1、叠前偏移速度分析方法叠前偏移速度分析方法目录 叠前时间偏移速度分析简介 双参数层析成像 宏观速度模型 沿层相关速度分析 聚焦深度分析 应用示例叠前偏移 速度模型偏移方法初始速度模型速度模型修正更新Kirchhoff旅行时计算偏移叠加波动方程RMS 速度分析速度分析CMP道集道集CRP时间域道集时间域道集逆逆NMO层析反演层析反演叠前时间偏移叠前时间偏移剩余剩余RMS速度分析速度分析地震解释地震解释(DMO)叠加叠加叠后三维偏移叠后三维偏移沿层速度分析沿层速度分析选择道集选择道集叠前偏移叠前偏移沿层扫描速度场沿层扫描速度场剩余速度剩余速度分析分析速度层析修正速度层析修正速度模型平滑速度模型平滑更
2、新速度模型更新速度模型旅行时计算旅行时计算预处理道集预处理道集YES数据加载数据加载均方根速度分析均方根速度分析建立均方根速度场建立均方根速度场叠前时间偏移叠前时间偏移输出输出CRPCRP道集道集切除叠加切除叠加输出叠前时间偏移剖面输出叠前时间偏移剖面NO剩余速度分析剩余速度分析CRPCRP道集拉道集拉平平静校正静校正预处理预处理叠前去噪叠前去噪反褶积反褶积振幅补偿振幅补偿精细处理的叠前数据精细处理的叠前数据 叠前时间偏移处理流程叠前时间偏移处理流程BGP叠前时间偏移处理特色流程抽取沿层抽取沿层RMSRMS速度场速度场 沿层拾取剩余沿层拾取剩余RMSRMS速速度度 适合叠前偏移软件要适合叠前偏
3、移软件要求地质模型的修改求地质模型的修改 目标线叠前时间偏移目标线叠前时间偏移 垂向建立的垂向建立的RMSRMS速度速度体体 3-3-D D地质模型的建立地质模型的建立 修正修正RMSRMS速度速度 处理区块构造特征和处理区块构造特征和地层分布特征熟悉和掌地层分布特征熟悉和掌握握 多次迭代多次迭代 地质认识的提高地质认识的提高J602 F20SG15SG20 SG13S166S249S612 整个凹陷地质结构的建立 叠前时间偏移技术及其特点叠前时间偏移技术及其特点 3-D地质模型的建立地质模型的建立H19F104J23J51SG13S616S230S210S225 叠前时间偏移技术及其特点叠前
4、时间偏移技术及其特点 3-D地质模型的建立地质模型的建立Es34Es32Es1Es31Es33EdEs4EfMzPtArS625 S616S260S224A96 A78S263A92S166 叠前时间偏移技术及其特点叠前时间偏移技术及其特点 3-D地质模型的建立地质模型的建立S628SG20SG21J51 A130A89 A92 S221S51Es34Es32Es1Es31Es33EdEs4EfMz Pt 叠前时间偏移技术及其特点叠前时间偏移技术及其特点 3-D地质模型的建立地质模型的建立NgEd根据叠前时间偏移处理和软件要求提供三维构造模型根据叠前时间偏移处理和软件要求提供三维构造模型Es1
5、Es33Es32Tg 叠前时间偏移技术及其特点叠前时间偏移技术及其特点 沿层拾取剩余沿层拾取剩余RMS速度速度 叠前时间偏移技术及其特点叠前时间偏移技术及其特点剩余动校正剩余动校正叠前偏移与剩叠前偏移与剩余偏移余偏移偏移前域速度分析常规速度分析旅行时相关反演法偏移后域速度分析剩余时差分析(RCA)聚焦深度分析(DFA)速度分析的分类速度分析的问题速度分析中模型修正公式的假设条件 小偏移距 横向速度均匀 简单上覆介质复杂介质情况下,如何拾取剩余时差 反射层析技术是一种反演方法，它不断地修改速度和反射层的深度模型，使其与叠前域反射时间相一致。Bishop et al（1985）开创性的研究工作，首
6、次将层析技术引入反射地震资料的处理中，取得较好的效果，随着叠前深度偏移技术的日益发展，速度模型的建立则成为最为重要的工作，而反射层析技术，成为重要的获取精确速度模型的工具。反射层析成像双参数层析成像 常规的层析方法通常只是对速度参数进行迭代校正-单参数 速度和界面同时迭代反演-双参数特大稀疏矩阵的有效反演方法、解决非均匀射线覆盖的问题、确定反射深度和一定的速度变化之间的关系、施加约束条件双参数层析成像需要解决的问题双参数层析成像共炮点射线追踪双参数层析成像双参数层析成像双参数层析成像双参数层析成像复杂地质模型的合理刻划宏观速度模型宏观速度模型 速度模型由反复修正、迭代生成 模型越复杂，则描述模
7、型所需要的参数就越多，获得令人满意的模型所需要的迭代次数也越多，有时会导致迭代过程不稳定。限定模型空间 参数 数量，了解速度场中哪些成分是偏移成像所必须的。具有最少 必须 成分 的模型称为宏观速度模型。进一步精细修改宏观速度模型，使其更接近真实地下速度场，但并不能改善相应的成像。希望用最小次数的迭代来获得宏观速度模型正确解。对Marmousi数据集用不同级别的速度模型偏移的结果来看，Marmousi数据集存在若干个正确的速度模型，就深度成像的结果而言，这些模型是等同的。对于实际资料的情况，可根据实际数据集中地震波长的大小，确定平滑算子的尺度，以实现用最少的参数合理描述宏观速度模型。减少速度反演
8、过程中未知数个数，使反演稳定、快速、收敛。宏观速度模型从Marmousi数据集中抽出的共偏移距剖面(offset=25m)宏观速度模型从Marmousi数据集中抽出的共中心点道集剖面宏观速度模型从Marmousi数据集中抽出的共炮点道集剖面 宏观速度模型-减少模型参数宏观速度模型-减少模型参数宏观速度模型-减少模型参数宏观速度模型用平滑算子滤除的Marmousi速度模型的高频成分宏观速度模型用平滑算子滤除的Marmousi速度模型的高频成分宏观速度模型x=4000米处不同平滑因子半径的垂直速度函数 平滑速度平滑速度宏观速度模型真实速度模型用Kirchhoff积分法叠前深度偏移得到的深度图象宏观
9、速度模型平滑因子半径为100米时获得的速度模型用Kirchhoff积分法叠前深度偏移得到的深度图象宏观速度模型平滑因子半径为150米时获得的速度模型用Kirchhoff积分法叠前深度偏移得到的深度图象宏观速度模型平滑因子半径为200米时获得的速度模型用Kirchhoff积分法叠前深度偏移得到的深度图象宏观速度模型平滑因子半径为300米时获得的速度模型用Kirchhoff积分法叠前深度偏移得到的深度图象宏观速度模型平滑因子半径为600米时获得的速度模型用Kirchhoff积分法叠前深度偏移得到的深度图象基于层析理论的旅行时相关谱速度分析 几种常用的速度概念 沿层相关速度反演速度分析 模型试算 小
10、结几种常用的速度概念沿层相关速度反演速度分析 相干反演是一种剥层法，它可以从顶到底的次序求取每一层的速度和构造形态，相干反演一般需要如下资料：）目的层以上各层的速度和构造形态；）CMP时间道集；在未偏移的叠加剖面上该层底界面的反射同相轴的解释；）用于目的层的一系列待测层速度值。相干反演是通过CMP射线追踪穿透上覆地层来计算与该层速度相关的旅行时来进行，最大相似系数对应的速度值就是所求的层速度。相干反演速度分析方法保留了速度谱利用地震振幅信息、图示直观。有一定抗干扰性的优点，它放弃了地震同相轴为双曲线的假设。采用拟合实际地层模型用射线追踪计算地震时距曲线。克服了常规速度谱方法只能适应于水平层状介
11、质小偏移距的情况和用Dix公式由叠加速度求层速度的不稳定性。使得层析技术能适应于复杂地下介质 地震波的旅行时不需要拾取，全部计算自动完成。提高了层析法的抗干扰性。沿层相关速度反演速度分析 地震反演是一种求极小的过程，例如通常的层析技术就是求取层速度和地层界面参数使模型波至与实际波场旅行时之间的误差在最小二乘意义下的极小。由于实际资料中干扰波的叠加，往往具有多个极小，这就是反演的多解性。一般的反演技术（如层析法）只能求出某一个极小值。相干反演法可以显示多个极小，还能显示这些极小的能量的大小和集中分散的程度，这就有利于根据实际地质情况对速度资料进行分析和解释，从中选择合理的层速度值。旅行时相关谱速
12、度分析速度模型旅行时相关谱速度分析用Kirchhoff积分正演获得的共中心点道集旅行时相关谱速度分析叠加速度剖面旅行时相关谱速度分析水平叠加剖面旅行时相关谱速度分析均方根速度剖面旅行时相关谱速度分析Kirchhoff叠后时间偏移剖面旅行时相关谱速度分析由Dix公式转换获得的层速度剖面旅行时相关谱速度分析用Dix公式转换得到的层速度进行Kirchhoff叠前深度偏移所获得的成像剖面旅行时相关谱速度分析第一层的旅行时相关反演速度谱剖面第二层的旅行时相关反演速度谱剖面旅行时相关谱速度分析第四层的旅行时相关反演速度谱剖面第三层的旅行时相关反演速度谱剖面旅行时相关谱速度分析旅行时相关反演方法获得的层速度
13、剖面旅行时相关谱速度分析用上述层速度经Kirchhoff叠前深度偏移所获得的深度成像剖面旅行时相关谱速度分析双参数层析成像方法反演的层速度剖面旅行时相关谱速度分析上述速度剖面经Kirchhoff叠前深度偏移所获得的深度成像剖面旅行时相关谱速度分析三种不同的速度分析方法获得的层速度同真实速度模型之间的平均速度误差百分比双参数层校正的聚焦深度分析偏移速度分析概述 叠前深度偏移对于宏观速度模型是非常敏感的。而偏移速度分析正是借助叠前深度偏移对速度模型的敏感的特性，根据偏移误差来修正速度模型。登前深度偏移速度分析方法研究的目的是要寻找一种不受地层倾角和排列长度影响、能适应横向速度变化、计算成本较低的、
14、实用性较强的速度分析方法。目前进行叠前深度偏移速度分析的方法很多，大致分为三类:深度聚焦分析DFA(Depth Focus Analysis),剩余曲率分析RCA(Resident-curvature Analysis)和共成象道集CIG(Common Image Gather)分析。DFA方法通过叠加能量来度量速度误差。RCA则是通过剩余时差来度量速度误差。偏移速度分析 偏移速度分析成败的关键是：（1）如何建立一个判定偏移速度是否可行的准则；（2）如果速度不准确，如何修正？在DFA方法中，如果成像深度和聚焦深度的差为零，则说明速度是准确的。在RCA方法中，如果不同偏移距的成像深度差为零时，则
15、说明速度是准确的。反射层析反射层析把平均剩余慢度均匀分配到把平均剩余慢度均匀分配到射线路径上射线路径上不改变界面深度不改变界面深度时，继续迭代时，继续迭代速度值不变再变化了，不收敛于速度值不变再变化了，不收敛于反射层析与深度偏移的结合反射层析与深度偏移的结合BordingBording（19871987）方法，把反射层析和深度偏移方法，把反射层析和深度偏移结合起来，联合反演速度和界面深度结合起来，联合反演速度和界面深度 经第一次层析得到的速度经第一次层析得到的速度 ，又知道叠加剖面，用，又知道叠加剖面，用 和叠加剖面进行深度偏移得到界面深度，再次迭代和叠加剖面进行深度偏移得到界面深度，再次迭代
16、：可以使速度和界面深度逼近于真实速度和界面深度。可以使速度和界面深度逼近于真实速度和界面深度。但收敛的进程不快但收敛的进程不快解决速度和深度解决速度和深度 联合层析联合层析Carrion（1991）用近炮检距上的旅行时误差来调整界面深度，用远炮检距上的旅行时误差来调整速度Stork和Clayton(1991)，把界面深度的变化转为了虚拟慢度变化，提出把一半旅行时误差转化为速度，一半旅行时误差转化为深度。在反射层析中初值提供的情况 界面深度不变、速度变化的时距曲线图界面深度不变、速度变化的时距曲线图速度不变、界面深度变化的时距曲线图速度不变、界面深度变化的时距曲线图偏移速度校正 所有的叠前深度偏
17、移速度分析方法必然面临如下两个问题(1)在什么情况下，可以认为偏移速度是正确的，即偏移速度正确判别标准是什么?(2)假如偏移速度不正确，怎样修改速度模型。对于第一个问题，深度聚焦分析认为:当偏移深度与聚焦深度之差为零时，偏移逮度是正确的;剩余曲率分析认为:当不同偏移距的成象深度差为零时，偏移速度是正确的共成象道集分析认为:当偏移速度正确时，在每一个共成象道集中，每一道的成象点应有相同的水平位置。目前大多数处前深度偏移速度分析方法使用了以下三个假设中的一个或多个，(1)层内横向速度不变:(2)偏移距较小;(3)反射层是水平的如Scott Kackay和Ray Abma在1992年提出的深度聚焦分
18、析使用了所有的以上三个假设。剩余曲率分析根据其使用的叠前深度偏移方法不同，使用的假设前提也不完全相同，对于共炮叠前深度偏移(或共接收点处前深度偏移)Al-Yahyaa(1989)使用了所有的以上三个假设Lee和Zhaag在1992年推导的公式将第三个假设前提改为:界面倾角较小;Dereowski在1990年推导的公式使用了前两个假设前提Zhenyue Liu&Bleiststin在1995年结合射线追踪理论提出的共成象道集分析方法，使用以上第一个假设前提，推导出能适应大偏移距、大倾角的登前深度偏移速度分析方法，但速度模型修正量计算公式的精度较低。Zhenyue Liu庄1997年对该方法进行了
19、进一步的改进，推导出能适应大偏移距、大倾角和横向变速的叠前深度偏移速度分析方法.但方法本身过于繁琐。用反射层析同时反演速度和反用反射层析同时反演速度和反射界面深度射界面深度 该反演理论上建立在二个重要依据之上：旅行时误差是由界面深度误差和速度误差共同作用引起的；在反演中每步都要保证零炮检距旅行时不变。在局部平面波假设前提下，反射界面深度误差和速度在局部平面波假设前提下，反射界面深度误差和速度误差共同导致地震波旅行时误差误差共同导致地震波旅行时误差常规聚焦分析原理反射能量将收敛到零时间和零偏移距位置 常规聚焦分析原理速度校正 要想避开常规深度聚焦分析速度校正的三个假设，即：1）小倾角反射层；2）
20、小炮检距；3）上覆层地质构造简单。就必需完全舍弃基于这种假设条件下获得的速度校正公式，而第二章中介绍的双参数反射层析成像方法，则是一个很好的全局校正速度和深度的方法，但是，在复杂地质区域，从地震数据中拾取叠前旅行时几乎是不可能的。叠前旅行时的拾取通常受以下因素困扰：1）反射界面结构复杂时，从反射界面的不同位置反射的地震波能量会传播到同一个检波点位置，通常称之为反射多波至；2）反射波受到扰射波能量的干扰；3）复杂构造时常见的低信噪比问题。因此，如果能从偏移后域的数据中获得旅行时信息，就可构成在偏移后域用双参数层析成像方法修正速度和界面的物质基础。CRP时距曲线层析理论为基础的双参数层析速度分析层
21、析理论为基础的双参数层析速度分析双参数层析校正的聚焦深度分析速度模型双参数层析校正的聚焦深度分析水平叠加剖面双参数层析校正的聚焦深度分析用Kirchhoff时间偏移方法得到的时间偏移剖面双参数层析校正的聚焦深度分析旅行时相关反演方法得到的深度偏移剖面双参数层析校正的聚焦深度分析以真实速度模型为偏移速度,制作的一系列的CDP点的聚焦面板组成的聚焦分析图双参数层析校正的聚焦深度分析用速度为2000米/秒的速度模型深度偏移的结果双参数层析校正的聚焦深度分析以2000米/秒的偏移速度制作的不同CDP点处的聚焦分析面板双参数层析校正的聚焦深度分析共反射点射线追踪双参数层析校正的聚焦深度分析用共反射点层析
22、成像修正所得的速度模型双参数层析校正的聚焦深度分析用上图所示的速度模型深度偏移的结果双参数层析校正的聚焦深度分析以层析校正后的速度构造模型作为偏移速度制作的不同CDP点处的聚焦分析面板双参数层析校正的聚焦深度分析共反射点射线追踪双参数层析校正的聚焦深度分析用共反射点层析成像修正所得的速度模型双参数层析校正的聚焦深度分析用上述速度模型深度偏移的结果双参数层析校正的聚焦深度分析以层析校正后的速度构造模型作为偏移速度制作的不同CDP点处的聚焦分析面板双参数层析校正的聚焦深度分析共反射点射线追踪双参数层析校正的聚焦深度分析用共反射点层析成像修正所得的速度模型双参数层析校正的聚焦深度分析共反射点射线追踪
23、双参数层析校正的聚焦深度分析用上述速度模型深度偏移的结果双参数层析校正的聚焦深度分析 用共反射点层析成像修正所得的速度模型双参数层析校正的聚焦深度分析用上述速度模型深度偏移的结果小 结 综合了两种不同的速度估算方法：深度聚焦分析和双参数反射层析成像方法.构成了一种新的地震速度估计方法。利用共反射点层析成像方法来调整速度和深度模型，则克服了常规深度聚焦分析中模型修正公式的三个基本假设条件：1）小倾角反射层析；2）小偏移距；3）简单上覆地层的限制。同时该方法通过聚焦深度分析和共反射点射线追踪方法来获得剩余时差，从而成功的避开了叠前反射层析成像繁重的旅行时拾取工作 从数值模型的计算的效果看，该方法对
24、常规速度分析无法处理的横向速度剧烈变化和复杂上覆层问题有较好的适应性和处理效果传统的地震资料处理中的聚焦是通过动校正(或者说正常时差校正(NMO)来实现的。在水平层状介质中，聚焦处理变为倾角时差校正(DMO)。在横向非均匀介质中，聚焦处理变为叠前深度偏移形成共像点道集。但是由于所拾取的偏移速度的不准确性，使得偏移后的地震道在深度上不能准确归位聚焦)。因此，需要做叠前偏移后的剩余时差校正。剩余时差校正对共像点道集中每一道的每一个时间采样在给定的窗函数中做能量积分;确定最大能量所对应的最短路径;根据最短路径计算每一道中的每一个时间采样的剩余时差;对每一个深度位置确定最大能量所对应的地震道;5.以最
25、大能量地震道为中心分两侧进行剩余时差校正;剩余时差校正实际应用及效果分析 处理流程 应用实例及效果分析处理流程实际资料处理用旅行时反演方法获得的平均层速度剖面实际资料处理用上述速度进行Kirchhoff深度偏移的剖面实际资料处理用上述速度模型制作的聚焦分析面板实际资料处理用双参数层析成像修正后的速度模型实际资料处理用上述速度模型制作的聚焦分析面板实际资料处理用双参数层析修正后的速度模型进行深度偏移的结果实际资料处理常规时间偏移的结果实际资料处理深度偏移的结果经深时转换到时间域的结果实际资料处理深度偏移和时间偏移局部放大图实际资料处理深度偏移和时间偏移局部放大图实际资料处理深度偏移和时间偏移局部
26、放大图实际资料处理用旅行时相关反演方法得到的平均层速度模型实际资料处理用双参数层析成像方法修正的最终速度模型实际资料处理用旅行时相关反演方法得到的速度模型进行深度偏移的结果实际资料处理用双参数层析校正修正所得的速度模型进行深度偏移的结果实际资料处理实际资料处理实际资料处理实际资料处理实际资料处理实际资料处理实际资料处理用旅行时相关反演方法得到的平均层速度模型实际资料处理用上述速度模型制作的聚焦分析面板实际资料处理用双参数层析成像方法修正的最终速度模型实际资料处理用上述速度模型制作的聚焦分析面板实际资料处理时间偏移剖面实际资料处理深度偏移剖面实际资料处理深度偏移和时间偏移局部放大图实际资料处理深
27、度偏移和时间偏移局部放大图结 论 根据地震波前在各向同性介质中按球面波前扩散的原理,改进了Schneider方法中不合理的成份，提出了一种全局扫描与局部扫描相结合的算法，详细推导了相应的公式，并采用平面波扫描和球面波扫描两种形式，来获得地震波初至旅行时，该算法具有速度快，精度高，适合任意复杂地层的特点。以Marmousi数据集为基础，系统的讨论了宏观速度模型中影响成像效果的主要因素，认为根据实际数据集中地震波长的大小，适当限定宏观速度模型的尺度，以实现用最少的参数合理描述宏观速度模型，最终达到减少速度反演过程中未知数个数的目的，以使反演稳定、快速、收敛。结 论 利用不同级别的平滑算子对Marm
28、ousi速度模型进行平滑，再用平滑速度模型作Kirchhoff深度偏移，从偏移的结果看，主要反射层都在正确的深度上，可见平滑所起的作用与其说是畸变不如说是模糊。随着光滑度的增大，深度图像逐渐变差，特别是在光滑度对波的传播有着极大影响的深部复杂区，图像变差才表现的更明显,因此，在建立宏观速度模型时，合理简化是可行的。结 论 在常规层析成像方法的基础上，利用反射信息同时反演速度和深度参数，通过合理约束反演参数，构成了新的双参数反射层析成像方法。从倾斜界面的共反射点时距曲线出发，推导出了偏移速度、真实深度和真实速度之间的关系，可直接修正速度深度模型，也可以作为层析校正速度模型的条件。结 论 应用反射
29、信息，减少了由于速度对比差和空间位置不同造成的射线覆盖的不均匀性，使得反射波在成像区域内分布均匀，减少了有限观测角的限制；双参数层析成像方法在迭代过程中界面深度参数收敛要比速度参数收敛快,使射线路径更快的逼近真实路径，从而在某种程度上消除了由于射线路径的误差带来的非线性因素对分辩率的影响。结 论 用射线追踪计算地震时距曲线，并沿该曲线对实测地震CDP道集资料进行相干速度扫描，克服了常规速度谱方法只能适应于水平层状介质小偏移距的情况和用Dix公式由叠加速度求层速度的不稳定性，继承了速度谱方法中利用地震振幅信息、图示直观、有一定抗干扰性的优点，保留了层析技术能适应于复杂地下介质的优点。结 论 系统的论述了传统深度聚焦分析中存的问题，采用双参数反射层析成像和深度聚焦分析的方法，实现了一种新的地震速度估计方法，该方法能适应横向速度剧烈变化和复杂上覆层情况。利用共反射点层析成像方法来调整速度和深度模型，克服了常规深度聚焦分析中模型修正公式的三个基本假设条件：1）小倾角反射层析；2）小偏移距；3）简单上覆地层的限制。结 论 通过聚焦深度分析和共反射点射线追踪方法来获得剩余时差，避免了叠前反射层析成像繁重的旅行时拾取工作,用共反射点信息修正速度深度模型，可有效的避免反射多波至对层析反演稳定性的影响。结 论
