[发明专利]基于运动学的垂向双震源压制多次反射折射波的方法

权利要求书

1.基于运动学的垂向双震源压制多次反射折射波的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)基于多次反射折射波传播路径，推导出地表以下有井深激发的多次反射折射波与目的层反射波的时距曲线方程；

步骤2)对地震勘探工区进行低速带调查，重点调查低速带速度及厚度信息，判断煤层埋深；

步骤3)确定检波器接收的地震波主频；

步骤4)进行单炮试验，观察未处理的地震记录，找出偏移距处多次反射折射波对目的层反射波干扰最严重的区域；

步骤5)根据地层参数和设备参数选择恰当的组合激发井距Δd，所述组合激发井距Δd对多次反射折射波产生压制效果，同时，对目的层反射波不产生压制效果；

步骤6)在步骤4)选择的区域内，在地面同一位置的不同深度，设置组合双震源，控制两个震源的垂向相对距离为组合激发参数井距Δd，同时激发两震源，进行地震勘探；

所述步骤1)具体包括以下步骤：

存在激发井深时的反射折射波的时距曲线推导过程如下：

第一步，多段射线平行与界面的折射波在理想各向同性层状介质中是不存在的，通过地震记录反映出多次反射-折射波要比一次折射波振幅大，基于以上两点再通过谱元正演法验证确定多次折射波路径；

第二步，推导存在激发井深时多次反射折射波的时距曲线：

在多次折射波路径上，测定地震波从震源处沿多次折射波路径传播到地面检波器所需的时间；

地震子波的传播包括两层：上覆低速层和下覆高速层；已知上覆低速层厚度为h₁，上覆低速层地震波速度为V₁，激发点距地面深度为d，下覆高速层地震波速度为V₂，设炮检距为x，

根据地震勘探原理，得到反射波时距曲线写为公式(1)：

式中，t_反为反射波传播时间，X_反为激发点和检波点的横向距离，V₁为上覆低速层地震波速度，h₁为上覆低速层厚度，t₀为上覆低速层地面激发垂向传播到两层之间界面再回到地面激发点的自激自收时间；

根据地震勘探原理，得到折射波时距曲线式：

式中，t_折为折射波传播时间，X_折为激发点和检波点的横向距离，V₁为上覆低速层地震波速度，V₂为下覆高速层地震波速度，h₁为上覆低速层厚度，h₂为下覆高速层厚度,θ为折射波临界角；

对以上反射波与折射波时距曲线进行复合运算，得到多次反射-折射波在地表以下有井深激发时的时距曲线公式(3)：

简化，得到：

式中，t_反折为多次反射-折射波传播时间，X_反折为激发点和检波点的横向距离，V₁为上覆低速层地震波速度，V₂为下覆高速层地震波速度，h₁为上覆低速层厚度，h₂为下覆高速层厚度，d为激发点到地表的距离，θ为折射波临界角；

存在激发井深时目的层反射波的时距曲线推导过程如下：

根据目的层反射波的传播路径，低速层厚度为h₁、速度为V₁，高速层厚度为h₂、速度为V₂，总厚度为H，炮检距为x，激发井深为d，α为入射角，H＝h₁+h₂；

速度用均方根速度近似代替，时距曲线为显函数,根据下述均方根速度公式：

式中，V_r为均方根速度，i为地表从上至下第i层地层，t_i为第i层地层内地震波传播时间，V_i为第i层地层内地震波速度；

可知，存在激发井深时目的层反射波的时距曲线表示为：

式中，t_r为目的层反射波传播时间，V_r为均方根速度，X_r为激发点和检波点的横向距离，α反射角度，d为激发点到地表的距离H为地层总厚度；

化简，得到：

步骤5)中所述组合激发井距Δd通过如下步骤得到：

设垂直两处激发点一个深度为d₁，另一个为d₂，低速层速度为V₁，高速层速度为V₂，时差为Δt，θ为临界角度；

对于两个不同的井深d₁和d₂，得到两个多次反射-折射波的时距曲线t_反折1和t_反折2，将两个多次反射-折射波的时距曲线t_反折1和t_反折2相减得到：

Δt＝|t_反折1-t_反折2|，Δd＝|d₁-d₂|

简化为：

时差Δt选择2n+1倍1/2周期，n为0，1，2，3…，此时组合激发井距Δd的范围为：

设V₁/V₂＝z即低速层比高速层的波速比为z，根据毕达哥拉斯定理得到

周期T为地震主频f的倒数根据已知地震勘探选择的地震主频f，上覆低速层速度V₁，下覆高速层速度V₂，进而确定对多次反射折射波起到压制作用的组合井距Δd的范围为：

在垂向组合震源激发压制多次反射折射波的同时，降低对目的层反射波产生的影响；

根据公式(7)的存在激发井深时目的层反射波时距曲线：

由于在勘探实际情况中目的层深度远大于激发点井深，对公式(13)进行简化，得到：

组合激发点的相对的位置关系影响目的层反射波，设垂直两处激发点一个深度为d₁，另一个为d₂，对应的传播时间分别为t_r1和t_r2，则

式(15)中上下两式等号左右两边对应部分分别相减，得到Δt_r＝|t_r1-t_r2|,Δd＝|d₁-d₂|，则：

时差Δt选择nT与nT+1/2t_r之间，避免反射波干涉相消，即得到：

根据偏移距与埋深的关系优选组合井距Δd的大小，不干扰目的层反射波的前提下压制多次反射折射波，

小偏移距X_r＝H/2时，确定对多次反射折射波起到压制作用的组合井距Δd的范围为：

中偏移距X_r＝H时，确定对多次反射折射波起到压制作用的组合井距Δd的范围为：

大偏移距X_r＝2H时，确定对多次反射折射波起到压制作用的组合井距Δd的范围为：