水平沙层地表的地震剖面模拟方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明属于地震资料采集与处理领域，具体涉及一种水平沙层地表的地震剖面模拟方法，可用于沙层地表条件下的多次波特征分析、多次波识别和压制。


背景技术：

2.地震处理中的最重要任务之一是压制数据中的多次波能量，这是实际上对所有地震数据都存在的问题，处理不需要的多次波的能力对随后的成像和振幅分析非常重要。地震成像方法一般都假设输入数据是不含多次波的，违背这个假设将导致成像和振幅的质量下降。多次波处理作为地震处理中的一个重要课题。多次波问题在地震勘探中普遍存在，在沙漠地区尤为突出。作为一种相干噪声，多次波降低了地震资料的信噪比，制约着分辨率的提高。如果不能有效地压制，多次波将影响地震成像的真实性和可靠性，以及干扰地震资料的解释。
3.多次波问题是制约沙漠地表探区油气藏地震资料处理精度的瓶颈。多次波可分为自由表面多次波和层间多次波。王正军等[1]分析了准噶尔盆地腹部侏罗系煤层发育层间多次波的机理，汪功怀等[2]介绍了塔里木盆地巴楚隆起低信噪比地震资料层间多次波压制方法。对于沙漠地表多次波，白俊辉等[3]开展了塔中地区垂直地震剖面激发中的地表虚反射研究，通过垂直地震剖面(vsp)采集记录分析了地表多次波的特征，凌云等[4]提出了变步长预测反褶积压制沙丘鸣震多次波技术，王立歆[5]等利用radon法对沙丘鸣震多次波进行了压制处理。
[0004]
然而，目前对于沙丘鸣震正演模拟和沙丘鸣震地震剖面特征的研究很少。原因在于沙丘鸣震正演模拟需要采用变密度波动方程方法，而空气密度很小，为了保持计算稳定性，计算网格必须非常密，导致计算量非常大、成本太高，不具有可行性。


技术实现要素：

[0005]
本发明针对沙丘鸣震正演模拟计算量大、实现困难，无法有效分析沙丘鸣震地震剖面特征的问题，提出一种水平沙层地表的地震剖面模拟方法，能够根据地下速度模型快速得到水平沙层地表条件的地震剖面数据，为沙丘鸣震分析和识别提供支撑。
[0006]
根据本发明的一个方面，提供一种水平沙层地表的地震剖面模拟方法，包括：
[0007]
生成单道含沙丘鸣震多次波信号；
[0008]
基于深度域层速度模型计算时间域反射系数序列；
[0009]
将时间域反射系数模型逐道与单道沙丘鸣震多次波信号做褶积运算，合成水平沙层地表条件下的地震剖面。
[0010]
进一步地，其中由沙层厚度、沙层速度、潜水面反射系数、地震波振幅衰减因子和一次波信号，生成单道含沙丘鸣震多次波信号。
[0011]
进一步地，所述单道含沙丘鸣震多次波信号为：
[0012]
x(t)＝xs(t) (-1)rαxs(t-τ) (-1)2r2α2xs(t-2τ) (-1)3r3α3xs(t-3τ)
…ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0013]
其中，自由地表反射系数近似为-1，潜水面反射系数为r，一个多次波周期内地震波振幅衰减因子为α，一次波信号为f(t)，xs(t)表示震源端一次波和多次波信号，且有：
[0014]
xs(t)＝f(t) (-1)(1-r)2αf(t-τ) (-1)2(1-r)2rα2f(t-2τ) (-1)3(1-r)2r2α3f(t-3τ)
…ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0015]
其中，τ为多次波周期。
[0016]
进一步地，所述多次波周期为：
[0017]
τ＝2h/c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0018]
其中，h是沙层厚度，c是沙层速度。
[0019]
进一步地，所述计算时间域反射系数序列包括：
[0020]
对深度域层速度模型进行深时转换，将深度域层速度模型转换为时间域层速度模型；
[0021]
由时间域层速度模型计算时间域反射系数序列。
[0022]
进一步地，所述时间域反射系数序列中某点(i,j)的反射系数为：
[0023][0024]
其中，v
i,j
表示点(i,j)的速度，v
i,j 1
表示点(i,j)时间方向下一个点(i,j 1)的速度。
[0025]
进一步地，所述时间域反射系数模型逐道与单道沙丘鸣震信号做褶积运算表示为：
[0026]
s(x,t)＝r(x,t)*x(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0027]
其中，r(x,t)表示空间x处的地下反射系数序列。
[0028]
根据本发明的另一个方面，提供一种水平沙层地表的地震剖面模拟装置，包括：
[0029]
信号单元，生成单道含沙丘鸣震多次波信号；
[0030]
计算单元，基于深度域层速度模型计算时间域反射系数序列；
[0031]
合成单元，将时间域反射系数模型逐道与单道沙丘鸣震多次波信号做褶积运算，合成水平沙层地表条件下的地震剖面。
[0032]
根据本发明的另一个方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：
[0033]
存储器，存储有可执行指令；
[0034]
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的水平沙层地表的地震剖面模拟方法。
[0035]
根据本发明的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的水平沙层地表的地震剖面模拟方法。
[0036]
本发明针对沙丘鸣震正演模拟计算量大、实现困难，无法有效分析沙丘鸣震地震剖面特征的问题，提出一种水平沙层地表的地震剖面模拟方法。主要包括单道沙丘鸣震信号模拟、时间域反射系数序列计算和时间域地震剖面合成等步骤，可以由地下速度模型快速得到水平沙层地表条件的地震剖面数据，为沙丘鸣震分析和识别提供支撑。
附图说明
[0037]
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0038]
图1为本发明的水平沙层地表的地震剖面模拟方法的流程图。
[0039]
图2为根据本发明实施例的顺北地下速度模型。
[0040]
图3为根据本发明实施例的顺北地下速度模型目标区局部放大图。
[0041]
图4为根据本发明实施例的目标区时间域反射系数剖面图。
[0042]
图5为根据本发明实施例的一次波地震剖面图。
[0043]
图6为根据本发明实施例的沙层厚度2m情况下地震剖面图(包含一次波和多次波)。
[0044]
图7为根据本发明实施例的沙层厚度5m情况下地震剖面图(包含一次波和多次波)
[0045]
图8为根据本发明实施例的沙层厚度10m情况下地震剖面图(包含一次波和多次波)。
[0046]
图9为根据本发明实施例的沙层厚度15m情况下地震剖面图(包含一次波和多次波)。
具体实施方式
[0047]
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0048]
本发明针对沙丘鸣震正演模拟计算量大、实现困难，无法有效分析沙丘鸣震地震剖面特征的问题，提出一种水平沙层地表的地震剖面模拟方法。实现方案是：由沙层厚度、沙层速度、潜水面反射系数、地震波振幅衰减因子和一次波信号为f(t)，生成单道含沙丘鸣震多次波的信号；再由深度域层速度模型计算时间域反射系数序列；最后，将时间域反射系数模型逐道与单道沙丘鸣震信号做褶积运算，合成水平沙层地表条件下的地震剖面。通过本发明可以获得不同沙层厚度条件下的地震剖面，便于分析和识别沙漠鸣震。
[0049]
本公开提出了一种水平沙层地表的地震剖面模拟方法，包括：
[0050]
生成单道含沙丘鸣震多次波信号；
[0051]
基于深度域层速度模型计算时间域反射系数序列；
[0052]
将时间域反射系数模型逐道与单道沙丘鸣震多次波信号做褶积运算，合成水平沙层地表条件下的地震剖面。
[0053]
首先，进行单道沙丘鸣震信号模拟，生成单道含沙丘鸣震多次波信号。
[0054]
对于一个单道地震记录而言，震源位于潜水面下方，接收点位于地表，地震波传播过程中在地表与潜水面之间多次震荡产生沙丘鸣震多次波，包括震源端多次波与接收端多次波。多次波具有周期性，其周期为：
[0055]
τ＝2h/c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0056]
其中，h是沙层厚度，c是沙层速度。
[0057]
具体地，将自由地表反射系数近似为-1，记潜水面反射系数为r，一个多次波周期内地震波振幅衰减因子为α，一次波信号为f(t)，则多次波叠加后的沙丘鸣震信号为：
[0058]
x(t)＝xs(t) (-1)rαxs(t-τ) (-1)2r2α2xs(t-2τ) (-1)3r3α3xs(t-3τ)
…ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0059]
其中，xs(t)表示震源端一次波和多次波信号，且有：
[0060]
xs(t)＝f(t) (-1)(1-r)2αf(t-τ) (-1)2(1-r)2rα2f(t-2τ) (-1)3(1-r)2r2α3f(t-3τ)
…ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0061]
同时，进行时间域反射系数序列计算。对深度域层速度模型进行深时转换，将深度域层速度模型转换为时间域层速度模型，再由时间域层速度模型计算时间域反射系数序列，其中某点(i,j)的反射系数为：
[0062][0063]
其中，v
i,j
表示点(i,j)的速度，v
i,j 1
表示点(i,j)时间方向下一个点(i,j 1)的速度。
[0064]
最后，进行时间域地震剖面合成。
[0065]
具体地，将时间域反射系数模型逐道与单道沙丘鸣震多次波信号做褶积运算，即可合成水平沙层地表条件下的地震剖面，表示为：
[0066]
s(x,t)＝r(x,t)*x(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0067]
其中，r(x,t)表示空间x处的地下反射系数序列。
[0068]
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
[0069]
实施例1
[0070]
本实施例将参照图2-图9，详细描述本发明的一个具体应用例。
[0071]
参考顺北地区地下构造情况，建立如图2所示的速度模型，网格数为9001*5001，网格大小是2m。为了更清晰展示地震剖面特征，将断溶体目标区部分放大显示(图3)，图4是其对应的时间域反射系数剖面。取沙层速度c为600m/s，潜水面反射系数r为0.6，衰减系数α为1，一次波f(t)为30hz雷克子波，图5是由时间域反射系数系列与雷克子波褶积得到的不含多次波的地震剖面，图6-图9依次为2m、5m、、10m、15m沙层厚度时的地震剖面，可见随着沙层厚度增加，一次波与多次波时差逐步增大，多次波越来越明显。
[0072]
实施例2
[0073]
本实施例提供一种水平沙层地表的地震剖面模拟装置，其特征在于，包括：
[0074]
信号单元，生成单道含沙丘鸣震多次波信号；
[0075]
计算单元，基于深度域层速度模型计算时间域反射系数序列；
[0076]
合成单元，将时间域反射系数模型逐道与单道沙丘鸣震多次波信号做褶积运算，合成水平沙层地表条件下的地震剖面。
[0077]
信号单元、计算单元分别与合成单元通信连接，用于分别将生成的单道含沙丘鸣震多次波信号和计算的计算时间域反射系数序列，发送至合成单元。合成单元将时间域反射系数模型逐道与单道沙丘鸣震多次波信号做褶积运算，合成水平沙层地表条件下的地震剖面。
[0078]
实施例3
[0079]
本实施例提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述的水平沙层地表的地震剖面模拟方法。
[0080]
根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。
[0081]
该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。
[0082]
该处理器可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。
[0083]
本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
[0084]
有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
[0085]
实施例4
[0086]
本实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的水平沙层地表的地震剖面模拟方法。
[0087]
根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。
[0088]
上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：cd－rom和dvd)、磁光存储介质(例如：mo)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置rom的媒体(例如：rom盒)。
[0089]
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
[0090]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。