叠前偏移速度分析方法.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,叠前偏移 速度建模技术,石油大学,王润秋,目录,叠前时间偏移速度分析简介,双参数层析成像,宏观速度模型,沿层相关速度分析,聚焦深度分析,应用示例,叠前偏移,叠前偏移,速度模型,偏移方法,初始速度模型,速度模型修正更新,Kirchhoff,旅行时计算,偏移叠加,波动方程,CRP,速度分析代替,CMP,速度分析,RMS,速度分析,CMP,道集,CRP,时间域道集,逆NMO,层析反演,叠前时间偏移,剩余,RMS,速度分析,地震解释,叠前时间偏移,叠前时间偏移,“,CMP,对应,CRP”,RMS,速度分析,观察能量团,NMO,效果,拾取,RMS,速度,沿层速度平滑,沿地质层位修正平滑,RMS,速度模型,原始速度模型,原始模型的射线路径,偏移速度模型的射线路径,剩余速度分析,(,DMO),叠加,叠后三维偏移,沿层速度分析,选择道集,叠前偏移,沿层扫描速度场,剩余速度,分析,速度层析修正,速度模型平滑,更新速度模型,旅行时计算,预处理道集,模型修正,初始与最终的剩余 速度,初始与最终的速度模型,初始叠前偏移剖面,最终偏移剖面,YES,数据加载,均方根速度分析,建立均方根速度场,叠前时间偏移,输出,CRP,道集,切除叠加,输出叠前时间偏移剖面,NO,剩余速度分析,CRP,道集拉平,静校正,预处理,叠前去噪,反褶积,振幅补偿,精细处理的叠前数据,叠前时间偏移处理流程,BGP,叠前时间偏移处理特色流程,抽取沿层,RMS,速度场,沿层拾取剩余,RMS,速度,适合叠前偏移软件要求地质模型的修改,目标线叠前时间偏移,垂向建立的,RMS,速度体,3-,D,地质模型的建立,修正,RMS,速度,处理区块构造特征和地层分布特征熟悉和掌握,多次迭代,地质认识的提高,特点：,1),围绕地质目标,2)处理解释一体化,3)地质模型约束,J602,F20,SG15,SG20,SG13,S166,S249,S612,整个凹陷地质结构的建立,叠前时间偏移技术及其特点,3-,D,地质模型的建立,H19,F104,J23,J51,SG13,S616,S230,S210,S225,叠前时间偏移技术及其特点,3-,D,地质模型的建立,Es34,Es32,Es1,Es31,Es33,Ed,Es4,Ef,Mz,Pt,Ar,S625,S616,S260,S224,A96,A78,S263,A92,S166,叠前时间偏移技术及其特点,3-,D,地质模型的建立,S628,SG20,SG21,J51,A130,A89,A92,S221,S51,Es34,Es32,Es1,Es31,Es33Ed,Es4,Ef,Mz,Pt,叠前时间偏移技术及其特点,3-,D,地质模型的建立,Ng,Ed,根据叠前时间偏移处理和软件要求提供三维构造模型,Es1,Es,3,3,Es,3,2,Tg,叠前时间偏移技术及其特点,沿层拾取剩余,RMS,速度,叠前时间偏移技术及其特点,剩余动校正,叠前偏移与剩余偏移,偏移前域速度分析,常规速度分析,旅行时相关反演法,偏移后域速度分析,剩余时差分析(,RCA),聚焦深度分析(,DFA),速度分析的分类,速度分析的问题,速度分析中模型修正公式的假设条件,小偏移距,横向速度均匀,简单上覆介质,复杂介质情况下,如何拾取剩余时差,反射层析技术是一种反演方法，它不断地修改速度和反射层的深度模型，使其与叠前域反射时间相一致。,Bishop et al,（,1985,）,开创性的研究工作，首次将层析技术引入反射地震资料的处理中，取得较好的效果，,随着叠前深度偏移技术的日益发展，速度模型的建立则成为最为重要的工作，而反射层析技术，成为重要的获取精确速度模型的工具。,反射层析成像,双参数层析成像,常规的层析方法通常只是对速度参数进行迭代校正-单参数,速度和界面同时迭代反演-双参数,特大稀疏矩阵的有效反演方法、,解决非均匀射线覆盖的问题、,确定反射深度和一定的速度变化之间的关系、,施加约束条件,双参数层析成像需要解决的问题,双参数层析成像,共炮点射线追踪,双参数层析成像,真实速度型,初始速度模型,双参数层析成像,反射层析反演第5次迭代的结果,双参数层析成像,反射层析反演第30次迭代的结果,双参数层析成像,复杂地质模型的合理刻划宏观速度模型,宏观速度模型,速度,模型由反复修正、迭代生成,模型,越,复杂,，则,描述模型,所,需要,的,参数,就越,多,，,获得令人,满意的,模型,所,需要,的迭代次数也越多,，,有,时会导致,迭代,过程不稳定,。,限定模型空间,参数,数量,，,了解,速度场中哪些成分是,偏移,成像,所,必须,的。,具有,最,少,必须 成分 的模型称为宏观速度模型。,进一步,精细,修改宏观速度模型,，使其更,接近真实地下速度,场，,但,并不,能,改善相应的成像,。,希望用最小次数的迭代来获得,宏观速度模型,正确解。,对,Marmousi,数据集用不同级别的速度模型偏移的结果来看，,Marmousi,数据集存在若干个正确的速度模型，就深度成像的结果而言，,这些模型是等同的,。,对于实际资料的情况，可根据实际数据集中,地震波长的大小,，确定平滑算子的尺度，以实现用最少的参数合理描述宏观速度模型。,减少速度反演过程中未知数个数，使反演稳定、快速、收敛。,宏观速度模型,从,Marmousi,数据集中抽出的共偏移距剖面(,offset=25m),宏观速度模型,从,Marmousi,数据集中抽出的共中心点道集剖面,宏观速度模型,从,Marmousi,数据集中抽出的共炮点道集剖面,宏观速度模型-减少模型参数,宏观速度模型-减少模型参数,宏观速度模型-减少模型参数,宏观速度模型,用平滑算子滤除的,Marmousi,速度模型的高频成分,宏观速度模型,用平滑算子滤除的,Marmousi,速度模型的高频成分,宏观速度模型,x=,4000,米处不同平滑因子半径的垂直速度函数,平滑速度,宏观速度模型,真实速度模型用,Kirchhoff,积分法叠前深度偏移得到的深度图象,宏观速度模型,平滑因子半径为,100,米时获得的速度模型用,Kirchhoff,积分法叠前深度偏移得到的深度图象,宏观速度模型,平滑因子半径为,150,米时获得的速度模型用,Kirchhoff,积分法叠前深度偏移得到的深度图象,宏观速度模型,平滑因子半径为,200,米时获得的速度模型用,Kirchhoff,积分法叠前深度偏移得到的深度图象,宏观速度模型,平滑因子半径为,300,米时获得的速度模型用,Kirchhoff,积分法叠前深度偏移得到的深度图象,宏观速度模型,平滑因子半径为,600,米时获得的速度模型用,Kirchhoff,积分法叠前深度偏移得到的深度图象,基于层析理论的旅行时相关谱速度分析,几种常用的速度概念,沿层相关速度反演速度分析,模型试算,小结,几种常用的速度概念,沿层相关速度反演速度分析,相干反演是一种剥层法，它可以从顶到底的次序求取每一层的速度和构造形态，相干反演一般需要如下资料：,）,目的层以上各层的速度和构造形态；,）,CMP,时间道集；在未偏移的叠加剖面上该层底界面的反射同相轴的解释；,）,用于目的层的一系列待测层速度值。相干反演是通过,CMP,射线追踪穿透上覆地层来计算与该层速度相关的旅行时来进行，最大相似系数对应的速度值就是所求的层速度。,相干反演速度分析方法保留了速度谱利用地震振幅信息、图示直观,。,有一定抗干扰性的优点，它放弃了地震同相轴为双曲线的假设,。,采用拟合实际地层模型用射线追踪计算地震时距曲线,。,克服了常规速度谱方法只能适应于水平层状介质小偏移距的情况和用,Dix,公式由叠加速度求层速度的不稳定性。,使得,层析技术能适应于复杂地下介质,地震波的旅行时不需要拾取，全部计算自动完成,。,提高了层析法的抗干扰性。,沿层相关速度反演速度分析,地震反演是一种求极小的过程，例如通常的层析技术就是求取层速度和地层界面参数使模型波至与实际波场旅行时之间的误差在最小二乘意义下的极小。,由于实际资料中干扰波的叠加，往往具有多个极小，这就是反演的多解性。一般的反演技术（如层析法）只能求出,某,一个极小值,。,相干反演法可以显示多个极小，还能显示这些极小的能量的大小和集中分散的程度，这就有利于根据实际地质情况对速度资料进行分析和解释，从中选择合理的层速度值。,旅行时相关谱速度分析,速度模型,旅行时相关谱速度分析,用,Kirchhoff积分正演获得的共中心点道集,旅行时相关谱速度分析,叠加速度剖面,旅行时相关谱速度分析,水平叠加剖面,旅行时相关谱速度分析,均方根速度剖面,旅行时相关谱速度分析,Kirchhoff,叠后时间偏移剖面,旅行时相关谱速度分析,由,Dix,公式转换获得的层速度剖面,旅行时相关谱速度分析,用,Dix,公式转换得到的层速度进行,K,irchhoff,叠前深度偏移所获得的成像剖面,旅行时相关谱速度分析,第一层的旅行时相关反演速度谱剖面,第二层的旅行时相关反演速度谱剖面,旅行时相关谱速度分析,第四层的旅行时相关反演速度谱剖面,第三层的旅行时相关反演速度谱剖面,旅行时相关谱速度分析,旅行时相关反演方法获得的层速度剖面,旅行时相关谱速度分析,用上述层速度经,Kirchhoff,叠前深度偏移所获得的深度成像剖面,旅行时相关谱速度分析,双参数层析成像方法反演的层速度剖面,旅行时相关谱速度分析,上述速度剖面经,Kirchhoff,叠前深度偏移所获得的深度成像剖面,旅行时相关谱速度分析,三种不同的速度分析方法获得的层速度同真实速度模型之间的平均速度误差百分比,双参数层校正的聚焦深度分析,偏移速度分析概述,叠前深度偏移对于宏观速度模型是非常敏感的。而偏移速度分析正是借助叠前深度偏移对速度模型的敏感的特性，根据偏移误差来修正速度模型。,登前深度偏移速度分析方法研究的目的是要寻找一种不受地层倾角和排列长度影响、能适应横向速度变化、计算成本较低的、实用性较强的速度分析方法。,目前进行叠前深度偏移速度分析的方法很多，大致分为三类:深度聚焦分析,DFA(Depth Focus Analysis),剩余曲率分析,RCA(Resident-curvature Analysis),和共成象道集,CIG(Common Image Gather),分析。,DFA,方法通过叠加能量来度量速度误差。,RCA,则是通过剩余时差来度量速度误差。,偏移速度分析,偏移速度分析成败的关键是：,（1）如何建立一个判定偏移速度是否可行的准则；（2）如果速度不准确，如何修正？,在,DFA,方法中，如果成像深度和聚焦深度的差为零，则说明速度是准确的。,在,RCA,方法中，如果不同偏移距的成像深度差为零时，则说明速度是准确的。,反射层析,把平均剩余慢度均匀分配到射线路径上,不改变界面深度时，继续迭代,速度值不变再变化了，不收敛于,反射层析与深度偏移的结合,Bording,（1987）,方法，把反射层析和深度偏移结合起来，联合反演速度和界面深度,经第一次层析得到的速度 ，又知道叠加剖面，用 和叠加剖面进行深度偏移得到界面深度，再次迭代,：,可以使速度和界面深度逼近于真实速度和界面深度。但收敛的进程不快,解决速度和深度,联合层析,Carrion（1991）,用近炮检距上的旅行时误差来调整界面深度，用远炮检距上的旅行时误差来调整速度,Stork,和,Clayton(1991)，,把界面深度的变化转为了虚拟慢度变化，提出把一半旅行时误差转化为速度，一半旅行时误差转化为深度。,在反射层析中初值提供的情况,界面深度不变、速度变化的时距曲线图,速度不变、界面深度变化的时距曲线图,偏移速度校正,所有的叠前深度偏移速度分析方法必然面临如下两个问题,(1)在什么情况下，可以认为偏移速度是正确的，即偏移速度正确判别标准是什么?,(2)假如偏移速度,不正确，怎样修改速度模型。,对于第一个问题，深度聚焦分析认为:,当偏移深度与聚焦深度之差为零时，偏移逮度是正确的;,剩余曲率分析认为:,当不同偏移距的成象深度差为零时，偏移速度是正确的,共成象道集分析认为:,当偏移速度正确时，在每一,个共成象道集中，每一道的成象点应有相同的水平位置。,目前大多数处前深度偏移速度分析方法使用了以下三个假设中的一个或多个，,(1)层内横向速度不变:(2)偏移距较小;(3)反射层是水平的,如,Scott,Kackay,和,Ray,Abma,在1992年提出的深度聚焦分析使用了所有的以上三个假设。,剩余曲率分析根据其使用的叠前深度偏移方法不同，使用的假设前提也不完全相同，对于共炮叠前深度偏移(或共接收点处前深度偏移),Al-,Yahyaa,(1989),使用了所有的以上三个假设,Lee,和,Zhaag,在1992年推导的公式将第三个假设前提改为:界面倾角较小Dereowski,在1990年推导的公式使用了前两个假设前提,Zhenyue,Liu&,Bleiststin,在1995年结合射线追踪理论提出的共成象道集分析方法，使用以上第一个假设前提，推导出能适应大偏移距、大倾角的登前深度偏移速度分析方法，但速度模型修正量计算公式的精度较低。,Zhenyue,Liu,庄1997年对该方法进行了进一步的改进，推导出能适应大偏移距、大倾角和横向变速的叠前深度偏移速度分析方法.但方法本身过于繁,琐。,用反射层析同时反演速度和反射界面深度,该反演理论上建立在二个重要依据之上：旅行时误差是由界面深度误差和速度误差共同作用引起的；在反演中每步都要保证零炮检距旅行时不变。,在局部平面波假设前提下，反射界面深度误差和速度误差共同导致地震波旅行时误差,常规聚焦分析原理,反射能量将收敛到零时间和零偏移距位置,常规聚焦分析原理,速度校正,要想避开常规深度聚焦分析速度校正的三个假设，即：1）小倾角反射层；2）小炮检距；3）上覆层地质构造简单。就必需完全舍弃基于这种假设条件下获得的速度校正公式，而第二章中介绍的双参数反射层析成像方法，则是一个很好的全局校正速度和深度的方法，,但是，在复杂地质区域，从地震数据中拾取叠前旅行时几乎是不可能的。,叠前旅行时的拾取通常受以下因素困扰：1）反射界面结构复杂时，从反射界面的不同位置反射的地震波能量会传播到同一个检波点位置，通常称之为反射多波至；2）反射波受到扰射波能量的干扰；3）复杂构造时常见的低信噪比问题。因此，如果能从偏移后域的数据中获得旅行时信息，就可构成在偏移后域用双参数层析成像方法修正速度和界面的物质基础。,CRP,时距曲线,层析理论为基础的双参数层析速度分析,层析理论为基础的双参数层析速度分析,双参数层析校正的聚焦深度分析,速度模型,双参数层析校正的聚焦深度分析,水平叠加剖面,双参数层析校正的聚焦深度分析,用,Kirchhoff,时间偏移方法得到的时间偏移剖面,双参数层析校正的聚焦深度分析,旅行时相关反演方法得到的深度偏移剖面,双参数层析校正的聚焦深度分析,以真实速度模型为偏移速度,制作的一系列的,CDP,点的聚焦面板组成的聚焦分析图,双参数层析校正的聚焦深度分析,用速度为,2000,米/秒的速度模型深度偏移的结果,双参数层析校正的聚焦深度分析,以,2000,米/秒的偏移速度制作的不同,CDP,点处的聚焦分析面板,双参数层析校正的聚焦深度分析,共反射点射线追踪,双参数层析校正的聚焦深度分析,用共反射点层析成像修正所得的速度模型,双参数层析校正的聚焦深度分析,用上图所示的速度模型深度偏移的结果,双参数层析校正的聚焦深度分析,以层析校正后的速度构造模型作为偏移速度制作的不同,CDP,点处的聚焦分析面板,双参数层析校正的聚焦深度分析,共反射点射线追踪,双参数层析校正的聚焦深度分析,用共反射点层析成像修正所得的速度模型,双参数层析校正的聚焦深度分析,用上述速度模型深度偏移的结果,双参数层析校正的聚焦深度分析,以层析校正后的速度构造模型作为偏移速度制作的不同,CDP,点处的聚焦分析面板,双参数层析校正的聚焦深度分析,共反射点射线追踪,双参数层析校正的聚焦深度分析,用共反射点层析成像修正所得的速度模型,双参数层析校正的聚焦深度分析,共反射点射线追踪,双参数层析校正的聚焦深度分析,用上述速度模型深度偏移的结果,双参数层析校正的聚焦深度分析,用共反射点层析成像修正所得的速度模型,双参数层析校正的聚焦深度分析,用上述速度模型深度偏移的结果,小 结,综合了两种不同的速度估算方法：深度聚焦分析和双参数反射层析成像方法.构成了一种新的地震速度估计方法。,利用共反射点层析成像方法来调整速度和深度模型，则克服了常规深度聚焦分析中模型修正公式的三个基本假设条件：1）小倾角反射层析；2）小偏移距；3）简单上覆地层的限制。,同时该方法通过聚焦深度分析和共反射点射线追踪方法来获得剩余时差，从而成功的避开了叠前反射层析成像繁重的旅行时拾取工作,从数值模型的计算的效果看，该方法对常规速度分析无法处理的横向速度剧烈变化和复杂上覆层问题有较好的适应性和处理效果,传统的地震资料处理中的聚焦是通过动校正(或者说正常时差校正(,NMO),来实现的。,在水平层状介质中，聚焦处理变为倾角时差校正(,DMO)。,在横向非均匀介质中，聚焦处理变为叠前深度偏移形成共像点道集。但是由于所拾取的偏移速度的不准确性，使得偏移后的地震道在深度上不能准确归位聚焦)。因此，需要做叠前偏移后的剩余时差校正。,剩余时差校正,对共像点道集中每一道的每一个时间采样在给定的窗函数中做能量积分;,确定最大能量所对应的最短路径;,根据最短路径计算每一道中的每一个时间采样的剩余时差;,对每一个深度位置确定最大能量所对应的地震道;,5.以最大能量地震道为中心分两侧进行剩余时差校正;,剩余时差校正,实际应用及效果分析,处理流程,应用实例及效果分析,处理流程,实际资料处理,用旅行时反演方法获得的平均层速度剖面,实际资料处理,用上述速度进行,Kirchhoff,深度偏移的剖面,实际资料处理,用上述速度模型制作的聚焦分析面板,实际资料处理,用双参数层析成像修正后的速度模型,实际资料处理,用上述速度模型制作的聚焦分析面板,实际资料处理,用双参数层析修正后的速度模型进行深度偏移的结果,实际资料处理,常规时间偏移的结果,实际资料处理,深度偏移的结果经深时转换到时间域的结果,实际资料处理,深度偏移和时间偏移局部放大图,实际资料处理,深度偏移和时间偏移局部放大图,实际资料处理,深度偏移和时间偏移局部放大图,实际资料处理,用旅行时相关反演方法得到的平均层速度模型,实际资料处理,用双参数层析成像方法修正的最终速度模型,实际资料处理,用旅行时相关反演方法得到的速度模型进行深度偏移的结果,实际资料处理,用双参数层析校正修正所得的速度模型进行深度偏移的结果,实际资料处理,实际资料处理,实际资料处理,实际资料处理,实际资料处理,实际资料处理,实际资料处理,用旅行时相关反演方法得到的平均层速度模型,实际资料处理,用上述速度模型制作的聚焦分析面板,实际资料处理,用双参数层析成像方法修正的最终速度模型,实际资料处理,用上述速度模型制作的聚焦分析面板,实际资料处理,时间偏移剖面,实际资料处理,深度偏移剖面,实际资料处理,深度偏移和时间偏移局部放大图,实际资料处理,深度偏移和时间偏移局部放大图,结 论,根据地震波前在各向同性介质中按球面波前扩散的原理,改进了,Schneider,方法中不合理的成份，提出了一种全局扫描与局部扫描相结合的算法，详细推导了相应的公式，并采用平面波扫描和球面波扫描两种形式，来获得地震波初至旅行时，该算法具有速度快，精度高，适合任意复杂地层的特点。,以,Marmousi,数据集为基础，系统的讨论了宏观速度模型中影响成像效果的主要因素，认为根据实际数据集中地震波长的大小，适当限定宏观速度模型的尺度，以实现用最少的参数合理描述宏观速度模型，最终达到减少速度反演过程中未知数个数的目的，以使反演稳定、快速、收敛。,结 论,利用不同级别的平滑算子对,Marmousi,速度模型进行平滑，再用平滑速度模型作,Kirchhoff,深度偏移，从偏移的结果看，主要反射层都在正确的深度上，可见平滑所起的作用与其说是畸变不如说是模糊。随着光滑度的增大，深度图像逐渐变差，特别是在光滑度对波的传播有着极大影响的深部复杂区，图像变差才表现的更明显,因此，在建立宏观速度模型时，合理简化是可行的。,结 论,在常规层析成像方法的基础上，利用反射信息同时反演速度和深度参数，通过合理约束反演参数，构成了新的双参数反射层析成像方法。从倾斜界面的共反射点时距曲线出发，推导出了偏移速度、真实深度和真实速度之间的关系，可直接修正速度深度模型，也可以作为层析校正速度模型的条件。,结 论,应用反射信息，减少了由于速度对比差和空间位置不同造成的射线覆盖的不均匀性，使得反射波在成像区域内分布均匀，减少了有限观测角的限制；,双参数层析成像方法在迭代过程中界面深度参数收敛要比速度参数收敛快,使射线路径更快的逼近真实路径，从而在某种程度上消除了由于射线路径的误差带来的非线性因素对分辩率的影响。,结 论,用射线追踪计算地震时距曲线，并沿该曲线对实测地震,CDP,道集资料进行相干速度扫描，克服了常规速度谱方法只能适应于水平层状介质小偏移距的情况和用,Dix,公式由叠加速度求层速度的不稳定性，继承了速度谱方法中利用地震振幅信息、图示直观、有一定抗干扰性的优点，保留了层析技术能适应于复杂地下介质的优点。,结 论,系统的论述了传统深度聚焦分析中存的问题，采用双参数反射层析成像和深度聚焦分析的方法，实现了一种新的地震速度估计方法，该方法能适应横向速度剧烈变化和复杂上覆层情况。,利用共反射点层析成像方法来调整速度和深度模型，克服了常规深度聚焦分析中模型修正公式的三个基本假设条件：1）小倾角反射层析；2）小偏移距；3）简单上覆地层的限制。,结 论,通过聚焦深度分析和共反射点射线追踪方法来获得剩余时差，避免了叠前反射层析成像繁重的旅行时拾取工作,用共反射点信息修正速度深度模型，可有效的避免反射多波至对层析反演稳定性的影响。,结 论,Thank You!,