高分辨率P-SV波速度分析.pdf

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1、书书书第 卷 第期 年 月（页码：）地球物理学进展 ，崔杰，韩立国，廉玉广，等高分辨率 波速度分析地球物理学进展，（）：，：，犲 狋 犪 犾 犘 狉 狅 犵 狉 犲 狊 狊 犻 狀犌 犲 狅 狆 犺 狔 狊（），（）：，：高分辨率 波速度分析崔杰，韩立国，廉玉广，焦艳艳（吉林大学 地球探测科学与技术学院，长春 ；中国石油化工股份有限公司华东分公司处理解释中心，南京 ）摘要本文在常规转换波速度分析算法基础上，引入两个速度检测因子，提出了两种高分辨率的转换波速度分析方法，称之为转换波协方差速度分析法和转换波（）速度分析法，同时对转换点计算公式、共转换点道集选排进行了研究，选取了最佳的转换点精确解计

2、算公式，应用到基于时窗的 道集分选方法中，并与高分辨率速度分析同时进行，实现了转换波的高分辨率速度分析的算法，理论模型的计算结果表明，二者在时间及速度上都具有较高的分辨率关键词共转换点，速度分析，协方差，相似系数，：中图分类号 文献标识码犎 犻 犵 犺狉 犲 狊 狅 犾 狌 狋 犻 狅 狀狏 犲 犾 狅 犮 犻 狋 狔犪 狀 犪 犾 狔 狊 犻 狊狅 犳犘 犛 犞狑 犪 狏 犲 ，（犆 狅 犾 犾 犲 犵 犲 狅 犳犌 犲 狅 犈 狓 狆 犾 狅 狉 犪 狋 犻 狅 狀犛 犮 犻 犲 狀 犮 犲犪 狀 犱犜 犲 犮 犺 狀 狅 犾 狅 犵 狔，犑 犻 犾 犻 狀犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻

3、狋 狔，犆 犺 犪 狀 犵 犮 犺 狌 狀 ，犆 犺 犻 狀 犪；犇 犪 狋 犪 犘 狉 狅 犮 犲 狊 狊 犻 狀 犵牔 犐 狀 狋 犲 狉 狆 狉 犲 狋 犪 狋 犻 狅 狀犆 犲 狀 狋 犲 狉，犎 狌 犪犇 狅 狀 犵犘 犲 狋 狉 狅 犾 犲 狌 犿犅 狌 狉 犲 犪 狌，犆 犺 犻 狀 犪犘 犲 狋 狉 狅 犾 犲 狌 犿牔犆 犺 犲 犿 犻 犮 犪 犾 犆 狅 狉 狆 狅 狉 犪 狋 犻 狅 狀，犖 犪 狀 犼 犻 狀 犵 ，犆 犺 犻 狀 犪）犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋 ，：（），犓 犲 狔 狑 狅 狉 犱 狊 ，收稿日期 ；修回日期 基金项目国家“”项目（）和国家“”项目

4、（）联合资助作者简介崔杰，女，年生，山东新泰人，吉林大学地球探测与信息技术专业博士研究生，主要从事地震数据处理方面的研究（：）引言如何求取精确、合理的转换波速度在处理转换波资料时十分关键由于计算转换点的公式和时距曲线关系中既包含有纵波速度，也包含有横波速度，所以采用不 同的公 式就会 得 到 效 果 不 同 的 速 度谱国内外学者对转换波速度分析问题做了大量的研究 和 利用已知波速度，推导出 波时距曲线旅行时双平方根方程，通过速度扫描拾取波速度毛小平等依据旅行时双平方根方程，研究了一种速度快且能满足精度要求的迭代算法何宗强提出了避开转换波反射的不对称性和信号到达的非双曲线特征，通过在纵向上按深

5、度变化，而在横向上用变速抽道进行转换波速度分期崔杰，等：高分辨率 波速度分析析魏修成和刘洋利用了张耀辉的计算转换点的迭代方程，避开迭代过程，提出了使转换波速度分析与 道集选排同时进行的方法许士勇和马在田研究了基于泰勒公式展开的优化二阶近似解的快速有效速度分析方法，等人提出了协方差测量与复匹配滤波相结合的多分量速度分析方法何兵寿提出了一种随着速度比与转换点深度的变化而动态抽道的转换波速度分析，实现了扫描叠加速度，转换点深度与共转换点道集的一一对应 王立明和李庆春对选择性相关速度谱分析技术进行了研究，提高了转换波速度谱精度 杜启振和韩世春应用改进的相似系数能量准则，可简化处理过程、避免求取转换点、

6、减少误差累积、提高速度分析精度 王昌龙、张叔伦等提出了基于控制照明的 合成 震源记 录交互 剩 余 偏 移 速 度 分 析 方法 叶勇、孙开峰的密点速度分析技术在塔河油田西南部低幅构造中得到了很好的应用 刘守伟、王华忠等基于时移角度域共成像点道集，推导了速度更新公式，并设计了速度分析流程 本文的主要研究内容是如何提高转换波速度分析的分辨率问题，针对此着重研究了协方差和复匹配滤波速度分析法，将它们应用到转换波中，得到了分辨率较高的速度谱转换点的计算及影响因素在计算转换波速度分析前，需要精确计算转换点的位置，而转换点位置与偏移距、纵横波速度比、转换点深度以及倾角有关，求取转换点的方法大致分为四类：

7、精确解、迭代解、解析解和近似解，文章中图三种转换点位置的计算方法对比图 主要就前三种方法进行了研究，下图是三种转换点求取方法的对比图，从图中可以明显的看出迭代解和精确解的点都是重合的，而解析解在浅层跟前述两种方法有一定的偏差由于转换波射线路径不对称，不能用常规的共中心点道集速度分析方法进行转换波速度分析，而是采用的共转换点道集，下面几幅图表示的是转换点位置是如何随着深度、速度比、偏移距以及倾角的变化，如图（）所示在求解转换点位置时采用的是 提出的精确解法，在保证精度的前提下，也减少了运算量具体步骤如下：图 波的接收装置示意图 根据斯奈尔定律可得：狆狆 狊狊结合图示几何关系得到关于共转换点位置的

8、四次方程：狓犪 狓犫 狓犮 狓犱其中犪（狉犺 ），犫狉狉 犺 犺狉 犺 狆 狆（）狊，犮狉 犺 狆（犺狉 ）狆狊，犱狉狆犺狆狊烅烄烆这个四次方程的四个解形式如下：地球物理学进展 卷狓（犪）（犪）犿犪 犿犮（）槡狓（犪）（犪）犿犪 犿犮（）槡狓（犪）（犪）犿犪 犿犮（）槡狓（犪）（犪）犿犪 犿犮（）槡烅烄烆与常规的解析法、迭代法不同的是这种方法经过推理可以得出狓是所需要的精确解此解的表达式简便，运算量少于迭代算法的三次运算量，运算精度高图（）转换点与深度犺的关系（狓 ，）；（）转换点与纵横波速度比的关系（狓 ，犺 ）；（）转换点与偏移距狓的关系（，犺 ）；（）转换点与倾角的关系（，犺 ，狓 ）（

9、）犺（狓 ，）；（）（狓 ，犺 ）；（）狓（，犺 ）；（）（，犺 ，狓 ）期崔杰，等：高分辨率 波速度分析转换波速度分析原理及算法近来已有多位学者提出了转换波变速抽道速度分析法、选择性相关转换波速度分析等方法，本文采用的转换波高分辨速度分析是对每一道数据的一个时窗用纵横波速度比进行扫描，计算相应的 位置，抽取落在给定 的时窗数据，然后用速度检测因子进行速度分析协方差法和 （）法在纵波速度分析中已经取得了理想的效果，尝试将其应用到转换波速度分析中，得到两种新的方法：转换波协方差速度分析和转换波 速度分析，将其与常规的相似系数法做对比，它们的速度检测因子分别如下：（）相似系数法：犛犮犖犻犕犼犳犻，

10、（）犼犖犖犻犕犼犳犻，犼，其中犛犮表示相似系数，犼是道号，犻是时间样点序号，犖是时窗长度，犕是总道数，犳犻，犼是振幅（）协方差法：犆犆犖 犕（犕犻珘犻犕）犕犕犻珘熿燀燄燅犻珘犕犻珘犻（犕）犕犻珘犻（犕），其中犆犮表示协方差量度，珘犻是协方差矩阵的特征值，犖是时窗长度，犕是总道数（）法：犈 犆犕（犻，犻）狌狑狌狑狏 槡犿 狏，其中犈 犆犕（犻，犻）是复匹配滤波因子，狑是子波向量，狌是时间因子，狏是加权因子，狌和狏是由时窗数据矩阵犇（犻，犻）的奇异值分解得到（注：（犇（犻，犻）是由原始数据做希尔伯特变换所得到的）波高分辨率速度分析试算在做转换波速度分析之前，除了获得精确的计算转换点位置及准确的转换

11、波走时关系，拾取高精度的纵波叠加速度也是很关键的一步在以下的计算中，都是先进行精确的纵波速度分析获得犞 后，再扫描纵横波速度比获得速度谱，最后由犞 犞 来计算转换波叠加速度值，通过两个模型来进行分析 模型一犘 犛 犞波速度分析试算模型一是一个深层单反射层参数如下：反射界面深度为 ，偏移距为 ，道间距为，炮间距为，每炮 道，共 炮，犞 ，犞 ，采样间隔为 ，采用射线走时与 雷克子波褶积获得合成记录，如图所示图和图分别表示对模型一多炮记录选排而得到的共转换点道集和经过动校正后的共转换点道集图模型一的合成地震记录 图模型一的 道集 图动校正后的 道集 地球物理学进展 卷图模型一 波速度谱（）相似系数

12、法；（）协方差法；（）法 （）；（）；（）图（，）速度谱可以看出，转换波协方差速度分析法和 速度分析法在时间及速度分辨率上都比相似系数法提高了很多模型一是单反射界面模型，目的是将速度谱曲线中时间坐标和速度坐标间隔取的很小，可以更好的反映时间和速度分辨率情况 模型二速度分析试算该模型为六个水平反射层，参数在表中列出，合成记录如图所示图和 分别表示的是对模型二多炮记录选排而得到的共转换点道集和经过动校正后的共转换点道集表模型二参数表犜 犪 犫 犾 犲犕 狅 犱 犲 犾犜 狑 狅狊犘 犪 狉 犪 犿 犲 狋 犲 狉 狋 犪 犫 犾 犲反射界面序号层深度（）纵波速度（）横波速度（）备注 移距：道间距：

13、每炮道数：总炮数：采样间隔：图模型二合成地震记录 图模型二 道集 图 动校正后的 道集 期崔杰，等：高分辨率 波速度分析图 模型二 波速度谱（）相似系数法；（）协方差法；（）法 （）；（）；（）图 相关系数曲线对比图（）狋 ；（）狋 图 模型二加噪后的 波速度谱（）相似系数法；（）协方差法；（）法 （）；（）；（）地球物理学进展 卷图 速度谱得出后两种方法在时间及速度分辨率上明显优于相似系数法，能量团相对均衡图（）和（）是狋 和狋 时的相关系数纵横波速度比曲线，图中协方差法和 法能量曲线峰值狭窄，随着狋的增加效果更明显，从该图中可以精确读出每一层的纵横速度比，结合纵波叠加速度犞 ，很容易计算出

14、转换波叠加速度犞 对模型二的合成转换波记录中加入随机噪声，信噪比为：，进行速度分析得到的速度谱如图 所示，三种方法都出现了明显的能量团，但是后两种方法明显的要比第一种方法要好的多，受噪音的影响很小，分辨率比较高，表明了后两种方法的抗噪性比较好结束语本文对转换波速度分析及其相关内容进行分析和研究，提出了两种高分辨率的转换波速度分析方法，同时将转换点精确解公式应用到基于时窗的共转换点道集选排中，与高分辨率速度分析同时进行，形成了一种效果好的速度分析过程通过理论模型的试算验证了这两种速度分析方法的可行性与优越性参考文献（）：何兵寿，张会星共转换点速度分析石油地球物理勘探，（）：，（）：李录明，罗省贤

15、 转换波速度分析及解释方法石油地球物理勘探，（）：，（）：毛小平，姚姚转换横波迭代法快速速度分析中国海上油气（地质），（）：，（）：何宗强转换波变速抽道速度分析方法石油地球物理勘探，（）：，（）：张耀辉关于倾斜界面转换点的确定石油地球物理勘探，（）：，（）：魏修成，刘洋高精度转换波速度分析石油勘探与开发，（）：，（）：许世勇，马在田转换波的转换点位置和时距关系 年中国地球物理年会年刊，许世勇，马在田快速有效的转换波共转换点叠加技术地球物理学报，（）：，（）：，犲 狋 犪 犾 ，何兵寿，张会星，等转换波精确无迭代速度分析物探与化探，（）：，犲 狋犪 犾 ，（）：王立明，李庆春选择相关法提高转换波

16、速度分析精度地球物理学进展，（）：，（）：杜启振，韩世春各向异性介质 转换波速度分析方法及应用油气地球物理，（）：，（）：王昌龙，张叔伦，赵景霞，等基于控制照明的合成震源记录交互剩余偏移速度分析地球物理学报，（）：，犲 狋犪 犾 （），（）：叶勇，孙开峰，密点速度分析技术在塔河油田西南部低幅构造中的应用地球物理学进展，（）：，（）：刘守伟，王华忠，程玖兵，等时空移动成像条件及偏移速度分析地球物理学报，（）：，犲 狋犪 犾 （），（）：，（）期崔杰，等：高分辨率 波速度分析 ，（）：苑春方，彭苏萍，等水平界面上 转换波转换点的精确解地球物理学报，（）：，犲 狋 犪 犾 ，（）：王立明提高多波速度

17、分析精度的研究西安：长安大学，：，（）：，（）：，：，檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾殧殧殧殧 查阅本刊网站获取详细信息（：）欢迎订阅 地球物理学进展 年 地球物理学进展 为双月刊，每年期，每期定价 元，全年定价为 元。订刊联系方式（）本刊编辑部（邮局汇款与单位电汇均可）汇款地址 北京市 信箱 地球物理学进展 编辑部电话传真 ，联 系 人刘少华电子邮件 ，网站 ：开 户 行中国农业银行北京健德支行账号 收款单位中国科学院地质与地球物理研究所（务必在注释行写上：购 地球物理学进展 款，同时写上您的姓名和联系地址）（）天津全国非邮发联合证订服务部邮编地址 天津市大寺泉集北里别墅 号电话传真 ，网址 ：