高速层覆盖下基于初至拾取的近地表参数反演方法技术

本发明专利技术涉及高速层覆盖下基于初至拾取的近地表参数反演方法。包括：输入原始地震单炮记录，选取合适的阈值ε，估算出高速层底界面出射角度θ1，建立初始的“信噪比S/N-阈值ε-高速层底界面出射角度θ1”量版；基于能量比法引入阈值ε作为约束进行初至拾取；根据拾取到的初至直达波信息做出x2-t2曲线，利用其斜率求取上覆高速层速度v1；利用“高速帽子”的断点信息以及特定阈值ε对应的高速层出射角度θ1信息求取上覆高速层厚度h1、低速带速度v2；在一定范围内变化v1，通过对初至信息的扫描求取到最合适的v1,h1,v2组合。本发明专利技术方法能够准确拾取初至直达波，并判断“高速帽子”的断点；能够为近地表高速层覆盖区的实际资料处理提供可靠的近地表信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到勘探地球物理处理方法领域，特别是涉及到近地表具有高速层覆盖时基于初至拾取的近地表参数反演方法。现有技术在地震勘探的发展过程中，针对多种地表、地下介质结构类型，基于体波、面波等传播机理，发展出了多种或常规或特殊的行之有效的反演方法,但这些方法的适用条件是低速层覆盖于高速层之上的近地表结构类型，不适用于高速层覆盖于低速层之上的近地表结构类型。目前常用的反演方法中,层析反演方法是一种精度较高的反演方法，但反演效果的好坏依赖于初至拾取的准确度。基于地震道时窗属性特征的初至拾取方法是常用的提高复杂地区初至拾取精度和效率的方法，典型的有能量比法、振幅比法、瞬时强度比法和曲线长度比法，且能量比法和瞬时强度比法的拾取精度较高，拾取精度明显高于振幅比法和曲线长度比法。由于近地表高速层覆盖区的地震资料信噪比很低且波场复杂，能量比法和瞬时强度比法还是存在较大的误差，从而导致层析反演的失败。在高速层覆盖区，地震单炮记录表现为近道处有一顶“高速帽子”的特点。而现有的近地表反演方法都是基于低速层覆盖于高速层之上的近地表结构假设条件。
技术实现思路
本专利技术的目的为解决现有反演方法的局限性，提出了高速层覆盖下基于初至拾取的近地表参数反演方法。本专利技术通过对能量比初至拾取方法加阈值ε约束，以及对折线射线路径做直线化近似处理，能够反演出较为准确的高速层覆盖区上覆高速层的速度、厚度以及下伏低速带的速度等近地表参数，为后续的资料处理提供可靠的近地表信息。本专利技术的技术方案是：高速层覆盖下基于初至拾取的近地表参数反演方法，其特征是包括：步骤101：输入原始地震单炮记录，并对地震记录信噪比进行定性估计，根据信噪比的高、中、低选取合适的阈值ε，根据近地表参数的先验值及透射定律，估算出高速层底界面出射角度θ1，从而建立初始的“信噪比S/N-阈值ε-高速层底界面出射角度θ1”量版；步骤102：基于能量比法引入阈值ε作为约束进行初至拾取；步骤103：根据拾取到的初至直达波信息做出x2-t2曲线，利用其斜率求取上覆高速层速度v1；步骤104：利用“高速帽子”的断点信息以及特定阈值ε对应的高速层出射角度θ1信息求取上覆高速层厚度h1、低速带速度v2；步骤105：在一定范围内变化v1，以满足射线时-距关系为准则，通过对初至信息的扫描求取到最合适的v1,h1,v2组合，即为反演出的近地表参数。上述方案还包括：所述步骤102基于能量比法引入阈值ε作为约束进行初至拾取方法：对输入的单炮地震记录数据，在每一道的道头加一个时窗长度为T的零数据，之后根据如下公式在地震记录上滑动时间窗口计算对应每一时刻τ的时窗能量Mτ=Σt=ττ+Tx2YtY]]>计算相邻两个时刻τ+Δτ和τ的时窗能量比值Aτ,从而得出每道地震记录随时间变化的能量比曲线，基本公式如下：Aτ=Mτ+ΔτMτ=|Σt=τ+Δτt+Δτ+Tx2(t)Σt=ττ+Tx2(t)|]]>其中，Aτ为对应时间点τ的前后时窗内振幅平方和的比值，x(t)为地震记录值，Δτ为滑动时间长度，T为道头增加的零值时间窗口长度。定义变量ξ为地震记录值A和炮点附近道初至直达波振幅平均值A0的比值，沿Aτ变化曲线依次寻找极值，舍弃奇异点，直至找到第一个满足ξ≥ε的极值点，在该极值对应时间点的基础上向前推移半个波长取为“有效初至”，即便在该极值点以前存在其他的极值点也都认为是“无效初至”，最终实现用含有阈值ε约束的能量比法完成“高速帽子”的初至拾取。所述步骤103根据拾取到的初至直达波信息做出x2-t2曲线，利用其斜率求取上覆高速层速度v1的方法是：将折线射线路径等效成直线射线路径，将射线速度等效成高速层的速度v1，其基本关系式如下：t2=x2v12+h2v12]]>其中，v1为高速层的速度，x和t分别是为初至直达波的偏移距及其走时，h为震源深度，则x2-t2曲线的斜率即为从而求出v1。所述步骤104利用“高速帽子”的断点信息以及特定阈值ε对应的高速层出射角度θ1信息求取上覆高速层厚度h1、低速带速度v2的方法是：利用“高速帽子”断点处的初至直达波信息及阈值ε对应的出射角度θ1信息建立如下方程组求取上覆高速层厚度h1、低速带速度v2，sinθ1v1=sinθ2v2xN1=(h-h1)tanθ1+h1tanθ2tN1=(h-h1)v2cosθ1+h1v1cosθ2]]>其中，θ2为低速层中的入射角，θ1为步骤101中所确定的高速层底界面出射角，v2为低速带速度，v1为步骤103得到的高速层速度，h1为高速层厚度，h为震源深度，N1为“高速帽子”的断点，为“高速帽子”断点对应的偏移距，为“高速帽子”断点处初至直达波的走时，通过上述求解方程组，得出初始的v1,h1,v2组合。所述步骤105在一定范围内变化v1，以满足射线时-距关系为准则，通过对初至信息的扫描求取到最合适的v1,h1,v2组合的方法是：用以下关系式表示：min(Σ||t-tobs||)；其中，t为对应特定v1,h1,v2组合的各地震道初至直达波的理论射线走时，tobs为从地震记录上拾取到的各地震道初至直达波走时，在一定的范围内改变v1的取值，重复步骤104和步骤105，找出使得上式达到最小值时对应的v1,h1,v2组合即为反演出来的近地表参数。利用本专利技术方法：(1)能够准确拾取初至直达波，并判断“高速帽子”的断点；(2)能够准确的反演出近地表参数，为近地表高速层覆盖区的实际资料处理提供可靠的近地表信息。附图说明图1为高速层覆盖下基于初至拾取的近地表参数反演方法流程图；图2为高速层覆盖近地表结构及初至直达波射线路径示意图；图3为根据近地表高速层覆盖区先验信息建立的典型速度模型图；图4是对图3所示的速度模型进行正演模拟得到的地震记录图；图5是第550道“有效初至”和“无效初至”的分布图；图6是第700道“有效初至”和“无效初至”的分布图；图7是采用不同阈值ε约束时拾取出来的初至分布图；图8是近地表参数反演结果图。具体实施方式下面通过优化实施例对本专利技术的方案做进一步说明。步骤101：输入原始地震单炮记录，并对地震记录信噪比进行定性估本文档来自技高网...

【技术保护点】
高速层覆盖下基于初至拾取的近地表参数反演方法，其特征是包括： 步骤101：输入原始地震单炮记录，并对地震记录信噪比进行定性估计，根据信噪比的高、中、低选取合适的阈值ε，根据近地表参数的先验值及透射定律，估算出高速层底界面出射角度θ1，从而建立初始的“信噪比S/N‑阈值ε‑高速层底界面出射角度θ1”量版； 步骤102：基于能量比法引入阈值ε作为约束进行初至拾取； 步骤103：根据拾取到的初至直达波信息做出x2‑t2曲线，利用其斜率求取上覆高速层速度v1； 步骤104：利用“高速帽子”的断点信息以及特定阈值ε对应的高速层出射角度θ1信息求取上覆高速层厚度h1、低速带速度v2； 步骤105：在一定范围内变化v1，以满足射线时‑距关系为准则，通过对初至信息的扫描求取到最合适的v1,h1,v2组合，即为反演出的近地表参数。

【技术特征摘要】
1.高速层覆盖下基于初至拾取的近地表参数反演方法，其特征是包括：
步骤101：输入原始地震单炮记录，并对地震记录信噪比进行定性估计，根据信噪比的高、中、低选取合适的阈值ε，根据近地表参数的先验值及透射定律，估算出高速层底界面出射角度θ1，从而建立初始的“信噪比S/N-阈值ε-高速层底界面出射角度θ1”量版；
步骤102：基于能量比法引入阈值ε作为约束进行初至拾取；
步骤103：根据拾取到的初至直达波信息做出x2-t2曲线，利用其斜率求取上覆高速层速度v1；
步骤104：利用“高速帽子”的断点信息以及特定阈值ε对应的高速层出射角度θ1信息求取上覆高速层厚度h1、低速带速度v2；
步骤105：在一定范围内变化v1，以满足射线时-距关系为准则，通过对初至信息的扫描求取到最合适的v1,h1,v2组合，即为反演出的近地表参数。
2.根据权利要求1所述的高速层覆盖下基于初至拾取的近地表参数反演方法，其特征是，所述步骤102基于能量比法引入阈值ε作为约束进行初至拾取方法：对输入的单炮地震记录数据，在每一道的道头加一个时窗长度为T的零数据，之后根据如下公式在地震记录上滑动时间窗口计算对应每一时刻τ的时窗能量
计算相邻两个时刻τ+Δτ和τ的时窗能量比值Aτ,从而得出每道地震记录随时间变化的能量比曲线，基本公式如下：
其中，Aτ为对应时间点τ的前后时窗内振幅平方和的比值，x(t)为地震记录值，Δτ为滑动时间长度，T为道头增加的零值时间窗口长度。
定义变量ξ为地震记录值A和炮点附近道初至直达波振幅平均值A0的比值，沿Aτ变化曲线依次寻找极值，舍弃奇异点，直至找到第一个满足ξ≥ε的极值点，在该极值对应时间点的基础上向前推移半个波长取为“有效初至”，即便在该极值点以前存在其他的极值点也都认为是“无效初至”，最终实现用含有阈值ε约束的能量比法完成“高速帽子”的初至拾取。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：石林光，孙成禹，高丽，王常波，梁鸿贤，苗永康，王磊，陈会芬，姚振岸，张传强，李凌云，李建明，孙朋朋，马季，王艳，关键，王敬阁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11