一種高斯束疊前深度偏移方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高斯束疊前深度偏移方法及裝置，方法包括：(1)對(duì)采集的地震波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成時(shí)間域炮集地震記錄數(shù)據(jù)并確定速度分界面；(2)建立深度域速度結(jié)構(gòu)模型和速度網(wǎng)格模型；(3)根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型、速度網(wǎng)格模型以及速度分界面對(duì)所述時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行射線追蹤，生成炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束；(4)根據(jù)所述炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束確定總的復(fù)值旅行時(shí)；(5)對(duì)所述的總的復(fù)值旅行時(shí)進(jìn)行鞍點(diǎn)掃描，確定最大能量高斯束；(6)根據(jù)確定的最大能量貢獻(xiàn)的高斯束進(jìn)行累加成像生成偏移結(jié)果。本發(fā)明所提到的偏移方法中的射線追蹤同時(shí)借助于速度網(wǎng)格模型和速度結(jié)構(gòu)模型，提高射線追蹤的準(zhǔn)確性，提高成像質(zhì)量。
【專利說明】一種高斯束疊前深度偏移方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油勘探領(lǐng)域，特別是關(guān)于石油勘探成像技術(shù)，具體的講是一種高斯束疊前深度偏移成像方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地震偏移技術(shù)是地震資料處理的核心技術(shù)?；诓▌?dòng)方程的深度偏移技術(shù)主要有兩大類=Kirchhoff積分法和波動(dòng)方程直接解法。Kirchhoff積分法將地下成像點(diǎn)視為可能的繞射點(diǎn)，在高頻近似的條件下利用射線方法計(jì)算震源點(diǎn)到成像點(diǎn)再到接收點(diǎn)的旅行時(shí)和振幅，然后根據(jù)計(jì)算出的旅行時(shí)和振幅對(duì)孔徑內(nèi)的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加。但是傳統(tǒng)的KirchhofT積分法偏移采用的射線追蹤技術(shù)無法處理多波至、焦散、陰影區(qū)等復(fù)雜波場(chǎng)現(xiàn)象，利用高頻射線來近似格林函數(shù)對(duì)菲涅爾帶的影響導(dǎo)致成像分辨率隨著深度增加而逐漸變差，從而影響深部結(jié)構(gòu)的成像質(zhì)量。波動(dòng)方程直接解法是處理復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的有效工具。這類方法從根本上解決了多波至問題以及由速度變化引起的聚焦或焦散效應(yīng)。全程波逆時(shí)偏移方法通過時(shí)間域外推來求解全程波方程，允許波場(chǎng)在各個(gè)方向傳播。逆時(shí)偏移方法完全遵循波動(dòng)方程，不存在傾角限制，可以處理速度場(chǎng)的任意變化，并能正確處理倏逝波，適合處理反轉(zhuǎn)構(gòu)造問題。但逆時(shí)偏移存在穩(wěn)定性、數(shù)值頻散等問題，而且基于全程波的逆時(shí)偏移方法計(jì)算效率很低、成本很高。單程波方法將全程波方程沿深度方向分解為兩個(gè)上下行獨(dú)立傳播的方程，它能夠很好地描述來自于地下界面的一次反射波。單程波方法的缺點(diǎn)是對(duì)高陡構(gòu)造適應(yīng)能力較差，也不便于處理強(qiáng)對(duì)比、陡傾角構(gòu)造中的回轉(zhuǎn)波，在計(jì)算效率方面與Kirchhoff積分法相比還有很大差距。
[0003]射線束類偏移方法是介于Kirchhoff與波動(dòng)類方法之間的第三類偏移處理方法，而高斯射線束偏移方法是射線束偏移方法的代表。高斯射線束偏移將波場(chǎng)分解到具有一定頻率范圍的射線束上來實(shí)現(xiàn)波場(chǎng)延拓和成像，高斯射線束是一條以射線為中心的能量管，它不僅具有射線的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，還具有一定的動(dòng)力學(xué)特征。高斯射線束可以在一定程度上克服射線的盲區(qū)效應(yīng)，并且能夠自然地實(shí)現(xiàn)多波至的格林函數(shù)，因此可以提高成像質(zhì)量。與此同時(shí)高斯射線束偏移還具有KirchhofT積分法的優(yōu)點(diǎn)，計(jì)算效率高、能夠適應(yīng)多變的觀測(cè)系統(tǒng)和聞陸構(gòu)造等。
[0004]但是，傳統(tǒng)的高斯束偏移方法中的射線追蹤僅僅是依賴于規(guī)則離散的速度網(wǎng)格模型，使用4階龍格-庫塔方法來求解偏微分方程的方法來實(shí)現(xiàn)地震波旅行時(shí)以及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算，從而形成高斯束能量區(qū)域。這種僅僅考慮規(guī)則速度網(wǎng)格模型的缺點(diǎn)是在地層分界面上，也即速度反差非常大的地方，射線追蹤有時(shí)會(huì)出錯(cuò)。因?yàn)樗俣仁情g斷的，根據(jù)有限差分得到的速度對(duì)空間的導(dǎo)數(shù)是錯(cuò)誤的，所以射線的出射方向計(jì)算以及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求解出錯(cuò)，進(jìn)而影響到旅行時(shí)的計(jì)算以及高斯束的形成。而旅行時(shí)的計(jì)算是射線類偏移方法的基礎(chǔ)，如果旅行時(shí)計(jì)算的精度不夠，那么這些射線就不能正確地模擬地震波前在地下的傳播。進(jìn)而使用這些不可靠的射線進(jìn)行偏移成像，就會(huì)影響成像結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。
[0005]如附圖1所示，速度分界面的傾角為15°，射線入射方向?yàn)?5°，傳統(tǒng)的射線追蹤，射線出射方向的計(jì)算方法為也，其中a為射線出射角度，dv/dx為速度對(duì)空間X方向的一階偏導(dǎo)數(shù)，3W32為速度對(duì)空間z方向的一階偏導(dǎo)數(shù)。如圖入射方向?yàn)?5°，代入計(jì)算得到da/dt = 0，也即在分界面上射線不會(huì)發(fā)生偏折，也即出射方向?yàn)榧^101所示方向，而事實(shí)上這是錯(cuò)誤的，因?yàn)榇藭r(shí)射線和地層法線的夾角是30°，根據(jù)施奈爾定律，射線出射方向應(yīng)該發(fā)生如箭頭102所示方向那樣的偏折。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)中使用不可靠的射線進(jìn)行偏移成像，就會(huì)影響成像結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性的問題，提高成像質(zhì)量。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高斯束疊前深度偏移方法，方法包括:
[0008](I)對(duì)采集的地震波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成時(shí)間域炮集地震記錄數(shù)據(jù)并確定速度分界面；
[0009](2)建立深度域速度結(jié)構(gòu)模型和速度網(wǎng)格模型；
[0010](3)根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型、速度網(wǎng)格模型以及速度分界面對(duì)所述時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行射線追蹤，生成炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束；
[0011](4)根據(jù)所述炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束確定總的復(fù)值旅行時(shí)；
[0012](5)對(duì)所述的總的復(fù)值旅行時(shí)進(jìn)行鞍點(diǎn)掃描，確定最大能量高斯束；
[0013](6)根據(jù)確定的最大能量貢獻(xiàn)的高斯束進(jìn)行累加成像生成偏移結(jié)果。
[0014]此外，本發(fā)明還提供了一種高斯束疊前深度偏移裝置，裝置包括:
[0015]數(shù)據(jù)采集處理模塊，用于對(duì)采集的地震波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成時(shí)間域炮集地震記錄數(shù)據(jù)并確定速度分界面；
[0016]模型建立模塊，用于建立深度域速度結(jié)構(gòu)模型和速度網(wǎng)格模型；
[0017]高斯束生成模塊，用于根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型、速度網(wǎng)格模型以及速度分界面對(duì)所述時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行射線追蹤，生成炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束；
[0018]旅行時(shí)計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束確定總的復(fù)值旅行時(shí)；
[0019]最大能量高斯束確定模塊，用于對(duì)所述的總的復(fù)值旅行時(shí)進(jìn)行鞍點(diǎn)掃描，確定最大能量高斯束；
[0020]偏移模塊，用于根據(jù)確定的最大能量貢獻(xiàn)的高斯束進(jìn)行累加成像生成偏移結(jié)果。
[0021]本發(fā)明所提到的偏移方法中的射線追蹤同時(shí)借助于速度網(wǎng)格模型和速度結(jié)構(gòu)模型，在速度分界上考慮施奈爾定律以及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的傳播矩陣，提高射線追蹤的準(zhǔn)確性。從而利用更加準(zhǔn)確的走時(shí)和動(dòng)力學(xué)量進(jìn)行高斯束疊前深度偏移，提高成像質(zhì)量。
[0022]為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的射線追蹤示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明公開的高斯束疊前深度偏移方法的流程圖；
[0026]圖3為本發(fā)明公開的高斯束疊前深度偏移裝置的框圖；
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的射線中心坐標(biāo)系示意圖；
[0028]圖5為現(xiàn)有的marmuious模型；
[0029]圖6為本發(fā)明高斯束疊前深度偏移結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031]本發(fā)明公開了一種高斯束疊前深度偏移方法，如圖2所示，包括:
[0032]步驟S101，對(duì)采集的地震波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成時(shí)間域炮集地震記錄數(shù)據(jù)并確定速度分界面；
[0033]步驟S102，建立深度域速度結(jié)構(gòu)模型和速度網(wǎng)格模型；
[0034]步驟S103，根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型、速度網(wǎng)格模型以及速度分界面對(duì)所述時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)中的各炮點(diǎn)進(jìn)行射線追蹤，生成炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束；
[0035]根據(jù)深度域速度結(jié)構(gòu)模型、速度網(wǎng)格模型以及速度分界面對(duì)所述時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行射線追蹤包括:利用所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型和速度網(wǎng)格模型對(duì)所述的時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)中的各炮點(diǎn)分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)射線追蹤和動(dòng)力學(xué)射線追蹤。
[0036]運(yùn)動(dòng)學(xué)射線追蹤包括:在速度網(wǎng)格模型內(nèi)采用4階龍格-庫塔方法求解偏微分方程的方法步進(jìn)，遇到速度分界面時(shí)，根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型記錄的層位、段位信息確定分界面的地層傾角、法線方向及射線出射方向；
[0037]根據(jù)確定的分界面的地層傾角、法線方向及射線出射方向確定各炮點(diǎn)的中心射線旅行時(shí)；
[0038]動(dòng)力學(xué)射線追蹤包括:在速度網(wǎng)格模型內(nèi)采用4階龍格-庫塔方法求解偏微分方程的方法步進(jìn)，遇到速度分界面時(shí)，根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型記錄的層位、段位信息確定動(dòng)力學(xué)參數(shù)，用以確定的動(dòng)力學(xué)參數(shù)以決定高斯束的寬度和形狀。
[0039]步驟S104，根據(jù)所述炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束確定總的復(fù)值旅行時(shí)；
[0040]步驟S105，對(duì)所述的總的復(fù)值旅行時(shí)進(jìn)行鞍點(diǎn)掃描，確定最大能量高斯束；
[0041]步驟S106，根據(jù)確定的最大能量貢獻(xiàn)的高斯束進(jìn)行累加成像生成偏移結(jié)果。
[0042]此外，如圖3所示，本發(fā)明還提供了一種高斯束疊前深度偏移裝置，裝置包括:
[0043]數(shù)據(jù)采集處理模塊201，用于對(duì)采集的地震波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成時(shí)間域炮集地震記錄數(shù)據(jù)并確定速度分界面；
[0044]模型建立模塊202，用于建立深度域速度結(jié)構(gòu)模型和速度網(wǎng)格模型；
[0045]高斯束生成模塊203，用于根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型、速度網(wǎng)格模型以及速度分界面對(duì)所述時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)的各炮點(diǎn)進(jìn)行射線追蹤，生成炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束；
[0046]旅行時(shí)計(jì)算模塊204，用于根據(jù)所述炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束相交確定總的復(fù)值旅行時(shí)；
[0047]最大能量高斯束確定模塊205，用于對(duì)所述的總的復(fù)值旅行時(shí)進(jìn)行鞍點(diǎn)掃描，確定最大能量高斯束；
[0048]偏移模塊206，用于根據(jù)確定的最大能量貢獻(xiàn)的高斯束進(jìn)行累加成像生成偏移結(jié)果O
[0049]下面結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0050](I)激發(fā)地震波并記錄地震波，按常規(guī)處理地震資料流程對(duì)野外采集的地震資料進(jìn)行處理，得到經(jīng)過常規(guī)處理的時(shí)間域炮集地震記錄，并確定速度分界面；
[0051](2)建立深度域速度結(jié)構(gòu)模型和速度網(wǎng)格模型；
[0052](3)根據(jù)建立的深度域速度結(jié)構(gòu)模型、速度網(wǎng)格模型以及速度分界面對(duì)時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)中的各炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)進(jìn)行射線追蹤，包括進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)射線追蹤和動(dòng)力學(xué)射線追蹤，其中，
[0053]運(yùn)動(dòng)學(xué)射線追蹤具體為:
[0054]在炮點(diǎn)(xs，ys，zs)，使用步驟(2)得到的兩種速度模型，進(jìn)行帶結(jié)構(gòu)的射線追蹤。帶結(jié)構(gòu)的射線追蹤同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)模型和網(wǎng)格模型，其中，運(yùn)動(dòng)學(xué)射線追蹤在網(wǎng)格模型內(nèi)用4階龍格-庫塔方法求解偏微分方程的方法步進(jìn):
【權(quán)利要求】
1.一種高斯束疊前深度偏移方法，其特征在于，所述的方法包括: (1)對(duì)采集的地震波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成時(shí)間域炮集地震記錄數(shù)據(jù)并確定速度分界面； (2)建立深度域速度結(jié)構(gòu)模型和速度網(wǎng)格模型； (3)根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型、速度網(wǎng)格模型以及速度分界面對(duì)所述時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行射線追蹤，生成炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束； (4)根據(jù)所述炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束相交確定總的復(fù)值旅行時(shí)； (5)對(duì)所述的總的復(fù)值旅行時(shí)進(jìn)行鞍點(diǎn)掃描，確定最大能量高斯束； (6)根據(jù)確定的最大能量貢獻(xiàn)的高斯束進(jìn)行累加成像生成偏移結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟(3)中根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型、速度網(wǎng)格模型以及速度分界面對(duì)所述時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行射線追蹤包括:利用所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型和速度網(wǎng)格模型對(duì)所述的時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)中的各炮點(diǎn)分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)射線追蹤和動(dòng)力學(xué)射線追蹤。
3.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于， 所述的運(yùn)動(dòng)學(xué)射線追蹤包括:在速度網(wǎng)格模型內(nèi)采用4階龍格-庫塔方法求解偏微分方程的方法步進(jìn) ，遇到速度分界面時(shí)，根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型記錄的層位、段位信息確定分界面的地層傾角、法線方向及射線出射方向； 根據(jù)確定的分界面的地層傾角、法線方向及射線出射方向確定中心射線旅行時(shí)； 所述的動(dòng)力學(xué)射線追蹤包括:在速度網(wǎng)格模型內(nèi)采用4階龍格-庫塔方法求解偏微分方程的方法步進(jìn)，遇到速度分界面時(shí)，根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型記錄的層位、段位信息確定動(dòng)力學(xué)參數(shù)； 根據(jù)確定的中心射線旅行時(shí)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)生成炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束。
4.一種高斯束疊前深度偏移裝置，其特征在于，所述的裝置包括: 數(shù)據(jù)采集處理模塊，用于對(duì)采集的地震波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成時(shí)間域炮集地震記錄數(shù)據(jù)并確定速度分界面； 模型建立模塊，用于建立深度域速度結(jié)構(gòu)模型和速度網(wǎng)格模型； 高斯束生成模塊，用于根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型、速度網(wǎng)格模型以及速度分界面對(duì)所述時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行射線追蹤，生成炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束； 旅行時(shí)計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束相交確定總的復(fù)值旅行時(shí)； 最大能量高斯束確定模塊，用于對(duì)所述的總的復(fù)值旅行時(shí)進(jìn)行鞍點(diǎn)掃描，確定最大能量高斯束； 偏移模塊，用于根據(jù)確定的最大能量貢獻(xiàn)的高斯束進(jìn)行累加成像生成偏移結(jié)果。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述的高斯束生成模塊利用所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型和速度網(wǎng)格模型對(duì)所述的時(shí)間域炮集記錄數(shù)據(jù)中的各炮點(diǎn)分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)射線追蹤和動(dòng)力學(xué)射線追蹤。
6.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，所述的高斯束生成模塊包括: 所述的運(yùn)動(dòng)學(xué)射線追蹤包括:在速度網(wǎng)格模型內(nèi)采用4階龍格-庫塔方法求解偏微分方程的方法步進(jìn)，遇到速度分界面時(shí)，根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型記錄的層位、段位信息確定分界面的地層傾角、法線方向及射線出射方向；根據(jù)確定的分界面的地層傾角、法線方向及射線出射方向確定中心射線旅行時(shí)；所述的動(dòng)力學(xué)射線追蹤包括:在速度網(wǎng)格模型內(nèi)采用4階龍格-庫塔方法求解偏微分方程的方法步進(jìn)，遇到速度分界面時(shí)，根據(jù)所述深度域速度結(jié)構(gòu)模型記錄的層位、段位信息確定動(dòng)力學(xué)參數(shù)； 根據(jù)確定的中心射線 旅行時(shí)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)生成炮點(diǎn)高斯束和檢波點(diǎn)高斯束。
【文檔編號(hào)】G01V1/28GK103995288SQ201410200358
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】梁兼棟, 王磊 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司