CN102495426A - 一种克希霍夫积分地震成像方法 - Google Patents

Abstract

一种克希霍夫积分地震成像方法，包括以下步骤：步骤101：确定绕射轨迹上同相叠加的能量最大点；步骤102：以所述能量最大点为中心的钟形窗作为加权函数；步骤103：将所述加权函数作为积分项加入到绕射克希霍夫积分地震成像公式进行地震成像。本发明的克希霍夫积分地震成像方法，考虑了绕射波存在的相位相反情形的，采用对主能量，即绕射轨迹上能量最大点附近一个钟形窗范围内的能量进行成像的方法，可以排除相位相反的绕射波的影响，更加准确的判断地下介质情况的。

Description

一种克希霍夫积分地震成像方法

技术领域

本发明涉及一种地震成像方法，特别是涉及一种克希霍夫积分地震成像方法。

背景技术

为了研究地下地质界面，需要将地面记录的地震波按波传播的物理规律放回到地下，这个过程就是偏移，或者地震成像。克希霍夫(Kirchhoff)积分法速度快、适应性好，是目前石油勘探界使用最为普遍的叠前深度偏移技术。当前的Kirchhoff地震叠前成像技术可以归为两大类，一类是只考虑反射波的成像技术，另一类是基于绕射理论的成像技术，这两类都是从波传播规律的不同角度得出来的。

具体的说，叠前反射成像技术是一种只考虑了反射波的成像技术，根据图1所示，当震源点S(Shot)激发地震波后，传播到反射点R(Reflect)经反射后被接收点G(Geophone)记录到。地震反射成像就是把同一反射点、不同震源不同接收点的地震波放回到反射点。反射克希霍夫积分地震成像公式可以表达为：

$R=\underset{s}{\mathrm{\Σ}}\underset{g}{\mathrm{\Σ}}{W}_{\mathrm{sg}}{G}_{\mathrm{sg}}(t_r+t_s)$

其中t_s为地震波由震源点S传播到反射点R的时间，t_r为地震波由反射点R传播到接收点G的时间，W_sg代表加权系数，G_sg代表地震数据，等式左边的R代表偏移后的数据。此方法的缺点很明显，就是只考虑了反射波，没有考虑绕射波的影响，在绕射波发育的地区会降低成像结果的信噪比。而在地震记录中绕射波等也常常存在。

另外一种基于绕射的叠前成像技术，其是从惠更斯原理出发得出的。根据图2所示，依据惠更斯原理，地下介质每个点都可以看作是二次震源，当地震波遇到该点时，会向周围传播能量，不仅仅是反射。依据此，将单个震源产生记录放回到地下绕射点位置及完成成像。绕射克希霍夫积分地震成像公式可以表示为：

$R_s=\underset{G}{\mathrm{\Σ}}{W}_{G}G(t_r+t_s)$

其中t_s为地震波由震源点S传播到反射点R的时间，t_r为地震波由反射点R传播到接收点G的时间；W_G表示一种加权因子，其与地震波传播相关；Rs表示偏移后的数据。此种方法不但考虑到了反射波也考虑到了绕射波的影响。但是，当地震波传播过程中遇到断点、断面时，会产生比较强的绕射波。这时的绕射波会产生相位反转的现象。根据图3所示，当震源点S与接收点G中间的中心点O正好位于绕射点时，接收点G两边的绕射波有180°的相位差，即相位相反。目前的基于绕射的成像技术不考虑绕射波的相位相反，即将沿绕射轨迹将记录到的地震信号直接求和。由于相位相反的绕射波地震信号正负相抵，这种直接求和的结果将降低地震信号的信噪比。在绕射波发育的地区，不解决成这一问题将降低成像质量，甚至得不到地下介质很好的图像，影响油气勘探。

发明内容

本发明的目的就是解决现用技术中存在的上述问题，提供一种考虑了绕射波存在的相位相反情形的，可以更加准确的判断地下介质情况的，克希霍夫积分地震成像方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种克希霍夫积分地震成像方法，包括以下步骤：

步骤101：确定绕射轨迹上同相叠加的能量最大点；

步骤102：以所述能量最大点为中心的钟形窗作为加权函数；

步骤103：将所述加权函数作为积分项加入到绕射克希霍夫积分地震成像公式进行地震成像。

在上述技术方案中，所述能量最大点为x_max，所述加权函数为e(x_G-x_max)²，其中e为自然对数的底，x_G表示。

在上述技术方案中，所述绕射克希霍夫积分地震成像公式为

其中t_s为地震波由震源点传播到反射点的时间，t_r为地震波由反射点传播到接收点的时间；W_G为与地震波传播相关加权因子，Rs表示偏移后的数据。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明的克希霍夫积分地震成像方法，考虑了绕射波存在的相位相反情形的，采用对主能量，即绕射轨迹上能量最大点附近一个钟形窗范围内的能量进行成像的方法，可以排除相位相反的绕射波的影响，更加准确的判断地下介质情况的。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是现有技术中反射波形成的原理示意图；

图2是现有技术中绕射波形成的原理示意图；

图3是现有技术中绕射波相位相反现象的原理示意图；

图4是本发明的克希霍夫积分地震成像方法的步骤示意图；

图5是应用现有技术中的克希霍夫积分地震成像方法得到的，不考虑了绕射波存在的相位相反情形的，某地地震波成像结果局部示意图；

图6是应用本发明克希霍夫积分地震成像方法得到的，考虑了绕射波存在的相位相反情形的，某地地震波成像结果局部示意图。

具体实施方式

图4和图6显示了本发明的克希霍夫积分地震成像方法的一种具体的实施方式，当绕射反相(相位相反)情况发生时，由于反射波的存在，二者干涉，使得绕射轨迹上某段波的能量最强，这段强能量绕射与反射波具有相同的相位。为了解决绕射成像中的反相问题，只需将主能量(绕射轨迹上能量最大点附近一个钟形窗范围内的能量)成像即可。具体步骤如下：

步骤101：确定绕射轨迹上同相叠加的能量最大点。给定一空间窗，沿绕射轨迹滑动计算所述空间窗内的叠加能量，将附近的地震波同相数最多的点确定为能量最大点x_max。沿绕射轨迹即沿着计算的地震波传播时间(Tr+Ts)，在一定的空间范围内的接收数据的点取地震数据。在本步骤中，确定能量最大点xmax附近需要为地震波同相数最多，这是为了防止局部极大值噪音的干扰。

步骤102：以所述能量最大点为中心的钟形窗作为加权函数。在能量最大点x_max两边加钟形窗，或其它窗函数，选取钟形窗作为加权函数：e(x_G-x_max)²，其中e为自然对数的底，x_G表示其它每一个地震数据点坐标。由于上述加权函数的曲线形状像个敲打的钟，因此，人们俗称为钟形函数。所述钟形窗与为了确定最大能量点x_max而给出的上述空间窗不一样，加这个钟形窗的目的是使能量最大点x_max两边的数据逐渐衰减，不出现截断的现象。

步骤103：将加权函数加入到克希霍夫积分成像公式进行地震成像。将上述加权函数e(x_G-x_max)²加入到克希霍夫积分成像公式，得到的本发明的克希霍夫积分地震成像公式为：

$R_s=\underset{G}{\mathrm{\Σ}}{W}_G{e}^{{(x_G-x_{\max })}^2}G(t_r+t_s)$

其中G表示接收点；W_G表示与波传播相关的加权因子；e(x_G-x_max)²为加权函数；t_s为地震波由震源点传播到反射点的时间；t_r为地震波由反射点传播到接收点的时间；Rs表示偏移后的数据。

从图5与图6中可以看出，图6中得到的地下图像效果更好(图中黑的、横向连续的称为同相轴，是地层分界面)。尤其是图5和6中为了对比而圈画出的部分对比效果更明显。图6中可以看出同相轴横向变化连续、可追踪，说明了地层变化的一种空间形态，更有利于人们研究地下地质结构的变化。而图5中同相轴的横向连续性很差，比较杂乱，人们几乎无法沿同相轴追踪层位的变化，也就无法研究地质结构的变化。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种克希霍夫积分地震成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤101：确定绕射轨迹上同相叠加的能量最大点；

步骤102：以所述能量最大点为中心的钟形窗作为加权函数；

步骤103：将所述加权函数作为积分项加入到绕射克希霍夫积分地震成像公式进行地震成像。

2.根据权利要求1所述的地震成像方法，其特征在于，所述能量最大点坐标为x_max，所述加权函数为e(x_G-x_max)²，其中e为自然对数的底，x_G表示地震数据点坐标。

3.根据权利要求1或2所述的地震成像方法，其特征在于，所述绕射克希霍夫积分地震成像公式为其中t_s为地震波由震源点传播到反射点的时间，t_r为地震波由反射点传播到接收点的时间；W_G为与地震波传播相关加权因子，Rs表示偏移后的数据。

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