一種水陸檢波器地震數(shù)據(jù)標定因子反演方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水陸檢波器地震數(shù)據(jù)標定因子反演方法，該方法包括：采集水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；計算水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)的均方根振幅比、自相關(guān)函數(shù)及互相關(guān)函數(shù)的加權(quán)和；根據(jù)加權(quán)和計算相關(guān)函數(shù)的乘積及相關(guān)函數(shù)的乘積的乘積；根據(jù)相關(guān)函數(shù)的乘積及相關(guān)函數(shù)的乘積的乘積計算最大方差模方程系數(shù)，并以此計算標定因子特征方程系數(shù)；構(gòu)造標定因子特征方程并求解標定因子特征方程；根據(jù)最大方差模方程系數(shù)及標定因子計算最大方差模；根據(jù)最大方差模確定最佳標定因子；根據(jù)最佳標定因子計算反射系數(shù)；繪制最佳標定因子及海底反射系數(shù)的剖面并將最佳標定因子和海底反射系數(shù)存儲于地震數(shù)據(jù)道頭中。
【專利說明】一種水陸檢波器地震數(shù)據(jù)標定因子反演方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于石油勘探、開發(fā)及開采技術(shù)，具體的講，是關(guān)于一種水陸檢波器地震數(shù)據(jù)標定因子反演方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著地震勘探技術(shù)的發(fā)展，海上油氣勘探的難度和深度越來越大，對地震資料的信噪比和分辨率要求也越來越高。利用OBC (Ocean Bottom Cable，海底電纜)進行數(shù)據(jù)采集的技術(shù)是一種聯(lián)合海上和陸地地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)。OBC使用一個固定的排列，把檢波器固定在海底接收地震波，而用航船拖拽震源進行地震波激發(fā)。在OBC數(shù)據(jù)采集過程中，至少使用三艘航船:一艘震源船，用來拖拽著氣槍震源排列，進行地震波激發(fā)；一艘接收船，固定不動，連接著海底電纜，接收地震波；一艘航船或者幾艘航船，鋪設(shè)海底電纜和回收海底電纜。OBC目前僅僅局限于水深不超過150米的海域，隨著電纜和電纜回收系統(tǒng)的改進，OBC技術(shù)正在向更深的海域推進。三維地震可以精確地描述儲層，為了得到地下介質(zhì)高精度的三維圖像，必須精確地知道所有炮點和接收點的位置，同時也要精確定位電纜船，把每一個檢波器放置到預(yù)先設(shè)計的位置。
[0003]在OBC數(shù)據(jù)采集時，由于海底和海面都是較強的反射界面。隨著一個反射地震子波從地下達到海底，海底電纜中的檢波器感應(yīng)并記錄下這個反射地震子波。這個反射地震子波繼續(xù)向上前進達到海面，受到海面的反射，然后改變方向向下傳播，達到海底。海底電纜中的檢波器，再一次感應(yīng)并記錄下這個地震子波。同時這個地震子波受到海底的反射，然后改變方向向上傳播，達到海面，受到海面的反射，然后改變方向向下傳播，達到海底，反射地震子波如上的循環(huán)重復(fù)進行,形成海水鳴震多次波(交混回響),海水鳴震多次波是海上地震勘探數(shù)據(jù)中最大的噪聲干擾，消除海水鳴震多次波噪聲干擾，是海上地震數(shù)據(jù)處理中最為重要的步驟。
[0004]在淺水區(qū)，使用反褶積方法，可以有效消除海水鳴震多次波干擾，以恢復(fù)一次反射地震子波。但是對于海水深度超過10米的地區(qū)，反射地震子波與后續(xù)海水鳴震多次波干擾之間的時差很大，使得反褶積算法不能有效去除海水鳴震多次波干擾產(chǎn)生的同相軸。如果不能有效地從地震數(shù)據(jù)中去除海水鳴震多次波干擾，那么幾個子波代表著一個反射界面，這樣就會模糊地質(zhì)斷層界面。
[0005]OBC采集的數(shù)據(jù)提供了同一位置水中檢波器地震數(shù)據(jù)和陸地檢波器地震數(shù)據(jù)兩種數(shù)據(jù)。這兩種數(shù)據(jù)分別使用水中檢波器和陸地檢波器記錄。水中檢波器是一種壓力檢波器，記錄的是地震波產(chǎn)生的壓力變化；陸地檢波器是一種質(zhì)點速度檢波器，記錄的是質(zhì)點速度變化。由于這兩種檢波器的記錄機理不同，對于同一位置處海水鳴震多次波干擾，表現(xiàn)出不同特征。與水中檢波器記錄的海水鳴震多次波干擾相比，陸地檢波器記錄的海水鳴震多次波干擾表現(xiàn)出極性和振幅特征差異。兩種檢波器記錄的海水鳴震多次波干擾，其相位是不同的，振幅也是不同的，且振幅相差一個與海底反射系數(shù)成比例的常數(shù)，這個常數(shù)值就是標定因子。因此，利用這種振幅和相位特征差異，可以有效消除海水鳴震多次波干擾。消除海水鳴震多次波干擾的步驟包括:(1)在每一個接收點位置處，記錄水中檢波器地震數(shù)據(jù)和陸地檢波器地震數(shù)據(jù)兩種數(shù)據(jù)；(2)利用兩種檢波器的傳感器靈敏度(傳導(dǎo)常數(shù))，調(diào)整陸地檢波器地震數(shù)據(jù)的振幅，以匹配水中檢波器地震數(shù)據(jù)的振幅；(3)利用標定因子，標定調(diào)整振幅后的陸地檢波器地震數(shù)據(jù)；(4)把標定后的陸地檢波器地震數(shù)據(jù)，與對應(yīng)的水中檢波器地震數(shù)據(jù)相加，得到消除海水鳴震多次波干擾后的海上地震數(shù)據(jù)。這樣，計算標定因子，構(gòu)成了室內(nèi)海上地震數(shù)據(jù)處理消除海水鳴震多次波干擾方法的根本方法和關(guān)鍵步驟。
[0006]在包含海水鳴震多次波的OBC數(shù)據(jù)中，由于數(shù)據(jù)的能量是由地下反射波的能量和海水鳴震多次波的能量構(gòu)成。數(shù)據(jù)的自相關(guān)包含著地下反射波的自相關(guān)和海水鳴震多次波的自相關(guān)。由于地下反射波的自相關(guān)函數(shù)能量集中在自相關(guān)函數(shù)零點附近，而海水鳴震多次波的自相關(guān)能量位于遠離自相關(guān)函數(shù)零點處。消除海水鳴震多次波后，由于地震數(shù)據(jù)中已經(jīng)消除了多次波能量，剩下地下反射波的能量，即零點附近自相關(guān)函數(shù)值增加，而遠離零點處自相關(guān)函數(shù)值減小。自相關(guān)函數(shù)方差?？梢苑从尺@種關(guān)系，因此，為了有效估算標定因子，通常使用自相關(guān)函數(shù)方差模最小作為確定標定因子的準則。
[0007]常規(guī)處理方法，多采用掃描方法計算確定標定因子。采用預(yù)先設(shè)定一個標定因子范圍值和掃描步長，采用掃描方法給出一系列的標定因子值，然后計算水中檢波器地震數(shù)據(jù)和陸地檢波器地震數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)和，再對數(shù)據(jù)和計算自相關(guān)函數(shù)，由自相關(guān)函數(shù)計算最大方差模，最后由最大的最大方差模值，確定出標定因子數(shù)值。該方法需要大量的自相關(guān)計算和最大方差模計算，因此計算非常費時。
[0008]在通常情況下，水陸兩種檢波器的傳感器靈敏度(傳導(dǎo)常數(shù))數(shù)值，僅僅野外采集人員知道，而室內(nèi)處理人員并不知道水陸兩種檢波器的傳感器靈敏度數(shù)值，因此不可能使用水陸檢波器的傳感器靈敏度數(shù)值來調(diào)整陸地檢波器地震數(shù)據(jù)的振幅。另一方面，由于各個檢波器之間和連接電纜之間也存在制造和與海底接觸耦合的差異，使得各個檢波器之間表現(xiàn)出的傳感器靈敏度數(shù)值也不相同，采集時僅僅知道制造商提供的制造上的傳感器靈敏度數(shù)值，而真正檢波器接收時的傳感器靈敏度數(shù)值不可能知道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種水陸檢波器地震數(shù)據(jù)標定因子反演方法，以快速、準確地進行水中檢波器數(shù)據(jù)和陸地檢波器數(shù)據(jù)的合并處理，達到消除地震數(shù)據(jù)中海水鳴震多次波干擾的目的。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種水陸檢波器地震數(shù)據(jù)標定因子反演方法，所述的方法包括:
[0011]采集利用地震人工震源激發(fā)的水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)，并對所述的水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；
[0012]計算所述水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)的均方根振幅比；
[0013]計算所述水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)及互相關(guān)函數(shù)；
[0014]計算所述自相關(guān)函數(shù)及互相關(guān)函數(shù)的加權(quán)和；
[0015]根據(jù)所述的加權(quán)和計算相關(guān)函數(shù)的乘積及所述相關(guān)函數(shù)的乘積的乘積；
[0016]根據(jù)所述相關(guān)函數(shù)的乘積及所述相關(guān)函數(shù)的乘積的乘積計算最大方差模方程系數(shù)；
[0017]根據(jù)所述的最大方差模方程系數(shù)計算標定因子特征方程系數(shù)；
[0018]根據(jù)所述的標定因子特征方程系數(shù)構(gòu)造標定因子特征方程并求解所述的標定因子特征方程；
[0019]根據(jù)所述的最大方差模方程系數(shù)及所述標定因子特征方程的標定因子計算最大方差模；
[0020]根據(jù)所述的最大方差模確定最佳標定因子；
[0021]根據(jù)所述的最佳標定因子計算反射系數(shù)；
[0022]繪制最佳標定因子及海底反射系數(shù)的剖面并將所述最佳標定因子和海底反射系數(shù)存儲于地震數(shù)據(jù)道頭中。
[0023]在一實施例中，對所述的水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包括:定義觀測系統(tǒng)、對所述的水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)置標簽、對所述的水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)進行分離、去噪、濾波、速度分析及疊加處理。
[0024]在一實施例中，計算所述水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)的均方根振幅比，包括:
[0025]按照下述公式計算水中檢波器與陸地檢波器均方根振幅比W^iHG:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種水陸檢波器地震數(shù)據(jù)標定因子反演方法，其特征在于，所述的方法包括: 采集利用地震人工震源激發(fā)的水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)，并對所述的水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)進行預(yù)處理； 計算所述水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)的均方根振幅比； 計算所述水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)及互相關(guān)函數(shù)； 計算所述自相關(guān)函數(shù)及互相關(guān)函數(shù)的加權(quán)和； 根據(jù)所述的加權(quán)和計算相關(guān)函數(shù)的乘積及所述相關(guān)函數(shù)的乘積的乘積； 根據(jù)所述相關(guān)函數(shù)的乘積及所述相關(guān)函數(shù)的乘積的乘積計算最大方差模方程系數(shù)； 根據(jù)所述的最大方差模方程系數(shù)計算標定因子特征方程系數(shù)； 根據(jù)所述的標定因子特征方程系數(shù)構(gòu)造標定因子特征方程并求解所述的標定因子特征方程； 根據(jù)所述的最大方差模方程系數(shù)及所述標定因子特征方程的標定因子計算最大方差模； 根據(jù)所述的最大方差模確定最佳標定因子； 根據(jù)所述的最佳標定因子計算反射系數(shù)； 繪制最佳標定因子及海底反射系數(shù)的剖面并將所述最佳標定因子和海底反射系數(shù)存儲于地震數(shù)據(jù)道頭中。``
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述的水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包括:定義觀測系統(tǒng)、所述的水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)置標簽、對所述的水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)進行分離、去噪、濾波、速度分析及疊加處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，計算所述水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)的均方根振幅比，包括: 按照下述公式計算水中檢波器與陸地檢波器均方根振幅比Fm:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，計算所述水中檢波器地震數(shù)據(jù)及陸地檢波器地震數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)及互相關(guān)函數(shù)，包括: 按照下述公式計算水中檢波器地震數(shù)據(jù)自相關(guān)函數(shù)B,
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，計算所述自相關(guān)函數(shù)及互相關(guān)函數(shù)的加權(quán)和，包括: 按照下述公式計算計算水中檢波器數(shù)據(jù)自相關(guān)函數(shù)加權(quán)和C /
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述的加權(quán)和計算相關(guān)函數(shù)的乘積及所述相關(guān)函數(shù)的乘積的乘積，包括: 按照下述公式計算所述相關(guān)函數(shù)的乘積1^:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述相關(guān)函數(shù)的乘積及所述相關(guān)函數(shù)的乘積的乘積計算最大方差模方程系數(shù)，包括: 按照下述公式計算最大方差模方程分子的系數(shù)Pn:
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述的最大方差模方程系數(shù)計算標定因子特征方程系數(shù)，包括: 按照下述公式計算標定因子特征方程系數(shù)Tn:
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述的標定因子特征方程系數(shù)構(gòu)造標定因子特征方程并求解所述的標定因子特征方程，包括: 按照下述公式構(gòu)造所述標定因子特征方程:
TcrHT1 a+T2 α 2+…+T15 α 15=0 ； 求解所述標定因子特征方程，得到標定因子α特征方程對應(yīng)的15個根αη，η=1，2，3，…，15ο
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述的最大方差模方程系數(shù)及所述標定因子特征方程的標定因子計算最大方差模，包括: 按照下述公式計算最大方差模Varm ( α ):
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述的最大方差模確定最佳標定因子，包括: 確定15個所述最大方差模值Varm ( α η)中的最大值，所述最大值對應(yīng)的特征方程的根為最佳標定因子 a best=Max {Varm( a j)，Varm ( α 2)，…，Varm ( α 15)}。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述的最佳標定因子計算反射系數(shù)，包括: 按照下述公式計算反射系數(shù)R:
【文檔編號】G01V1/28GK103675910SQ201310736942
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】高少武, 黃燕 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司