[发明专利]搜寻反射界面法线角获得最佳成像效果叠前偏移成像方法

说明书

技术领域

本发明属于反射地震勘探领域，特别是涉及利用地震叠前偏移道集数据确定反射界面法线对应的地震数据共中心点位置，从而获得更为清晰的地震偏移图像的方法。

背景技术

对地质构造进行成像的技术，比较常见的的是利用反射地震叠前偏移道集数据进行成像，如果地下介质是水平层状和各向同性的，地下界面法线应该垂直于水平地面，形成最佳成像图的地震数据之共中心点位于法线在地面的投影点。但是介质若为非水平层状，即界面如果是倾斜的，按常规，我们不知道界面某点的法线角和形成该点最佳图像的地震数据之共中心点，所以将所有可能在该点形成反射的地震数据全部累加，并假设噪音是随机的，得到成像结果。但该方法不能确切了解地下界面法线角和反射点对应的共地震数据中心点位置，所以在叠加时将所有可能涉及的数据全部累加，且要求叠加次数很大以便于降低噪音，但实际数据的叠加次数是有限的，很多情况下不能满足需要，应用速度的不准确和非该点反射数据在该点的叠加反而降低了成像的分辨率。

发明内容

在反射地震勘探领域，应用叠前偏移数据确定地下反射界面法线，进而确定对应的地震数据共中心点位置，到目前为止没有有效的方法。而如果在偏移成像过程中，了解地下成像点的界面法线角，进而知道在该点形成最佳叠加图像的地震数据之共中心点，就可以专门对该共中心点附近的地震数据进行偏移叠加成像，从而得到较高分辨率的地震剖面。

本发明根据地下反射点的界面法线角对应的CMP道集数据具有最大成像振幅的原理，对数据进行选择性叠加，仅仅应用少量地震数据成像，从而避免了由于大量非该点反射数据在该点的叠加和速度偏差带来叠加噪音，从而分辨率降低的弊病。

如图1所示，地下倾斜界面上一点O，由两个地震数据组CMP1和CMP2进行成像作业。CMP1道集数据由炮检点对S1-R1，S2-R2组成，其中S1、S2代表放炮点，RI、R2代表检波点。显然，CMP1道集数据不能在O点形成良好的像，原因是S1-R1和S2-R2点对在O点均没有有效的高振幅反射，CMP1与O点的连线不是界面在O点的法线。相反，由于CMP2与O点的连线是界面在O点的法线，CMP2的炮-检点对围绕法线形成完整的反射系列，所以CMP2道集数据在O点可以形成良好的像。如果在成像过程中，我们丢弃CPM1数据而将CMP2数据挑选出来单独成像，成像精度将大大提高，从而避免了大量非O点反射数据叠加带来的分辨率降低的问题。如果能够把地下划分为有限个界元，对每个界元按照CMP2一样，找到其法线，得到围绕法线的完整反射系列，并依照该道集数据分别成像，就能得到高精度的整个地下介质的图像。

在具体检测中，采取的模式是：

假设地下介质为各向同性、速度为V的缓慢变化的介质，炮点S（xs）和检波点R（xr）位于地面，地下反射点O（x，z）所处界面面元的法线方向为F（图2）。其中入射角Ф是指入射波与法线的夹角；t₀为O点到地面的双程旅行时。V和t₀为实验可得数据。

如图2所示,据DSR方程,α角和β角可以由下式得到[1],即

和

理论上,入射角度Φ应该是两个角度平均值,即

Φ＝(-α-β)/2，        ……(3)

如图所示,法线角度F为

F=α+Ф                ……(4)

在均匀介质情况下,(1)和(2)式的α角和β角可以由下式计算,

和

在实际地震数据处理中,真正的F角和Φ角是难于得到的，只有在确切知道某时刻的信号来源就是从该面元反射的情况下,才能唯一性的得到,而这种情况几乎没有可能。

但是，我们知道，只有在应用（4）式得到的F角与地下界面面元的真实法线一致的情况下，该点的反射振幅最大，偏移叠加得到的能量最强。由此，一个可行的方案是，从一系列CMP点向O点做射线追踪，在O点得到一系列角度；再将一系列CMP道集上的地震数据在该点各自进行偏移叠加，获得偏移后的一系列像能量；比较系列角度对应的偏移叠加能量大小，找到代表最大偏移能量的角度，确认该角度为界面面元法线角F。同时，我们也可以确知，造成最大偏移叠加能量的地震数据的CMP点即为形成最佳偏移叠加成像所对应的地震数据共中心点。

具体步骤为：

（1）首先从O点向一系列CMP点做射线追踪，在O点得到一系列射线与垂直线的交角，即倾角；