一种基于波动方程边值反演的变深度缆鬼波压制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于波动方程边值反演的变深度缆鬼波压制方法，包括以下步骤：1)对变深度缆采集的地震数据抽取共炮点道集；2)对共炮点道集中某炮的地震数据进行一维傅里叶变换得到含有鬼波地震数据的频谱；3)计算频谱中某频率ω对应的含有鬼波的频率域地震数据U

【技术实现步骤摘要】
一种基于波动方程边值反演的变深度缆鬼波压制方法
本专利技术涉及一种能源开发勘探方法，具体是关于一种基于波动方程边值反演的变深度缆鬼波压制方法。
技术介绍
地震勘探是油气勘探的重要手段，特别是海上油气勘探，由于其钻井成本高、测井、地质等其它资料少，使地震勘探在海上油气勘探中具有更重要的作用。宽频带的地震数据可以解释为既能够提高分辨率又能够提高中深层信噪比的基础数据，提高构造解释和储层预测的精度和可靠性，是海上地震勘探追求的目标之一。然而由于种种条件的限制，这一目标并没有很好的实现。在进行海上地震勘探时，一般需要将震源和接收器分别置于海平面以下的一定深度，由于海水和空气的接触面是一个良好的反射面，因此接收器除了接收到来自地下界面的反射波外，还将接收到与海平面的反射作用相关的伴随波，这个伴随波就是鬼波。鬼波会对来自地下的反射信号产生陷波作用，使得地震数据的频带变窄，降低地震剖面的分辨率。当电缆的深度较大时，鬼波导致假的同相轴出现。在海上地震勘探中，拖缆是野外常用的采集作业方式，一般在同一次采集中，将接收缆放置在某一个固定的深度上，接收缆中所有的检波器的深度都相同。为得到频率更高的地震资料，应将拖缆放置在尽量浅的深度上，但是这时低频段的噪声会很强，将拖缆放置在较深的地方进行采集可以减少数据中的噪声，但是由于鬼波的陷波作用，使得地震数据频带变窄。过去，由于油气勘探的目标层埋藏较浅，大多数厚度较薄，需要高分辨率的地震资料才能识别出较薄的含油气储层，因此采集中通常将拖缆尽量放置在较浅的深度上，使鬼波的第一个陷波点位于地震成像所需要的频段之外。随着油气勘探的发展，在中浅层找到油气藏的几率越来越小，勘探的目标层逐渐转向中深层。但是由于上部地层的反射，地震信号到达中深层时能量大大减弱，地震资料的信噪比降低。为了提高中深层的信噪比，野外地震资料采集时，将电缆放置在较深的地方进行采集。这种方式在提高地震资料信噪比的同时，也使得鬼波的陷波影响大大增加。为了压制鬼波的陷波影响，人们在地震数据采集和室内处理中采用各种办法，如上下缆采集方法就是其中一种。在20世纪50年代，Haggerty最早提出利用上下缆采集方法提高海洋拖缆资料品质的概念，上下缆采集方法就是采集船同时拖拽两条放置在不同深度上的电缆进行采集，较深的拖缆主要测量低频信息，较浅的拖缆填补深部拖缆的陷波点，然而这会增加采集的复杂程度和野外操作难度。双检采集方法是另一种鬼波压制的野外采集方法，双检采集方法在水检(压力检波器)之外增加了陆检(速度检波器)，两套检波器集成于电缆的同一位置，分别记录地震波在海水传播过程中引起的压力波场和速度波场变化，对两种检波器的输出信号进行最佳比例合并，即可压制鬼波。鬼波压制的第三个方法是变深度缆采集，在此种采集方法中，电缆放置在非零倾角的斜线上或者弧形线上，以使鬼波的陷波点分散化。变深度拖缆采集作为一种新的采集方法，它的目的是通过使电缆中不同检波器的陷波点分散，从而有利于压制鬼波，同时将拖缆上远离船的部分放置尽量深，使得低频段得到高信噪比的数据。和传统采集的固定深度不同，拖缆的深度随着偏移距而变化，拖缆中不同位置的检波器的放置深度不同，每个检波器的陷波频率不同，从而使最终综合了不同检波器的结果没有明显的陷波点。处理变深度采集数据关键步骤是检波点鬼波的压制。变深度缆采集的地震数据为我们进一步压制鬼波提供一个非常好的数据基础，但是这种数据要通过特定的处理方法才能达到压制鬼波和拓宽地震数据的频带的目的。2010年，Soubaras等人对变深度缆采集的地震数据的处理方法重新进行研究，提出通过联合反褶积方法来压制虚反射，该方法的基本思想是对变深度缆数据进行偏移和镜像偏移，在这两个偏移数据的基础上进行联合反褶积来压制鬼波，取得了较好的效果。2012年，Soubaras又将该方法推广到叠前数据，这个方法的优点是它把接收点的鬼波看作是一种特殊的波，但是该方法需要完成两次偏移，增加计算量，因此研究人员利用优化滤波算子来解决双偏移计算的问题，针对叠前数据实现鬼波压制。研究人员针对变深度缆地震数据提出一种频率域Radon变换方法，基于接收点鬼波的射线路径，给出一种Radon逆变换算子，该方法能够以较高的精度预测鬼波，然后从实际接收的地震数据中减去预测的鬼波，进而达到鬼波压制的目的。这些方法的应用大大提高了鬼波的压制效果，但是这些方法都是对波动方程进行简化后提出来的，适应于地下构造较简单的地下介质。随着油气勘探的发展，主要勘探的含油气地层越来越复杂，对于这种复杂的地下介质，上述方法压制鬼波的精度降低，很难完全鬼波压制。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种适用于复杂地下介质且能够提高鬼波压制精度的基于波动方程边值反演的变深度缆鬼波压制方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于波动方程边值反演的变深度缆鬼波压制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对海上野外变深度缆采集的地震数据抽取共炮点道集；2)对共炮点道集中某炮的地震数据进行一维傅里叶变换，得到含有鬼波的地震数据的频谱；3)计算频谱中某频率ω对应的含有鬼波的频率域地震数据UAB；4)根据输入的检波点深度计算得到海水面下方基准面的GREEN函数G1和基准面相对于海水面的对称线的GREEN函数G2；5)根据得到的含有鬼波的频率域地震数据UAB以及计算得到的G1和G2，计算得到频率ω对应的鬼波压制后的频率域地震数据FCD；6)对共炮点道集中频谱上的所有频率ω均进行步骤3)～5)得到鬼波压制后的频率域地震数据；7)对共炮点道集中其他炮均进行步骤2)～6)得到鬼波压制后的频率域地震数据；8)对鬼波压制后的频率域地震数据FCD进行傅里叶逆变换，得到鬼波压制后的共炮点道集。进一步地，计算频谱中某频率ω对应的含有鬼波的频率域地震数据UAB的具体过程为：定义基准面为CD，海水面为EF，变深度缆为AB，在CD、EC和FD段均进行观测，得到的地震记录分别为uCD、uEC和uFD，在海水中变深度缆AB的地震记录为uAB，根据波动方程理论，由uCD到uAB的正演问题写为散射形式的正问题：u(x,z,t)|(x，z)∈EC＝uEC(8)u(x,z,t)|(x,z)∈FD＝uFD(9)取海水面EF的边界条件为自由边界条件，即：在时间t＝0的时刻，波场尚未开始传播，初始条件取为：其中，u(x,z,t)为位移波场，x,z分别为水平和垂直方向的坐标，v(x,z)为介质中(x,z)点的速度，fCD为由uCD积分得到的散射源函数，对于实际问题，uEC和uFD是无法求出的，因此在EC和FD上取吸收边界条件，由于正演问题是在海水中考虑的波的传播问题，因而速度可以取常值，即：由于水表是负反射，反射系数为-1，因此地震波分成两部分，一部分是直接向上传播的波表示为u1，另一部分是经过海水面EF反射后向下传播的波表示为u2，总波场表示为u＝u1+u2，且u1满足：u2满足：其中，C’D’为基准面CD相对于海水面EF的对称线，fC’D’为fCD的镜像函数,且fC’D’与fCD大小相等，此时，公式(13)和(14)均为均匀无限介质中的方程，对公式(13)和(14)两边均关于时间取傅里叶变换得到：将公式(15)和(16)通过GREEN函数表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于波动方程边值反演的变深度缆鬼波压制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对海上野外变深度缆采集的地震数据抽取共炮点道集；2)对共炮点道集中某炮的地震数据进行一维傅里叶变换，得到含有鬼波的地震数据的频谱；3)计算频谱中某频率ω对应的含有鬼波的频率域地震数据U

【技术特征摘要】
1.一种基于波动方程边值反演的变深度缆鬼波压制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对海上野外变深度缆采集的地震数据抽取共炮点道集；2)对共炮点道集中某炮的地震数据进行一维傅里叶变换，得到含有鬼波的地震数据的频谱；3)计算频谱中某频率ω对应的含有鬼波的频率域地震数据UAB；4)根据输入的检波点深度计算得到海水面下方基准面的GREEN函数G1和基准面相对于海水面的对称线的GREEN函数G2；5)根据得到的含有鬼波的频率域地震数据UAB以及计算得到的G1和G2，计算得到频率ω对应的鬼波压制后的频率域地震数据FCD；6)对共炮点道集中频谱上的所有频率ω均进行步骤3)～5)得到鬼波压制后的频率域地震数据；7)对共炮点道集中其他炮均进行步骤2)～6)得到鬼波压制后的频率域地震数据；8)对鬼波压制后的频率域地震数据FCD进行傅里叶逆变换，得到鬼波压制后的共炮点道集。2.如权利要求1所述的一种基于波动方程边值反演的变深度缆鬼波压制方法，其特征在于，计算频谱中某频率ω对应的含有鬼波的频率域地震数据UAB的具体过程为：定义基准面为CD，海水面为EF，变深度缆为AB，在CD、EC和FD段均进行观测，得到的地震记录分别为uCD、uEC和uFD，在海水中变深度缆AB的地震记录为uAB，根据波动方程理论，由uCD到uAB的正演问题写为散射形式的正问题：u(x,z,t)|(x,z)∈EC＝uEC(8)u(x,z,t)|(x,z)∈FD＝uFD(9)取海水面EF的边界条件为自由边界条件，即：在时间t＝0的时刻，波场尚未开始传播，初始条件取为：其中，u(x,z,t)为位移波场，x,z分别为水平和垂直方向的坐标，v(x,z)为介质中(x,z)点的速度，fCD为由uCD积分得到的散射源函数，对于实际问题，uEC和uFD是无法求出的，因此在EC和FD上取吸收边界条件，由于正演问题是在海水中考虑的波的传播问题，因而速度可以取常值，即：由于水表是负反射，反射系数为-1，因此地震波分成两部分，一部分是直接向上传播的波表示为u1，另一部分是经过海水面EF反射后向下传播的波表示为u2，总波场表示为u＝u1+u2，且u1满足：u2满足：其中，C’D’为基准面CD相对于海水面EF的对称线，fC’D’为fCD的镜像函数,且fC’D’与fCD大小相等，此时，公式(13)和(14)均为均匀无限介质中的方程，对公式(13)和(14)两边均关于时间取傅里叶变换得到：

【专利技术属性】
技术研发人员：王建花，张金淼，王艳冬，江南森，孙文博，杨俊，黄小刚，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11