一種無拉伸畸變的動(dòng)校正方法

孫成禹,謝俊法,2,閆月鋒,林美言

(1.中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島266580;2.中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院西北分院,甘肅蘭州730020)

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一種無拉伸畸變的動(dòng)校正方法

孫成禹1,謝俊法1,2,閆月鋒1,林美言1

(1.中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島266580;2.中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院西北分院,甘肅蘭州730020)

動(dòng)校正是地震數(shù)據(jù)處理的重要內(nèi)容之一,采用常規(guī)動(dòng)校正方法會(huì)產(chǎn)生拉伸畸變現(xiàn)象,在淺層和大炮檢距處尤為明顯,給地震資料的后續(xù)處理造成了不利影響。為此,分析了常規(guī)動(dòng)校正方法產(chǎn)生拉伸畸變的原因,給出了動(dòng)校正量可能的修正范圍,提出了無拉伸畸變的動(dòng)校正方法：①將近炮檢距地震道進(jìn)行常規(guī)動(dòng)校正并疊加,得到標(biāo)準(zhǔn)道;②對地震道中每個(gè)時(shí)間樣點(diǎn)的動(dòng)校正量在給定的范圍內(nèi)進(jìn)行修正掃描,并將常規(guī)動(dòng)校正量加上修正量作為更新動(dòng)校正量;③以待校正的時(shí)間樣點(diǎn)為中心開時(shí)窗,使用更新動(dòng)校正量進(jìn)行動(dòng)校正,并計(jì)算校正后時(shí)窗內(nèi)數(shù)據(jù)與對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)道數(shù)據(jù)的互相關(guān)系數(shù);④將最大互相關(guān)系數(shù)對應(yīng)的更新動(dòng)校正量作為該樣點(diǎn)的最終動(dòng)校正量,以此實(shí)現(xiàn)無拉伸畸變動(dòng)校正。模型數(shù)據(jù)測試和實(shí)際資料試處理結(jié)果顯示了方法的正確性和有效性。

地震資料處理;動(dòng)校正;拉伸畸變;互相關(guān)

在地震資料處理中,動(dòng)校正的作用是消除炮檢距對反射波傳播時(shí)間的影響,將共中心點(diǎn)道集(CMP道集)中的反射波同相軸拉平,其精確性直接影響干擾波的壓制效果以及后續(xù)偏移成像的質(zhì)量。采用常規(guī)動(dòng)校正方法存在同相軸無法拉平和拉伸畸變等問題,利用分偏移距動(dòng)校正方法[1-2]或消除動(dòng)校正剩余時(shí)差的方法[3-6]能夠使同相軸拉平,但不能消除拉伸畸變。研究表明,動(dòng)校正拉伸畸變通常發(fā)生在淺層和大炮檢距處[7-11],具體表現(xiàn)為波形被拉長,頻率被降低。常規(guī)地震數(shù)據(jù)處理中拉伸超過一定比例的數(shù)據(jù)被切除[10-11],這樣淺層地震數(shù)據(jù)會(huì)因拉伸嚴(yán)重幾乎全部或大部分被切除,導(dǎo)致覆蓋次數(shù)降低。為了解決常規(guī)動(dòng)校正的拉伸畸變問題,盡可能多地保留遠(yuǎn)道地震信息,施劍等[8]、LICHMAN[12]和崔寶文等[13]提出基于頻譜替換的無拉伸動(dòng)校正方法,使遠(yuǎn)道信息得到了保留。該方法理論上可以消除任何時(shí)差,并且由于采用快速傅里葉變換算法,具有很高的計(jì)算效率。但由于不同的同相軸在進(jìn)行相位替換后會(huì)相互影響,因此實(shí)際數(shù)據(jù)處理中該方法常用于剩余時(shí)差校正[14]。RUPERT等[15]通過數(shù)據(jù)塊整體移動(dòng)并對重疊部分求和的方法進(jìn)行動(dòng)校正,在一個(gè)時(shí)窗內(nèi)僅使用一個(gè)動(dòng)校正量,避免了因動(dòng)校正量不同而導(dǎo)致的拉伸畸變。但該方法在炮檢距較大時(shí)容易出現(xiàn)同相軸的過校正和欠校正問題,在相鄰時(shí)窗重疊處數(shù)據(jù)相加再除以疊加次數(shù)的方法也導(dǎo)致動(dòng)校正效果變差。此外,該方法對弱反射層的動(dòng)校正會(huì)受到相鄰強(qiáng)反射層的影響。PERROUD等[16]、孟慶生[17]和HASSAN等[18]通過修改動(dòng)校正速度使得同一個(gè)波形的各時(shí)間點(diǎn)具有相同的動(dòng)校正量,從而消除了動(dòng)校正拉伸畸變,但該方法需要找準(zhǔn)每個(gè)同相軸的初至?xí)r間,實(shí)際資料由于波長從淺至深不斷變化等因素,很難選取合適的時(shí)窗和時(shí)移因子。同時(shí),速度修改后兩個(gè)同相軸之間的速度變化加快,如果某個(gè)反射同相軸被遺漏,會(huì)比常規(guī)動(dòng)校正更容易出現(xiàn)拉伸畸變。李錄明[19]提出先自動(dòng)檢測反射波垂直反射時(shí)間和速度、后計(jì)算待校正炮檢距的反射時(shí)間并將該時(shí)間處波形整體移動(dòng)的方法,較好地消除了拉伸畸變,但該方法對速度分析的精度要求非常高。趙波等[20]采用動(dòng)校正過程中的速度信息進(jìn)行正演,再采用濾波方式消除動(dòng)校正拉伸畸變,但該方法對速度分析的精度要求較高且計(jì)算量大。利用拋物Radon變換進(jìn)行疊加的方法能夠消除拉伸畸變[21-22],但必須在Radon域?qū)ふ乙粋€(gè)合適的路徑,或自動(dòng)拾取能量團(tuán)的聚焦點(diǎn)(存在噪聲時(shí)可靠性較差),因此該方法在工業(yè)上的應(yīng)用受到一定的限制?；谄ヅ渥粉櫵惴ǖ臒o拉伸動(dòng)校正方法[23]由于子波庫的冗余性以及方法本身的問題會(huì)出現(xiàn)非正交投影和過匹配現(xiàn)象,計(jì)算效率和動(dòng)校正效果會(huì)受到影響。BIONDI等[24]提出多次迭代的方法,每次迭代時(shí)進(jìn)行部分動(dòng)校正并利用反褶積來修正拉伸的影響,減小拉伸畸變,但每次迭代過程中采用的是常規(guī)動(dòng)校正方法,動(dòng)校正結(jié)果仍然會(huì)引入拉伸畸變。KAZEMI等[25]研究了局部無拉伸的動(dòng)校正方法,將地震數(shù)據(jù)從淺到深劃分多個(gè)時(shí)間窗口,重新計(jì)算出每個(gè)窗口內(nèi)每個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)距曲線后再進(jìn)行動(dòng)校正,但該方法要求多個(gè)反射波在零炮檢距處不相互干涉,且大炮檢距數(shù)據(jù)整體在時(shí)間方向上存在不連續(xù)的情況。

本文分析了常規(guī)動(dòng)校正拉伸畸變的原因及動(dòng)校拉伸的范圍,給出一種無拉伸畸變的動(dòng)校正方法,模型數(shù)據(jù)和實(shí)際資料處理測試證明了方法的可行性。

1　方法原理

1.1常規(guī)動(dòng)校正拉伸分析

常規(guī)動(dòng)校正方法中,地震反射波的時(shí)距方程為[7]：

(1)

(2)

(3)

根據(jù)微分中值定理：

(4)

式中:t0ε為t01和t02之間的一點(diǎn),

(5)

圖1　常規(guī)動(dòng)校正原理

1.2拉伸畸變的消除方法

由上述分析可見,產(chǎn)生動(dòng)校正拉伸畸變的根本原因,是同一子波采用了不同的動(dòng)校正量。子波內(nèi)部不同樣點(diǎn)間的動(dòng)校正量變化越大,拉伸越嚴(yán)重。為有效壓制這種拉伸畸變,我們對子波內(nèi)各樣點(diǎn)的動(dòng)校正量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,按照某種規(guī)則找出最佳動(dòng)校正量。首先計(jì)算動(dòng)校正量可能存在的修正范圍,然后在修正范圍內(nèi)利用互相關(guān)算法篩選出無拉伸畸變的動(dòng)校正量,最后使用該動(dòng)校正量對道集數(shù)據(jù)進(jìn)行“逐點(diǎn)搬家”,實(shí)現(xiàn)無拉伸畸變的動(dòng)校正。

1.2.1動(dòng)校正量的修正范圍

物理上子波的長度應(yīng)保持不變,t02對應(yīng)的時(shí)距曲線應(yīng)該是在曲線1上加上t02-t01得到的結(jié)果,對應(yīng)圖1中的曲線3。所以曲線3的時(shí)距曲線方程是：

(6)

要使動(dòng)校正后的子波不出現(xiàn)拉伸畸變,應(yīng)計(jì)算波形初至?xí)r間的動(dòng)校正量,且整個(gè)波形的校正都使用與之相同的動(dòng)校正量。然而,實(shí)際動(dòng)校正過程中每一個(gè)波形的初至?xí)r間很難獲取,其速度也不是固定不變,而是隨時(shí)間變化的函數(shù),因而t3也不容易求取。

可以認(rèn)為,曲線3是曲線2加一個(gè)修正量得到的結(jié)果,當(dāng)t02=t01時(shí),修正量為0;當(dāng)t01和t02恰好在波形兩端,即子波長度λ=t02-t01時(shí),修正量最大?？紤]到速度隨時(shí)間變化,炮檢距為x時(shí)t0時(shí)間的動(dòng)校正量最大修正范圍是：

(7)

其中,

(8)

1.2.2修正量的篩選

在動(dòng)校正量的修正范圍內(nèi),存在一個(gè)最佳修正量,用它對常規(guī)動(dòng)校正量進(jìn)行修正,能夠有效消除拉伸畸變。從動(dòng)校正量的修正范圍內(nèi)篩選最佳修正量的步驟如下。

1) 建立標(biāo)準(zhǔn)道。為減小動(dòng)校正拉伸畸變對標(biāo)準(zhǔn)道的影響,可采用常規(guī)動(dòng)校正后近道數(shù)據(jù)的疊加作為標(biāo)準(zhǔn)道[5]。

3) 選取數(shù)據(jù)時(shí)窗。對于標(biāo)準(zhǔn)道,以t0為中心選取一定長度的數(shù)據(jù)時(shí)窗；對于待校正道,由于同一個(gè)波形應(yīng)具有相同的動(dòng)校正量,故以t為中心確定與標(biāo)準(zhǔn)道相同長度的數(shù)據(jù)時(shí)窗。因?yàn)椴煌ㄐ蔚膭?dòng)校正量不同,所以數(shù)據(jù)時(shí)窗的長度不宜太長。

4) 計(jì)算互相關(guān)量。對待校正道時(shí)窗內(nèi)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)道時(shí)窗內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化互相關(guān)計(jì)算,將互相關(guān)值作為評價(jià)動(dòng)校正效果的準(zhǔn)則。歸一化互相關(guān)公式如下：

(9)

式中:rcor表示互相關(guān)系數(shù);N為時(shí)窗長度;w(tj)為待校正道時(shí)窗內(nèi)的數(shù)據(jù);m(tj)表示標(biāo)準(zhǔn)道時(shí)窗內(nèi)的數(shù)據(jù)。

重復(fù)步驟2)至步驟4),確定所有t0時(shí)間和所有道的動(dòng)校正量,即可依次完成動(dòng)校正。

1.2.3無拉伸畸變的動(dòng)校正

相鄰?fù)噍S之間可能存在無波形信息的空白區(qū)域,該區(qū)域的大小隨炮檢距的不同而變化,常規(guī)動(dòng)校正對同相軸和同相軸之間的空白區(qū)域都存在拉伸。無拉伸畸變的動(dòng)校正通過對動(dòng)校正量進(jìn)行修正,使得同一反射波組的波形不被拉伸,但由于同一反射波組的t0時(shí)間唯一,波組之間的空白區(qū)域勢必會(huì)被拉伸。因此,無拉伸畸變的動(dòng)校正相當(dāng)于把常規(guī)動(dòng)校正對反射波組的拉伸進(jìn)行修正,并把拉伸量轉(zhuǎn)嫁給了空白區(qū)域。

2　模型數(shù)據(jù)測試

2.1無同相軸交叉的模型

建立5層介質(zhì)模型一,各層速度分別為2000,2100,3000,3500和3700m/s,反射層深度分別為300,700,1200,1800m。通過正演獲得圖2a所示的模型一數(shù)據(jù),共180道,道間距是10m,最小炮檢距為0,模型中4個(gè)同相軸不出現(xiàn)交叉。圖2b 是對模型一數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)動(dòng)校正的結(jié)果,可以看出同相軸①和②在大炮檢距處出現(xiàn)了拉伸畸變,沒有被拉平,其余兩個(gè)同相軸的拉伸較小,基本看不出畸變,說明常規(guī)動(dòng)校正方法容易在淺層和遠(yuǎn)道處出現(xiàn)拉伸畸變。圖2c是模型一數(shù)據(jù)采用本文方法的動(dòng)校正結(jié)果,可以看出4個(gè)同相軸均已拉平且沒有出現(xiàn)畸變,說明本文方法是有效可行的。圖2d 是兩種方法動(dòng)校正結(jié)果的疊加波形對比,為清楚地展示動(dòng)校正效果,本文僅截取了0.25～0.45s之間同相軸①的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。從圖2d可以看出,常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果由于遠(yuǎn)道處出現(xiàn)拉伸,疊加波形的振幅偏小,且波形被拉伸;本文動(dòng)校正方法由于使同相軸得到拉平,實(shí)現(xiàn)了各道數(shù)據(jù)的同相疊加,因此疊加后波形特征得到了保持,振幅比常規(guī)動(dòng)校正方法大。波形的拉伸會(huì)造成頻率的降低,且隨著炮檢距的增大,常規(guī)動(dòng)校正的拉伸會(huì)越來越嚴(yán)重,主頻向低頻方向的移動(dòng)也越來越多。圖2e是對常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果(圖2b)逐道進(jìn)行傅里葉分析得到的振幅譜,從第80道開始明顯出現(xiàn)頻率范圍向低頻方向移動(dòng)的現(xiàn)象,這與圖2b中子波的拉伸現(xiàn)象一致,圖2e中的頻率向低頻方向的移動(dòng)越明顯,圖2b中地震道的拉伸畸變越嚴(yán)重。圖2f是對本文方法動(dòng)校正結(jié)果(圖2c)逐道進(jìn)行傅里葉分析得到的振幅譜,可以看出,各道地震數(shù)據(jù)的主頻基本一致,沒有出現(xiàn)頻帶移動(dòng)的現(xiàn)象。

圖2　無同相軸交叉的動(dòng)校正a 無同相軸交叉的模型; b 常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果; c 本文方法動(dòng)校正結(jié)果; d 疊加結(jié)果對比; e 常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果的振幅譜; f 本文方法動(dòng)校正結(jié)果的振幅譜

2.2存在同相軸交叉的模型

在地層傾斜等復(fù)雜構(gòu)造條件下,有可能出現(xiàn)深層界面的反射波旅行時(shí)小于淺層的情形,即出現(xiàn)同相軸交叉的現(xiàn)象。在地層厚度很小時(shí),反射波同相軸也可能存在一定的干涉。不失一般性,我們構(gòu)造圖3a 所示的模型二數(shù)據(jù),分析存在同相軸交叉及干涉情形的動(dòng)校正拉伸。該模型數(shù)據(jù)共180道,最小炮檢距為0,道間距為10m,同相軸①和同相軸②在140道附近的A點(diǎn)交叉,同相軸③和同相軸④存在干涉。圖3b是模型二數(shù)據(jù)常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果,由于常規(guī)動(dòng)校正根據(jù)速度計(jì)算動(dòng)校正量,在同相軸交叉后,同相軸②出現(xiàn)的時(shí)間比同相軸①出現(xiàn)的時(shí)間早,導(dǎo)致同相軸①上方出現(xiàn)同相軸②的信息[23-24]。由于速度逐漸增大,同相軸①在交叉點(diǎn)附近難以顯示整個(gè)波形,出現(xiàn)被“劈開”的現(xiàn)象,在同相軸②下方會(huì)出現(xiàn)同相軸①的信息;同相軸②在與同相軸①發(fā)生交叉之后的部分會(huì)出現(xiàn)兩次過校正,且這兩次過校正在A點(diǎn)相交。因?yàn)槌Ｒ?guī)動(dòng)校正在“搬家”完成后并不抹去原先的信息,所以同相軸①和同相軸②可能出現(xiàn)多次。圖3c是模型二數(shù)據(jù)使用本文方法動(dòng)校正的結(jié)果,圖中兩個(gè)同相軸均已拉平,雖然在交叉點(diǎn)A附近的校正效果與其它區(qū)域相比要略差一點(diǎn),但依然沒有出現(xiàn)拉伸畸變。與常規(guī)動(dòng)校正方法不同,由于本文方法只選擇互相關(guān)值大于0時(shí)對應(yīng)的動(dòng)校正量,因此同相軸①的信息不會(huì)在不同區(qū)域多次出現(xiàn)。圖3d是常規(guī)方法和本文方法動(dòng)校正結(jié)果的疊加波形對比,為清楚地展示動(dòng)校正效果,本文僅截取0.80～0.88s之間同相軸①的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。由圖3d可見,常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果被同相軸②的信息所干擾,疊加后波形發(fā)生畸變;本文方法由于使同相軸得到了拉平且不受同相軸②的干擾,各道數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了同相疊加,疊加后波形特征得到保持,疊加后振幅比常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果強(qiáng)。圖3e是對常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果(圖3b)逐道進(jìn)行傅里葉分析得到的振幅譜,由于同相軸①在不同區(qū)域出現(xiàn)兩次,同相軸②在不同區(qū)域出現(xiàn)3次,導(dǎo)致各道振幅譜之間變化較大,且在交叉點(diǎn)A處有一條貫穿低頻到高頻的線,在50道之后出現(xiàn)頻率范圍明顯向低頻方向移動(dòng)的現(xiàn)象。圖3f是對本文方法動(dòng)校正結(jié)果(圖3c)逐道進(jìn)行傅里葉分析得到的振幅譜,可以看出,各道數(shù)據(jù)沒有發(fā)生頻率范圍移動(dòng)的現(xiàn)象,雖然在交叉點(diǎn)A附近依然存在頻率范圍貫穿低頻到高頻的線,但已經(jīng)得到了很大改善。這條線是由于兩個(gè)交叉同相軸的波形未能完全分離導(dǎo)致的。

為分析反射波同相軸存在干涉時(shí)的動(dòng)校正效果,對同相軸③和④的分炮檢距疊加波形進(jìn)行放大顯示。圖4a為常規(guī)動(dòng)校正方法和本文動(dòng)校正方法在0～500m炮檢距范圍的疊加結(jié)果對比,可見兩種方法的疊加波形幾乎完全一致,說明常規(guī)方法在近炮檢距的拉伸量很小。為了分析兩種方法對遠(yuǎn)炮檢距數(shù)據(jù)的動(dòng)校正效果,對常規(guī)方法動(dòng)校正后不同炮檢距的疊加波形進(jìn)行放大顯示,如圖4b所示,

可見炮檢距越大,波形拉伸越嚴(yán)重。圖4c是本文方法動(dòng)校正后不同炮檢距的疊加波形對比,可見各炮檢距的波形都未出現(xiàn)拉伸,但由于大炮檢距比近炮檢距的波形干涉嚴(yán)重,因此,隨著炮檢距增大,疊加波形的振幅略微減小。

2.3抗噪性分析

為了測試本文方法對隨機(jī)噪聲的敏感性,在圖2a 所示的模型數(shù)據(jù)中加入隨機(jī)噪聲,使其信噪比分別為5∶1,1∶1和0.5∶1.0,進(jìn)而分析本文方法對高信噪比、中等信噪比和低信噪比數(shù)據(jù)的處理效果(圖5)。

圖3　交叉同相軸的動(dòng)校正a 存在同相軸交叉的模型; b 常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果; c 本文方法動(dòng)校正結(jié)果; d 疊加結(jié)果對比; e 常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果的振幅譜; f 本文方法動(dòng)校正結(jié)果的振幅譜

圖4　干涉同相軸的校正結(jié)果分析a 兩種方法在0～500m炮檢距范圍的疊加波形對比; b 常規(guī)方法不同炮檢距的疊加波形對比; c 本文方法不同炮檢距的疊加波形對比

圖5a,圖5d,圖5g分別是信噪比為5∶1,1∶1和0.5∶1.0的模型數(shù)據(jù),隨著信噪比的降低,同相軸逐漸被淹沒在噪聲中。圖5b,圖5e,圖5h是對應(yīng)的常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果,同相軸的拉伸畸變幾乎不隨信噪比的降低而變化。圖5c,圖5f,圖5i是本文方法的動(dòng)校正結(jié)果,對于不同信噪比數(shù)據(jù),同相軸都能夠被拉平且無畸變。圖6對比了圖5中動(dòng)校正結(jié)果的疊加波形(為了清楚地展示出動(dòng)校正效果,僅顯示了第一個(gè)同相軸),可見常規(guī)動(dòng)校正方法由于在大炮檢距處存在拉伸畸變,導(dǎo)致非同相疊加,因此疊加波形的振幅小于本文方法,且波形被拉伸,拉伸程度不隨信噪比的降低而改變,說明常規(guī)動(dòng)校正拉伸畸變對信噪比變化不敏感。本文動(dòng)校正方法則由于控制了拉伸畸變,疊加波形未被拉伸,然而在同相軸以外的區(qū)域,噪聲能量隨著信噪比的降低而增強(qiáng),這是由于選擇動(dòng)校正量時(shí),與標(biāo)準(zhǔn)道波形相似的噪聲被作為有效波進(jìn)行了處理,導(dǎo)致相干噪聲被增強(qiáng)。因此,使用本文方法處理低信噪比數(shù)據(jù)時(shí),需先進(jìn)行疊前去噪。

圖5　不同信噪比數(shù)據(jù)動(dòng)校正效果分析a,d,g 信噪比為5∶1,1∶1,0.5∶1.0的模型數(shù)據(jù); b,e,h 常規(guī)方法對圖5a,圖5d,圖5g的動(dòng)校正結(jié)果; c,f,i 本文方法對圖5a,圖5d,圖5g的動(dòng)校正結(jié)果

圖6　不同信噪比數(shù)據(jù)動(dòng)校正后疊加結(jié)果對比a 信噪比為5∶1; b 信噪比為1∶1; c 信噪比為0.5∶1.0

3　實(shí)際地震數(shù)據(jù)試處理

采用我國東部某地區(qū)道間距為50m,信噪比

較高的地震數(shù)據(jù)對本文方法的有效性與實(shí)用性進(jìn)行了測試(圖7)。圖7a為實(shí)際CMP道集,圖7b是常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果(僅截取0～1.2s之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行了顯示)?？梢钥闯?經(jīng)過常規(guī)動(dòng)校正后同相軸基本被校平,但大炮檢距的同相軸比近炮檢距的同相軸要寬,說明波形被拉伸。圖7c為采用本文方法動(dòng)校正的結(jié)果,同相軸均已拉平且未出現(xiàn)拉伸現(xiàn)象。圖7d是兩種方法動(dòng)校正結(jié)果的疊加數(shù)據(jù)對比(為清楚地展示動(dòng)校正效果,只顯示了0.9～1.2s之間的數(shù)據(jù)),可以看出,由于本文方法動(dòng)校正的波形沒有被拉伸,疊加后波形的振幅大于常規(guī)方法。圖7e 是對常規(guī)方法動(dòng)校正結(jié)果(圖7b)逐道進(jìn)行傅里葉分析得到的振幅譜,可以看到前20道數(shù)據(jù)的頻率范圍基本沒變,但20道之后的頻率逐漸向低頻方向移動(dòng),這是由波形拉伸所致。圖7f是對本文方法動(dòng)校正結(jié)果(圖7c)逐道進(jìn)行傅里葉分析得到的振幅譜,由于波形沒有被拉伸,各道數(shù)據(jù)的頻率范圍基本不變,說明本文方法能夠?qū)?shí)際資料有效進(jìn)行無拉伸畸變的動(dòng)校正。

圖7　實(shí)際地震數(shù)據(jù)動(dòng)校正效果分析a 實(shí)際CMP道集; b 常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果; c 本文方法動(dòng)校正結(jié)果; d 兩種方法疊加結(jié)果對比; e 常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果的振幅譜; f 本文方法動(dòng)校正結(jié)果的振幅譜

圖8比較了實(shí)際疊加剖面,道間距為25m。圖8a為常規(guī)動(dòng)校正后的疊加剖面,由于存在拉伸畸變,導(dǎo)致非同相疊加,因此部分同相軸連續(xù)性較差。圖8c為本文方法動(dòng)校正后的疊加剖面,由于動(dòng)校正過程中同相軸均已拉平且不出現(xiàn)拉伸,疊加后的波形能量得到加強(qiáng),圖8a中部分能量較弱的同相軸也被加強(qiáng),連續(xù)性得到較大的改善,剖面整體的分辨率得到提高。圖8b和圖8d分別是圖8a和圖8c各道地震數(shù)據(jù)的振幅譜,常規(guī)方法的主頻在20Hz附近,而本文方法的主頻約為35Hz,比常規(guī)方法提高了15Hz。

圖8　實(shí)際疊加剖面對比a 常規(guī)動(dòng)校正疊加剖面; b 常規(guī)動(dòng)校正結(jié)果的振幅譜; c 本文方法動(dòng)校正疊加剖面; d 本文方法動(dòng)校正結(jié)果的振幅譜

4　結(jié)論

本文分析了地震資料處理中常規(guī)動(dòng)校正產(chǎn)生拉伸畸變的原因,研究了修改動(dòng)校正量以減少拉伸畸變的方法,模型數(shù)據(jù)測試和實(shí)際資料處理驗(yàn)證了方法的正確性與有效性,得出如下結(jié)論：

1) 將常規(guī)動(dòng)校正后近炮檢距的疊加道作為標(biāo)準(zhǔn)道,計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)道的互相關(guān),在一定范圍內(nèi)對常規(guī)動(dòng)校正量進(jìn)行修正,可以消除拉伸畸變。

2) 對于含有一定噪聲的數(shù)據(jù),本文方法仍然可以實(shí)現(xiàn)無拉伸畸變的動(dòng)校正,但隨著信噪比的降低,疊加波形中同相軸之外的相干噪聲能量增強(qiáng),因此,將本文方法應(yīng)用于低信噪比數(shù)據(jù)時(shí),需先進(jìn)行疊前去噪處理。

致謝:本文研究過程中,中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院伍敦仕博士與中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院趙愛國博士參與了討論并給予了寶貴的幫助,在此表示感謝。

[1]王鑫,陳新榮.分偏移距動(dòng)校正技術(shù)[J].石油物探,2003,42(2):212-214

WANG X,CHEN X R.Offset division normal moveout correction[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2003,42(2):212-214

[2]陳雨紅,李強(qiáng).分偏移距動(dòng)校正方法的改進(jìn)[J].石油物探,2007,46(2):107-111

CHEN Y H,LI Q.Improvement of offset division NMO[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2007,46(2):107-111

[3]馬永軍,王季.一種改進(jìn)的時(shí)間域剩余動(dòng)校正方法[J].石油物探,2010,49(3):245-247

MA Y J,WANG J.An improved residual normal moveout correction method in time domain[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2010,49(3):245-247

[4]苑春方,語欽范,王彥純,等.動(dòng)校正剩余時(shí)差的估計(jì)與校正[J].石油物探,2002,41(3):317-320

YUAN C F,YU Q F,WANG Y C,et al.Estimation and removal of residual normal moveout[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2002,41(3):317-320

[5]慎國強(qiáng),王玉梅,孟憲軍,等.基于時(shí)頻分析的地震道校平技術(shù)應(yīng)用[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,34(1):34-36,45

SHEN G Q,WANG Y M,MENG X J,et al.Application of seismic gather flattening technique based on time-frequency analysis[J].Journal of China University of Petroleum,2010,34(1):34-36,45

[6]張汛汛,張繁昌,劉漢卿.基于快速匹配追蹤算法的地震道集剩余時(shí)差校正[J].石油物探,2015,54(4):420-426

ZHANG X X,ZHANG F C,LIU H Q.Seismic gathers residual moveout correction based on fast matching pursuit algorithm[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2015,54(4):420-426

[7]李秉富,魏長江.地震資料動(dòng)校正拉伸畸變分析[J].青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào),1994,24(S3):39-44

LI B F,WEI C J.The analysis of anomalous stretch of normal moveout in seismic data processing[J].Journal of Ocean University of Qingdao,1994,24(S3):39-44

[8]施劍,吳志強(qiáng),劉江平,等.動(dòng)校正拉伸分析及處理方法[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì),2011,31(4):187-194

SHI J,WU Z Q,LIU J P,et al.Normal moveout stretch correction and its processing method[J].Marine Geology & Quaternary Geology,2011,31(4):187-194

[9]DUNKIN J W,LEVIN F K.Effect of normal moveout on a seismic pulse[J].Geophysics,1973,38(4):635-642

[10]BUCHHOLTZ H.A note on signal distortion due to dynamic (NMO) corrections[J].Geophysical Prospecting,1972,20(2):395-402

[11]李振春,張軍華.地震數(shù)據(jù)處理方法[M].東營：中國石油大學(xué)出版社,2004:118-131

LI Z C,ZHANG J H.Seismic data processing method[M].Dongying:China University of Petroleum Press,2004:118-131

[12]LICHMAN E.Automated phased-based moveout correction[J].Expanded Abstracts of 69thAnnual Internat SEG Mtg,1999:1150-1153

[13]崔寶文,王維紅.頻譜代換無拉伸動(dòng)校正方法研究[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2007,22(3):960-965

CUI B W,WANG W H.Spectral borrowing stretch-free normal moveout correction[J].Progress in Geophysics,2007,22(3):960-965

[14]林伯香,孫建國.相位替換法剩余時(shí)差校正[J].石油物探,2001,40(3):15-22

LIN B X,SUN J G.Residual moveout correction by using phase replacement[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2001,40(3):15-22

[15]RUPERT G B,CHUN J H.The block move sum normal moveout correction[J].Geophysics,1975,40(1):17-24

[16]PERROUD H,TYGEL M.Nonstretch NMO[J].Geophysics,2004,69(2):599-607

[17]孟慶生,樊玉清,郭秀軍,等.無拉伸動(dòng)校正技術(shù)在近海工程地震勘探中的應(yīng)用[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2007,22(6)：1889-1894

MENG Q S,FAN Y Q,GUO X J,et al.The application of non-stretch NMO on offshore engineering seismic exploration[J].Progress in Geophysics,2007,22(6):1889-1894

[18]HASSAN M H,BARTON P J,SINGH S C.Nonstretch moveout correction of long-offset multichannel seismic data for subbasalt imaging:example from the North Atlantic[J].Geophysics,2010,75(4):R83-R91

[19]李錄明.淺層地震資料無畸變動(dòng)校正[J].石油物探,1991,30(4):81-88

LI L M.Undistorted dynamic correction for seismic data from shallow reflectors[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,1991,30(4):81-88[20]趙波,史政軍.消除動(dòng)校正拉伸影響的方法[J].石油地球物理勘探,1995,30(3):417-421

ZHAO B,SHI Z J.A method for removing NMO correction lengthening[J].Oil Geophysical Prospecting,1995,30(3):417-421

[21]KABIR M M N,VERSCHUUR D J.Integrated velocity estimation and stacking using parabolic Radon transform[J].Expanded Abstracts of 64thAnnual Internat SEG Mtg,1994:1473-1476

[22]HICKS G J.Removing NMO stretch using the Radon and Fourier-Radon transforms[J].Expanded Abstracts of 63rdEAGE Annual Conference,2001:A18

[23]ZHANG B,ZHANG K,GUO S,et al.Nonstretching NMO correction of prestack time-migrated gathers using a matching-pursuit algorithm[J].Geophysics,2013,78(1):U9-U18

[24]BIONDI E,STUCCHI E,MAZZOTTI A.Nonstretch normal moveout through iterative partial correction and deconvolution[J].Geophysics,2014,79(4):V131-V141

[25]KAZEMI N,SIAHKOOHI H R.Local stretch zeroing NMO correction[J].Geophysical Journal International,2012,188(1):123-130

(編輯：戴春秋)

A NMO correction method without stretching distortion

SUN Chengyu1,XIE Junfa1,2,YAN Yuefeng1,LIN Meiyan1

(1.SchoolofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China; 2.NorthwestBranchInstitute,ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,CNPC,Lanzhou730020,China)

Normal moveout (NMO) correction is one of the important procedures in seismic data processing.The conventional NMO correction method usually causes stretching distortion,especially in shallow layer and at large offset,which will adversely affect the subsequent processing of seismic data.Therefore,we analyzed the reasons for generating stretching distortion by conventional NMO correction and calculated the possible revising range of NMO correction values,and then a NMO correction method without stretching distortion was proposed.Firstly,we stack the near-offset traces after conventional NMO correction and take the stacking trace as standard trace.For every time sampling data,we estimate the updated NMO correction values by giving different disturbances which are selected within the revising range and added to the conventional NMO correction values.Moreover,we select a time window centering on this sampling data and carry out NMO correction using every updated NMO correction value,then calculate the cross-correlation coefficient of the corrected data in this window and corresponding standard trace.Finally,the best NMO correction value is defined as the value corresponding to the largest cross-correlation coefficient,to realize NMO correction without stretching distortion.The accuracy and effectiveness of this method are proved by model and practical data processing.

seismic data processing,NMO correction,NMO stretching distortion,cross-correlation

2015-09-29;改回日期：2015-12-30。

孫成禹(1968—),男,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事地震波傳播理論與地震勘探方法的教學(xué)和研究工作。

國家自然科學(xué)基金(41374123)和中國石油化工股份有限公司地球物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放研究基金(33550006-14-FW2099-0035)聯(lián)合資助。

P631

A

1000-1441(2016)05-0664-10

10.3969/j.issn.1000-1441.2016.05.005

This research is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No.41374123) and SINOPEC Key Laboratory of Geophysics Open Foundation (Grant No.33550006-14-FW2099-0035).