下有两个反射 层，第一反射层纵波速度4000m/s，第二反射层纵波速度6000m/s。参见图9b为对该模型进 行高斯射线束正演得到的原始单炮地震记录。其中，反射同相轴不是双曲线，而是发生了严 重畸变，这是起伏地表影响导致的。参见图9c为对正演得到的地震波场进行真地表条件下 的椭圆展开成像和速度分析处理，得到的用于速度分析的叠加能量剖面。其中，叠加能量 剖面是根据叠加能量最大原理获得的，它较真实可靠地反映了整体的构造形态。参见图9d 为在⑶P684点(⑶P本意为(Common Depth Point，共深度点)，该处表示成像位置，是个距 离概念)进行的速度分析。其中，第一个反射层的速度求取很准确，为4000m/s，因为这个 层之上介质速度恒定。这充分体现了本发明实施例所述的地震资料处理真地表条件下的椭 圆展开成像方法在速度求取方面的优势。模型中第二反射层的速度为6000m/s，所以第二 反射层的反射波的有效速度是变化的，这与地形有关。参见图9d为在均勻介质条件，且基 准面=800m的情况下采用本发明实施例2所述的真地表椭圆展开成像方法得到的零偏移 距时间剖面。该零偏移距时间剖面基本实现了起伏地表成像任务，尤其第一反射层的成像 效果较为理想。但是也不难看到，其下倾斜反射层的成像在整体倾角一致的前提下有局部 抖动现象，这是由于两个原因导致一是正演方法的问题，没有考虑出射角导致的能量损失 (因为检波器只接收垂直地表部分的能量，如果射线不是垂直出射，那么接收到的出射能量 就是出射角的余弦倍)，造成成像时能量分布不均；二是成像方法本身对起伏地表还存在
17一定的误差。参见图9e为考虑基准面以上速度变化的情况下，采用本发明实施例4所述的
真地表椭圆展开成像方法得到的零偏移距时间剖面，从图中可以看出该方法基本消除了起
伏地表剧烈变化的影响，实现了自起伏地表直接进行成像的目的。 以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件
程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如计算机中的硬盘、光盘或软盘。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和
原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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权利要求
一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法，其特征在于，所述方法包括根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和反射点的位置坐标，计算得到所述反射点的法线在炮检线上的出露点的位置坐标；根据预设的基准面和所述反射点的法线方程，计算得到成像位置点的位置坐标；根据所述出露点的位置坐标和所述成像位置点的位置坐标，或根据所述反射点的位置坐标，所述成像位置点的位置坐标，以及所述反射点与所述出露点之间的法向双程旅行时间，计算得到所述出露点与所述成像位置点之间的时间校正量；根据所述出露点与所述成像位置点之间的时间校正量进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面。
2.根据权利要求1所述的地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法，其特征在 于，所述根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和反射点的位置坐标，计算得到所述反射 点的法线在炮检线上的出露点的位置坐标，包括根据炮点的位置坐标和检波点的位置坐标，计算得到炮检线的直线方程； 根据所述炮点的位置坐标、所述检波点的位置坐标和反射点的位置坐标，计算得到所 述反射点的法线方程；根据所述炮检线的直线方程和所述反射点的法线方程，计算得到所述反射点的法线在 所述炮检线上的出露点的位置坐标。
3.根据权利要求1或2所述的地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法，其特 征在于，所述根据所述反射点的位置坐标，所述成像位置点的位置坐标，以及所述反射点与 所述出露点之间的法向双程旅行时间，计算得到所述出露点与所述成像位置点之间的时间 校正量，包括根据所述反射点的位置坐标和所述成像位置点的位置坐标，计算得到所述反射点与所 述成像位置点之间的距离；根据所述反射点与所述成像位置点之间的距离，以及介质速度，计算得到所述反射点 与所述成像位置点之间的校正后的法向双程旅行时间；根据所述反射点与所述出露点之间的法向双程旅行时间，以及所述反射点与所述成像 位置点之间的校正后的法向双程双程旅行时间，计算得到所述出露点与所述成像位置点之 间的时间校正量。
4.一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像装置，其特征在于，所述装置包括第一出露点获取模块，用于根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和反射点的位置 坐标，计算得到所述反射点的法线在炮检线上的出露点的位置坐标；成像位置点获取模块，用于在所述第一出露点获取模块得到所述反射点的法线在炮检 线上的出露点的位置坐标后，根据预设的基准面和所述反射点的法线方程，计算得到成像 位置点的位置坐标；时间校正量获取模块，用于在所述成像位置点获取模块得到成像位置点的位置坐标 后，根据所述出露点的位置坐标和所述成像位置点的位置坐标，或根据所述反射点的位置 坐标，所述成像位置点的位置坐标，以及所述反射点与所述出露点之间的法向双程旅行时间，计算得到所述出露点与所述成像位置点之间的时间校正量；第一零偏移距时间剖面获取模块，用于在所述时间校正量获取模块得到所述出露点与 所述成像位置点之间的时间校正量后，根据所述出露点与所述成像位置点之间的时间校正 量进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面。
5.根据权利要求4所述的地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像装置，其特征在 于，所述第一出露点获取模块包括第一炮检线获取单元，用于根据炮点的位置坐标和检波点的位置坐标，计算得到炮检 线的直线方程；反射点法线获取单元，用于根据所述炮点的位置坐标、所述检波点的位置坐标和反射 点的位置坐标，计算得到所述反射点的法线方程；第一出露点获取单元，用于根据所述第一炮检线获取单元得到的炮检线的直线方程， 以及所述反射点法线获取单元得到的所述反射点的法线方程，计算得到所述反射点的法线 在所述炮检线上的出露点的位置坐标。
6.根据权利要求4或5所述的地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像装置，其特 征在于，所述时间校正量获取模块包括反射点与成像位置点距离获取单元，用于在所述成像位置点获取模块得到成像位置点 的位置坐标后，根据所述反射点的位置坐标和所述成像位置点的位置坐标，计算得到所述 反射点与所述成像位置点之间的距离；反射点与成像位置点旅行时间获取单元，用于根据所述反射点与成像位置点距离获取 单元得到的所述反射点与所述成像位置点之间的距离，以及介质速度，计算得到所述反射 点与所述成像位置点之间的校正后的法向双程旅行时间；时间校正量获取单元，用于根据所述反射点与所述出露点之间的法向双程旅行时间， 以及所述反射点与成像位置点旅行时间获取单元得到的所述反射点与所述成像位置点之 间的校正后的法向双程旅行时间，计算得到所述出露点与所述成像位置点之间的时间校正 量。
全文摘要
本发明公开了一种地震资料处理真地表条件下的椭圆展开成像方法和装置，属于地震勘探中反射地震资料处理技术领域。方法包括根据炮点的位置坐标、检波点的位置坐标和反射点的位置坐标，计算得到反射点的法线在炮检线上的出露点的位置坐标；根据预设的基准面和反射点的法线方程，计算得到成像位置点的位置坐标；根据出露点的位置坐标和成像位置点的位置坐标，或根据反射点的位置坐标，成像位置点的位置坐标，以及反射点与出露点之间的法向双程旅行时间，计算得到出露点与成像位置点之间的时间校正量；根据出露点与成像位置点之间的时间校正量进行椭圆展开相切干涉叠加，得到零偏移距时间剖面。本发明解决了复杂地表和复杂构造成像的问题。
文档编号G01V1/28GK101900831SQ20101021919
公开日2010年12月1日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者周青春, 孙庚文, 康德拉什科夫, 林依华, 谢桂生 申请人:恒泰艾普石油天然气技术服务股份有限公司