论偏移的方法和作用

1论偏移的方法和作用论文提要地震偏移技术是现代地震勘探数据处理的三大技术之一。它是在过去的古典技术上发展起来的，其它两大技术都是从其它相关学科引进到地震中来的。所以，偏移技术具有地震勘探本身的特征。地震偏移可在叠前做也可在叠后做。叠前偏移是把共炮点道集记录或共偏移距道集记录中的反射波归位到产生它们的反射界面上，并使绕射波收敛到产生它的绕射点上。在把反射波回投到反射界面上和绕射波收敛到绕射点上时，要去掉传播过程的效应，如扩散与衰减等。最后得到能够反映界面反射系数特点的并正确归位了的地震波形剖面，即偏移剖面。叠后偏移是在水平叠加剖面的基础上进行的，针对水平叠加剖面上存在的倾斜反射层不能正确的归位和绕射波不能完全收敛的问题采用了爆炸反射面的概念来实现倾斜反射层的正确归位和绕射波完全收敛。正文一、地震偏移的类型分类如下表1-1表1-1类型论述叠加适用于水平层状介质（对小倾角地层也可用）法向射线深度转换严格适用于没有构造倾角且速度只随深度变化的情况时间偏移适用于叠加剖面上有绕射波或构造倾角以及速度有垂向变化的情况；速度的横向变化大时也能用深度偏移适用叠加剖面上有构造倾角和强横向变速的情况叠前部分偏移（PSPM）叠后偏移适用于叠加剖面与零炮距剖面等价的情况，但不适合具有不同叠加速度地层倾角不一致或强横向变速的地区，叠前部分偏移（倾角时差（DMO）校正)能够为偏移提供更好的叠加剖面，但叠前部偏移只解决具有不同叠加速度的地层倾角不一致的问题叠前全时间偏移输出偏移剖面，不产生未经偏移的中间叠加剖面，但无论如何着解决倾角不一致地层问题的最精确方法。叠前部分偏移是这种处理方法的一种简化叠前深度偏移用于严重横向变速的情况，这时已无法做合适的叠加处理三维叠后时间偏移用于叠加剖面上出现来自射线平面以外的倾角同相轴（即垂直侧线方向）的情况，这是叠后最常用的一种三维偏移方法三维叠后深度偏移用来解决与三维的下复杂构造有关的强向变速问题2三维叠前时间偏移用于叠前部分偏移不适用且叠加剖面上有横向倾斜层反射的情况三维叠前深度偏移用于叠后偏移和时间偏移不能正确成像的具有强横向变速的三维复杂地区，它对三维速度-深度模型的精度有较高的要求二、地震偏移类型的具体介绍(一)叠加叠加的要求必须是共反射点（CDP）和共中心点（CMP）才能叠加。1.共反射点叠加法在野外采用多次覆盖的观测方法，在室内处理中采用水平叠加技术，最终得到的水平叠加剖面，这一整套的工作。（1）水平界面共反射点时距曲线方程：t=⅟v（4h²+²）¹∕²2-1V—波速；—炮检距；h—反射点的法线深度。图1-1共反射点叠加剖面与偏移剖面当反射界面水平时，共反射点时距曲线与共炮点时距曲线在形式上是一致的，但表示的意义不同。1）在共炮点时距曲线中t(o)表示激发点的自激自收时间，共中心点时距曲线中，t(o)表示M点垂直反射时间t(om)。2）共炮点时距曲线方程，反映的是地下反射界面的一段，共反射点时距曲线方程，反映的是地下一个反射点。（2）倾斜共反射点时距曲线方程：t=⅟v（4h²+²cos）¹∕²。水平叠加将不同的接收点受到的来自地下统一反射点的不同激发点的信号，经过动3校正后叠加起来。2.影响叠加效果的因素为了保证多次叠加的质量，取得好的效果，了解影响叠加效果的因素就很有必要的，因为只要分析这些因素的影响，并估计可能造成的后果，就能找出减少或避免这些不利因素影响的办法。(1)一次波和多次波的动校正速度选择不正确。(2)反射界面不是水平，而是有一定的倾角。(二)叠后偏移叠后偏移，即叠加偏移。是对叠加后的地震纪录做偏移。具体方法有：圆弧切线法；波前模糊法和饶射叠加法等。1.圆弧切线法在地震测线上观测纪录经过了以追踪反射波为目的的同向轴对比后，可得到一个反射波在各个地面点的反射波的回声时间t(o)值曲线。这个值曲线t(o)值可以取自地震纪录上炮－检重合点上的纪录道，也可以是通过动校正求出的等价t(o)时间。然后用v∕2速度乘所有t(o)的值，得到该反射界面的视深度：Z*=0.5vt(o)2-2把这些点连接起来就得到了视深度界面。当把所有的反射波都经过这样的处置后，就得到整条侧线的视深度剖面。如果界面的倾角=0或很小，例如只有1°或更小，则视深度界面就是真深度界面。如果界面的倾角不可忽略，则应当进行倾角校正，以求出反射界面的真实位置。校正的做法是以地面各点为圆心，以各点下至视界面的垂直距离为半径做圆，其圆弧族的切线即为校正后的反射界面如图1-1图1-2圆弧偏移归位法2.波前模糊法波前模糊法也可以称为波前切线法，它是对叠加后的地震剖面进行偏移的方法。这个方法是反推反射界面上的波场。4到达地面的某反射波界面的波场相当于反射波界面同时爆炸产生的波场传播到地面被纪录下来的结果。如果反射界面是水平的，则除了绕射波外，偏移与水平叠加剖面是一致的。因为反推波前都是水平面。如果反射界面是有倾角的，则时间剖面上反射波的波前面与原来界面上发出的波前面不重合。为了恢复反射界面在t=0时发出的波前面，以到达的面各点的振动为震源再向界面发射震动波，则各点到达界面上的时间就等于反放射波的到达时间t。现在以地面接受点为中心，把相当于反射波到达时间上的值送到以vt/2=z的深度为半径的圆弧上去。如果深度z依以双程时间表示，如把反射数值送到以t为半径的圆弧上去（图1-2）。图1-3波前偏移法的数据传送把各道上的所有反射波值都按这个原则做,并把送到同一点的值叠加起来,就可以组成偏移剖面.把某道(o)上某时间t上振幅值送到相邻各道的时间t(i)由2-3算出:t(i)=[t-4(∆x(i)/v)]2-3式中∆x(i)是离开(o)道的距离,它是两道间坐标差的绝对值,即∆x(i)=│x(i)-t(i)│.因此,用波前振幅叠加来求反射界面发出的波前世实际上就是用这种方法做切线.通过波前波前模糊法法把原始反射的平面波前突出了,而不是在这个波前面上的波场通过非相干叠加被波前模糊掉了.这种方法要求要有较密的地震道和较高的信噪比.满足这个条件可以得到满意的偏移剖面.3.绕射叠加法绕射曲线或绕射曲面叠加法是把地震剖面上的波场振幅值按绕射波时距曲线进行相加。因为绕射波的时距曲线形状相比较，它在时间剖面上不但是凸形的，而且凸率最大，故称之最大凸率法。5图1-4绕射波叠加法数据传送图1-5绕射波叠加偏移后反射界面位置的说明图偏移前（上面一条线），偏移后（下面一条线）（三）叠前偏移叠前偏移，即偏移叠加，是对叠加前的多次覆盖地震记录先偏移，再叠加。具体方法有：椭圆切法，Rockwell偏移叠加法和Paturet-Tariel偏移叠加法。1.椭圆切线法当给定的炮点的记录时，可以用动校正前的地震记录做偏移。这时可用椭圆切线法（图1-6），6图1-6椭圆切线法偏移归位可知道，反射点的位置在二维情况下位于以炮点和接受点为焦点的椭圆上这个椭圆方程可表示为：²Z²———＋———=12-4v²t²v²t²-l²——44这个方程的坐标原点取在炮检距中点。其中l为炮检距，t为某道上反射波到达时间。为了画好椭圆，可根据2-4式事先绘成椭圆仪或模板。对每个炮检距的记录上的反射波画好椭圆弧。作椭圆弧族的切线即为偏移后的剖面。2.Rockwell偏移叠加法Rockwell偏移叠加法实际上是叠后偏移所使用的波前模糊法扩展。该方法的具体做法如下：把每个记录道上任一个t时刻的采样值，在以炮检距中的地点为原坐标的直角坐标系中送到以vt/2为长轴,[(v²t²-h²)¹∕²]/2为短轴的椭圆与各个地震记录道垂直线相交的各个点上去，并且与其它地震道送至该点相交点上采样振幅相加，即得偏移叠加剖面。很明显，偏移叠加法与手工作图的椭圆切线法的原理是一致的，偏移叠加实质上是用振幅叠加来做切线的。3.Paturet-Tariel偏移叠加法Paturet-Tariel偏移叠加法是指用相同炮检距的剖面进行叠前偏移，把所有相同炮检距的偏移后的剖面叠加得到偏移叠加剖面。叠前偏移的原理如图1-7所示，设M点有一个绕射波或反射点，在S点激发，在G点接收，炮检距为h，中点在N点，中点到绕射点的地面投影点的距离为x。设SG以固定的距离从h左向右有规律的移动发射-接收系统，得到相同炮检距的地震剖面。这个剖面上绕射点所M产生的绕射波到达时距曲线为：t()=[(t²(0))/4+((x+h/2)/v)²]¹∕²+[(t²(0))/4+((x-h/2)/v)²]¹∕²2-5当炮检距=0时，2-5式变为：7t(0)=[t²(0)+4²/V²]¹∕²2-6上式中t(0)为从M点到A点的双程旅行时间。t()和t(0)曲线表示在图1-7的右图中。图1-7偏移叠加原理图1-8是偏移叠加与叠后偏移结果的对比。从对比中可以看出偏移叠加剖面在清晰度和信噪比上比叠后偏移剖面要好些。盐丘的轮廓更准确些。（四）叠前部分偏移（DMO）叠前部分偏移（PSPM）可以获取保留全部倾角剖面。下面是对常规处理流程作了改进的考虑叠加部分偏移的流程：图1-8叠前部分偏移流程图PSPM是常规叠加剖面存在地下倾斜地层（尤其是具有不同叠加速而倾角又不一致的地层）时所出现的问题——叠后偏移有误差。为说明PSPM，必须从新考虑单一倾斜层反野外数据水平NMO叠前部分偏移（PSPM）更好的叠加剖面零炮检距偏移（叠后偏移）8射的NMO方程：t²()=t²(0)+²cos²/V²2-7式种，——反射界面倾角；V——界面以上介质的速度；——炮检距。如将时差项分成两部分，则有：t²()=t²(0)+²/V²-²sin²/V²2-8其中，时差项的第一部分代表水平正常时差(NMO),第二项代表倾角时差(DMO),它与反射界面的倾角有关。因此，可以先用介质速度做NOM校正。DOM过程可用PSPM来实现。与在CMP道集中实现NMO项不同，DMO项需要在能识别出倾角的道集中算出，比如在共炮检距道集中。从方程(2-8)较易估计DMO项的性质：1.不论倾角如何，不会影响零炮检数据(=0)；2.倾角愈大，校正量愈大；3.速度愈低，校正量愈大；4.炮检距愈大，校正量也愈大。因此，陡倾角的浅层远道，该项的作用最为先著。针对倾角地层(尤其是倾角不一致地层)的问题，在F-K域中提出了DMO方法的算式，它是在常速介质下推导的，适用于各种倾角和炮检距，只要速度的垂直梯度不太大，该方法就能精确使用。考虑到该方法在常速条件下的精确性，我们用它来定性的描述述DMO过程。改写方程(2-8):t²()=t²(n0)-²p²2-9式中，t²(n0)=t²(0)+²/V²，p=sin/V是射线参数。在F-K域中，p=k()/2µ。此处µ是与双程零炮检距反射时间t(0)有关的转换变量。只要NMO校正后的共炮检距数据在中心方向做了傅式转换，DMO项²p²中的倾角和速度参数就显然已经消除。因此，在F-K域中，DMO校正过程就不需要具体给出倾角和速度信息了。我们用图(1-9)深度模型来说明DMO处理过程和有关的实际问题。该模型在中央位置的中心(CMP32)正下方有6个散射点，炮检距的范围从50m到1550m，间距增量为50m。众所周知，在大炮检距时出现非双曲线的平顶轨迹。CMP19图1-9常速介质中6个散射点的深度模型(星号表示出散射点所在位置)(五)深度偏移考虑了薄透镜项作用的偏移,由于输出的是深度剖面,因此称为深度偏移。只要速度横向变化非常剧烈，薄透镜项就不能忽略，这时就必须用深度偏移。横向速度变化常常与陡倾角有关，因此，一个深度偏移算法需要很好地处理陡倾角。用一个埋藏在介质下的点绕射源来研究横向速度变化问题，这种介质给定了5个不同类型的速度---深度模型。第一种速度模型示于图g中，相应的零炮检距剖面是一个完整的绕射双曲线。因此只须绕射项就可以对散射源成像。该点散射源的地面投影位于CMP240，并由垂直箭头表示，它与绕射双曲线的顶点垂向对齐。经过时间偏移，绕射双曲线收敛到其顶点，在这种情况下，它与点绕射源的位置吻合。观察一下当点绕射源进入如图h所示的第二层介质会发生什么。由散射源到达地