逆時(shí)偏移成像方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種逆時(shí)偏移成像方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 逆時(shí)偏移(RTM)技術(shù)以全聲波方程為基礎(chǔ)，完全遵從聲波介質(zhì)中波動(dòng)的物理規(guī)律， 以較高的精度完整地模擬出地震波場(chǎng)傳播過程的各種波現(xiàn)象，使之更加適合于速度劇烈變 化的復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)的地震波成像問題，尤其是當(dāng)波場(chǎng)中具有回轉(zhuǎn)波和棱鏡反射現(xiàn)象的時(shí) 候，逆時(shí)偏移(RTM)可以表現(xiàn)出超越單程波動(dòng)方程偏移的優(yōu)勢(shì)。
[0003] 由于逆時(shí)偏移(RTM)在時(shí)間-空間域中是通過差分法來模擬地震波的傳播的，因此 這種方式可以比較容易并自然地推廣到非均勻各向異性介質(zhì)的成像問題中去。逆時(shí)偏移 (RTM)的這些重要特點(diǎn)使得它在地震勘探行業(yè)迅速成為復(fù)雜地區(qū)成像的首選方法，是一種 重要的針對(duì)復(fù)雜構(gòu)造成像的前沿技術(shù)。對(duì)逆時(shí)偏移(RTM)的研究的焦點(diǎn)在于如何在確保成 像精度的前提下，提髙逆時(shí)偏移(RTM)的作業(yè)效率。
[0004] 針對(duì)聲波、彈性波方程的波場(chǎng)模擬是基于波動(dòng)方程的偏移成像方法的基礎(chǔ)，常用 的數(shù)值計(jì)算方法包括:有限元方法和有限差分方法，其中，有限元方法在處理非規(guī)則網(wǎng)格時(shí) 具有很大的靈活性，但是不足之處在于缺乏應(yīng)用于高階算法的能力，特別是考慮與頻率相 關(guān)的頻散。相比之下，有限差分能夠很好的適用于高階算法，而且針對(duì)有限差分的算法優(yōu)化 方法有很多（例如:在深度Z方向采用變網(wǎng)格），這種方法對(duì)于深層速度大的地方可以采用較 大的Z方向網(wǎng)格，而且不會(huì)減少模擬的高頻精度
[0005] 隨著逆時(shí)偏移(RTM)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)于提高波場(chǎng)模擬計(jì)算效率的要求更加 迫切，因此，會(huì)考慮到是否可以在水平方向也采用變化的網(wǎng)格。
[0006] 然而，如何在水平方向（X\Y)和垂直方向（Z)同時(shí)采用變化的網(wǎng)格進(jìn)行成像，目前 尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種逆時(shí)偏移成像方法，以達(dá)到在水平方向和垂直方向同時(shí) 采用變化的網(wǎng)格進(jìn)行成像的目的，該方法包括：
[0008] S1:獲取一炮數(shù)據(jù)；
[0009] S2:讀取所述一炮數(shù)據(jù)的炮點(diǎn)的成像空間對(duì)應(yīng)的深度域速度場(chǎng)，并將所述深度域 速度場(chǎng)由規(guī)則網(wǎng)格變換至金字塔網(wǎng)格；
[0010] S3:讀取所述成像空間對(duì)應(yīng)的各向異性參數(shù)3和￡，并將所述各向異性參數(shù)3和￡的 坐標(biāo)由規(guī)則網(wǎng)格變換至金字塔網(wǎng)格；
[0011] S4:讀取所述成像空間對(duì)應(yīng)的對(duì)稱軸傾角參數(shù)Θ、對(duì)稱軸方位角參數(shù)φ，并將所述 對(duì)稱軸傾角參數(shù)Θ和對(duì)稱軸方位角參數(shù)Φ的坐標(biāo)由規(guī)則網(wǎng)格變換至金字塔網(wǎng)格；
[0012] S5:通過放置一個(gè)子波對(duì)所述炮點(diǎn)進(jìn)行激發(fā)，通過金字塔網(wǎng)格的耦合二階偏微分 方程對(duì)激發(fā)產(chǎn)生的波場(chǎng)進(jìn)行有限差分波場(chǎng)模擬得到所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)；
[0013] S6:通過金字塔網(wǎng)格的耦合二階偏微分方程對(duì)所述一炮數(shù)據(jù)進(jìn)行有限差分波場(chǎng)模 擬得到檢波點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)；
[0014] S7:應(yīng)用互相關(guān)成像條件對(duì)所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)和所述檢波點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)進(jìn)行成 像；
[0015] S8:將成像結(jié)果插值至規(guī)則網(wǎng)格，將插值至規(guī)則網(wǎng)格的成像結(jié)果作為所述炮點(diǎn)的 單炮成像結(jié)果；
[0016] 對(duì)多個(gè)炮重復(fù)上述S1至S8得到所述多個(gè)炮的單炮成像結(jié)果，將所述多個(gè)炮的單炮 成像結(jié)果進(jìn)行疊加得到逆時(shí)偏移成像剖面。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施方式中，按照以下公式將坐標(biāo)由規(guī)則網(wǎng)格變換至金字塔網(wǎng)格：
[0018]
[0019] 其中，（x，y，z)表示規(guī)則網(wǎng)格的坐標(biāo)系，（Xp，yp，Zp)表示金字塔網(wǎng)格的坐標(biāo)系，α表 示坐標(biāo)變換系數(shù)。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施方式中，金字塔網(wǎng)格的耦合二階偏微分方程為：
[0021]
[0022]其中，
[0023]
[0024] 其中
P表示P波 波場(chǎng)，q表示q波波場(chǎng)，vpz表示P波的速度，vsz表示S波的速度。
[0025] 在一個(gè)實(shí)施方式中，在通過金字塔網(wǎng)格的耦合二階偏微分方程對(duì)激發(fā)產(chǎn)生的波場(chǎng) 進(jìn)行有限差分波場(chǎng)模擬得到所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)的過程中包括:按照預(yù)定時(shí)間間隔對(duì)所述 炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)進(jìn)行波場(chǎng)壓縮，并將壓縮后的結(jié)果存儲(chǔ)在本地磁盤中；
[0026] 所述應(yīng)用互相關(guān)成像條件對(duì)所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)和所述檢波點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)進(jìn)行 成像，包括:從所述本地磁盤中解壓縮并讀取所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng);應(yīng)用互相關(guān)成像條件對(duì) 所述檢波點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)和解壓縮出來的所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)，進(jìn)行成像。
[0027] 在一個(gè)實(shí)施方式中，將成像結(jié)果插值至規(guī)則網(wǎng)格包括:將所述成像結(jié)果在X方向、Y 方向和Z方向插值至所述規(guī)則網(wǎng)格中。
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種逆時(shí)偏移成像裝置，以達(dá)到在水平方向和垂直方向同 時(shí)采用變化的網(wǎng)格進(jìn)行成像的目的，該裝置包括：
[0029]獲取模塊，用于獲取一炮數(shù)據(jù)；
[0030] 第一變換模塊，用于讀取所述一炮數(shù)據(jù)的炮點(diǎn)的成像空間對(duì)應(yīng)的深度域速度場(chǎng)， 并將所述深度域速度場(chǎng)由規(guī)則網(wǎng)格變換至金字塔網(wǎng)格；
[0031] 第二變換模塊，用于讀取所述成像空間對(duì)應(yīng)的各向異性參數(shù)δ和ε，并將所述各向 異性參數(shù)S和ε的坐標(biāo)由規(guī)則網(wǎng)格變換至金字塔網(wǎng)格；
[0032] 第三變換模塊，用于讀取所述成像空間對(duì)應(yīng)的對(duì)稱軸傾角參數(shù)Θ、對(duì)稱軸方位角參 數(shù)Φ，并將所述對(duì)稱軸傾角參數(shù)Θ和對(duì)稱軸方位角參數(shù)Φ的坐標(biāo)由規(guī)則網(wǎng)格變換至金字塔 網(wǎng)格；
[0033] 炮點(diǎn)差分模擬模塊，用于通過放置一個(gè)子波對(duì)所述炮點(diǎn)進(jìn)行激發(fā)，通過金字塔網(wǎng) 格的耦合二階偏微分方程對(duì)激發(fā)產(chǎn)生的波場(chǎng)進(jìn)行有限差分波場(chǎng)模擬得到所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 波場(chǎng)；
[0034] 檢波點(diǎn)差分模擬模塊，用于通過金字塔網(wǎng)格的耦合二階偏微分方程對(duì)所述一炮數(shù) 據(jù)進(jìn)行有限差分波場(chǎng)模擬得到檢波點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)；
[0035] 成像模塊，用于應(yīng)用互相關(guān)成像條件對(duì)所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)和所述檢波點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 波場(chǎng)進(jìn)行成像；
[0036] 插值模塊，用于將成像結(jié)果插值至規(guī)則網(wǎng)格，將插值至規(guī)則網(wǎng)格的成像結(jié)果作為 所述炮點(diǎn)的單炮成像結(jié)果。
[0037] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一變換模塊和所述第二變換模塊具體用于按照以下公 式將坐標(biāo)由規(guī)則網(wǎng)格變換至金字塔網(wǎng)格：
[0038]
[0039] 其中，（x，y，z)表示規(guī)則網(wǎng)格的坐標(biāo)系，（Xp，yp，zp)表示金字塔網(wǎng)格的坐標(biāo)系，α表 示坐標(biāo)變換系數(shù)。
[0040] 在一個(gè)實(shí)施方式中，金字塔網(wǎng)格的耦合二階偏微分方程為：
[0041]
[0042] 其中，
[0043]
[0044] 其中，
，口表不卩波 波場(chǎng)，q表示q波波場(chǎng)，vpz表示P波的速度，vsz表示S波的速度。
[0045] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述炮點(diǎn)差分模擬模塊在通過金字塔網(wǎng)格的耦合二階偏微分 方程對(duì)激發(fā)產(chǎn)生的波場(chǎng)進(jìn)行有限差分波場(chǎng)模擬得到所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)的過程中，還按照 預(yù)定時(shí)間間隔對(duì)所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)進(jìn)行波場(chǎng)壓縮，并將壓縮后的結(jié)果存儲(chǔ)在本地磁盤 中；所述成像模塊具體用于從所述本地磁盤中解壓縮并讀取所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng);應(yīng)用互 相關(guān)成像條件對(duì)所述檢波點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)和解壓縮出來的所述炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波場(chǎng)，進(jìn)行成像。
[0046] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述插值模塊具體用于將所述成像結(jié)果在X方向、Y方向和Z方 向插值至所述規(guī)則網(wǎng)格中。
[0047] 在本例中，通過將地震數(shù)據(jù)由規(guī)則網(wǎng)格變換至金字塔網(wǎng)格，通過金字塔網(wǎng)格的TTI 地震各向異性介質(zhì)進(jìn)行逆時(shí)偏移成像，且基于金字塔網(wǎng)格的耦合二階偏微分方程實(shí)現(xiàn)波動(dòng) 方程的差分求解，因此，能夠在不影響成像效果的前提下，顯著提高計(jì)算效率、降低內(nèi)存消 耗，并最終解決速度急劇變化的三維復(fù)雜構(gòu)造成像問題。通過上述方式解決了現(xiàn)有技術(shù)中 無法在水平方向和垂直方向同時(shí)采用變化的網(wǎng)格進(jìn)行成像的技術(shù)問題，達(dá)到了在水平方向 和垂直方向同時(shí)采用變化的網(wǎng)格進(jìn)行成像的目的。
【附圖說明】
[0048]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不 構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中：
[0049] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的逆時(shí)偏移成像方法流程圖；
[0050] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的原始網(wǎng)格和金字塔網(wǎng)格的關(guān)系示意圖；
[0051] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的金字塔網(wǎng)格與規(guī)則網(wǎng)格逆時(shí)偏移炮點(diǎn)波場(chǎng)快照比較；
[0052] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的金字塔網(wǎng)格與規(guī)則網(wǎng)格逆時(shí)偏移檢波點(diǎn)波場(chǎng)快照比 較；
[0053] 圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的金字塔網(wǎng)格TTI介質(zhì)逆時(shí)偏移單炮偏移結(jié)果；
[0054]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的將單炮偏移結(jié)果從金字塔網(wǎng)格插值到規(guī)則網(wǎng)格的結(jié)果 示意圖；
[0055] 圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TTI介質(zhì)各向異性逆時(shí)偏移16炮偏移疊加結(jié)果的金字 塔網(wǎng)格與規(guī)則網(wǎng)格的比較示意圖；
[0056] 圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的逆時(shí)偏移成像裝置結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附