基于波場延拓的轉(zhuǎn)換波靜校正方法

基于波場延拓的轉(zhuǎn)換波靜校正方法

1地震頻率波p-sv地震勘探技術(shù)在氣云下成像、pp反射差區(qū)域目標(biāo)成像、碎屑巖巖性結(jié)構(gòu)和平坦分辨率（小于1000m深度）方面得到了有效改善，并對各向異性參數(shù)的計(jì)算和彈性反演具有重要的前景。頻率波數(shù)域偏移是一種效率高、效益好的方法,DanKosloff2方法要點(diǎn)2.1p-sv波場分離變換坐標(biāo)轉(zhuǎn)換波波長延拓靜校正方法可簡單分為四步:1)坐標(biāo)變換,將炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)映射到同一水平面上;2)波場分離,提取P-SV地震數(shù)據(jù),P-SV地震數(shù)據(jù)分成共炮點(diǎn)道集和共檢波點(diǎn)道集;3)根據(jù)新坐標(biāo)系下的波動(dòng)方程延拓公式向上延拓P-SV地震數(shù)據(jù)到基準(zhǔn)面,共炮點(diǎn)道集用近地表S波速度,共檢波點(diǎn)用P波速度;4)將延拓到基準(zhǔn)面的波場還原到原始坐標(biāo)系,即是校正到基準(zhǔn)面的P-SV地震數(shù)據(jù).2.2波場延拓靜校正公式推導(dǎo)的目的是為了將炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)映射到水平面上,解決延拓靜校正頻率波數(shù)域和時(shí)間空間域相對應(yīng)的問題.假設(shè)地表函數(shù)為f(x),f(x)可以通過拉格朗日插值函數(shù)求取,由二維波動(dòng)方程出發(fā),有式(1)中,x和z為二維坐標(biāo),v是速度,u是波場.新舊坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系式為式(2)中,x′和z′為新二維坐標(biāo),將(2)式根據(jù)波動(dòng)方程(1)進(jìn)行轉(zhuǎn)變,可得將(3)式代入(1)式,得波動(dòng)方程式公式(4)稱為變換坐標(biāo)系下的波動(dòng)方程,其中對公式(4)兩邊做二維傅里葉變換,得到變換坐標(biāo)系下的頻率波數(shù)域波動(dòng)方程為解決波場延拓問題,需對公式(5)進(jìn)行求解.邊界條件是式(6)中u式(8)為針對z的二階線性常微分方程,通過求解,可以得到最后的延拓公式公式(10)即為轉(zhuǎn)換波頻率波數(shù)域波動(dòng)方程延拓靜校正的公式,它根據(jù)地表起伏函數(shù),通過變換坐標(biāo)將炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)映射到水平面上,解決了地震數(shù)據(jù)的頻率波數(shù)域和時(shí)間空間域的相對應(yīng)問題.在延拓過程中不僅易于選擇基準(zhǔn)面,而且還能真實(shí)的還原波場,能夠得到準(zhǔn)確的靜校正結(jié)果.3采樣數(shù)據(jù)處理圖2是1000m×1000m大小的模型數(shù)據(jù),在400m和700m處各有一反射層,每層縱波和橫波速度分別是:1500m/s和900m/s、2000m/s和1150m/s、2500m/s和1450m/s.圖3是地表高程,最大高程和最小高程相差60m.圖4是模型正演結(jié)果.通過Tesseral軟件模擬得到,中間放炮,99道接收,10m道間距,0.3ms采樣率,1.2s總采樣時(shí)間,共4000個(gè)采樣點(diǎn).從圖4中可以看出,由于地形起伏較劇烈,造成有些地方直達(dá)波也接收不到,能量斷斷續(xù)續(xù),但地下500ms和750ms處的兩條P-P波看的還是很清楚,700ms和1000ms處的兩條P-S波隱隱可見,接近900ms處的是一條多次波.圖5是通過波場分離得到的P-SV地震數(shù)據(jù),采用的方法是τ-p變換法為了驗(yàn)證本方法的可靠性和精確性,我們在延拓過程中隨機(jī)抽取了第40道的單道數(shù)據(jù),藍(lán)色和紅色分別表示原始地震記錄和延拓了30步的地震記錄(圖9),從圖中可以得知在延拓過程中地震子波的振幅(A)、頻率、相位等屬性并沒有改變,能量也沒有損失,波形依然是零相位子波.隨后,我們將炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)在基準(zhǔn)面上的正演數(shù)據(jù)和本方法的靜校正結(jié)果數(shù)據(jù)相減(圖8),得出振幅最大誤差不超過0.12,這對正演子波的平均振幅來說是非常低的,達(dá)到了可以忽略的程度.這表明了本方法的可行性.4實(shí)際數(shù)據(jù)處理為了驗(yàn)證本方法的實(shí)用性,本文對東北某油田的一炮P-S波原始數(shù)據(jù)做了簡單處理,該地區(qū)地表有起伏,低降速帶S波變化劇烈,并且有較強(qiáng)的面波干擾.可以利用初至波自動(dòng)拾取技術(shù),通過共炮檢距校正統(tǒng)計(jì)方法,獲取近地表P波和SV波的速度.觀測系統(tǒng)道間距為10m,共450道接收,圖10為其中S1測線上的第20炮記錄,從原始記錄中的S波反射不夠光滑以及地下S波反射曲線連續(xù)不明顯可以看出地形起伏對地震記錄是有一定影響的.圖11為通過本文方法靜校正的結(jié)果,延拓填充速度為真實(shí)地表速度.從圖中可以看出,本方法校正的S波同相軸很明顯,線條圓潤光滑,連續(xù)性很好,信噪比也很高,并且把350道附近有明顯凹陷的P波直達(dá)波也較平.圖12為隨機(jī)抽取的第200道的原始單道數(shù)據(jù)(藍(lán)色)和延拓20步(紅色)后的記錄比較,從圖中可以得知在延拓過程中地震子波的振幅(A)、頻率、相位等屬性基本沒有改變,能量也沒有損失.圖13為轉(zhuǎn)換波靜校正前的疊加數(shù)據(jù),圖14為轉(zhuǎn)換波靜校正后的疊加數(shù)據(jù),通過對比我們可以發(fā)現(xiàn),校正后的反射層更清晰,連續(xù)性更好,同相軸更光滑,尤其是100道左右中間層的位置,同相軸明顯的顯現(xiàn)了出來.此結(jié)果充分驗(yàn)證了變換坐標(biāo)系下頻率波數(shù)域波動(dòng)方程延拓靜校正的真實(shí)性和可行性.5關(guān)于頻率波數(shù)域波場延拓應(yīng)用問題的探討頻率波數(shù)域波場延拓靜校正已在縱波靜校正中取得了一定成果,主要針對地形起伏劇烈,地表?xiàng)l件復(fù)雜的地區(qū),這恰好為轉(zhuǎn)換波靜校正提供了思路.本文根據(jù)此思路研制新方法,通過坐標(biāo)變換解決了起伏地表地震數(shù)據(jù)的頻率波數(shù)域和時(shí)間空間域的相對應(yīng)問題,在延拓過程中使用真實(shí)的近地表P波和S波速度,恢復(fù)了真實(shí)的波場,保證了轉(zhuǎn)換波靜校正的精度,同時(shí)解決了基于地表一致性假設(shè)帶來的校正畸變問題.雖然將頻率波數(shù)域波場延拓應(yīng)用