基于共转换点道集的二参数转换波速度分析及动校正方法

刘军迎李录明雍学善杨午阳高建虎

1.成都理工大学 2.中国石油勘探开发研究院西北分院

基于共转换点道集的二参数转换波速度分析及动校正方法

刘军迎1,2李录明1雍学善1杨午阳1高建虎1

1.成都理工大学 2.中国石油勘探开发研究院西北分院

刘军迎等.基于共转换点道集的二参数转换波速度分析及动校正方法.天然气工业,2010,30(2):55-57.

在不引入介质的各向异性参数并认为共反射点处同时产生波场的反射与转换的状况下,推导P波与P—SV波之间的运动学关系,进而得到转换波时—距曲线方程——转换横波叠加速度分析公式。借助地震全波场数值模拟技术,进行多波波场响应特征的分析研究及多波多分量地震模拟记录的生成,使用计算机C语言编程技术和SU编程技术实现了该方法的软件化。通过模拟数据和实际资料的验证与测试,结果表明所提出的转换波二参数方程精度高、经济实用、效率高,解决了转换波地震资料处理中叠加速度场建立和叠加成像的问题,对多波用于油气勘探具有指导作用。

地震勘探 转换波 速度谱 速度分析 时距数据 动校正 叠加(地震) 计算机软件

0 引言

将地下介质看作层状介质,当地层倾斜程度不同,描述地震波运动学规律的时距方程也不同,其中以水平层状介质的时距方程最为简单,这正是从多次覆盖技术诞生之日起直至今天仍在广泛使用的常规速度谱分析技术的理论依据所在。虽然它依据的理论公式简单,但没有中间环节,可一步到位,减少了由于中间环节的增加而带来的累积误差,提高了速度分析精度;若采用较精确描述波走时特征的方程来研制速度谱分析技术,理论上看起来精确,但实际操作起来需要考虑和求取的参数已经增加,这必然增加中间过渡环节才能最终达到分析速度的目的,这大大增加了软件实现的难度和实际分析的工作量。同样地,对以转换波为主的多波勘探而言,也应借鉴这一成熟的已工业化的P波勘探技术思路。

目前,许多研究者从不同角度出发,以不同方式、不同参数给出了转换波时距方程的表达式,如双曲时距方程、双平方根方程、高阶非双曲时距方程、高阶时距方程、三参数时距方程等[1-7]。目前应用较多的是双曲时距方程、双平方根方程和三参数时距方程,且与共转换点道集抽取一起构成一个迭代循环体来同时分析,其存在的缺点是:①转换波与纵波时距曲线方程差别较大,用纵波时距曲线方程分析的方法来分析转换波等效动校速度,误差较大;②分析速度比时需已知纵波速度(vp),分析各向异性值(g)时需知道 vp与速度比(g表示介质垂向非均质性[1]),输入参数多,分析误差大;③速度分析与共转换点道集抽取是相互关联、互为因果的,二者相互制约,误差相互传递,形成一个自我封闭的误差循环缩放系统,无法通过反复迭代来最终消除。

为了克服以上常规分析方法的缺陷,笔者借鉴相应的成熟P波速度分析技术思路,遵循转换波时距方程为非双曲线方程的原则[7],推导出了速度分析操作方法与P波类似的转换波二参数时距方程,研制了相应的软件,通过了模型模拟数据的测试,进一步经实际数据测试,取得了较为满意的效果。理论数据和模型数据测试结果验证了本方法的正确性、可靠性及实用性。

1 转换波二参数时距方程

波场的反射与转换是同时发生的,于共反射点处有一组不同偏移距纵波产生时相应有一组共转换横波与之相伴而生。纵波和转换横波同时向上传播,到达地面后被仪器记录下来。图1为波的传播路径示意图 ,界面深度为h,S为震源,由震源产生的下行P波遇到界面后,产生反射P波(P—P波)的同时,又转换形成反射SV波(P—SV波),然后上行传播到地面(图1)。其中,R0是P—P波地面接收点,R1是P—SV波地面接收点,D是界面反射点位置,M是地面共中心点位置。

图1 波传播示意图

对于水平反射层,转换波的时距方程可写为:

式中:tps为 PS波的旅行时;vp为 P波传播速度;vs为横波传播速度。

由斯奈尔定律知:

又

所以

因为

所以

式中:γ1为横波与纵波速度比值,分别为纵波速度和横波速度;t0p、t0ps分别为P波、PS波时距曲线与零偏移距道时间轴的交点。

将式(2)、(3)代入式(1)后得:

此外,令γ=1/γ1,则

式(6)即为推导得到的转换波二参数时距方程,这两个参数分别为vp和γ。

2 速度分析与动校正方法

分析出纵横波速度比后,采用式(7)计算动校正量

tps,即可实现转换波的动校正。

3 应用与分析

对某工区实际转换波资料进行了处理,其目的层约为2.7s,实际共转换点道集如图2所示。

图3是计算出来的速度比谱。图4-a是老方法处理的预叠加剖面,图4-b是本方法处理的预叠加剖面。可以看出:从浅到深,用本方法处理的剖面成像质量都高于老方法,剖面成像质量得到了较大改善,进一步说明了本方法的正确性、可靠性和实用性;同时,使用本方法时所需要的前提输入参数少,减少了误差的积累,提高了分析精度,使本方法具有一定的优越性。

图2 某工区转换波共转换点道集图

图3 速度比谱图

4 结论

转换波资料处理中,采用双曲时距方程分析转换波速度最低,因而,依此为基础输入参数来分析或计算其他中间过渡参数,由于误差的连续传递、累积与放大,使得最终分析结果误差比较大,最终叠加成像效果比较差。

为了减少分析环节、减少转换波速度分析初始速度比值人为给定的盲目性,提高其准确性和减少误差的积累,从而提高整体转换波速度分析精度,笔者推导了只有一个输入参数的转换波二参数时距方程,发展了相应的转换波速度分析和动校正方法,它基于共转换点道集来分析。理论模型和实际资料处理结果表明本方法具有分析步骤少、累积误差小、分析精度高。

图4 转换波叠加成像效果对比图

[1]刘洋,魏修成.转换波三参数速度分析及动校正方法[J].石油地球物理勘探,2005,40(5):504-509.

[2]陆基孟.地震勘探原理[M].北京:石油工业出版社,1982.

[3]李录明,罗省贤.P—SV波转换波速度分析及解释方法[J].石油地球物理勘探,1995,30(1):66-74.

[4]魏修成,刘洋.高精度转换波速度分析[J].石油勘探与开发,2000,27(2):57-59.

[5]毛小平,姚姚.转换横波迭代法快速速度分析[J].中国海上油气:地质,1999,13(5):363-365.

[6]马昭军,唐建明,杨振武,等.三维转换波处理方法研究与应用[J].天然气工业,2007,27(增刊A):212-215.

[7]刘洋,魏修成.转换波地震勘探的若干问题与对策[J].勘探地球物理进展,2003,26(4):247-251.

[8]刘文卿,王宇超,王西文,等.三维转换波叠前时间偏移方法研究与应用[J].天然气工业,2007,27(增刊A):189-191.

(修改回稿日期 2009-11-20 编辑 韩晓渝)

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.02.012

Liu Junying,senior engineer,was born in1966.He is engaged in seismic processing and interpretation software programming.

Add:No.557,Yanerwan Rd.,Chengguan District,Lanzhou,Gansu730020,P.R.China

Tel:+86-931-8686050 E-mail:liujunying@petrochina.com.cn

Dual-parameter converted w ave velocity analysis and dynamic correction based on common-conversion point gather

Liu Junying1,2,Li Luming1,Yong Xueshan1,Yang Wuyang1,Gao Jianhu1
(1.Chengdu University ofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China;2.Northwest B ranch,PetroChina Petroleum Ex ploration and Development Research Institute,L anzhou,Gansu730020,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE2,pp.55-57,2/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)

Assuming that no anisotropy parameters of media are introduced and both reflection and conversion of wave field occur at common reflection points,we deduced the kinematic relation between P-wave and P-SV wave and established the time-distance curve equation of converted wave,i.e.a formula for converted S-wave stack velocity analysis.The full-wave numerical simulation tech-nique was used to analyze the wave field responses of multiwave and to synthesize multiwave multicomponent seismogram.Corresponding software is programmed for this method with C-programming technique and SU-programming technique.Comparison between simulation data and real data shows that the proposed converted wave dual-parameter equation is characterized by high accuracy,practicability and high efficiency.It can solve the problem of stack velocity field building and stack imaging during converted wave seismic processing,and guide the application of multiwave in petroleum exploration.

seismic exploration,converted wave,velocity spectrum,velocity analysis,time-distance curve,dynamic correction, stack(seismic),computer software

book=55,ebook=36

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.02.012

刘军迎,1966年生,高级工程师,硕士;从事地震资料处理、解释软件研制工作。地址:(730020)甘肃省兰州市城关区雁儿湾路557号。电话:(0931)8686050。E-mail:liujunying@petrochina.com.cn