CN102053261A - 一种地震数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地震数据处理方法，该方法包括下列步骤：对地震数据进行波场分离，得到纵波数据和转换波数据；对所述纵波数据进行各向异性处理；以及对所述转换波数据进行各向异性处理。

Description

一种地震数据处理方法

技术领域

本发明涉及一种处理地震数据的方法，尤其涉及一种同时处理多波多分量地震数据方法。

背景技术

在当今的地震勘探领域，由于在“气云”成像、岩性检测、气水识别、裂缝预测等方面的明显优势，三维三分量地震勘探得到了迅速发展。但是，由于转换波与纵波在介质中传播的运动学和动力学特征的差异，使得转换波资料处理与纵波料处理有较大差异，不能采用常规的纵波处理方法处理。多波多分量处理，既要考虑纵波的处理，更重要考虑转换波处理，转换波处理比纵波要复杂得多，困难得多。其中转换波水平分量的方位旋转、转换波静校正、基于CCP(共转换点)叠加的速度分析、方位各向异性分析及校正、转换波DMO(倾角时差校正)、转换波偏移、横波***处理等是多分量地震资料处理的关键。目前，国内外陆上三维转换波地震资料尚处于前瞻性、先导性方法技术试验及软件测试阶段，各种技术方法的工业化处理并不多见。近几年来，围绕PS转换波处理静校正、速度分析等方面关键技术提出了一些相关的理论和技术。多数方法都是依据多波多分量某一方面技术和方法，提出了粗略、简单的转换波处理方法及流程，根据这些流程基本上仅能得到简单的转换波剖面或者用于后期研究的结果。这些处理方法不够***，不能完全满足目前三维三分量特别是宽方位或者全方位三维三分量地震资料处理要求，处理的结果也不能体现三维三分量地震勘探的优势，不能同时为后续裂缝检测、储层预测、含气性检测和流体识别等研究提供基础资料。

发明内容

由于现有处理方法不能完全满足目前三维三分量特别是宽方位或者全方位三维三分量地震资料处理要求，本发明提供了一种更完善的多波多分量地震数据处理方法。

本发明提供了一种地震数据处理方法，该方法包括下列步骤：对地震数据进行波场分离，得到纵波数据和转换波数据；对所述纵波数据和转换波数据中的至少一者进行各向异性处理。

其中所述“各向异性处理”指的是对各个方位的地震数据使用不同的处理参数(比如地震波传播速度)，从而消除各个方位的地震数据的各向异性特征。

本发明所提供的方法通过从各向异性处理的角度分别对地震数据进行考虑并处理，实现了对地震数据的全面分析，将这种处理与各向同性处理相结合，能够同时满足后期的纵横波联合解释、裂缝检测、储层预测、含气性检测、流体识别等要求，为复杂、非常规油气藏的勘探开发提供基础资料。

附图说明

图1是根据本发明的一种实施方式的地震数据处理方法的流程图；

图2是根据本发明的另一种实施方式的地震数据处理方法的流程图；

图3示出了速度随方位角的变化。

具体实施方式

岩石中的各向异性通常是由一组定向垂直裂缝引起的，那么根据地震波传播理论，纵波平行或者垂直于裂缝传播时，具有不同的旅行速度。平行裂缝传播时，以快波速度传播；垂直裂缝传播时，以慢波速度传播。

本发明根据上述速度方位各向异性特点，对纵波地震数据和转换波地震数据进行各向异性处理。在本发明的一种实施方式中，采用最小二乘拟合方法得到速度方位各向异性椭圆解的表达式，将该各向异性速度应用于全方位数据的处理，以消除全方位数据的同一道集内不同方位数据的时差，使其同一层位的同相轴完全校平，提高叠加剖面的分辨率，改善剖面的成像质量，为后期的叠前反演、构造解释等研究提供高质量的基础数据。

根据上面“各向异性处理”的定义，实际处理时，研究人员可以对数据进行具体的处理，比如动校正处理，当针对不同的方向使用不同的参数(地震波传播速度)进行动校正处理时，我们可以称其为“各向异性动校正处理”，其属于一种各向异性处理。

根据本发明，可以对纵波和转换波中的一者进行各向异性处理，也可以对两者都进行各向异性处理。

如图1所示，为根据本发明的一种实施方式，该实施方式为对两者都进行各向异性处理的情况，该地震数据处理方法包括下列步骤：对地震数据进行波场分离，从而得到纵波数据和转换波数据(步骤110)；对所述纵波数据进行各向异性处理(步骤120)；对所述转换波数据进行各向异性处理(步骤130)。

具体来讲，在步骤110中，首先对由炮点所激发的地震进行数据采集，其中所采集的地震数据是由纵波(P波)震源所激发的多分量地震数据，其中包括X分量、Y分量和Z分量地震数据。在采集过程中将对地震数据的X分量、Y分量和Z分量数据采用三分量检波器接收，每个检波器接收对应的分量。

随后，对已经采集到的各分量数据进行波场分离处理。纵波震源激发的纵波在遇到地层反射界面后所形成的反射波可以包括反射纵波(P-P波)和反射横波(P-S波)，其中反射横波就是转换波。所以，经过波场分离，采集到的地震数据就被分成了纵波数据和转换波数据(P-S转换波)。其中，由于横波的振动方向不同，PS转换波还可细分为P-SV转换波和P-SH转换波。

在本发明的一种实施方式中，在特定的地质条件下，通过使用合适的采集设备所采集到的地震数据已经是分离好的，则这一步骤可以省略，而直接在下一步骤中对采集到的各分量地震数据进行处理。

在步骤120中，对纵波进行各向异性处理。

纵波各向异性处理的目的是尽可能消除方位各向异性引起的速度、时间、振幅等差异。各向异性处理要求采用与方位有关的速度分析、动校正及振幅、频率和时差补偿技术，以获得全方位的同相轴拉平的叠前共中心点(CMP)道集或叠前时间偏移共反射点(CRP)道集及全方位叠加或偏移叠加数据等。

在进行具体处理之前，以正北方向为起点，对CMP道集数据按照一定角度间隔(1度-120度)进行方位角分选，形成多个方位扇区，其中每个方位扇区中都包括所述CMP道集中的多个道。CMP道集中的地震道的数目优选为1-10000之间。

方位角分选可以尽可能的多一些，但是同时要兼顾覆盖次数，至少保证每个方位角内的覆盖次数不低于5次。

根据方位扇区内的所述多个道的速度来确定每个方位扇区的速度。首先给定每个方位扇区内的各个道的初始速度，并根据该初始速度对各个方位扇区的速度进行确定。由于纵波VTI各向异性参数的方位各向异性对动校正的影响远远小于方位速度的影响，因此，发明中只是考虑速度的方位变化，而不考虑各向异性参数随方位的变化。

在本发明的一种实施方式中，纵波旅行时方程为

$t^2=t_0^2+\frac{x^2}{V_{\mathrm{nmo}}^2}-\frac{2{\mathrm{\ηx}}^4}{V_{\mathrm{nmo}}^2[t_0^2{V}_{\mathrm{nmo}}^2+(1+2\mathrm{\η})x^2]}---\left(1\right)$

式中，t为纵波旅行时，t₀为CMP道集的“中心点”处的垂直双程时间，x为偏移距，V_nmo为初始速度(纵波动校正速度)，η为纵波VTI各向异性参数。

根据本发明的一种实施方式，在确定了每个方位扇区的各个道的旅行时t之后，可以计算正常时差t-t₀，利用初始速度对相同方位扇区内的各个道进行动校正，将动校正后的各个道数据的振幅相叠加，得到叠加强度(能量)I，在给定的初始速度为中点来扫描速度谱，便可得到叠加强度I与速度V_nmo的曲线关系，在本发明的一种实施方式中，可以控制速度谱扫描的范围直到出现I的极大值为止，这样就可以将使I取极大值的V_nmo确定为该扇区的方位速度。

各个道的初始速度可以是根据经验给定的值或通过其它技术手段估计得到的值。在本发明的一种实施方式中，该初始速度就是全方位速度(相当于将扇区选为整个圆时的扇区速度)估计值。具体来讲，首先给定最初速度估计值(对于纵波约为1500～6000m/s)，利用该最初速度估计值，通过方程(1)对全方位的所有道计算旅行时t，以及时差t-t₀，并进而对所有道进行动校正，类似于上面计算扇区方位速度的步骤，通过比较速度谱内的所有速度得到的叠加强度，可以得到全方位速度估计值，并将该全方位速度估计值作为步骤s120中的初始速度。其中，全方位速度只考虑了VTI介质各向异性对速度的影响，而没有考虑HTI介质各向异性特征。

如图3所示，当宽方位纵波通过裂缝方位各向异性介质时，对于固定的偏移距，其方位速度与裂缝方位满足如下关系

其中，V为方位扇区的速度，φ为V所对应的方位扇区的角平分线的方位角度，V₀为速度待定参数，α为与方位有关的待定参数，

为裂缝走向的方位参数，通过所述各个方位扇区的速度V及每个方位扇区所对应的方位角度φ，来确定三个待定的参数V₀、α和

理论上，在方程(2)中，只要知道3个方位的速度就可以求解该方程的V₀、α以及

三个参数，从而得到方位速度椭圆方程。对于宽方位或者全方位地震数据，假定偏移距和方位角均匀分布，常常在给定的CMP位置，具有多个方位(一般大于3个)的地震观测数据，这时求解方程(2)就变成了一个超定问题。如果定义从正北方向为零度，按照顺时针方向分选各个观测方位φ_i(i＝1，2，…，N)的地震数据，那么对应的方位角的速度为

对于具有多于三个观测方位的地震数据，此时可以用最小二乘拟合法求取方程(3)的参数值，定义变量e为

对方程(4)中的V₀，α和

求偏导数，并分别令其等于零，得到如下的方程组

求解方程组(5)得到

根据方程(6)、(7)和(8)可以得到α以及V₀这三个待定参数的值，从而得到各向异性椭圆方程。

根据拟合出的椭圆方程，通过将所关心的方位对应的方位值(即方位角度)代入椭圆方程，便可以对任一方位的方位速度进行确定，从而确定速度各向异性，并在此基础上对地震数据进行进一步的处理。

在步骤130中，对转换波进行各向异性处理。

转换波各向异性处理的目的是尽可能消除方位各向异性引起的速度、时间、振幅等差异。各向异性处理要求采用与方位有关的速度分析、动校正及振幅、频率和时差补偿技术，以获得全方位的同相轴拉平的叠前ACCP或者CCP道集或叠前时间偏移共反射点道集及全方位叠加或偏移叠加成像。此外，转换波各向异性处理还需要考虑横波***校正，以提高转换波径向剖面的成像质量。

在进行具体处理之前，以正北方向为起点，对ACCP道集数据按照一定角度间隔(1度-120度)进行方位角分选，形成多个方位扇区，其中每个方位扇区中都包括所述ACCP道集中的多个道。ACCP道集中的地震道的数目优选为1-10000之间。

方位角分选可以尽可能的多一些，但是同时要兼顾覆盖次数，至少保证每个方位角内的覆盖次数不低于5次。

根据方位扇区内的所述多个道的转换波地震数据来确定每个方位扇区的速度。首先给定每个方位扇区内的各个道的初始速度，并根据该初始速度对各个方位扇区的速度进行确定。由于转换波VTI各向异性参数的方位各向异性对动校正的影响远远小于方位速度的影响，因此，发明中只是考虑速度的方位变化，而不考虑各向异性参数随方位的变化。

在本发明的一种实施方式中，转换波旅行时方程为

$t_C^2=t_{C0}^2+\frac{x^2}{V_{C2}^2}+\frac{A_4{x}^4}{1+A_5{x}^2}$

$A_4=-\frac{{({\mathrm{\γ}}_0{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{eff}}-1)}^2+8(1+{\mathrm{\γ}}_0){\mathrm{\χ}}_{\mathrm{eff}}}{{4t}_{C0}^2{V}_{C2}^4{\mathrm{\γ}}_0{(1+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{eff}})}^2}---\left(9\right)$

$A_5=\frac{A_4{V}_{C2}^2(1+{\mathrm{\γ}}_0){\mathrm{\γ}}_{\mathrm{eff}}[({\mathrm{\γ}}_0-1){\mathrm{\γ}}_{\mathrm{eff}}^2+2{\mathrm{\χ}}_{\mathrm{eff}}]}{({\mathrm{\γ}}_0-1){\mathrm{\γ}}_{\mathrm{eff}}^2(1-{\mathrm{\γ}}_0{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{eff}})-2(1+{\mathrm{\γ}}_0){\mathrm{\γ}}_{\mathrm{eff}}{\mathrm{\χ}}_{\mathrm{eff}}}$

式中，t_C为转换波在偏移距x处双程旅行时，t_C0为转换波零偏移距双程旅行时(转换点处的垂直双程时间)，V_C2为初始速度(转换波叠加速度)，γ₀为垂直速度比，γ₀＝V_P0/V_S0；γ₂为叠加速度比，γ₂＝V_P2/V_S2；γ_eff为等效速度比，V_P0、V_S0分别为纵波、横波垂直速度，V_P2、V_S2分别为纵波、横波叠加速度，χ_eff为转换波VTI各向异性参数。

γ₀的求取需要简单的纵横波叠加剖面对比，它对后面的处理影响较小，允许有一定的误差。根据本发明的一种实施方式，在确定了每个方位扇区的各个道的旅行时t_C之后，可以计算正常时差t_C-t_C0，利用初始速度对相同方位扇区内的各个道进行动校正，将动校正后的各个道数据的振幅相叠加，得到叠加强度(能量)I，在给定的初始速度为中点来扫描速度谱，便可得到叠加强度I与速度V_C2的曲线关系，在本发明的一种实施方式中，可以控制速度谱扫描的范围直到出现I的极大值为止，这样就可以将使I取极大值的V_C2确定为该扇区的方位速度。

根据本发明的另一种实施方式，还可以通过其它常用的方法来确定各个方位扇区的速度，比如将方位扇区内各个地震道的初始速度的平均值作为该方位扇区的速度等。

各个道的初始速度可以是根据经验给定的值或通过其它技术手段计算得到的值。在本发明的一种实施方式中，该初始速度就是全方位速度(相当于将扇区选为整个圆时的扇区速度)估计值。具体来讲，首先给定最初速度估计值(对于转换波约为1000～5000m/s)，利用该最初速度估计值，通过方程(9)对全方位的所有道计算旅行时t_C，以及时差t_C-t_C0，并进而对所有道进行动校正，类似于上面计算扇区方位速度的步骤，通过比较速度谱内的所有速度得到的叠加强度，可以得到全方位速度估计值，并将该全方位速度估计值作为初始速度。其中，全方位速度只考虑了VTI介质各向异性对速度的影响，而没有考虑HTI介质各向异性特征。

如图3所示，当宽方位转换波通过裂缝方位各向异性介质时，对于固定的偏移距，其方位速度与裂缝方位满足如下关系

其中，V为方位扇区的速度，φ为V所对应的方位扇区的角平分线的方位角度，V₀为速度待定参数，α为与方位有关的待定参数，

为裂缝走向的方位参数，通过所述各个方位扇区的速度V及每个方位扇区所对应的方位角度φ，来确定三个待定的参数V₀、α和

理论上，在方程(10)中，只要知道3个方位的速度就可以求解该方程的V₀、α以及三个参数，从而得到方位速度椭圆方程。对于宽方位或者全方位地震数据，假定偏移距和方位角均匀分布，常常在给定的ACCP位置，具有多个方位(一般大于3个)的地震观测数据，这时求解方程(10)就变成了一个超定问题。如果定义从正北方向为零度，按照顺时针方向分选各个观测方位φ_i(i＝1，2，…，N)的地震数据，那么对应的方位角的速度为

对于具有多于三个观测方位的地震数据，此时可以用最小二乘拟合法求取方程(11)的参数值，定义变量e为

对方程(12)中的V0，α和

求偏导数，并分别令其等于零，得到如下的方程组

求解方程组(13)得到

根据方程(14)、(15)和(16)可以得到

α以及V₀这三个待定参数的值，从而得到各向异性椭圆方程。

根据拟合出的椭圆方程，通过将所关心的方位对应的方位值(即方位角度)代入椭圆方程，便可以对任一方位的方位速度进行确定，从而确定速度各向异性，并在此基础上对地震数据进行进一步的处理。

根据本发明的另一种实施方式，如图2所示，本发明还可包括预处理步骤(115)。

对于纵波来讲，预处理至少包括下列处理中的至少一种：异常振幅衰减处理、线性噪声衰减处理、面波衰减处理、静校正处理、地表一致性振幅补偿处理、地表一致性反褶积处理、地表一致性剩余静校正处理和抽取共中心点(CMP)道集处理等。

对于转换波来讲，预处理至少包括下列处理中的至少一种：异常振幅衰减处理、线性噪声衰减处理、极化滤波去面波处理、转换波静校正处理、地表一致性振幅补偿处理、地表一致性反褶积处理、地表一致性剩余静校正处理和抽取渐进共转换点(ACCP)或者共转换点(CCP)道集处理等。

其中所述对转换波数据进行预处理(以及随后的各向异性处理)是针对转换波数据的径向分量数据进行的。

此外，在本发明中，所划分的每个扇区的角度在1度-120度之间；所述共中心点道集和渐进共转换点道集中的地震道的数目在2-10000之间，优选为10-1000；根据拟合得到的椭圆确定方位速度时所确定的方位的数目在1-10000之间。

通过上述地震数据处理方法，本发明能够完全满足目前多波多分量地震资料规模化处理要求。所采用的各向异性处理消除了方位各向异性引起的速度、时间、振幅等差异，可以得到满足叠前叠后反演的数据、高质量的成像数据等。采用本发明的地震数据处理方法处理的结果同时满足后期的纵横波联合解释、裂缝检测、储层预测、含气性检测、流体识别等研究的要求，为复杂、非常规油气藏的勘探开发提供基础资料。

Claims (20)

1.一种多波多分量地震数据处理方法，该方法包括：

对地震数据进行波场分离，得到纵波数据和转换波数据；

对所述纵波数据和转换波数据中的至少一者进行各向异性处理。

2.根据权利要求1所述的地震数据处理方法，其中，对所述纵波数据和转换波数据都进行各向异性处理。

3.根据权利要求1或2所述的地震数据处理方法，其中，对所述纵波数据进行各向异性处理包括：

在纵波地震数据的共中心点道集中，将所述共中心点道集划分为多个方位扇区，其中每个方位扇区中都包括所述共中心点道集中的多个地震道；

根据每个方位扇区内的所述多个地震道的纵波地震数据来确定该方位扇区的速度；

利用所述多个方位扇区的速度进行椭圆拟合；

根据拟合得到的椭圆来确定多个方位的方位速度；以及

利用所述多个方位的方位速度来对纵波地震数据进行后续处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其中该方法还包括：

在对方位角扇区进行划分之前对所述纵波地震数据进行预处理，所述预处理至少包括根据所有地震道的纵波地震数据来选取具有相同中心点的地震道，以组成所述共中心点道集。

5.根据权利要求3所述的方法，其中按如下步骤来确定所述方位扇区的速度：

基于方位扇区内的多个地震道的纵波地震数据来确定该扇区内各个地震道的初始速度；

根据所述各个地震道的初始速度对所述各个地震道的纵波地震数据进行动校正；

将动校正后的各个地震道的纵波地震数据的振幅进行叠加，得到叠加强度；

以所述初始速度为中点扫描速度谱，将使所述叠加强度取极大值的速度值确定为该扇区的方位速度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述初始速度是通过纵波地震数据计算得到的或是指定的。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，根据下列椭圆方程，利用所述多个方位扇区的速度进行椭圆拟合：

其中，V为方位扇区的速度，φ为V所对应的方位扇区的角平分线的方位角度，V₀为速度待定参数，α为与方位有关的待定参数，为待定的方位参数，

通过所述各个方位扇区的速度V及每个方位扇区所对应的方位角度φ，来确定三个待定的参数V₀、α和

8.根据权利要求7所述的方法，其中采用最小二乘拟合方法求解椭圆的待定参数。

9.根据权利要求3所述的方法，其中所划分的每个扇区的角度在1度-120度之间。

10.根据权利要求3所述的方法，其中所述共中心点道集中的地震道的数目在2-10000之间。

11.根据权利要求3所述的方法，其中根据拟合得到的椭圆确定方位速度时所确定的方位的数目在1-10000之间。

12.根据权利要求1或2所述的地震数据处理方法，其中，对所述转换波数据进行各向异性处理包括：

在转换波地震数据的渐进共转换点道集中，将所述渐进共转换点道集划分为多个方位扇区，其中每个方位扇区中都包括所述渐进共转换点道集中的多个地震道；

根据每个方位扇区内的所述多个地震道的转换波地震数据来确定该方位扇区的速度；

利用所述多个方位扇区的速度进行椭圆拟合；

根据拟合得到的椭圆来确定多个方位的方位速度；以及

利用所述多个方位的方位速度来对转换波地震数据进行后续处理。

13.根据权利要求12所述的方法，其中该方法还包括：

在对方位角扇区进行划分之前对所述转换波地震数据进行预处理，所述预处理至少包括根据所有地震道的转换波地震数据来选取具有相同渐进共转换点的地震道，以组成所述渐进共转换点道集。

14.根据权利要求12所述的方法，其中按如下步骤来确定所述方位扇区的速度：

基于方位扇区内的多个地震道的转换波地震数据来确定该扇区内各个地震道的初始速度；

根据所述各个地震道的初始速度对所述各个地震道的转换波地震数据进行动校正；

将动校正后的各个地震道的转换波地震数据的振幅进行叠加，得到叠加强度；

以所述初始速度为中点扫描速度谱，将使所述叠加强度取极大值的速度值确定为该扇区的方位速度。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述初始速度是通过转换波地震数据计算得到的或是指定的。

16.根据权利要求12所述的方法，其中，根据下列椭圆方程，利用所述多个方位扇区的速度进行椭圆拟合：

其中，V为方位扇区的速度，φ为V所对应的方位扇区的角平分线的方位角度，V₀为速度待定参数，α为与方位有关的待定参数，

为待定的方位参数，

通过所述各个方位扇区的速度V及每个方位扇区所对应的方位角度φ，来确定三个待定的参数V₀、α和

17.根据权利要求16所述的方法，其中采用最小二乘拟合方法求解椭圆的待定参数。

18.根据权利要求12所述的方法，其中所划分的每个扇区的角度在1度-120度之间。

19.根据权利要求12所述的方法，其中所述渐进共转换点道集中的地震道的数目在2-10000之间。

20.根据权利要求12所述的方法，其中根据拟合得到的椭圆确定方位速度时所确定的方位的数目在1-10000之间。

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