面向疊前偏移的炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)組合設(shè)計(jì)

面向疊前偏移的炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)組合設(shè)計(jì)

1反射波組合壓制特性在現(xiàn)場地震資料采集中，通常使用多個(gè)觸發(fā)點(diǎn)組合激勵(lì)，并且使用兩個(gè)探測器組合接收或抑制噪聲，從而提高原始地震數(shù)據(jù)的信噪比。組合對(duì)波場的壓制作用取決于波場時(shí)間在水平方向上隨距離的變化率。這個(gè)變化率可通過求波場時(shí)間對(duì)水平距離的導(dǎo)數(shù)來獲得,因此水平方向的波場時(shí)間隨距離的變化率(以下簡稱:時(shí)間變化率)也就是慢度。水平時(shí)間變化率越大,組合對(duì)波場的壓制作用就越強(qiáng)。就有效反射波而言,隨著炮檢距的增大,反射波的水平時(shí)間變化率增大,組合壓制特性的通頻帶變窄,高頻信息損失嚴(yán)重。根據(jù)反射波高頻信息允許損失的最低程度確定組合基距,這是基于反射波的水平時(shí)間變化率設(shè)計(jì)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)組合參數(shù)的通常做法。這種做法的主要問題是基于疊加理論設(shè)計(jì)野外組合,只考慮保護(hù)反射信號(hào),沒有考慮組合對(duì)繞射波的影響,不適用于疊前偏移成像的要求。本文通過對(duì)反射波和繞射波的時(shí)間變化率的差異對(duì)比,研究疊前偏移對(duì)組合的要求。2面向疊前偏移與反射波時(shí)間變化率圖1為炮點(diǎn)組合、檢波點(diǎn)組合與反射點(diǎn)及繞射點(diǎn)的關(guān)系示意圖。圖1中的A點(diǎn)為繞射點(diǎn),B點(diǎn)為反射點(diǎn);S為炮點(diǎn),紅點(diǎn)表示炮點(diǎn)組合示意圖;R為檢波點(diǎn),藍(lán)點(diǎn)表示檢波點(diǎn)組合示意圖;x為共成像點(diǎn)(CIP)與共中心點(diǎn)(CMP)之間的水平距離,對(duì)于疊后偏移來說,這個(gè)距離稱為偏移距離根據(jù)幾何地震學(xué)的原理,當(dāng)面向疊加成像時(shí),考慮保護(hù)反射波,根據(jù)以上的示意圖,反射波的時(shí)距曲線方程可以寫成求反射波的旅行時(shí)t對(duì)半炮檢距h的導(dǎo)數(shù),可以得到反射波的時(shí)間隨炮檢距的變化率,即反射波時(shí)間變化率為同理,當(dāng)面向疊前偏移成像時(shí),要保護(hù)繞射波信息,繞射波時(shí)距曲線方程可以寫成求繞射波的旅行時(shí)t對(duì)半炮檢距h的導(dǎo)數(shù),可以得到繞射波的時(shí)間隨炮檢距的變化率,即繞射波時(shí)間變化率為根據(jù)k可見,當(dāng)θ≥ξ時(shí),有3繞射波場最大組內(nèi)時(shí)差本文從點(diǎn)源繞射波場分布特征出發(fā),按照疊前偏移成像對(duì)繞射波場保護(hù)的要求,提出面向疊前偏移的組合基距設(shè)計(jì)方法。從圖2可以得到從炮點(diǎn)組合中心到繞射點(diǎn)再到檢波點(diǎn)組合中心的時(shí)距曲線方程為根據(jù)圖2,炮點(diǎn)S(x這就是當(dāng)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)具有任意組合方向時(shí)繞射點(diǎn)的三維地震波場的時(shí)距方程,即為繞射波時(shí)間方程。據(jù)此可以計(jì)算繞射波場在炮點(diǎn)組合中心沿炮點(diǎn)組合方向的時(shí)間變化率,即同理可得到繞射波場在檢波點(diǎn)組合中心沿檢波點(diǎn)組合方向的時(shí)間變化率為如果沿著繞射波場最大時(shí)間變化率方向進(jìn)行組合,就有最大的組合時(shí)差,在此方向上組合對(duì)繞射波的衰減最嚴(yán)重。因此將三維地震觀測的繞射波場最大時(shí)間變化率方向確定下來,就可以選取滿足整個(gè)三維地震數(shù)據(jù)偏移成像要求的野外炮點(diǎn)組合和檢波點(diǎn)組合。偏移距離矢量方向α、炮檢距矢量方向β、炮點(diǎn)組合方向θ和檢波點(diǎn)最大組內(nèi)時(shí)差表達(dá)式式(10)中|·|表示絕對(duì)值。式(10)和式(11)是三維地震觀測方式下的繞射波場最大時(shí)間變化率對(duì)應(yīng)的組內(nèi)時(shí)差計(jì)算公式。由此可見:(1)由以上兩式確定的最大組內(nèi)時(shí)差既受炮檢距的影響又受偏移距離的影響;(2)三維計(jì)算方法與二維的根本區(qū)別在于,式中r由此可見,繞射波的組合壓制特性與炮點(diǎn)組內(nèi)時(shí)差Δt4射擊測試組合的示例4.1應(yīng)的頻率選取A區(qū)地震數(shù)據(jù)采集的目的層(繞射點(diǎn)或反射點(diǎn))深度為2000m,上覆層速度為2000m/s;設(shè)定炮檢距為1600m,以炮點(diǎn)組合基距10,20,…,80m為參數(shù),炮點(diǎn)組合點(diǎn)數(shù)5個(gè),組內(nèi)距分別為2,4,6,8,10,12,14,16m;檢波器組合個(gè)數(shù)20個(gè),組內(nèi)距從0.05~4m變化,組合基距變化范圍為1~80m。根據(jù)組合壓制振幅特性公式,按照有效信號(hào)的振幅衰減3dB對(duì)應(yīng)的頻率作為能夠保護(hù)的最高頻率或高截頻的選取原則根據(jù)以上參數(shù)和高截頻選取原則,計(jì)算了三組曲線。圖3為偏移距離為0時(shí)反射波高截頻與檢波點(diǎn)組合基距的關(guān)系;圖4為偏移距離1200m時(shí),繞射波高截頻與檢波點(diǎn)組合基距的關(guān)系。為了對(duì)比分析偏移距離的影響,取偏移距離2400m,繞射波高截頻與檢波點(diǎn)組合基距的關(guān)系如圖5所示。由圖3~圖5可見:(1)無論反射波還是繞射波,受組合影響,高頻信息衰減,高截頻隨著炮點(diǎn)組合基距、檢波點(diǎn)組合基距的增大而降低;(2)當(dāng)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)組合基距均為10m時(shí),反射波、繞射波的高截頻分別為175Hz、120Hz(圖3、圖4);當(dāng)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)組合基距均為20m時(shí),反射波、繞射波的高截頻分別為85Hz、60Hz(圖3、圖4);當(dāng)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)組合基距均為30m時(shí),反射波、繞射波的高截頻分別為57Hz、40Hz(圖3、圖4);可見,相同組合基距時(shí),繞射波高截頻總是小于反射波的高截頻,說明組合對(duì)繞射波的傷害更大;(3)對(duì)比圖4與圖5可以看出偏移距離的影響,如炮點(diǎn)組合與檢波點(diǎn)組合均為10、20、30、40m時(shí),偏移距離1200m的高截頻總是大于偏移距離2400m的高截頻,二者相減,得出它們的差為34Hz、17Hz、12Hz、8Hz(見表1),可見偏移距離增大,繞射波的時(shí)間變化率增大,受組合壓制的影響增大,因此高截頻降低。4.2面向疊前偏移與反射波/檢波點(diǎn)組合基距表2假定B區(qū)勘探目的層深度為1500m,上覆層速度為2700m/s;炮點(diǎn)組合點(diǎn)數(shù)為5個(gè),檢波點(diǎn)組合點(diǎn)數(shù)為10個(gè);取偏移距離為2000m,最大炮檢距為1800m。以炮點(diǎn)組合基距為參數(shù),計(jì)算反射波、繞射波的高截頻與檢波點(diǎn)組合基距的關(guān)系如圖6和圖7所示。由圖6和圖7可見,反射波和繞射波的高截頻隨著檢波點(diǎn)組合基距的增大而衰減,且對(duì)應(yīng)的曲線變化范圍不同,繞射波的高截頻偏低。因此,根據(jù)反射波與繞射波的高截頻選取的組合方案會(huì)有所不同,如以60Hz的最高頻率為期望頻率,根據(jù)圖6所示反射波的高截頻選擇組合參數(shù),炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)的聯(lián)合組合基距方案有4種,即炮點(diǎn)組合基距,檢波點(diǎn)組合基距分別為(10m,38m)、(20m,34m)、(30m,26m)、(40m,10m);如果依據(jù)繞射波的高截頻選擇組合參數(shù)(圖7),只有兩種方案,即炮點(diǎn)組合基距和檢波點(diǎn)組合基距分別為(10m,22m)、(20m,16m)?？梢?面向疊前偏移選擇組合參數(shù),不僅可選方案較少,而且要求更小的組合基距,再次說明繞射波受組合壓制的影響較大。需要說明的是,以上分析結(jié)論是針對(duì)給定的目的層深度及其上覆層速度而得到的,當(dāng)改變目的層深度或其上覆層速度時(shí),組合基距的計(jì)算結(jié)果也隨之改變。因此,實(shí)際應(yīng)用時(shí),應(yīng)針對(duì)實(shí)際工區(qū)的最淺目的層及其以上均方根速度,應(yīng)用本文方法,計(jì)算所允許的最大炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)組合基距。5組合設(shè)計(jì)方面(1)組合對(duì)疊前偏移成像的影響主要是繞射波的組合時(shí)差。與反射波場相比,繞射波場往往具有較大的時(shí)間變化率,也因此具有較大的組合時(shí)差,野外組合對(duì)繞射波的傷害更大。(2)繞射波的壓制特性主要受偏移距離和炮檢距的影響;反射波的壓制特性完全由炮檢距決定。對(duì)于三維地震偏移來說,組合對(duì)繞射波的傷害主要取決于偏移距離,偏移距離越大,