地震资料数字处理课件 8-1---crs

在(x-h-t)空间中沿走时曲线 用双参数法求取α 和RN 或用单参数法先求取α (RN= ∞)，再求取RN
相干剖面
模拟ZO剖面 q剖面
CRS叠加
用约束CRS叠加求取的参数 作为最优化算法的初值
模拟ZO叠加剖面 相干剖面
最佳α 剖面 最佳RNIP剖面 最佳RN剖面
这一方法的优点是所有参数求取过程 直接在原始数据中完成，不需要第一步得 到的模拟ZO剖面作为第二步的输入。
2.CRS叠加考虑了反射层的局部特征和第一菲涅耳带 内的全部反射，保证了地震剖面的“三高”特点。
3.基于高质量相似系数剖面的速度反演使深层深度域 成像成为可能。
4.“三高”资料和地震属性剖面可直接用于深部储层反 演。
基本内容
共反射面（CRS）叠加及其研究意义 方法原理 算法 模型及实例分析 结论
共反射面（CRS）叠加及其研究意义
CRS叠加在国外做的比较多，理论、算法 都比较成熟，国内这方面做的较少。在此基础 上我们推导了CRS叠加的全部理论公式，实现 了其算法，并把CRS叠加应用于模型数据及实 际资料，分析结果表明了CRS叠加的有效性、 实用性。
CRS叠加理论上优于MZO、PreSDM。可 从它们各自的叠加原理看到这一点。
缺陷：在第二步中没有用原始数据，而是 用CMP叠加的模拟ZO剖面作为输入，很显然 CMP叠加远不是最优的，第一步中造成的误差 可能会在后面几步中得到累积，至少在第二步 中用模拟ZO剖面而不是原始数据，就不能充分 利用由多次覆盖反射数据给出的全部信息。
方法B
第一步同方法A的第一步
第二步利用方程（1）而不是方程（3）
MZO原理
Kirchhoff—PreSDM原理
CRS叠加原理
需做的主要工作
1．基于Hubral思想推导CRS叠加方法的全部理论公式，从 理 论 上 把 基 于 三 参 数 优 化 的 CRS 叠 加 与 基 于 绕 射 叠 加 的 Kirchhof-PreSDM以及基于ZO等时面叠加的MZO进行比较， 得出CRS叠加在反射信息的利用、叠加算子与反射同相轴的拟 合程度、和反射成像的效果上都优于Kirchhof-PreSDM和MZO 的结论。
5．形成一套完整系统的CRS叠加的理论体系、优化算法、和 处理流程。
方法原理
均匀介质中CRS叠加面方程的推导 由均匀介质过渡到非均匀介质
首先推导均匀介质中的CRS叠加面方程 均匀介质模型如图所示
反射弧段CR上任一点的CRP轨迹
CRS面就是反射段CR上每一个反射点的所有共反射点 时距方程曲线的集合
)2
h2 RNIP
（1）
在关于x0的CMP道集中有xm=x0，因此方程(1)可简化为：
t 2 (xm
)
t 02
2t0
cos2 v0
h2 RNIP
在ZO剖面中(h=0)方程(1)退化为：
（2）
t2 (xm )
t0
2 sin
v0
( xm
2
x0 )
2t0
cos2
v0
(xm x0 )2 RN
采用全局优化的方法求取所有零炮检距样点的 全部最佳参数。
为了更好地使用最优化算法，必须确定一初始 三参数（α, RN, RNIP）作为最优化算法的起点。
方程（1）允许将优化算法分为若干步 骤以减少计算量。
t2(xm )
t0
2sin
v0
( xm
2
x0 )
2t0 cos2
v0
(
xm
x0 RN
CRS 叠加的引入
多年来，地震叠加技术都是基于速度分析， 叠加成像质量直接依赖于速度分析的精度。
最佳速度模型也是成像的目标。 这是一个迭代优化过程。
类似的不依赖于速度场的理论
Schleicher et al (1993)推出了一个与速度模型无 关的旅行时关系式，该旅行时公式描述了一条中心 射线附近的旁轴射线的旅行时 。
2．考虑到计算效率、成像效果、算法的收敛性、和CRS叠 加对波场参数的直接依赖性，提出参数多级优化的CRS叠加实 现算法。实例处理验证了算法的适应性、有效性和实用性。
3．在相干性的判断准则上，考虑到稳定性和敏感性，提出归 一化或/和非归一化最大能量或/和最大相似系数相结合的判别 准则。
4．推导地震三参数的正演公式，通过比较CRS叠加得出的参 数与模型正演参数可以验证CRS叠加的正确性。
CRS叠加对模拟ZO剖面上的每一点都 给出一个叠加面。它不仅能够改进模拟ZO 剖面，提高深层信噪比，而且给出了与地 震反演有关的波场参数。除了叠加剖面， 我们还可以获得相干性剖面和各种参数剖 面，相干性剖面有助于分辨出反射同相轴 的位置。参数剖面可以进行速度反演。
CRS叠加的研究意义
CRS叠加的最大优点是不依赖于速度模 型。另外，由于CRS叠加充分利用了多次覆 盖反射数据的信息，大大压制了随机噪音， 深层信噪比得到了显著提高。CRS叠加得到 的参数剖面可以反演速度场。
相干剖面
模拟ZO剖面 q剖面
CRS叠加
用ZO叠加求取的参数作为 最优化算法的初值
模拟ZO叠加剖面 相干剖面
最佳α 剖面 最佳RNIP剖面 最佳RN 剖面
第一步（CMP叠加）和第二步（ZO叠加） 的目的仅仅是为第三步（CRS叠加）中的最优化 算法提供合适的初始三参数。为了充分利用CRS 叠加的全部优点，不仅使用了限定到CMP道集和 ZO剖面的走时曲线，而且用了(xm-h-t)空间中的 走时面。
多次叠加（de Bazelaire(1988) 、de Bazelaire and Viallix(1992)和Thore et al(1994)），
多 次 聚 焦 （ Gelchinsky(1989) 、 Berkovitch et al(1994)和 Gelchinsky(1997)）。
CRS叠加简介
我们在前人工作的基础上，通过包括射线 出射角、法向波波前曲率半径、和法向入 射点波波曲率半径在内的地震三参数的优 化分析，建立了一套CRS叠加的理论体系、 处理流程和优化算法。模型试算和实际资 料处理表明了这种方法的有效性（可用性） 和解决深层反射的潜在能力。
特色
1.以几何地震学为基础，推导了具有曲界面的不均匀 介质中CRS叠加的解析公式，这些公式与宏观速度模型无 关，仅依赖于近表速度，因此CRS叠加是一种与速度模型 无关的地震成像方法。
)
t 02
2t0
cos2 v0
h2 RNIP
q cos2
RNIP
（2）
第二步：在ZO剖面上对α 和 RN 寻优
单参数法
t2 (xm )
t0
2 sin v0
( xm
2
x0 )
2t0
cos2 v0
(xm x0 )2 RN
（3）
RN= ∞
t(xm )
t0
2 sin v0
( xm
x0 )
（4）
对非均匀介质，爆炸反射面产生法向波，假设 N 波波前是圆弧，如图是不同时刻的N波波前。
非均匀介质模型的真实同胚图像和近似同胚图像。
t-xm-h域中由非均匀介质的CRP时距曲线构成 的点P0(x0,t0) 的CRS面元（可由公式得到）
以下是延迟了的CRS面时距方程，即以反射段CR的近似 同胚图像作为均匀介质的反射界面得到的CRS面方程
其不足之处是第二步的计算成本比方 法高得多。
模型及实例分析
模型包括一个倾斜层状介质模型、凹陷 模型和Marmousi模型，实际资料是胜利探区 的一条测线。通过对叠加结果进行分析检验 CRS叠加的质量。
xm (~, h) ~x0 (~) ~rT (~)
~rT
h2
(~)2
1
1
[t(~, h)
(t0
2 v0
RNIP )]2
4
h2 v0 2
2 v0 2
R~NIP (~)
~rT
(~)
1 2
R~NIP (~) sin( ~)
~rT
h2
(~)2
1
1
非均匀介质上反射弧段CR的真实同胚图像，近似同 胚图像及其双曲近似、抛物近似。
（3）
这样就可把CRS叠加分成几步来做，即第 一步和第二步分别在CMP道集和ZO剖面上应 用公式（2）、（3），得到ZO剖面、相干剖 面和三个参数剖面。通过这种方法可迅速找出 一个合理的三参数作为最优化算法的起始点。
有两种方法确定初始三参数。
方法A
第一步：CMP道集中对组合参数q 进行寻优
t 2 (xm
共反射面（CRS）叠加是一与速度模型无关 的地震成像方法。它的理论基础是几何地震学， 考虑了反射层的局部特征和第一菲涅耳带内的全 部反射。CRS叠加得到的“三高”剖面和地震属 性剖面可直接用于反演深层速度，解决深层深度 域成像难的问题；也可直接用于深层解释，反演 深层其它地震参数和储层参数，实现用地震资料 直接研究深部油气储层的目的。
( xm x0 )2 RN
h2 RNIP
（1）
优化得到最佳三参数（α , RN, RNIP）
原始数据
CMP道集
模拟ZO剖面 相干剖面 α 剖面 RN剖面 RNIP剖面
方法A流程图
CMP叠加
在CMP道集中沿走时曲线 用单参数法求取组合参数q
ZO叠加
沿ZO道集中的走时曲线用 双参数法求取α 和RN 或用单参数法先求取α (RN= ∞)，再求取RN
双参数法
t2 (xm )
t0
2 sin
v0
( xm
2
x0 )
2t0
cos2
v0
(xm x0 )2 RN
（3）
q cos2
RNIP
第三步：优化 第二步得到的初始三参数（α0 , RN0, RNIP0）
代入
t2 (xm )
t0
2sin
v0
( xm
2
x0 )
2t0
cos2
v0
h2 RNIP
算法
由于地震资料的时距关系更符合双曲规律， 我们使用CRS面的双曲走时近似公式。
t 2 (xm,h)
t0
2 sin v0
( xm
2
x0 )
2t0
cos2 ( )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱv0
(xm x0 )2 RN
h2 RNIP
（1）
方程（1）对每一ZO样点都可确定一组最佳参 数，这组参数能使CRS走时面最好地拟合反射同相 轴。
CRS叠加孔径
反射段CR上任一点 R~ 的共反射点时距方程为：
xm
(~,
h)
~x0
(~)
~rT
h2
~rT (~)2
1 1
t 2 (~, h)
4
h2 v2
1 2
~t02 (~)
~rT
(~)
v 4
~t0 (~) sin( ~)
~rT
h2
(~)2
1 1
下面过渡到非均匀介质 非均匀介质模型
2D非均匀介质可以用速度为v0（地表速度）的等效均匀 介质来代替。点R的同胚图像（HI）R*
2sin
v0
( xm
2
x0 )
2t0 cos2
v0
(
xm
x0 RN
)2
h2 RNIP
（1）
q cos2
RNIP
第三步同方法A的第三步
原始数据
CMP道集
模拟ZO剖面 相干剖面 α 剖面 RN剖面 RNIP剖面
方法B流程图
CMP叠加
在CMP道集中沿走时曲线 用单参数法求取组合参数q
约束CRS叠加
共反射面叠加方法及其应用
石油大学(华东) 地球资源与信息学院
2008.01
1.CMP道集叠加 2.MZO成像------ZO等时线叠加 3.Kirchhoff积分偏移------绕射叠加原理 4.共反射元(CRE)叠加------两参数优化 5.共反射面(段)(CRS)叠加------三参数优化
摘要
单参数法
t2 (xm )
t0
2sin
v0
( xm
2
x0 )
2t0 cos2
v0
(
xm
x0 RN
)2
h2 RNIP
（1）
RN= ∞，q
cos2
RNIP
t 2 (xm ) t0
2sin
v0
( xm
x0 )2
2t0
cos2
v0
h2 RNIP
（5）
双参数法
t2 (xm )
t0
对CRS面方程作抛物近似和双曲近似，得到以下两 个方程
抛物近似
t ( xm, h)
t0
2 sin v0
( xm
x0 )
cos2 ( )
v0
(xm x0 )2 RN
h2 RNIP
双曲近似
t 2 (xm,h)
t0
2 sin v0
( xm
2
x0 )
2t0
cos2 ( )
v0
(xm x0 )2 RN
共反射面（CRS）叠加就是基于上述观点 发展起来的。这些方法的共同之处是它们涉及 的叠加算子都依赖于一定的波场参数，最优的 叠加算子——最佳地描述了多次覆盖反射同相 轴的同相特征——是由相干分析得到的。
共反射面（CRS : Common Reflection Surface ） 叠加是一种不依赖于宏观速度模型的成像方法。它的主 要特点是用解析式表述了非均匀介质弯曲界面的运动学 反射响应。它是通过法向地震波在地面的出射角α 、法 向入射点（NIP）波波前曲率半径RNIP、和法向（N）波 波前曲率半径RN等地震三参数的优化实现地震成像。它 的理论基础是几何地震学，考虑了反射层的局部特征和 第一菲涅耳带内的全部反射，从而更有效地利用了多次 覆盖反射数据的全部信息。