論偏移的方法和作用

1、論偏移的方法和作用論文提要    地震偏移技術(shù)是現(xiàn)代地震勘探數(shù)據(jù)處理的三大技術(shù)之一。它是在過去的古典技術(shù)上發(fā)展起來的，其它兩大技術(shù)都是從其它相關(guān)學(xué)科引進(jìn)到地震中來的。所以，偏移技術(shù)具有地震勘探本身的特征。    地震偏移可在疊前做也可在疊后做。疊前偏移是把共炮點(diǎn)道集記錄或共偏移距道集記錄中的反射波歸位到產(chǎn)生它們的反射界面上，并使繞射波收斂到產(chǎn)生它的繞射點(diǎn)上。在把反射波回投到反射界面上和繞射波收斂到繞射點(diǎn)上時(shí)，要去掉傳播過程的效應(yīng)，如擴(kuò)散與衰減等。最后得到能夠反映界面反射系數(shù)特點(diǎn)的并正確歸位了的地震波形剖面，即偏移剖面。疊后偏移是在水平

2、疊加剖面的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，針對水平疊加剖面上存在的傾斜反射層不能正確的歸位和繞射波不能完全收斂的問題采用了爆炸反射面的概念來實(shí)現(xiàn)傾斜反射層的正確歸位和繞射波完全收斂。正文一、地震偏移的類型分類如下表1-1表1-1類型論述疊加適用于水平層狀介質(zhì)（對小傾角地層也可用）法向射線深度轉(zhuǎn)換嚴(yán)格適用于沒有構(gòu)造傾角且速度只隨深度變化的情況時(shí)間偏移適用于疊加剖面上有繞射波或構(gòu)造傾角以及速度有垂向變化的情況 ；速度的橫向變化大時(shí)也能用深度偏移適用疊加剖面上有構(gòu)造傾角和強(qiáng)橫向變速的情況疊前部分偏移（PSPM）疊后偏移適用于疊加剖面與零炮距剖面等價(jià)的情況，但不適合具有不同疊加速度地層傾角不一致或強(qiáng)橫向變速的

3、地區(qū)，疊 前部分偏移（傾角時(shí)差（DMO）校正)能夠?yàn)槠铺峁└玫寞B加剖面，但疊前部偏移只解決具有不同疊加速度的地層傾角不一致的問題疊前全時(shí)間偏移輸出偏移剖面，不產(chǎn)生未經(jīng)偏移的中間疊加剖面，但無論如何著解決傾角不一致地層問題的最精確方法。疊前部分偏移是這種處理方法的一種簡化疊前深度偏移用于嚴(yán)重橫向變速的情況，這時(shí)已無法做合適的疊加處理三維疊后時(shí)間偏移用于疊加剖面上出現(xiàn)來自射線平面以外的傾角同相軸（即垂直側(cè)線方向）的情況，這是疊后最常用的一種三維偏移方法三維疊后深度偏移用來解決與三維的下復(fù)雜構(gòu)造有關(guān)的強(qiáng)向變速問題三維疊前時(shí)間偏移用于疊前部分偏移不適用且疊加剖面上有橫向傾斜層反射的情況三

4、維疊前深度偏移用于疊后偏移和時(shí)間偏移不能正確成像的具有強(qiáng)橫向變速的三維復(fù)雜地區(qū)，它對三維速度-深度模型的精度有較高的要求二、地震偏移類型的具體介紹(一)疊加疊加的要求必須是共反射點(diǎn)（CDP）和共中心點(diǎn)（CMP）才能疊加。1.共反射點(diǎn)疊加法在野外采用多次覆蓋的觀測方法，在室內(nèi)處理中采用水平疊加技術(shù)，最終得到的水平疊加剖面，這一整套的工作。（1） 水平界面共反射點(diǎn)時(shí)距曲線方程：t=v（4h²+c²）¹² 2-1V波速；c炮檢距；h反射點(diǎn)的法線深度。圖1-1共反射點(diǎn)疊加剖面與偏移剖面當(dāng)反射界面水平時(shí)，共反射點(diǎn)時(shí)距曲線與共炮點(diǎn)時(shí)距曲線在形式上是一致的，但表示的意

5、義不同。1）在共炮點(diǎn)時(shí)距曲線中t(o)表示激發(fā)點(diǎn)的自激自收時(shí)間，共中心點(diǎn)時(shí)距曲線中，t(o)表示M點(diǎn)垂直反射時(shí)間t(om)。2）共炮點(diǎn)時(shí)距曲線方程，反映的是地下反射界面的一段，共反射點(diǎn)時(shí)距曲線方程，反映的是地下一個(gè)反射點(diǎn)。（2）傾斜共反射點(diǎn)時(shí)距曲線方程：t=v（4h²+c²cosq）¹²。 水平疊加將不同的接收點(diǎn)受到的來自地下統(tǒng)一反射點(diǎn)的不同激發(fā)點(diǎn)的信號，經(jīng)過動(dòng)校正后疊加起來。2.影響疊加效果的因素為了保證多次疊加的質(zhì)量，取得好的效果，了解影響疊加效果的因素就很有必要的，因?yàn)橹灰治鲞@些因素的影響，并估計(jì)可能造成的后果，就能找出減少或避免這些不利因素影響

6、的辦法。(1) 一次波和多次波的動(dòng)校正速度選擇不正確。(2) 反射界面不是水平，而是有一定的傾角。 (二) 疊后偏移疊后偏移，即疊加偏移。是對疊加后的地震紀(jì)錄做偏移。具體方法有：圓弧切線法；波前模糊法和饒射疊加法等。1.圓弧切線法在地震測線上觀測紀(jì)錄經(jīng)過了以追蹤反射波為目的的同向軸對比后，可得到一個(gè)反射波在各個(gè)地面點(diǎn)的反射波的回聲時(shí)間t(o)值曲線。這個(gè)值曲線t(o)值可以取自地震紀(jì)錄上炮檢重合點(diǎn)上的紀(jì)錄道，也可以是通過動(dòng)校正求出的等價(jià)t(o)時(shí)間。然后用v2速度乘所有t(o)的值，得到該反射界面的視深度：Z*=0.5 v t(o) 2-2把這些點(diǎn)連接起來就得到了視深度界面。當(dāng)把所有的反射波都

7、經(jīng)過這樣的處置后，就得到整條側(cè)線的視深度剖面。如果界面的傾角q=0或很小，例如只有1°或更小，則視深度界面就是真深度界面。如果界面的傾角不可忽略，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行傾角校正，以求出反射界面的真實(shí)位置。校正的做法是以地面各點(diǎn)為圓心，以各點(diǎn)下至視界面的垂直距離為半徑做圓，其圓弧族的切線即為校正后的反射界面如圖1-1圖1-2 圓弧偏移歸位法2.波前模糊法 波前模糊法也可以稱為波前切線法，它是對疊加后的地震剖面進(jìn)行偏移的方法。這個(gè)方法是反推反射界面上的波場。到達(dá)地面的某反射波界面的波場相當(dāng)于反射波界面同時(shí)爆炸產(chǎn)生的波場傳播到地面被紀(jì)錄下來的結(jié)果。如果反射界面是水平的，則除了繞射波外，偏移與水平疊加剖

8、面是一致的。因?yàn)榉赐撇ㄇ岸际撬矫?。如果反射界面是有傾角的，則時(shí)間剖面上反射波的波前面與原來界面上發(fā)出的波前面不重合。為了恢復(fù)反射界面在t=0時(shí)發(fā)出的波前面，以到達(dá)的面各點(diǎn)的振動(dòng)為震源再向界面發(fā)射震動(dòng)波，則各點(diǎn)到達(dá)界面上的時(shí)間就等于反放射波的到達(dá)時(shí)間t。現(xiàn)在以地面接受點(diǎn)為中心，把相當(dāng)于反射波到達(dá)時(shí)間上的值送到以v t /2=z的深度為半徑的圓弧上去。如果深度z依以雙程時(shí)間表示，如把反射數(shù)值送到以t為半徑的圓弧上去（圖1-2）。 圖1-3波前偏移法的數(shù)據(jù)傳送 把各道上的所有反射波值都按這個(gè)原則做,并把送到同一點(diǎn)的值疊加起來,就可以組成偏移剖面.把某道c(o)上某時(shí)間t上振幅值送到相鄰各道的時(shí)間t

9、(i)由2-3算出:t(i)=t-4(x(i)/v)¹ 2-3式中x(i)是離開c(o)道的距離,它是兩道間坐標(biāo)差的絕對值,即x(i )=x(i)-t(i). 因此,用波前振幅疊加來求反射界面發(fā)出的波前世實(shí)際上就是用這種方法做切線.通過波前波前模糊法法把原始反射的平面波前突出了,而不是在這個(gè)波前面上的波場通過非相干疊加被波前模糊掉了.這種方法要求要有較密的地震道和較高的信噪比.滿足這個(gè)條件可以得到滿意的偏移剖面.3.繞射疊加法繞射曲線或繞射曲面疊加法是把地震剖面上的波場振幅值按繞射波時(shí)距曲線進(jìn)行相加。因?yàn)槔@射波的時(shí)距曲線形狀相比較，它在時(shí)間剖面上不但是凸形的，而且凸率最大，故稱之最大

10、凸率法。圖1-4繞射波疊加法數(shù)據(jù)傳送圖1-5繞射波疊加偏移后反射界面位置的說明圖 偏移前（上面一條線），偏移后（下面一條線） （三）疊前偏移疊前偏移，即偏移疊加，是對疊加前的多次覆蓋地震記錄先偏移，再疊加。具體方法有：橢圓切法，Rockwell偏移疊加法和Paturet-Tariel偏移疊加法。1. 橢圓切線法當(dāng)給定的炮點(diǎn)的記錄時(shí)，可以用動(dòng)校正前的地震記錄做偏移。這時(shí)可用橢圓切線法（圖1-6）， 圖1-6橢圓切線法偏移歸位可知道，反射點(diǎn)的位置在二維情況下位于以炮點(diǎn)和接受點(diǎn)為焦點(diǎn)的橢圓上這個(gè)橢圓方程可表示為：c² Z² = 1 2-4v²t ² v

11、8;t²-l ² 4 4這個(gè)方程的坐標(biāo)原點(diǎn)取在炮檢距中點(diǎn)。其中l(wèi)為炮檢距，t為某道上反射波到達(dá)時(shí)間。為了畫好橢圓，可根據(jù)2-4式事先繪成橢圓儀或模板。對每個(gè)炮檢距的記錄上的反射波畫好橢圓弧。作橢圓弧族的切線即為偏移后的剖面。2. Rockwell偏移疊加法 Rockwell偏移疊加法實(shí)際上是疊后偏移所使用的波前模糊法擴(kuò)展。該方法的具體做法如下：把每個(gè)記錄道上任一個(gè)t時(shí)刻的采樣值，在以炮檢距中的地點(diǎn)為原坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系中送到以vt/2為長軸,( v²t ²-h²)¹²/2為短軸的橢圓與各個(gè)地震記錄道垂直線相交的各個(gè)點(diǎn)上去，并且

12、與其它地震道送至該點(diǎn)相交點(diǎn)上采樣振幅相加，即得偏移疊加剖面。很明顯，偏移疊加法與手工作圖的橢圓切線法的原理是一致的，偏移疊加實(shí)質(zhì)上是用振幅疊加來做切線的。3. Paturet-Tariel偏移疊加法 Paturet-Tariel偏移疊加法是指用相同炮檢距的剖面進(jìn)行疊前偏移，把所有相同炮檢距的偏移后的剖面疊加得到偏移疊加剖面。疊前偏移的原理如圖1-7所示，設(shè)M點(diǎn)有一個(gè)繞射波或反射點(diǎn)，在S點(diǎn)激發(fā)，在G點(diǎn)接收，炮檢距為h，中點(diǎn)在N點(diǎn)，中點(diǎn)到繞射點(diǎn)的地面投影點(diǎn)的距離為x。設(shè)SG以固定的距離從h左向右有規(guī)律的移動(dòng)發(fā)射-接收系統(tǒng)，得到相同炮檢距的地震剖面。這個(gè)剖面上繞射點(diǎn)所M產(chǎn)生的繞射波到達(dá)時(shí)距曲線為：t

13、(c)=(t² (0)/4+(x+h/2)/v)²¹²+(t²(0)/4+(x-h/2)/v)²¹² 2-5當(dāng)炮檢距=0時(shí)，2-5式變?yōu)椋簍(c0)= t² (0)+4c²/V² ¹² 2-6上式中t(0)為從M點(diǎn)到A點(diǎn)的雙程旅行時(shí)間。t(c)和t(c0)曲線表示在圖1-7的右圖中。 圖1-7偏移疊加原理圖1-8是偏移疊加與疊后偏移結(jié)果的對比。從對比中可以看出偏移疊加剖面在清晰度和信噪比上比疊后偏移剖面要好些。鹽丘的輪廓更準(zhǔn)確些。（四）疊前部分偏移（DMO）疊前部分

14、偏移（PSPM）可以獲取保留全部傾角剖面。下面是對常規(guī)處理流程作了改進(jìn)的考慮疊加部分偏移的流程： 野外數(shù)據(jù)水平NMO疊前部分偏移（PSPM）更好的疊加剖面零炮檢距偏移（疊后偏移）圖1-8 疊前部分偏移流程圖PSPM是常規(guī)疊加剖面存在地下傾斜地層（尤其是具有不同疊加速而傾角又不一致的地層）時(shí)所出現(xiàn)的問題疊后偏移有誤差。為說明PSPM，必須從新考慮單一傾斜層反射的NMO方程：t²(c)=t²(0)+ c²cos²q/V² 2-7式種，q反射界面傾角；V界面以上介質(zhì)的速度；c炮檢距。如將時(shí)差項(xiàng)分成兩部分，則有：t²(c)=t²(0

15、)+ c ²/V ² - c²sin²q/V² 2-8其中，時(shí)差項(xiàng)的第一部分代表水平正常時(shí)差(NMO),第二項(xiàng)代表傾角時(shí)差(DMO),它與反射界面的傾角有關(guān)。因此，可以先用介質(zhì)速度做NOM校正。DOM過程可用PSPM來實(shí)現(xiàn)。與在CMP道集中實(shí)現(xiàn)NMO項(xiàng)不同，DMO項(xiàng)需要在能識別出傾角的道集中算出，比如在共炮檢距道集中。從方程 (2-8)較易估計(jì)DMO項(xiàng)的性質(zhì)：1. 不論傾角如何，不會(huì)影響零炮檢數(shù)據(jù)(c=0)；2. 傾角愈大，校正量愈大；3. 速度愈低，校正量愈大；4. 炮檢距愈大，校正量也愈大。因此，陡傾角的淺層遠(yuǎn)道，該項(xiàng)的作用最為先著。針對傾

16、角地層(尤其是傾角不一致地層)的問題，在F-K域中提出了DMO方法的算式，它是在常速介質(zhì)下推導(dǎo)的，適用于各種傾角和炮檢距，只要速度的垂直梯度不太大，該方法就能精確使用?？紤]到該方法在常速條件下的精確性，我們用它來定性的描述述DMO過程。 改寫方程(2-8):t²(c)=t²(n0)- c²p² 2-9式中，t²(n0)= t²(0)+ c ²/V ²，p= sinq/V是射線參數(shù)。在F-K域中，p=k(c)/2µ 。此處µ是與雙程零炮檢距反射時(shí)間t(0)有關(guān)的轉(zhuǎn)換變量。只要NMO校正后的共炮檢距

17、數(shù)據(jù)在中心方向做了傅式轉(zhuǎn)換，DMO項(xiàng)c²p²中的傾角和速度參數(shù)就顯然已經(jīng)消除。因此，在F-K域中，DMO校正過程就不需要具體給出傾角和速度信息了。我們用圖(1-9)深度模型來說明DMO處理過程和有關(guān)的實(shí)際問題。該模型在中央位置的中心(CMP32)正下方有6個(gè)散射點(diǎn)，炮檢距的范圍從50m到1550m，間距增量為50m。眾所周知，在大炮檢距時(shí)出現(xiàn)非雙曲線的平頂軌跡。 CMP 1 深度 常速介質(zhì)，3000m/s150 *300 *450 *600 *750 *900 *圖1-9常速介質(zhì)中6個(gè)散射點(diǎn)的深度模型(星號表示出散射點(diǎn)所在位置)(五) 深度偏移 考慮了薄透鏡項(xiàng)作用的偏移,由

18、于輸出的是深度剖面,因此稱為深度偏移。只要速度橫向變化非常劇烈，薄透鏡項(xiàng)就不能忽略，這時(shí)就必須用深度偏移。橫向速度變化常常與陡傾角有關(guān)，因此，一個(gè)深度偏移算法需要很好地處理陡傾角。用一個(gè)埋藏在介質(zhì)下的點(diǎn)繞射源來研究橫向速度變化問題，這種介質(zhì)給定了5個(gè)不同類型的速度-深度模型。第一種速度模型示于圖g中，相應(yīng)的零炮檢距剖面是一個(gè)完整的繞射雙曲線。因此只須繞射項(xiàng)就可以對散射源成像。該點(diǎn)散射源的地面投影位于CMP240，并由垂直箭頭表示，它與繞射雙曲線的頂點(diǎn)垂向?qū)R。經(jīng)過時(shí)間偏移，繞射雙曲線收斂到其頂點(diǎn)，在這種情況下，它與點(diǎn)繞射源的位置吻合。 觀察一下當(dāng)點(diǎn)繞射源進(jìn)入如圖h所示的第二層介質(zhì)會(huì)發(fā)生什么。由散射源到達(dá)地面的射線在第一與第二層的界面上按照斯奈爾折射定律會(huì)發(fā)生折曲。其炮檢距剖面也顯示在圖g上，它近似于雙曲線。在水平層狀介質(zhì)模型中的旅行時(shí)收控于雙曲線時(shí)差方程。然而，時(shí)差只在小排列范圍內(nèi)近似雙曲線。與此近似雙曲線有關(guān)的速度是繞射源的垂向均速度。此外，該近似雙曲