一种确定地震波入射角和振幅的方法

摘要

本发明是物探技术中确定地震波入射角和振幅的方法，采集地震数据并处理后取得保幅叠前共中心点道集地震记录，求取入射角，得到炮检距对应入射角的反射波振幅强度值，以目标入射角度为中心左右小角度范围内，以角度的距离反比例为加权因子进行加权叠加，得到目标入射角度处的反射振幅强度；这样便将叠前共中心点道集地震记录转换为高质量的角道集，本发明可准确地确定地震波入射角和振幅，将叠前共中心点道集地震记录转换为高质量的角道集，为后续的振幅随偏移距变化地震反演和振幅随偏移距变化分析提供了数据保障。

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术，属于地震资料处理过程中确定角道集的 技术范畴，是一种确定地震波入射角和振幅的方法。

背景技术

在地震勘探中，地表激发的地震波以一定角度和振幅向地层深处传播。 传播的角度随地层的速度变化而变化，振幅也随入射角和地层的速度、密度 变化而变化，并且其变化规律符合Zoeppritz公式。地震勘探的目的是要确 定地下地层的准确的岩石物理参数，及其变化规律。如果对采集到的地震数 据确定它的入射角度及同一反射点位置不同入射角度反射波的振幅的变化情 况，组合成高质量的角道集，就可为振幅随偏移距变化(AVO)技术提供准确 的分析数据。

葛文军于1992年提出采用迭代曲射线法求取角道集，这种方法是基于速 度分析之后的，必须给定地层的速度关系，并从速度谱中提取速度，通过拟 合确定时距曲线，因此该方法对速度关系和速度谱的依赖比较大。

石殿祥于1994年提出采用插值法和加权叠加法进行角道集转换，但是在 角度计算过程中使用的是直射线，没有考虑到地震射线在地层中的传播是弯 曲的问题。

李录明于1996年提出了根据振幅随炮检距的变化规律拟合角道集的方 法。首先采用直射线法计算角度，然后根据振幅系数级数表达式进行振幅随 入射角变化(AVA)曲线拟合，该方法的最大不足之处就在于不保幅，没有考 虑地震波的传播存在角度限制，并且利用的是二次拟合公式，当入射角度过 大的时候拟合值和实际振幅存在很大误差。采用最简单的角道集转换的方法， 是利用输入的均方根速度采用直射线法计算指定角度范围内的角度叠加剖 面，该方法具有简便、快捷、信噪比高的优点，但是只能由用户主观的指定 某一角度范围进行部分叠加，结果精确度不高。

发明内容

本发明目的是提供一种能建立高质量的角道集的确定地震波入射角和振 幅的方法。

本发明通过如下技术方案实现：

1)采集地震数据处理取得保幅叠前共中心点道集地震记录；

步骤1)所述的叠前共中心点道集是经过叠前时间偏移，或正常时差校正 后消除了由于波传播路径不同导致的旅行时差异的道集。

2)采用以下公式求取入射角θ：

$\theta ={\sin }^{-1}\left(\frac{x{V}_{\mathrm{int}}}{t\left(x\right)V_{\mathrm{rms}}^2}\right)---\left(1\right)$

上述式中：

x为炮检距，是炮点到检波点的距离；

V_rms为界面上方介质的均方根速度，由常规速度分析得到；

V_int为界面上方介质的层速度，由均方根速度转换得到；

t为旅行时间，即地震信号的传播时间，对t时刻，已知介质层速度 和均方根速度，由公式(1)将炮检距x转换为对应的射线入射角θ； 采样点值也相应地转换为时间t、炮检距x对应的入射角θ处的反射 波振幅强度；

3)对不同炮检距重复步骤2)，确定一系列炮检距对应的不等间隔入射 角度，得到一系列炮检距对应入射角的反射波振幅强度值。

4)以目标入射角度为中心左右小角度范围内，用步骤3)得到的反射波 振幅强度值，以角度的距离反比例为加权因子进行加权叠加，得到目标入射 角度处的反射振幅强度；

步骤4)所述的目标入射角度是用户定义的一系列等间隔的入射角。

5)重复步骤4得到一系列目标入射角度处的反射振幅强度值；

6)对于不同时刻，重复步骤2)-5)，便可得到每一时刻、每个目标入 射角度处的反射振幅值，这样便将叠前共中心点道集地震记录转换为高质量 的角道集。

本发明既承认反射特征的空间连续性，又强调了距离远近与相似程度的 数量关系，因而它不同于常规等权因子叠加，其分辨率高于常规叠加法。本 发明可准确地确定地震波入射角和振幅，将叠前共中心点道集地震记录转换 为高质量的角道集，为后续的振幅随偏移距变化地震反演和振幅随偏移距变 化分析提供了数据保障。

附图说明

图1是本发明在叠前CMP道集上的应用效果图；

(a)是叠前CMP道集；(b)是应用国外某软件进行角道集转换得到的叠 前共入射角道集；(c)是应用本发明进行角道集转换得到的叠前共入射角道 集。

具体实施方案

本发明目的是提供一种能建立高质量的角道集的确定地震波入射角和振 幅的方法。

本发明在叠前共中心点道集地震记录上，首先根据在处理过程中建立的均 方根速度场和已知的层速度场，利用射线参数法建立准确的入射角与炮检距 的对应关系，然后利用距离加权方法得到目标入射角度处的反射振幅强度， 这样便把叠前共中心点道集转换为叠前共入射角道集。

本发明通过如下技术方案实现：

1)地震采集并处理取得保幅叠前共中心点道集地震记录；

步骤1)所述的叠前共中心点道集是经过叠前时间偏移，或正常时差校正 后消除了由于波传播路径不同导致的旅行时差异的道集。

2)采用以下公式求取入射角θ：

$\theta ={\sin }^{-1}\left(\frac{x{V}_{\mathrm{int}}}{t\left(x\right)V_{\mathrm{rms}}^2}\right)---\left(1\right)$

上述式中：

x为炮检距，是炮点到检波点的距离；

V_rms为界面上方介质的均方根速度，由常规速度分析得到；

V_int为界面上方介质的层速度，由均方根速度转换得到；

t为旅行时间，即地震信号的传播时间，对t时刻，已知介质层速度 和均方根速度，由公式(1)将炮检距x转换为对应的射线入射角θ； 采样点值也相应地转换为时间t、炮检距x对应的入射角θ处的反射 波振幅强度；

3)对不同炮检距重复步骤2)，确定一系列炮检距对应的不等间隔入射 角度，得到一系列炮检距对应入射角的反射波振幅强度值。

4)以目标入射角度为中心左右小角度范围内，用步骤3)得到的反射波 振幅强度值，以角度的距离反比例为加权因子进行加权叠加，得到目标入射 角度处的反射振幅强度；

步骤4)所述的目标入射角度是用户定义的一组等间隔的入射角。

5)重复步骤4得到一组目标入射角度处的反射振幅强度值；

6)对于不同时刻，重复步骤2)-5)，便可得到每一时刻、每个目标入 射角度处的反射振幅值。

以下通过具体实例说明本发明的效果。

选取某地区资料，原始数据的炮检距范围是480-5480米，目的层的大致 埋深在3000-6500米，则入射角范围大致在0-25度范围内。图1(a)是CMP ＝840的叠前共中心点道集记录，(b)是应用Hampson-Russell软件进行角道 集转换得到的叠前共入射角道集，(c)是应用本发明得到的叠前共入射角道 集。

首先对某时刻t来说，根据已知的均方根速度场和层速度场，通过步骤2) 将炮检距x转换为对应的射线入射角θ；采样点值也相应地转换为时间t、炮 检距x对应的入射角θ处的反射波振幅强度；通过步骤3)便可确定一系列炮 检距(x₁，x₂Λx_n)对应的不等间隔入射角度，得到一系列炮检距对应入射角的 反射波振幅强度值。步骤4)中设定目标入射角度(α₁，α₂Λα₉)分别为等间 隔的角度(1°，4°，7°，10°，13°，16°，19°，22°，25°)，将(α-2°，α+2°)范围内的反射波 振幅强度值，以与目标入射角度α的距离反比例为加权因子进行加权叠加，得 到目标入射角度处的反射振幅强度。通过步骤5)对一系列目标入射角度重复 计算，便得到一系列目标入射角度处的反射振幅强度。步骤6)中得到每一时 刻、每个目标入射角度处的反射振幅值。最终把图1(a)转换为图1(c)的 叠前共入射角道集。

由图可以看出，图(b)和(c)都很好的保持了图(a)中振幅的变化，总体上 本发明与Hampson-Russell系统处理结果相当，但在局部细节上优于 Hampson-Russell系统，并且Hampson-Russell系统不能提供角度等间隔的角 道集。

本发明比直射线法计算的角度更为准确，然后利用距离加权的方法得到 目标入射角度的反射波振幅强度值，这样既承认反射特征的空间连续性，又 强调了传播距离远近与振幅相似程度的数量关系，因而它不同于常规等权因 子叠加，其保真度和分辨率高于常规叠加法。本发明可准确地确定地震波入 射角和振幅，将叠前共中心点道集地震记录转换为高质量的角道集，为后续 的确定地层岩石物理参数的方法提供高质量的角道集。