一種基于波動方程正演去除直達波的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地震資料數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其設及一種基于波動方程正演去除直 達波的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在原始地震資料中，直達波與折射波能量較強，對于反射信號來講是一種干擾波， 如不加W處理會嚴重干擾淺層的反射信號；常規(guī)的處理方法是采用切除法來消除直達波與 折射波的影響；但是在切除直達波和折射波的同時也切除掉了遠偏移距的有效信號，往往 會丟失大量有用的淺層地質(zhì)構(gòu)造反射信息，隨著遠偏移距的信息越來越被人們所重視，近 年來越來越多地采用濾波法來衰減直達波和折射波，運樣可W在衰減直達波和折射波的同 時保護遠偏移距的有效反射信號，無疑是一種較好的處理方法。根據(jù)地震波傳播理論，直 達波是沿地表傳播的，它的線性時距函數(shù)與反射波的呈雙曲線關(guān)系的時距函數(shù)存在著較 大的差異。SVD理論在地震勘探領(lǐng)域應用廣泛。李文杰等提出利用SVD濾波法衰減地震記 錄中的直達波和折射波而突出淺層反射波場。為利用直達波與折射波的線性特征，張興巖 等提出用T-P變換衰減直達波。首先在T-P域中將有效信號濾除，僅保留直達波和折射 波信息，然后采用自適應減法從原始數(shù)據(jù)中減去直達波和折射波信息，運種方法能更有效 地衰減掉直達波和折射波，保護遠偏移距信號。地震學家們最早用有限差分法來解決波的 傳播問題要追溯到40多年前，大部分早期的研究地震波傳播的有限差分方法基于二階位 移方程。Alterman和Karal(1968)最早將有限差分方法應用于均勻介質(zhì)的地震波數(shù)值模 擬。Boore(1972)將有限差分法用于模擬非均勻介質(zhì)中地震波的傳播。A1化rd(1974)研究 了聲波方程有限差分模擬的精確性。Kelly等人（1976)研究了用有限差分制作合成地震記 錄的方法。Mdariga(1976)提出了一種較為先進的交錯網(wǎng)格有限差分方法，并首先將其應 用于模擬彈性介質(zhì)內(nèi)圓形擴展破裂產(chǎn)生的波動。virieux(1984, 1986)提出了在交錯網(wǎng)格中 用一階速度一應力方程來代替二階位移方程并分別對SH波和P-SV波進行了數(shù)值模擬。計 算中采用計算節(jié)點位置周圍半個網(wǎng)格長度的值來進行差分計算，而傳統(tǒng)的規(guī)則網(wǎng)格二階 方程需要在計算節(jié)點周圍一個網(wǎng)格長度的值來差分計算，因此在模型參數(shù)相同的情況下 模擬精度有了很大提高。并且一階速度一應力方程不需要對彈性參數(shù)進行求導，因此也更 加適用于復雜介質(zhì)的模擬。由于交錯網(wǎng)格的運些優(yōu)點，目前時間域有限差分地震波模擬中 大多數(shù)都采用了交錯網(wǎng)格的方法。針對Virieux所用的二階差分精度，Levander(1988)采 用了四階空間算子模擬P-SV波地震記錄，使得模擬精度得到進一步提高。D油lain(1986) 在求解二階聲波方程時，采用化ylor級數(shù)展開并將差分節(jié)點對稱的表達式求和發(fā)現(xiàn)可W 消去除了二階導數(shù)外直到任意階差分誤差內(nèi)的所有階的導數(shù)項，并且差分格式也非常簡 單。運一發(fā)現(xiàn)使得有限差分的精度得到極大提高，并從模擬結(jié)果中指出時間四階，空間十 階的模擬精度與時間四階頻率域模擬方法相當。高階差分模擬的不足是增加了一定的計算 時間，穩(wěn)定性也比低階要差些，不過從整體計算精度和計算時間權(quán)衡來考慮，高階差分的 效率相對于低階差分來說要高得多?；痑se(1990)將高階差分方法運用到求解二階彈性波 方程。Graves(1990)給出了S維速度一應力方程交錯網(wǎng)格有限差分法彈性波傳播的模擬 方法。董良國（2000)用類似D油lain的方法得到了一階導數(shù)的高階差分近似，并將其應 用到一階速度一應力彈性波方程的模擬中。由于交錯網(wǎng)格的彈性參數(shù)不在一個網(wǎng)格上定 義，因此在計算時實際上是用不同位置的彈性參數(shù)，彈性參數(shù)之間位置不匹配的在不均勻 介質(zhì)中實際上是波場的一種各向異性的行為，當波場遇到強烈的密度差時，就會產(chǎn)生不穩(wěn) 定的問題。為避免運個問題，Saenger(2000)提出了一種新型的交錯網(wǎng)格來模擬彈性介質(zhì) 具有強烈差異的彈性波傳播。與Virieux提出的交錯網(wǎng)格不同，Virieux提出的交錯網(wǎng)格 將一個位置的彈性參數(shù)，應力和位移速度分布在四個位置，可W看作在一個單元矩形的四 個頂點上，Saenger提出的交錯網(wǎng)格將單元矩形旋轉(zhuǎn)了 45度，并且將位移速度和密度放置 于一個位置，拉梅系數(shù)和應力放置于一個位置，運樣在分別計算位移速度及應力時都只用 到一個位置上彈性參數(shù)。運樣就可W穩(wěn)定地計算具有強彈性性質(zhì)差異的介質(zhì)?，F(xiàn)在通常把 Virieux提出的交錯網(wǎng)格形式稱為標準交錯網(wǎng)格（SSG)，把Saenger提出的交錯網(wǎng)格形式稱 為旋轉(zhuǎn)交錯網(wǎng)格巧SG)。在原始地震資料中，直達波與折射波傳播距離短、能量較強，與反射 波之間干設，對于反射信號來講是一種干擾波，如不加W處理會嚴重干擾淺層的反射信號 的疊加效果。在進行疊前逆時偏移時，直達波在逆時偏移中必須切除，因為直達波與反射 信息無關(guān)。從成像條件觀點來看，直達波上的每點都滿足成像時間，會給成像剖面上造成 嚴重的干擾。同樣直達波與反射信息無關(guān)，在進行全波形反演時，直達波能量較強，會對反 演結(jié)果造成干擾，所W必須切除。
[0003] 目前去除直達波的技術(shù)方案：
[0004] (1)切除法 陽〇化]拾取直達波，在直達波及W上的記錄賦值給成0。（說明：方法簡單，但是需人工交 互拾取直達波，人工干預過多，效率很低，并且切除了大量遠偏移距的有效信號，往往會丟 失大量有用的淺層地質(zhì)構(gòu)造反射信息。）
[0006] (2)濾波法（李文杰，魏修成，劉洋，吳長江，張朝峰，SVD濾波法在直達波和折射波 衰減處理中的應用。2004年10月，石油勘探與開發(fā)。）
[0007] 技術(shù)方案：
[0008] ①處理的對象：針對二維地震記錄；
[0009] ②計算流程：定義參數(shù)，參數(shù)初始化；讀取數(shù)據(jù)，確定直達波濾波帶；計算時窗長 度；計算奇異值譜；對記錄進行高通濾波。（說明：能在一定程度上改善地震記錄質(zhì)量，但是 濾波參數(shù)較難確定。）
[0010] (3)數(shù)學變換去除法（張興巖，方中于，史文英，但志偉，孫雷鳴，基于I-P變換的 直達波與折射波衰減方法研究及應用。西部探礦工程，2015年第1期。） W11] 技術(shù)方案：
[0012] ①處理的對象：針對二維時間域地震記錄；
[0013] ②計算流程：定義參數(shù)，參數(shù)初始化；讀取數(shù)據(jù)；對時間域地震記錄進行內(nèi)切除， 動校正；對內(nèi)切除后的地震記錄進行T-p變換到I-p域；對I-p域數(shù)據(jù)進行直達波衰減； 用T-P反變換轉(zhuǎn)到時間域；反動校正；自適應相減。（說明：能較好的衰減直達波，但是仍 然使用了切除手段，在地震記錄質(zhì)量較差的情況下，效果不理想，并且參數(shù)選擇不當會產(chǎn)生 假象。）
[0014] 現(xiàn)有的期初直達波方法存在需預先知道直達波的特征，過多的人工干預，容易損 失有效信號，產(chǎn)生額外的假象，參數(shù)不容易確定，過程繁瑣，去除直達波不徹底，計算的效率 和精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于波動方程正演去除直達波的方法，旨在解決現(xiàn)有 的期初直達波方法存在需預先知道直達波的特征，過多的人工干預，容易損失有效信號，產(chǎn) 生額外的假象，參數(shù)不容易確定，過程繁瑣，去除直達波不徹底，計算的效率和精度較低的 問題。
[0016] 本發(fā)明是運樣實現(xiàn)的，一種基于波動方程正演去除直達波的方法，所述基于波動 方程正演去除直達波的方法
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