CN102230973A - 一种三维分步傅立叶粘滞声波深度偏移方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维分步傅立叶粘滞声波深度偏移方法，处理步骤为：对叠前地震数据进行预处理，建立深度速度模型；使用频谱比法求取品质因子Q值；输入叠前或叠后地震数据体、深度速度模型、品质因子Q值模型，输出粘滞声波波动方程叠前或叠后深度偏移结果；和常规波动方程深度偏移结果进行对比，检验结果正确性；将对比的两个数据体都转换到时间域，进行频谱分析，检验分析粘滞声波波动方程深度偏移方法提高分辨率的能力；与传统的声波偏移技术相比，偏移结果能有效地补偿岩石吸收对地震波能量的影响，获得更真实、更精确地下成像效果，使最终成像的能量真正体现地下介质的岩性和物性变化，为AVO分析和利用地震数据进行油气检测提供可靠资料。

Description

一种三维分步傅立叶粘滞声波深度偏移方法

技术领域：

本发明涉及一种三维分步傅立叶粘滞声波深度偏移方法，属于地震勘探数据处理过程中的偏移成像技术，具体说是一种对地震波的吸收和频散进行补偿的深度偏移方法。

背景技术：

现有的商业软件使用的粘弹性补偿是目前工业界仍广泛使用的反Q滤波技术。但地震波的衰减不仅与传播时间有关，与子波频率、速度场分布、射线路径、地下构造展布等都有关系，仅利用反Q滤波不能恢复地震波场的本来特征。随着勘探技术的不断发展，地震成像的目标由完成构造成像任务逐步转移到寻找低幅构造以及岩性异常检测上来。地下介质的粘弹性行为，作为影响地震波传播过程中振幅、频率、相位等变化的主要因素，需要在成像过程中考虑和补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维分步傅立叶粘滞声波深度偏移方法，以粘滞性声波波动方程为理论基础，将地震波的吸收和频散考虑到偏移延拓算子中去，在波场延拓同时，补偿地震波的吸收和频散。

本发明的目的是这样实现的：一种三维分步傅立叶粘滞声波深度偏移方法，主要利用三维分步傅立叶粘滞声波深度偏移技术，处理步骤为：

(1)对叠前地震数据进行预处理，建立深度速度模型；

(2)根据实际地质情况，使用频谱比法求取品质因子Q值；

(3)输入叠前或叠后地震数据体、深度速度模型、品质因子Q值模型，输出粘滞声波波动方程叠前或叠后深度偏移结果；

(4)和常规波动方程深度偏移结果进行对比，检验结果正确性；

(5)将对比的两个数据体都转换到时间域，进行频谱分析，检验分析粘滞声波波动方程深度偏移方法提高分辨率的能力。

频率-空间域粘滞声波方程：

$\frac{{\∂}^{2}P(x,y,z,\mathrm{\ω})}{{\∂x}^2}+\frac{{\∂}^{2}P(x,y,z,\mathrm{\ω})}{{\∂y}^2}+\frac{{\∂}^{2}P(x,y,z,\mathrm{\ω})}{{\∂z}^2}+\frac{{\mathrm{\ω}}^2}{M(x,y,z,\mathrm{\ω})/\mathrm{\ρ}}P(x,y,z,\mathrm{\ω})=0$

其中ω是角频率，ρ是介质密度，M(x，z，ω)是复粘弹性模量。

本发明的优点是：与传统的声波偏移技术相比，偏移结果能有效地补偿岩石吸收对地震波能量的影响，获得更真实、更精确地下成像效果，使最终成像的能量真正体现地下介质的岩性和物性变化，为AVO分析和利用地震数据进行油气检测提供可靠资料。

附图说明

图1为本发明的简单流程图。

图2为本发明实施例中显示的常规波动方程深度偏移测试结果。

图3为本发明实施例中显示的粘滞声波波动方程深度偏移测试结果。

具体实施方式

如图1所示，本发明将地震波的吸收和频散考虑到偏移延拓算子中去，在偏移成像的同时，补偿地震波的吸收和频散，其具体实现步骤包括：

1、对叠前地震数据进行预处理，建立深度速度模型。

2、根据本地区实际地质情况，使用频谱比法求取品质因子Q值。

3、输入叠前或叠后地震数据体、深度速度模型、品质因子Q值模型，输出粘滞声波波动方程叠前或叠后深度偏移结果。

4、和常规波动方程深度偏移结果进行对比，检验结果正确性。

5、将对比的两个数据体都转换到时间域，进行频谱分析，检验分析粘滞声波波动方程深度偏移方法提高分辨率的能力。

频率一空间域粘滞声波方程：

$\frac{{\∂}^{2}P(x,y,z,\mathrm{\ω})}{{\∂x}^2}+\frac{{\∂}^{2}P(x,y,z,\mathrm{\ω})}{{\∂y}^2}+\frac{{\∂}^{2}P(x,y,z,\mathrm{\ω})}{{\∂z}^2}+\frac{{\mathrm{\ω}}^2}{M(x,y,z,\mathrm{\ω})/\mathrm{\ρ}}P(x,y,z,\mathrm{\ω})=0$

其中ω是角频率，ρ是介质密度，M(x，z，ω)是复粘弹性模量。

本发明采用的具体方法原理如下：

对于地震波在粘弹性介质中传播时的衰减，通常用地层的品质因子Q来描述，Q值是岩石的物理性质之一，定义为地震波传播一个波长的距离后，其能量衰减的程度。非完全弹性介质对能量的损耗也可以通过假设弹性模量为复数来表征，此时Q值可用复模量的实部与虚部之比来定义，即：

M(ω)＝M_R(ω)+iM_I(ω)，复速度v(ω)表示为：

$\mathrm{\ν}\left(\mathrm{\ω}\right)\sqrt{\frac{M(x,y,\mathrm{\ω})}{\mathrm{\ρ}(x,y)}}$

ω是角频率，ρ是介质密度，M(x，z，ω)是复粘弹性模量。

根据Kjartansson(1979)提出的关于地震波在粘弹性介质中传播的相关理论，相速度v(ω)、参考角频率ω₀及其对应相速度v₀、介质常数γ、品质因子Q和复波数K_C有如下关系式成立：

$v(x,y,\mathrm{\ω})=v_0{\left|\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_0}\right|}^{\mathrm{\γ}}$

$\mathrm{\γ}=\frac{1}{\mathrm{\π}}{\tan }^{-1}\left(\frac{1}{Q}\right)$

$\mathrm{\α}(x,z,\mathrm{\ω})=\tan \left(\frac{\mathrm{\π\γ}}{2}\right)\frac{\mathrm{\ω}}{v_0}{\left(\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_0}\right)}^{-\mathrm{\γ}}$

$K_C\≈\frac{\mathrm{\ω}(1-\mathrm{i\α})}{v}$

对上式做三维傅立叶变换，得到下式：

$\frac{{\∂}^{2}p}{{\∂z}^2}=k_x^2+k_y^2-k_c^2$

式中k_x，k_y分别是x，y对应的波数，进一步得到：

$\frac{\∂P}{\∂z}={\mathrm{ik}}_c\sqrt{1-\frac{k_x^2}{k_c^2}-\frac{k_y^2}{k_c^2}}P$

令上式可分裂为下面两个方程，分别代表相移项和时移项。

$\frac{\∂P}{\∂z}={\mathrm{ik}}_0\sqrt{1-\frac{k_x^2}{k_c^2}-\frac{k_y^2}{k_c^2}}P$

$\frac{\∂P}{\∂z}=i(k_c-k_0)P$

利用分步傅立叶方法在频率波数和频率空间双域交替求解上式，完成粘滞声波深度偏移。本发明既可以应用于叠后记录的处理，也可以应用于叠前记录的处理。本发明允许Q值在空间域逐点变化，在一些高分辨率勘探地区会发挥作用有用。

如图2、图3所示：在某探区的实际三维数据进行测试，处理范围：INLINE方向有269条线；CROSSLINE方向有289个CDP点；采样间隔：2毫秒；记录长度：7000毫秒；偏移深度6000米；深度采样间隔为10米。上图显示的处理结果都是纯波剖面，没有经过任何处理修饰。可以看出对于浅中层的小断块，小砂体来说，分辨率都有很大改进，时间域频谱分析结果，主频提高15HZ，频带明显展宽。

Claims (2)

1.一种三维分步傅立叶粘滞声波深度偏移方法，主要利用三维分步傅立叶粘滞声波深度偏移技术，其特征在于具体步骤为：

(1)对叠前地震数据进行预处理，建立深度速度模型；

(2)根据实际地质情况，使用频谱比法求取品质因子Q值；

(3)输入叠前或叠后地震数据体、深度速度模型、品质因子Q值模型，输出粘滞声波波动方程叠前或叠后深度偏移结果；

(4)和常规波动方程深度偏移结果进行对比，检验结果正确性；

(5)将对比的两个数据体都转换到时间域，进行频谱分析，检验分析粘滞声波波动方程深度偏移方法提高分辨率的能力。

2.根据权利要求1所述的一种三维分步傅立叶粘滞声波深度偏移方法，其特征在于频率-空间域粘滞声波方程：

$\frac{{\∂}^{2}P(x,y,z,\mathrm{\ω})}{\∂x^2}+\frac{{\∂}^{2}P(x,y,z,\mathrm{\ω})}{\∂y^2}+\frac{{\∂}^{2}P(x,y,z,\mathrm{\ω})}{\∂z^2}+\frac{{\mathrm{\ω}}^2}{M(x,y,z,\mathrm{\ω})/\mathrm{\ρ}}P(x,y,z,\mathrm{\ω})=0$

其中ω是角频率，ρ是介质密度，M(x，z，ω)是复粘弹性模量。

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