專利名稱：二維起伏海底多次波的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地球物理勘探技術(shù)，屬于地震資料處理過程中壓制規(guī)則干擾波的技術(shù)范疇，是一種二維起伏海底多次波的確定方法。

背景技術(shù)：
在海上地震勘探中，由于海底是流體和固體之間的一個強的反射界面，在地震數(shù)據(jù)采集時會記錄到比較強的海底多次波。海底多次波的存在，一方面會誤導解釋人員給出錯誤的構(gòu)造解釋結(jié)果，另一方面會干擾一次反射波，影響一次反射波的構(gòu)造成像和利用一次反射波進行儲層分析。因此壓制海上地震資料中的海底多次波一直是海上地震資料處理中的一項關(guān)鍵技術(shù)。
壓制海上地震資料中的海底多次波的方法一般分為兩大類。一類是基于海底多次波與一次反射波的運動學差異，對多次波與一次反射波進行分離，從而達到壓制多次波的目的；另一類是基于波動理論模擬或預(yù)測出海底多次波作為多次波的模型道集，然后利用多次波模型道集，采用自適應(yīng)方法把原始數(shù)據(jù)中的多次波減去。
基于海底多次波與一次反射波的運動學差異壓制多次波的方法主要包括預(yù)測反褶積方法、F-K變換濾波法、K-L變換濾波法、Tau-p變換濾波法和Tau-p域反褶積方法。基于波動理論進行多次波預(yù)測的方法主要有波動方程正演、波場延拓法、基于WRW模型的方法、基于反散射理論的Born級數(shù)法和Kirchhoff級數(shù)法。多次波自適應(yīng)減去法主要包括最少二乘數(shù)據(jù)匹配法、模式識別法和獨立分量分析法。
波場延拓多次波預(yù)測技術(shù)，按地震數(shù)據(jù)處理面可以分為以海平面為處理面的波場延拓多次波預(yù)測技術(shù)和以海底面為處理面的波場延拓多次波預(yù)測技術(shù)。按波場延拓的數(shù)值方法可以分為積分法波場延拓多次波預(yù)測技術(shù)和相位移法波場延拓技術(shù)。按延拓步驟可以分為一步法、兩步法和三步法波場延拓多次波預(yù)測技術(shù)。
傳統(tǒng)的以海平面為處理面的波場延拓多次波預(yù)測技術(shù)如圖1(a)所示，一般采用積分法先把地震數(shù)據(jù)從海平面延拓到海底，再把延拓到海底的地震數(shù)據(jù)從海底延拓到海平面，這樣就預(yù)測出了海底多次波。這種方法顯然忽略了D點的反射，并且積分時需要用到海底下介質(zhì)的速度。為了克服積分時需要兩個速度，人們一般把起伏海底在一個排列內(nèi)近似為一個單斜或平的海底，如圖1(b)所示。圖1(a)和(b)只是在處理海底方式上有所不同，但他們都需要兩步延拓來完成海底多次波的預(yù)測，為了減少兩步法延拓帶來的不便，人們后來又提出了一步法延拓。這種方法是把炮集放在海平面相對于平滑的海底面的鏡像面上，這樣利用上行波把炮集從鏡像面延拓到海平面就可以得到該炮集的多次波模型道集，見圖1(c)。
顯而易見，以往的基于波場延拓的海底多次波預(yù)測方法，在海底劇烈起伏時，由于不能，因此預(yù)測的海底多次波的運動學特征與實際多次波間存在較大的誤差。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是在已知海底高程和海水速度的前提下，把起伏界面波場延拓技術(shù)引進到起伏海底多次波預(yù)測中來，提供一種正確的實現(xiàn)起伏海底的波場延拓的二維起伏海底多次波的確定方法。
本發(fā)明提供如下解決方案 1)采用海上拖纜地震勘探采集的地震數(shù)據(jù)、野外測量或室內(nèi)求取的海底高程數(shù)據(jù)； 2)從最小炮號炮集開始，讀取炮集數(shù)據(jù)并(不能出現(xiàn)主觀的動作詞語)根據(jù)炮集所在排列的海底高程，取得其最大海底高程和最小海底高程，計算最大和最小海底高程差； 3)當最大和最小海底高程差小于5米時，按水平海底預(yù)測海底多次波 pn(x，z＝0，t)為位于海平面上(z＝0)的第n炮地震數(shù)據(jù)， mn(x，z＝0，t)為取得的位于海平面上(z＝0)的對應(yīng)第n炮的確定的海底多次波， 其中n為炮號，x為炮點到接收點的距離，z為高程坐標，t為時間坐標； 步驟3)所述的確定的水平海底的多次波是指 (1)對pn(x，z＝0，t)進行關(guān)于x和t的二維富氏變換，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω分別為水平方向圓波數(shù)和圓頻率；為垂直方向圓波數(shù)，c為海水的速度； (2)按公式取得頻率-波數(shù)域測的多次波，其中，Mn(kx，z＝0，ω)為頻率-波數(shù)域預(yù)測的第n炮的多次波，H為最大和最小海底高程的平均值； (3)對Mn(kx，z＝0，ω)進行二維富氏反變換，取得時間域預(yù)測的第n炮的多次波mn(x，z＝0，t)。
4)當最大和最小海底高程差大于5米時，按起伏海底預(yù)測海底多次波 pn(x，z＝0，t)為位于海平面(z＝0)上的第n炮地震數(shù)據(jù)， pn(x，z＝Z0，t)為第n炮在最淺海底面上(z＝Z0)的地震波場， pn(x，z＝ZN，t)為第n炮在最深海底面上(z＝ZN的地震波場， pn(x，zi，t)為第n炮的在zi＝z0+(i-1)Δz(i＝1，2，...N+1)面上的地震波場， qn(zi，t)為第n炮在zi＝z0+(i-1)Δz(i＝1，2，...N+1)面上海底處的記錄， mn(x，z＝0，t)為取得的在海平面(z＝0)上的第n炮的預(yù)測的海底多次波， 其中n為炮號，x為炮點到接收點的距離，z為高程坐標，t為時間坐標，Δz為深度方向的延拓步長。
步驟3)所述的確定的起伏海底的多次波是指 (1)對pn(x，z＝0，t)進行關(guān)于x和t的富氏變換，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω為分別為水平方向圓波數(shù)和圓頻率；為垂直方向圓波數(shù)，c為海水的速度； (2)按公式取得在最淺海底面上(z＝Z0)的頻率-波數(shù)域的地震波場； (3)從最淺海底面(i＝1)到最深海底面(i＝N+1)，按公式Pn(kx，z＝zi+1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-2ikΔz計算zi＝z0+(i-1)Δz面上的下行波波場，對Pn(kx，z＝zi+1，ω)進行二維富氏反變換，并記錄海底處的下行波場qn(zi+1，t)； (4)從最深海底面(i＝N+1)到最淺海底面(i＝1)，按公式pn(x，z＝zi，t)＝pn(x，z＝zi，t)+q(zi，t)進行波場鑲?cè)?，按公式Pn(kx，z＝zi-1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-ikΔz進行上行波場延拓； (5)按公式取得在海平面上記錄的頻率-波數(shù)域的海底多次波； (6)對Mn(kx，z＝0，ω)進行二維富氏反變換，取得時間域預(yù)測的第n炮的多次波，mn(x，z＝0，t)。
本發(fā)明的優(yōu)點一是綜合考慮了精度和效率，對海底的不同情況進行不同的處理，在海底平緩處采用精度和效率都最高相位移技術(shù)；在海底起伏處，采用精度很高的波場鑲?cè)爰夹g(shù)；二是首次把波場鑲?cè)爰夹g(shù)應(yīng)用于起伏海底多次波確定。



圖1傳統(tǒng)的海底多次波確定方法示意圖； (a)傳統(tǒng)的基于波場延拓的多次波預(yù)測方法， (b)傾斜或平海底面近似的基于波場延拓的多次波預(yù)測方法， (c)從鏡像面開始的基于波場延拓的多次波預(yù)測方法 圖2本發(fā)明起伏海底多次波確定方法示意圖； (a)根據(jù)海底高程將海底劃分為水平海底和起伏海底并采用不同的波場延拓算法 (b)對應(yīng)起伏海底部分采用波場鑲?cè)敕ㄟM行波場延拓 圖3輸入的炮集記錄； 圖4輸出的預(yù)測的海底多次波。
具體實施方案 本發(fā)明采用海上拖纜地震勘探采集的拖纜地震數(shù)據(jù)、野外測量或室內(nèi)求取的海底高程數(shù)據(jù)，在綜合考慮計算精度和計算效率的基礎(chǔ)上，利用相位移水平界面波場延拓方法和波場鑲?cè)敕ㄆ鸱缑娌▓鲅油胤椒▉眍A(yù)測海底產(chǎn)生的海底多次波，取得預(yù)測的海底多次波地震數(shù)據(jù)。
定義 SBE或Z0---最淺海底處高程(Shallow bottom elevation)； DBE或ZN-最深海底處的高程(Deep bottom elevation)； BED---最淺和最深海底高程之差(Bottom elevation difference)； MBE--最淺和最深海底高程的平均值(Mean of bottom elevation)； LBED---用戶給定的最淺和最深海底高程之差，用于判別是平海底還是起伏海底的(Limitation of the bottom elevation difference)； DZ---用戶給定的波場延拓步長。
起伏海底多次波預(yù)測的具體實現(xiàn)步驟如下 1、從最小炮號炮集開始，讀取炮集數(shù)據(jù)pn(x，z＝0，t)(見圖3)和海底高程數(shù)據(jù)。pn(x，z＝0，t)為位于海平面上(z＝0)的第n炮地震數(shù)據(jù)，其中n為炮號，x為炮點到接收點的距離，z為高程坐標，t為時間坐標； 2、根據(jù)炮集所在排列的海底高程剖面，獲取最淺和最深海底處的高程數(shù)據(jù)SBE和DBE。
3、計算最深和最淺處海底高程差BED。如圖2所示，當最深與最淺海底高程差小于BEI時，按以下步驟預(yù)測水平海底的多次波。
(1)計算最大和最小海底高程的平均值MBE，置H＝MBE； (2)對pn(x，z＝0，t)進行關(guān)于x和t的二維富氏變換，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω分別為水平方向的圓波數(shù)和圓頻率；為垂直方向的圓波數(shù)，c為海水的速度； (3)按公式取得頻率-波數(shù)域測的海底多次波，其中，Mn(kx，z＝0，ω)為頻率-波數(shù)域預(yù)測的第n個炮集的多次波，H為最大和最小海底高程的平均值； (4)對Mn(kx，z＝0，ω)進行二維富氏反變換，取得時間域預(yù)測的第n個炮集的多次波mn(x，z＝0，t)，見圖4。
4、當最淺和最深海底處的高程差小于BEI時，如圖2所示，按以下步驟采用波場鑲?cè)敕A(yù)測起伏海底的多次波。
(1)對pn(x，z＝0，t)進行關(guān)于x和t的富氏變換，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω為分別為水平方向的圓波數(shù)和圓頻率；為垂直方向的圓波數(shù)，c為海水的速度； (2)按公式取得在最淺海底面上(z＝Z0)的頻率-波數(shù)域的地震波場； (3)從最淺海底面(i＝1)到最深海底面(i＝N+1)，按公式Pn(kx，z＝zi+1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-2ikΔz計算zi＝z0+(i-1)Δz面上的下行波波場，對Pn(kx，z＝zi+1，ω)進行二維富氏反變換，并記錄海底處的下行波場qn(zi+1，t)； (4)從最深海底面(i＝N+1)到最淺海底面(i＝1)，按公式pn(x，z＝zi，t)＝pn(x，z＝zi，t)+q(zi，t)進行波場鑲?cè)?，按公式Pn(kx，z＝zi-1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-ikΔz進行上行波場延拓； (5)按公式取得在海平面上記錄的頻率-波數(shù)域的海底多次波； (6)對Mn(kx，z＝0，ω)進行二維富氏反變換，取得時間域預(yù)測的第n個炮集的多次波，mn(x，z＝0，t)，見圖4。
權(quán)利要求
1、一種二維起伏海底多次波的確定方法，通過如下步驟實現(xiàn)
1)采用海上拖纜地震勘探采集的地震數(shù)據(jù)、野外測量或室內(nèi)求取的海底高程數(shù)據(jù)；
2)從最小炮號炮集開始，根據(jù)炮集所在排列的海底高程，取得其最大海底高程和最小海底高程，計算最大和最小海底高程差；
3)當最大和最小海底高程差小于5米時，按水平海底預(yù)測海底多次波
pn(x，z＝0，t)為位于海平面上(z＝0)的第n炮地震數(shù)據(jù)，
mn(x，z＝0，t)為取得的位于海平面上(z＝0)的對應(yīng)第n炮的確定的海底多次波，
其中n為炮號，x為炮點到接收點的距離，z為高程坐標，t為時間坐標；
4)當最大和最小海底高程差大于5米時，按起伏海底預(yù)測海底多次波
pn(x，z＝0，t)為位于海平面(z＝0)上的第n炮地震數(shù)據(jù)，
pn(x，z＝Z0，t)為第n炮在最淺海底面上(z＝Z0)的地震波場，
pn(x，z＝ZN，t)為第n炮在最深海底面上(z＝ZN)的地震波場，
pn(x，zi，t)為第n炮的在zi＝z0+(i-1)Δz(i＝1，2，...N+1)面上的地震波場，
qn(zi，t)為第n炮在zi＝z0+(i-1)Δz(i＝1，2，...N+1)面上海底處的記錄，
mn(x，z＝0，t)為取得的在海平面(z＝0)上的第n炮的預(yù)測的海底多次波，
其中n為炮號，x為炮點到接收點的距離，z為高程坐標，t為時間坐標，Δz為深度方向的延拓步長。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維起伏海底多次波的確定方法，其特征在于步驟3)所述的確定的水平海底的多次波是指
(1)對pn(x，z＝0，t)進行關(guān)于x和t的二維富氏變換，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω分別為水平方向圓波數(shù)和圓頻率；為垂直方向圓波數(shù)，c為海水的速度；
(2)按公式取得頻率-波數(shù)域預(yù)測的多次波，其中，Mn(kx，z＝0，ω)為頻率-波數(shù)域預(yù)測的第n炮的多次波，H為最大和最小海底高程的平均值；
(3)對Mn(kx，z＝0，ω)進行二維富氏反變換，取得時間域預(yù)測的第n炮的多次波mn(x，z＝0，t)。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維起伏海底多次波的確定方法，其特征在于步驟4)所述的確定的起伏海底的多次波是指
(1)對pn(x，z＝0，t)進行關(guān)于x和t的富氏變換，取得Pn(kx，z＝0，ω)，其中kx和ω為分別為水平方向圓波數(shù)和圓頻率；為垂直方向圓波數(shù)，c為海水的速度；
(2)按公式取得在最淺海底面上(z＝Z0)的頻率-波數(shù)域的地震波場；
(3)從最淺海底面(i＝1)到最深海底面(i＝N+1)，按公式Pn(kx，z＝zi+1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-2ikΔz計算zi＝z0+(i-1)Δz面上的下行波波場，對Pn(kx，z＝zi+1，ω)進行二維富氏反變換，并記錄海底處的下行波場qn(zi+1，t)；
(4)從最深海底面(i＝N+1)到最淺海底面(i＝1)，按公式pn(x，z＝zi，t)＝pn(x，z＝zi，t)+q(zi，t)進行波場鑲?cè)?，按公式Pn(kx，z＝zi-1，ω)＝Pn(kx，z＝zi，ω)e-ikΔz進行上行波場延拓；
(5)按公式取得在海平面上記錄的頻率-波數(shù)域的海底多次波；
(6)對Mn(kx，z＝0，ω)進行二維富氏反變換，取得時間域預(yù)測的第n炮的多次波，mn(x，z＝0，t)。
全文摘要
一種通過波場延拓的二維起伏海底多次波的確定方法，步驟是采用海上拖纜地震勘探采集的地震數(shù)據(jù)、野外測量或室內(nèi)求取的海底高程數(shù)據(jù)，從最小炮號炮集開始，根據(jù)炮集所在排列的海底高程，取得其最大海底高程和最小海底高程，計算最大和最小海底高程差；按水平或起伏海底預(yù)測海底多次波。本發(fā)明的優(yōu)點一是綜合考慮了精度和效率，對海底的不同情況進行不同的處理，在海底平緩處采用精度和效率都最高相位移技術(shù)；在海底起伏處，采用精度很高的波場鑲?cè)爰夹g(shù)；二是首次把波場鑲?cè)爰夹g(shù)應(yīng)用于起伏海底多次波確定。
文檔編號G01V1/28GK101592738SQ20081011413
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者柯本喜, 耿偉峰, 馬光凱, 吳艷輝 申請人:中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司