面向叠前偏移的炮点、检波点组合设计

面向叠前偏移的炮点、检波点组合设计

1反射波组合压制特性在现场地震资料采集中，通常使用多个触发点组合激励，并且使用两个探测器组合接收或抑制噪声，从而提高原始地震数据的信噪比。组合对波场的压制作用取决于波场时间在水平方向上随距离的变化率。这个变化率可通过求波场时间对水平距离的导数来获得,因此水平方向的波场时间随距离的变化率(以下简称:时间变化率)也就是慢度。水平时间变化率越大,组合对波场的压制作用就越强。就有效反射波而言,随着炮检距的增大,反射波的水平时间变化率增大,组合压制特性的通频带变窄,高频信息损失严重。根据反射波高频信息允许损失的最低程度确定组合基距,这是基于反射波的水平时间变化率设计炮点、检波点组合参数的通常做法。这种做法的主要问题是基于叠加理论设计野外组合,只考虑保护反射信号,没有考虑组合对绕射波的影响,不适用于叠前偏移成像的要求。本文通过对反射波和绕射波的时间变化率的差异对比,研究叠前偏移对组合的要求。2面向叠前偏移与反射波时间变化率图1为炮点组合、检波点组合与反射点及绕射点的关系示意图。图1中的A点为绕射点,B点为反射点;S为炮点,红点表示炮点组合示意图;R为检波点,蓝点表示检波点组合示意图;x为共成像点(CIP)与共中心点(CMP)之间的水平距离,对于叠后偏移来说,这个距离称为偏移距离根据几何地震学的原理,当面向叠加成像时,考虑保护反射波,根据以上的示意图,反射波的时距曲线方程可以写成求反射波的旅行时t对半炮检距h的导数,可以得到反射波的时间随炮检距的变化率,即反射波时间变化率为同理,当面向叠前偏移成像时,要保护绕射波信息,绕射波时距曲线方程可以写成求绕射波的旅行时t对半炮检距h的导数,可以得到绕射波的时间随炮检距的变化率,即绕射波时间变化率为根据k可见,当θ≥ξ时,有3绕射波场最大组内时差本文从点源绕射波场分布特征出发,按照叠前偏移成像对绕射波场保护的要求,提出面向叠前偏移的组合基距设计方法。从图2可以得到从炮点组合中心到绕射点再到检波点组合中心的时距曲线方程为根据图2,炮点S(x这就是当炮点、检波点具有任意组合方向时绕射点的三维地震波场的时距方程,即为绕射波时间方程。据此可以计算绕射波场在炮点组合中心沿炮点组合方向的时间变化率,即同理可得到绕射波场在检波点组合中心沿检波点组合方向的时间变化率为如果沿着绕射波场最大时间变化率方向进行组合,就有最大的组合时差,在此方向上组合对绕射波的衰减最严重。因此将三维地震观测的绕射波场最大时间变化率方向确定下来,就可以选取满足整个三维地震数据偏移成像要求的野外炮点组合和检波点组合。偏移距离矢量方向α、炮检距矢量方向β、炮点组合方向θ和检波点最大组内时差表达式式(10)中|·|表示绝对值。式(10)和式(11)是三维地震观测方式下的绕射波场最大时间变化率对应的组内时差计算公式。由此可见:(1)由以上两式确定的最大组内时差既受炮检距的影响又受偏移距离的影响;(2)三维计算方法与二维的根本区别在于,式中r由此可见,绕射波的组合压制特性与炮点组内时差Δt4射击测试组合的示例4.1应的频率选取A区地震数据采集的目的层(绕射点或反射点)深度为2000m,上覆层速度为2000m/s;设定炮检距为1600m,以炮点组合基距10,20,…,80m为参数,炮点组合点数5个,组内距分别为2,4,6,8,10,12,14,16m;检波器组合个数20个,组内距从0.05~4m变化,组合基距变化范围为1~80m。根据组合压制振幅特性公式,按照有效信号的振幅衰减3dB对应的频率作为能够保护的最高频率或高截频的选取原则根据以上参数和高截频选取原则,计算了三组曲线。图3为偏移距离为0时反射波高截频与检波点组合基距的关系;图4为偏移距离1200m时,绕射波高截频与检波点组合基距的关系。为了对比分析偏移距离的影响,取偏移距离2400m,绕射波高截频与检波点组合基距的关系如图5所示。由图3~图5可见:(1)无论反射波还是绕射波,受组合影响,高频信息衰减,高截频随着炮点组合基距、检波点组合基距的增大而降低;(2)当炮点、检波点组合基距均为10m时,反射波、绕射波的高截频分别为175Hz、120Hz(图3、图4);当炮点、检波点组合基距均为20m时,反射波、绕射波的高截频分别为85Hz、60Hz(图3、图4);当炮点、检波点组合基距均为30m时,反射波、绕射波的高截频分别为57Hz、40Hz(图3、图4);可见,相同组合基距时,绕射波高截频总是小于反射波的高截频,说明组合对绕射波的伤害更大;(3)对比图4与图5可以看出偏移距离的影响,如炮点组合与检波点组合均为10、20、30、40m时,偏移距离1200m的高截频总是大于偏移距离2400m的高截频,二者相减,得出它们的差为34Hz、17Hz、12Hz、8Hz(见表1),可见偏移距离增大,绕射波的时间变化率增大,受组合压制的影响增大,因此高截频降低。4.2面向叠前偏移与反射波/检波点组合基距表2假定B区勘探目的层深度为1500m,上覆层速度为2700m/s;炮点组合点数为5个,检波点组合点数为10个;取偏移距离为2000m,最大炮检距为1800m。以炮点组合基距为参数,计算反射波、绕射波的高截频与检波点组合基距的关系如图6和图7所示。由图6和图7可见,反射波和绕射波的高截频随着检波点组合基距的增大而衰减,且对应的曲线变化范围不同,绕射波的高截频偏低。因此,根据反射波与绕射波的高截频选取的组合方案会有所不同,如以60Hz的最高频率为期望频率,根据图6所示反射波的高截频选择组合参数,炮点与检波点的联合组合基距方案有4种,即炮点组合基距,检波点组合基距分别为(10m,38m)、(20m,34m)、(30m,26m)、(40m,10m);如果依据绕射波的高截频选择组合参数(图7),只有两种方案,即炮点组合基距和检波点组合基距分别为(10m,22m)、(20m,16m)。可见,面向叠前偏移选择组合参数,不仅可选方案较少,而且要求更小的组合基距,再次说明绕射波受组合压制的影响较大。需要说明的是,以上分析结论是针对给定的目的层深度及其上覆层速度而得到的,当改变目的层深度或其上覆层速度时,组合基距的计算结果也随之改变。因此,实际应用时,应针对实际工区的最浅目的层及其以上均方根速度,应用本文方法,计算所允许的最大炮点、检波点组合基距。5组合设计方面(1)组合对叠前偏移成像的影响主要是绕射波的组合时差。与反射波场相比,绕射波场往往具有较大的时间变化率,也因此具有较大的组合时差,野外组合对绕射波的伤害更大。(2)绕射波的压制特性主要受偏移距离和炮检距的影响;反射波的压制特性完全由炮检距决定。对于三维地震偏移来说,组合对绕射波的伤害主要取决于偏移距离,偏移距离越大,