专利名称：一种地震多次波偏移方法
技术领域：
本发明涉及一种地下结构成像方法，特别是关于一种用于油气勘探领域的地震多次波偏移方法。
背景技术：
几十年来，地质学家们认为盐体可以作为一些油气藏的天然盖层，其下方可能存在超大规模的油气藏。然而盐体是高速度地质体，这些地质体像声音透镜一样，能使地震波信号发散或者聚集，造成盐下成像面临很大的挑战。近期国际上提出了很多针对高速盐体
问题地震成像技术，其中很多方法可以提高成像质量。然而上述方法都是基于反射波成像，在复杂盐下区域，反射波照明范围小，照明度低，很难获得满意的盐下成像结果。有别于反射波，多次波最有可能实现盐下成像，多次波是经一次以上的地下界面反射或海水面反射，最终在地面被接收的地震波。一般来说，与一次反射波相比，多次波在地下传播的射线路径更长，覆盖的区域更广。多次波可以传播到地球内部，可照明到一次反射波无法到达的阴影区。另外，多次波的反射角一般比一次反射波小，能提供很好的地球内部结构信息。传统的成像方法只对一次波偏移，把多次波视为噪声，而多次波偏移则利用多次波信息，提供地下界面构造成像。从多次波中直接提取有用信息的观点可以追溯到Claerbout (克莱尔博特)在地震干涉测量方面的研究，该研究说明了如何通过被动震源激发产生的自相关道，获得地球表面格林函数(例如一个脉冲点源)。被动震源的空间位置和激发时间未知，所以可以认为是一种被动地震方法。基于这种虚震源方式，可以运用运动学方法将多次波转换为由地表虚震源生成的一次波。多次波偏移，最直观的方法就是将多次波转换为反射波，然后采用传统偏移方法。如运用地震干涉测量方法，将三维垂直地震剖面的地震多次波数据转换成反射波数据。另一种可以用到的多次波偏移方法是最小平方偏移，其是利用海底电缆数据对一次反射波和鬼波同时成像。还有一种是利用反馈模型和波场延拓反演，将多次波转换为一次反射波实现多次波成像。然而，很多研究证明，将多次波直接转换成反射波，只是对垂直地震数据成立，对传统的表面采集的地震数据并不成功。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种通过改进传统逆时偏移方法，将多次波归位到地下正确位置的地震多次波偏移方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种地震多次波偏移方法，包括以下步骤1)对所有炮的地震记录，先用相关多次波预测方法，预测表面的多次波和层间的多次波，用最小二乘法匹配预测的多次波；2)将每一单炮中任一点P的检波器记录到的地震记录作正向传播，将另一点Mg的检波器记录到的一阶多次波记录作反向传播；3)对从P点正向传播的地震记录，通过双程波波动方程，计算出在地下任何一个位置的地震记录正向传播的格林函数P(g) ；4)对从Mg点反向传播的一阶多次波记录,通过双程波波动方程计算出在地下任何一个位置的一阶多次波反向传播的格林函数Mg (g) ；5)在地下任何一个网格点，对P(g)与Mg(g)作互相关，形成可能的成像点；6)如果在可能的成像点确实有地下反射界面，步骤5)中的两个波场的格林函数互相关，就会在该地下反射界面成像；7)对Mg点的一阶多次波记录正向传播，计算出在地下任何一个位置的一阶多次波记录正向传播的格林函数Mg(g) ’;8)对再一点Mr的检波器记录的二阶多次波记录反向传播，通过双程波波动方程计算出在地下任何一个位置的二阶多次波逆时传播的格林函数Mr (g) ；9)在地下任何一个网格点，对Mg(g)’与Mr(g)作互相关，形成可能的成像点；10)如果在可能的成像点确实有地下反射界面，步骤9)中的两个波场的格林函数的互相关就会在该地下反射界面成像；11)对完成步骤6)和步骤10)的单炮成像结果进行拉普拉斯滤波，以消除成像过程中的低频成像噪音；12)对所有单炮记录重复步骤2)至步骤11)，将所有单炮成像结果进行叠加，得到最终成像结果。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明方法用包含一次反射波，表层多次波和层间多次波的地震记录代替震源子波，用预测多次波代替一次反射波作
为输入数据，将地表多次波的记录逆时延拓到各个深度层，将包含一次波和多次波的地震记录沿时间延拓到相同深度层，通过互相关成像条件，使得多次波归位到地下正确的位置上。2、本发明方法采用的多次反射波的传播路径与传统的一次反射波传播路径不同，本发明方法可以提高盐下油气藏的照明度。与传统的一次反射波偏移比较，多次波偏移可提供更好的盐体成像。3、本发明利用多次波信息，并将多次波融合到逆时偏移方程中，利用一次波和多次波的地震记录波场做成像，与传统技术相比，本发明方可以实现多次波盐下成像，达到更大范围、更加均衡的地下照明度，极大地提高了盐下成像的分辨率。本发明可以广泛用于油气勘探领域中，特别是对盐下结构成像的效果更加明显。
图I是本发明原理2是一个三层速度模型图3是多次波数据200炮中的一炮图4是多次波偏移结果图5是著名的验证各种偏移方法的Sigsbee2B盐丘模型图6是采用传统反射波偏移方法得到的结果图7是采用本发明多次波偏移方法得到的结果
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明提出的地震多次波偏移方法，不需要将多次波变换为一次反射波，而是用标准偏移算子处理表面数据。偏移成像方法一般为KirchhofT(克希霍夫)成像、单程波波动方程和逆时偏移等。其中，KirchhofT成像方法最为常用，其是假定波动方程的解是高频近似解，对速度模型不敏感，但是对横向速度变化巨大的复杂地质体成像不够准确，存在不容易处理多走时问题和横向速度变化等缺陷。单程波波动方程方法，计算效率快，可以对横向变化剧烈的构造成像，但是对倾角有限制，不能处理大倾角断层。基于双程波波动方程的逆时偏移方法(简称逆时偏移方法)理论上效果最好，既能对横向速度变化剧烈的构造成像，也能对大倾角地层成像，但是计算量大。本发明是在逆时偏移方法的基础上进行了改进，将多次波融合到逆时偏移方程中，使得多次波归位到地下正确的位置上。本发明的多次波偏移方法主要分为两步。第一步，利用一些已知的预测多次波的方法得到多次波，如Radon(拉东变换)变换、逆散射层间多次波和表层相关多次波预测方法等。第二步，利用逆时偏移方法进行盐下深度域成像。用包含一次反射波，表层多次波和层间多次波的地震记录代替震源子波，用多次波代替一次反射波。在逆时偏移处理流程中，将地表多次波的记录逆时延拓到各个深度层，将包含一次波和多次波的地震记录沿时间延拓到相同深度层。成像条件是在各个深度层上自相关两个波场。具体说，本发明提供的地震多次波偏移方法，包括以下步骤I)对所有炮的地震记录，先用相关多次波预测方法，预测表面的多次波和层间的多次波，用最小二乘法匹配预测的多次波；2)如图I所示，图中P点、Mg点和Mr点均为单炮记录中某一检波点，将在P点的检波器记录到的地震记录作正向传播，将在Mg点的检波器记录到的一阶多次波记录作反向传播；3)对从P点正向传播的地震记录，通过双程波波动方程，计算出在地下任何一个位置的地震记录正向传播的格林函数p(g)；4)对从Mg点反向传播的一阶多次波记录，通过双程波波动方程计算出在地下任何一个位置的一阶多次波反向传播的格林函数Mg (g)；5)在地下任何一个网格点，对P(g)与Mg(g)作互相关，形成可能的成像点；6)如果在地下X2，X3和X4点确实有地下反射界面，步骤5)中的两个波场的格林函数互相关就会在该地下反射界面成像；7)对Mg点的一阶多次波记录正向传播，计算出在地下任何一个位置的一阶多次波记录正向传播的格林函数Mg(g)’ ；8)对Mr点的二阶多次波记录反向传播，通过双程波波动方程计算出在地下任何一个位置的二阶多次波逆时传播的格林函数Mr (g)；9)在地下任何一个网格点，对Mg(g)’与Mr(g)作互相关，形成可能的成像点；10)如果在地下X5点确实有地下反射界面，步骤9)中的两个波场的格林函数的互相关就会在该地下反射界面成像；11)对步骤6)和步骤10)得到的单炮成像结果进行Laplace (拉普拉斯)滤波，以消除成像过程中的低频成像噪音；12 )对所有单炮记录重复步骤2 )至步骤11)，并将所有单炮成像结果进行叠加，得到最终成像结果。为验证本发明方法的可行性和有效性，下面举两个实例实例I :如图2所示，对于一地下3层速度模型，采用有限差分声波正演模拟，可以得到单炮带有多次波信号的地震记录(如图3所示)，如果采用本发明的多次波偏移方法(如图4所示)，可以看到能量最强的两个同像轴C和D，与3层速度模型的速度界面位置和形态相吻合，证明了采用本发明方法能够得到正确的成像，同时也证明了本发明的可行性。
实例2 如图5所示，是著名的Sigsbee2B盐丘模型，该模型含有高速盐丘体和单个速度异常体，模型复杂，是验证各种偏移方法成像效果的国际标准模型之一。如图6所示，采用传统逆时偏移方法只利用一次反射波成像，会将多次波当作噪音消去，同时由于检波点范围的限制，一次反射波在盐下照明度不强，会导致盐下成像效果不好，如图中椭圆虚线标出的区域，反射波无法形成。如图7所示，由于本发明方法利用了多次波相对一次反射波走时长，路径丰富的特征，因此可以看到图中椭圆虚线标示的盐下区域成像清楚，效果明显区别并优于传统技术。上述描述和各实施例仅用于说明本发明，凡是在本发明技术方案的基础上进行的
等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种地震多次波偏移方法，包括以下步骤 1)对所有炮的地震记录，先用相关多次波预测方法，预测表面的多次波和层间的多次波，用最小二乘法匹配预测的多次波； 2)将每一单炮中任一点P的检波器记录到的地震记录作正向传播，将另一点Mg的检波器记录到的一阶多次波记录作反向传播； 3)对从P点正向传播的地震记录，通过双程波波动方程，计算出在地下任何一个位置的地震记录正向传播的格林函数P(g)； 4)对从Mg点反向传播的一阶多次波记录,通过双程波波动方程计算出在地下任何一个位置的一阶多次波反向传播的格林函数Mg(g)； 5)在地下任何一个网格点，对P(g)与Mg(g)作互相关，形成可能的成像点； 6)如果在可能的成像点确实有地下反射界面，步骤5)中的两个波场的格林函数互相关，就会在该地下反射界面成像； 7)对Mg点的一阶多次波记录正向传播,计算出在地下任何一个位置的一阶多次波记录正向传播的格林函数Mg(g) ’ ； 8)对再一点Mr的检波器记录的二阶多次波记录反向传播，通过双程波波动方程计算出在地下任何一个位置的二阶多次波逆时传播的格林函数Mr (g)； 9)在地下任何一个网格点，对Mg(g)’与Mr(g)作互相关，形成可能的成像点； 10)如果在可能的成像点确实有地下反射界面，步骤9)中的两个波场的格林函数的互相关就会在该地下反射界面成像； 11)对完成步骤6)和步骤10)的单炮成像结果进行拉普拉斯滤波，以消除成像过程中的低频成像噪音； 12)对所有单炮记录重复步骤2)至步骤11)，将所有单炮成像结果进行叠加，得到最终成像结果。
全文摘要
本发明涉及一种地震多次波偏移方法，本发明是在逆时偏移方法的基础上进行了改进，将多次波融合到逆时偏移方程中，使得多次波归位到地下正确的位置上。本发明的多次波偏移方法主要分为两步。第一步，利用一些已知的预测多次波的方法得到多次波，第二步，利用逆时偏移方法进行盐下深度域成像。本发明利用多次波信息，并将多次波融合到逆时偏移方程中，利用一次波和多次波的地震记录波场做成像，与传统技术相比，本发明方可以实现多次波盐下成像，达到更大范围、更加均衡的地下照明度，极大地提高了盐下成像的分辨率。本发明可以广泛用于油气勘探领域中，特别是对盐下结构成像的效果更加明显。
文档编号G01V1/32GK102879816SQ20121024765
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月17日 优先权日2012年7月17日
发明者刘伊克, 常旭, 金德刚, 王一博 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所