利用波束分解預(yù)測(cè)地震數(shù)據(jù)中的層間多次波的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 所公開(kāi)的實(shí)現(xiàn)一般涉及地震數(shù)據(jù)處理，并且更具體地，涉及用于利用波束分解預(yù) 測(cè)地震數(shù)據(jù)中的層間多次波的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在石油工業(yè)中，地震探查技術(shù)通常被用來(lái)幫助搜索和評(píng)估地下烴類沉積物。地震 勘探的目的是通過(guò)將能量向下發(fā)送到地中并記錄從下面的巖層返回的"反射"或"回波"來(lái) 對(duì)地球地下(地層)的一部分繪圖或成像。一般而言，地震探查由三個(gè)單獨(dú)的階段組成:數(shù)據(jù) 采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)解釋。地震探查操作的成功取決于所有三個(gè)階段的圓滿完成。
[0003] 在數(shù)據(jù)采集階段，地震能量的一個(gè)或多個(gè)源將地震波發(fā)射到所感興趣的地下區(qū)域 (諸如地質(zhì)地層）中。地震勘探通常利用一個(gè)或多個(gè)能量源并且通常利用大量傳感器或探測(cè) 器?？梢员挥脕?lái)探測(cè)返回地震能量的傳感器通常是地震檢波器（陸地勘測(cè)）或水聽(tīng)器(海洋 勘測(cè)）。發(fā)送到地層中的能量通常是聲音和剪切波能量。向下傳播的聲能可以源自各種源， 諸如在陸地上的爆炸或地震振動(dòng)器或者在海洋環(huán)境中的空氣槍。地震波進(jìn)入地層并且可以 被地下地震反射體（即，具有不同物理屬性的地下地層之間的界面）（例如，通過(guò)反射或折 射)散射。所反射的信號(hào)被一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器采樣或測(cè)量，并且所得到的數(shù)據(jù)被記錄。所記 錄的樣本可以被稱為地震數(shù)據(jù)或"地震道"集合。地震數(shù)據(jù)可以被處理和分析，以提取被勘 探的地球區(qū)域的結(jié)構(gòu)和屬性的細(xì)節(jié)。
[0004] 在表面地震勘測(cè)期間，能量源可以被定位在所感興趣的地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地層之上的地 球表面附近的一個(gè)或多個(gè)位置(稱為炮點(diǎn)）處。每次當(dāng)源被激活時(shí)，源生成向下行進(jìn)穿過(guò)地 球并且至少部分地從地下各種類型的不連續(xù)部分反射(包括來(lái)自"巖層"邊界的反射）的地 震信號(hào)。一般而言，地震信號(hào)的部分反射可以在每次地下材料的彈性屬性發(fā)生變化時(shí)發(fā)生。 所反射的地震信號(hào)被發(fā)送回地球的表面，在那里它們被記錄為在多個(gè)位置處的走時(shí)的函 數(shù)。返回信號(hào)被數(shù)字化并記錄為時(shí)間的函數(shù)(振幅對(duì)時(shí)間）。
[0005] 關(guān)于數(shù)據(jù)采集階段期間由探測(cè)器記錄的地震能量的一個(gè)普遍的問(wèn)題是，地震道常 常既包含期望的地震反射(也被稱為"一次"反射事件或簡(jiǎn)單地稱為"一次波"）和不希望的 多次反射(也被稱為"多次波"），這種多次反射會(huì)掩蓋或壓倒一次地震反射。一次反射是以 從地下地震反射體的單次反射從源傳到探測(cè)器的聲波。多次反射是在被探測(cè)器接收之前至 少被反射三次（向上、向下和再次向上）的波。取決于它們與和其相關(guān)聯(lián)的一次事件的時(shí)間 延遲，多次波通常被表征為短程，意味著它們干擾它們自己的一次反射，或長(zhǎng)程，其中它們 表現(xiàn)為單獨(dú)的事件。
[0006] 有多種類型的多次波事件。存在被"俘獲"在兩個(gè)強(qiáng)反射體(水層的自由表面與底 部)之間的水層中的信號(hào)。存在"微屈(pegleg)"多次波事件，其是由剛好在發(fā)射之后或者剛 好在探測(cè)之前通過(guò)水層的附加往返來(lái)表征的反射。存在"剩余的"表面相關(guān)的多次波事件， 其中第一個(gè)和最后一個(gè)向上反射在第一(水)層下面，并且在兩者之間在自由表面處存在至 少一個(gè)反射。還存在"層間"多次波，其具有從地下反射體發(fā)生的向下反射。
[0007] 在大多數(shù)情況下，多次波不包含從一次波不能更容易提取的有用信息。而且，在許 多近海地區(qū)的地震數(shù)據(jù)處理中水底多次波被識(shí)別為嚴(yán)重的噪聲問(wèn)題。多次波可以嚴(yán)重掩蓋 用于結(jié)構(gòu)化成像的一次反射事件并且污染振幅對(duì)偏移（"AV0"）信息。由于這些原因，在許多 環(huán)境中，尤其是在其中多次波相對(duì)于一次波特別強(qiáng)的海洋環(huán)境中，從地震數(shù)據(jù)中去除多次 波，或至少衰減多次波，是地震數(shù)據(jù)處理階段的重要部分。在深水?dāng)?shù)據(jù)的情況中，微屈反射 和海底多次波的一階和下幾階的抑制是非常重要的。這些相當(dāng)強(qiáng)的多次波可能與目標(biāo)反射 體的一次反射具有相同的走時(shí)。除了自由表面多次波，層間多次波已成為許多勘探領(lǐng)域中 更加尖銳的問(wèn)題，在這些領(lǐng)域中，如果誤解釋，則層間多次波對(duì)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)和AV0效應(yīng)兩方面 都提出了儲(chǔ)層表征挑戰(zhàn)。
[0008] 存在依賴用于衰減的多次波的屬性來(lái)衰減表面相關(guān)的多次波的現(xiàn)有技術(shù)方法。一 類多次波衰減方法由預(yù)測(cè)方法組成，其中多次波是從它們各自的一次波預(yù)測(cè)的?，F(xiàn)有技術(shù) 預(yù)測(cè)多次波衰減技術(shù)可以大致被分為兩種類別：（i)模型驅(qū)動(dòng)方法和（ii)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法。除 了所記錄的數(shù)據(jù)，模型驅(qū)動(dòng)方法一般還利用地球模型來(lái)利用估計(jì)的海底和海面反射函數(shù)和 計(jì)算出的振幅函數(shù)預(yù)測(cè)或模擬多次波，以對(duì)水層多次波反射建模。然后，從原始數(shù)據(jù)中減去 那些預(yù)測(cè)的多次波。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法采用一次波和多次波通過(guò)卷積關(guān)系物理相關(guān)的事實(shí)并且 通過(guò)交叉卷積被認(rèn)為包含對(duì)多次波有固定相貢獻(xiàn)的相關(guān)一次波來(lái)預(yù)測(cè)多次波。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方 法一般可以處理復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)并且需要很少或不需要關(guān)于地下的屬性的先驗(yàn)信息。與數(shù) 據(jù)驅(qū)動(dòng)方法相比，模型驅(qū)動(dòng)方法通常更計(jì)算成本有效，但數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法通常更靈活并且需 要更少的用戶分析和努力。
[0009] -些模型驅(qū)動(dòng)方法需要結(jié)構(gòu)化信息，即，關(guān)于地下結(jié)構(gòu)，確定哪個(gè)區(qū)域是首先進(jìn)行 地震勘探的目標(biāo)的信息。其它模型驅(qū)動(dòng)方法要求源子波的形狀，其雖然是脈沖的，但因?yàn)樗?泡反射和物理源的有限頻率帶寬而不是數(shù)學(xué)上理想的delta函數(shù)。一些模型驅(qū)動(dòng)方法要求 結(jié)構(gòu)化和源子波信息二者，而其它方法利用匹配濾波器來(lái)解釋不當(dāng)估計(jì)的源子波。數(shù)據(jù)驅(qū) 動(dòng)技術(shù)對(duì)于在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中預(yù)測(cè)多次波是有吸引力的解決方案，因?yàn)樗鼈儾恍枰叵?的任何先驗(yàn)知識(shí)(反射率、結(jié)構(gòu)和速度）。但是，這些方法往往過(guò)于昂貴，因?yàn)樗鼈儗?duì)地震采 集有巨大的要求，例如，針對(duì)每個(gè)接收器位置均需要一個(gè)放炮位置，并且這對(duì)于大多數(shù)三維 ("3D"）采集幾何結(jié)構(gòu)而言在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)太過(guò)昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 通過(guò)提供新穎且改進(jìn)的基于一次波來(lái)預(yù)測(cè)層間多次波的方法，本發(fā)明克服了現(xiàn)有 技術(shù)的上述和其它缺點(diǎn)，該方法結(jié)合了來(lái)自模型驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)兩種方法的特征。它是通 過(guò)基于地球模型確定模型驅(qū)動(dòng)的固定相預(yù)測(cè)并且通過(guò)固定相預(yù)測(cè)周圍的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)預(yù)測(cè)增 強(qiáng)那種預(yù)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，模型驅(qū)動(dòng)固定相預(yù)測(cè)可以由固定相預(yù)測(cè)的先驗(yàn)確 定代替，諸如假設(shè)分層模型。注意，只要地球模型包括常常遠(yuǎn)高于目標(biāo)結(jié)構(gòu)的微屈和層間生 成界面的近似描述，本發(fā)明就不要求關(guān)于目標(biāo)結(jié)構(gòu)的假設(shè)。換句話說(shuō)，除了界面之下的粗略 ΝΜ0速度，模型驅(qū)動(dòng)固定相預(yù)測(cè)還假設(shè)應(yīng)當(dāng)已知下至微屈生成界面的速度模型。
[0011] 根據(jù)下面描述的一些實(shí)現(xiàn)，衰減多次反射地震波中的層間多次波的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的 方法在具有處理器和存儲(chǔ)將由處理器執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)程序模塊的存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 處執(zhí)行，該方法包括:提供（i)包括多個(gè)波束的地震數(shù)據(jù)以及（ii)與地質(zhì)體相關(guān)的地球模 型，其中該地球模型包括地質(zhì)體中的上部界面和下部界面;選擇所述多個(gè)波束中的波束作 為輸入波束，其中該輸入波束與位于地質(zhì)體的頂表面附近的源和探測(cè)器相關(guān)聯(lián)，并且其中 將源和探測(cè)器配對(duì)，以用于收集地震數(shù)據(jù);確定以下至少其一 ：（i)上部界面和下部界面之 間的源側(cè)固定微屈到達(dá)和對(duì)應(yīng)的探測(cè)器側(cè)一次波束以及（ii)上部界面和下部界面之間的 探測(cè)器側(cè)固定微屈到達(dá)和對(duì)應(yīng)的源側(cè)一次波束;利用（i)由源側(cè)固定微屈到達(dá)延遲的探測(cè) 器側(cè)一次波束和（ii)由探測(cè)器側(cè)固定微屈到達(dá)延遲的源側(cè)一次波束當(dāng)中至少其一來(lái)預(yù)測(cè) 上部界面和下部界面之間的層間多次波波束；以及對(duì)預(yù)測(cè)的層間多次波波束與輸入波束去 卷積，由此衰減存在于輸入波束中的層間多次波。
[0012] 根據(jù)下面描述的一些實(shí)施例，提供了用于衰減多次反射地震波中的層間多次波的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括:存儲(chǔ)器;一個(gè)或多個(gè)處理器；以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的一個(gè) 或多個(gè)程序模塊，其中當(dāng)程序模塊被處理器執(zhí)行時(shí)，使處理器執(zhí)行以下指令:提供（i)包括 多個(gè)波束的地震數(shù)據(jù)和（i i)與地質(zhì)體相關(guān)的地球模型，其中該地球模型包括地質(zhì)體中的上 部界面和下部界面;選擇所述多個(gè)波束中的波束作為輸入波束，其中該輸入波束與位于地 質(zhì)體的頂表面附近的源和探測(cè)器相關(guān)聯(lián)，并且其中將源和探測(cè)器配對(duì)，以用于收集地震數(shù) 據(jù);確定以下至少其一 ：（i)上部界面和下部界面之間的源側(cè)固定微屈到達(dá)和對(duì)應(yīng)的探測(cè)器 側(cè)一次波束以及（ii)上部界面和下部界面之間的探測(cè)器側(cè)固定微屈到達(dá)和對(duì)應(yīng)的源側(cè)一 次波束;利用（i)由源側(cè)固定微屈到達(dá)延遲的探測(cè)器側(cè)一次波束以及（ii)由探測(cè)器側(cè)固定 微屈到達(dá)延遲的源側(cè)一次波束當(dāng)中至少其一來(lái)預(yù)測(cè)上部界面和下部界面之間的層間多次 波波束；以及對(duì)預(yù)測(cè)的層間多次波波束與輸入波束去卷積，由此衰減存在于輸入波束中的 層間多次波。
[0013] 根據(jù)下面描述的一些實(shí)施例，非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)用于由計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行以用于衰減多次反射地震波中的層間多次波的一個(gè)或多個(gè)程 序模塊，該一個(gè)或多個(gè)程序包括用于執(zhí)行以下操作的指令:提供(i)包括