专利名称：包括利用多次波来确定地下区域的地下特性的基于波场的数据处理方法
技术领域：
本发明一般涉及地球物理勘探，尤其涉及使用地震信号或数据中的多次反射波来获得感兴趣地下区域的特性的地震数据偏移和反演方法。
背景技术：
逆时偏移(RTM，reverse time migration)已被应用于为石油和天然气勘探和开发成像复杂结构。与现有技术的单向成像方法相比，现有技术的RTM基于求解双向波动方程，并且能够在所有方向上传播波场。RTM还精确地保持传播振幅。这些超过单向成像的优点往往导致复杂结构的显著改善图像，尤其是当使用宽方位角数据时。RTM的当前实践仍限于使用去除了自由表面多次波的数据。这样，与单向成像方法相比，RTM主要用于聚焦来自诸如盐岩侧翼的相同硬界面的多次反弹波(所谓的棱镜波)。 在存在自由表面相关多次波的情况下，由于不完善的数据观测系统(Mittet，2002)，现有技术的RTM方法会在输出图像中产生假事件。类似地，内部多次波也可以导致基于同一工作流的假事件。
发明内容
本发明提供了减轻处理多次波过程中的当前限制的方法，并且能够以有益方式更充分地利用数据。本发明的一个实施例包括一种基于波场的数据处理方法，包括使用自由表面和内部多次波来获得感兴趣地下区域的特性。所述方法包括获得与感兴趣地下区域有关的地球模型(例如，所述地球模型可以定义速度、密度、和各向异性)和偏移模型(例如，所述偏移模型可以定义宏观偏移速度和各向异性)。所述方法进一步包括为所述地球模型并且为所述偏移模型确定与感兴趣地下区域有关的模拟几何结构，以及从从所述模拟几何结构中获得的至少一个激发源，在所述地球模型中正向传播至少一个波场。所述方法还包括从从所述模拟几何结构中获得的至少一个激发源，在所述偏移模型中正向传播至少一个波场。所述方法还包括利用从所述模拟几何结构中获得的至少一个接收机位置，在所述地球模型中反向传播至少一个波场。所述方法另外还包括从来自所述地球模型的之前的正向传播源波场(通过存储或重新计算以相反时序访问)和反向传播接收机波场中确定至少一个复合波场。所述方法另外还包括将成像条件应用于来自所述偏移模型的正向传播源波场(但通过存储或重新计算以相反时序访问)和来自所述地球模型的复合波场，其中，所述成像条件利用存在于复合波场中的多次波来确定感兴趣地下区域的特性，而不生成多次波的相应假事件。本发明的一个目的是提供一种利用多次波来确定感兴趣地下区域的特性的方法， 其中，所述多次波包括自由表面多次波和/或内部多次波中的至少一个。本发明的一个目的是具有利用多次波来获得地下区域的特性的实施例，可被用于双向传播方法、波形反演、模型构建或性质估计。本发明的一个目的是具有在频域或小波域中利用多次波来获得感兴趣地下区域的特性的实施例。本发明的一个目的是利用包括诸如残留波场(但不限于此)的导出参量的波场。本发明的另一个实施例包括一种偏移或反演方法，包括建立与勘探体相对应的数据集、估计的地球模型、和偏移模型。所述方法还包括设置波场传播的边界或初始条件，以及从受到使用所述地球模型的适当波动方程支配的源传播波场。所述方法进一步包括再次从所述源传播波场，使用所述偏移模型，以及从接收机反向传播测量的迹线，同时反向传播基于地球模型的源波场以构建复合波场。所述方法另外还包括将诸如交叉关联(但不限于此)的成像条件应用于基于偏移模型的源波场和基于地球模型的复合波场，以获得地下图像或性质。本发明与现有技术方法的不同之处在于用在本发明中的输入地震不需要预处理来去除或抑制多次波。如果现有技术方法采用输入数据而不去除多次波，则在最终图像中会出现假事件。相反，本发明可以有益地将数据中的多次波用于成像和反演，因为在波外推处理中消除或极大减少了来自多次波的伪透射或反射事件，以避免伪像。结果，利用地球性质的良好估计补偿了有限的表面获取几何结构，以便对各种应用充分利用双向波传播。尽管通过举例方式上述实施例需要真地球模型的良好估计，但实际上可以不同程度地放宽这个条件，并且可以用其它近似来取代，以产生伪事件的等效消除/减少。另外， 假事件的任何非完全消除也是估计的地球模型中的误差的指示，这可被权衡以改善模型构建。因此，本发明还可被用于改善模型构建和性质估计。本领域的普通技术人员还应该懂得，本发明预定用在一种一般包括电子配置的系统中，该电子配置包括至少一个处理器、用于存储程序代码或其它数据的至少一个存储设备、视频监视器或其它显示设备(即，液晶显示器)、以及至少一个输入设备。所述处理器最好是能够显示图像和处理复杂数学算法的基于微处理器或微控制器的平台。所述存储设备可以包括用于存储在与本发明相关联的特定处理中生成或使用的事件或其它数据的随机访问存储器(RAM)。所述存储设备还可以包括用于存储用于本发明的控制和处理的程序代码的只读存储器(RoM)。作为一个例子，本发明的实施例包括一种配置成进行包括利用多次波来获得感兴趣地下区域的特性的基于波场的地震数据处理的系统。所述系统包括数据存储设备，其具有包括与感兴趣地下区域有关的地球模型和偏移模型的计算机可读数据。所述系统还包括处理器，其被配置和安排成执行存储在处理器可访问存储器中的机器可执行指令以便执行一种方法。所述方法包括为所述地球模型以及为所述偏移模型确定与感兴趣地下区域有关的模拟几何结构，以及从从所述模拟几何结构中获得的至少一个激发源，在所述地球模型中正向传播至少一个波场。所述方法还包括从从所述模拟几何结构中获得的至少一个激发源，在所述偏移模型中正向传播至少一个波场，以及利用从所述模拟几何结构中获得的至少一个接收机位置，在所述地球模型中反向传播至少一个波场。所述方法进一步包括从来自所述地球模型的正向和反向传播波场中确定至少一个复合波场，以及将成像条件应用于来自所述偏移模型的以相反时序访问的正向传播波场和来自所述地球模型的复合波场， 其中，所述成像条件利用存在于复合波场中的多次波来确定感兴趣地下区域的特性，而不生成多次波的相应假事件。还应该懂得，上述这种系统还可以包括显示感兴趣地下区域的特性的显示设备。通过参考形成本说明书的一部分、相同标号在各个图形中表示相应部件的附图对如下描述和所附权利要求书加以研究，本发明的这些和其它目的、特征、和特性，以及操作方法、相关结构元件的功能、部件的组合、和制造成本将变得显而易见。但是，不言而喻，这些附图只用于例示和描述的目的，而无意作为限制本发明的定义。正如用在说明书和权利要求书中的那样，除非上下文另有明确指明，单数形式“一个”、“一种”、和“该”也包括复数指示物。
通过仔细研究如下描述、待审权利要求以及附图，可以更好地理解本发明的这些和其它目的、特征和优点，在附图中图1例示了本发明的一个实施例的流程图；图2例示了现有技术RTM的一个实施例，其中，来自数据迹线的下行反射事件生成跨越反射体的假透射；图3例示了现有技术RTM的一个实施例，其中，假透射与源波场交叉关联，并导致真反射体下面的假反射体； 图4A和4B例示了本发明的一个实施例，其中，仿真上行波场抵消了阻抗差处的任何伪透射；图5例示了本发明的一个实施例，其中，假设在数据中存在多次波，基于本发明的增强型RTM不生成反射体的伪像，而传统手段会在真反射体下面呈现假反射体；图6例示了本发明的一个实施例的流程图；以及图7示意性地例示了执行本发明的系统的例子。
具体实施例方式图1例示了本发明的一个实施例的流程图10。该实施例包括一种基于波场的数据处理方法，该方法包括利用多次波来获得感兴趣地下区域的特性。该方法包括获得与感兴趣地下区域有关的地球模型和偏移模型12。该方法进一步包括为地球模型以及为偏移模型确定与感兴趣地下区域有关的模拟几何结构14，以及从从模拟几何结构中获得的至少一个激发源，在地球模型中正向传播至少一个波场16。该方法还包括从从模拟几何结构中获得的相同源，在偏移模型中正向传播至少一个波场18，以及利用从模拟几何结构中获得的至少一个接收机位置，在地球模型中反向传播至少一个波场20。该方法另外还包括从来自地球模型的正向(通过电子存储或重新计算以相反时序访问)和反向传播波场中确定至少一个复合波场，以及将成像条件应用于来自偏移模型的正向传播波场(以相反时序访问)和来自地球模型的复合波场，其中，成像条件利用存在于复合波场中的多次波来确定感兴趣地下区域的特性，而不生成多次波的相应假事件22。RTM是一种伴随问题。一方面，源波场随时间正向传播并通过状态记录或重新计算以相反顺序被访问。另一方面，发生反射时地震数据被反向外推并与源波场相关联。然而， 现有技术RTM要求在偏移之前去除自由表面多次波，否则多次波将被聚焦成图像中的假反
6射波。图2例示了在现有技术RTM的处理中，来自接收机的反向外推数据可生成跨越阻抗差的假透射对。当反向传播波场是多次波事件时，它的假透射可与源波场相关联，并导致如图3所示的反射体的幻像沈。本发明提供了消除或显著减少可导致幻像的假透射/反射的方法。图4A和4B例示了在本发明的一个实施例中，正向仿真波场与来自顶面的数据迹线同时反向传播。两个波场观、30在真反射位置相遇并重构入射波。如图所示，当入射波的重构精确时，来自外推数据迹线的假透射被最小化。这样，在双向传播中适当处理多次波，而不生成附加假事件。 图5示出了一次反射波32和自由表面多次波34有益地聚焦在正确位置，而不生成幻像。这样的伪像减少方法也可应用于内部多次波。这种对多次波的传播的改进处理可应用于任何基于波场的处理应用。例如，可以将多次波有益地用于反演或模型构建。伪透射的消除程度也可被用于改善地下性质估计。当使用本发明中的方法时，自由表面多次波去除不再是数据预处理要求。相反，除了来自一次波的贡献之外，自由表面多次波和内部多次波也可有益地用于成像。以有益方式包括多次波可以导致改善的成像孔径、改善的地下照度以及改善的反演问题的可解性。图6例示了本发明的另一个实施例。在初始条件中使用源激发36，在感兴趣地下区域的地球模型中38以及在偏移模型中40正向传播波场。利用从地球模型中的正向传播 38中生成的最大时间波场状态42，与相关地震数据44同时46反向传播正向传播的波场。 另外，从感兴趣地下区域的偏移模型中的正向传播40中生成的最大时间波场状态48被用在偏移模型中的反向传播中，或者可以从先前的电子存储访问波场状态50。从来自地球模型的正向和反向传播波场中确定复合波场52。然后，来自地球模型的复合波场52和来自偏移模型的反向传播波场50能够被用在成像感兴趣地下区域中M。上述方法最好在诸如现场可编程门阵列(FPGA)、图形处理单元(GPU)、元件、或通用计算机的协处理器加速架构上实现。本发明提供了编有执行本发明方法的指令的装置和通用计算机和/或协处理器，以及编码执行本发明方法的指令的计算机可读介质。执行本发明的系统的一个例子示意性地例示在图7中。该系统56包括数据存储设备或存储器58。存储的数据可用于诸如可编程通用计算机的处理器60。该处理器60可以包括诸如显示器62和图形用户界面(⑶1)64的界面组件。该⑶I 64可被用于显示数据和经处理的数据产物，以及允许用户在实现该方法的各个方面的选项当中作出选择。数据可以经由总线66直接从数据获取设备或从中间存储器或处理设施(未示出)传送给系统 56。本领域的普通技术人员显然可以不偏离本发明的范围地以许多方式改变上述实施例。例如，如本领域的普通技术人员明显看到的那样，可以方便地将本发明中的PDE的不同初始条件或边界条件或不同线性组合用在模拟和偏移中。尽管在前面说明书中结合本发明的某些优选实施例对本发明作了描述，并且为了例示的目的，展示了许多细节。但对于本领域的普通技术人员来说，显而易见，可以容易地对本发明加以改变，并且可以不偏离本发明的基本原理地大幅度改变本文所述的某些其它细节。
权利要求
1.一种包括利用多次波来获得感兴趣地下区域的特性的基于波场的地震数据处理方法，所述方法包括获得与感兴趣地下区域有关的地球模型和偏移模型；为所述地球模型以及为所述偏移模型确定与感兴趣地下区域有关的模拟几何结构；从从所述模拟几何结构中获得的至少一个激发源，在所述地球模型中正向传播至少一个波场；从从所述模拟几何结构中获得的所述至少一个激发源，在所述偏移模型中正向传播至少一个波场；利用从所述模拟几何结构中获得的至少一个接收机位置，在所述地球模型中反向传播至少一个波场；以及从来自所述地球模型的正向和反向传播波场中确定至少一个复合波场，以及将成像条件应用于来自所述偏移模型的正向传播波场和来自所述地球模型的复合波场，其中，所述成像条件利用存在于复合波场中的多次波来确定感兴趣地下区域的特性，而不生成多次波的相应假事件。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述多次波包括从包括自由表面多次波和内部多次波的组中选择的至少一个。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述利用多次波来获得感兴趣地下区域的特性的方法能够被用于双向波传播方法、波形反演、模型构建或性质估计。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述利用多次波来获得感兴趣地下区域的特性的方法能够在频域或小波域中执行。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述波场包括导出参量。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述导出参量包括残留波场。
7.一种配置成进行包括利用多次波来获得感兴趣地下区域的特性的基于波场的地震数据处理的系统，所述系统包含数据存储设备，具有包括与感兴趣地下区域有关的地球模型和偏移模型的计算机可读数据；处理器，其被配置和安排成执行存储在处理器可访问存储器中的机器可执行指令以便执行包含如下步骤的方法为所述地球模型以及为所述偏移模型确定与感兴趣地下区域有关的模拟几何结构；从从所述模拟几何结构中获得的至少一个激发源，在所述地球模型中正向传播至少一个波场；从从所述模拟几何结构中获得的所述至少一个激发源，在所述偏移模型中正向传播至少一个波场；利用从所述模拟几何结构中获得的至少一个接收机位置，在所述地球模型中反向传播至少一个波场；以及从来自所述地球模型的正向和反向传播波场中确定至少一个复合波场，以及将成像条件应用于来自所述偏移模型的以相反时序访问的正向传播波场和来自所述地球模型的复合波场，其中，所述成像条件利用存在于复合波场中的多次波来确定感兴趣地下区域的特性，而不生成多次波的相应假事件。
8.如权利要求7所述的系统，包括显示感兴趣地下区域的特性的显示设备。
全文摘要
尽管逆时偏移或反演提供了全波形传播能力，但现有技术的方法可从多次波中生成假事件，并因此限于使用没有自由表面多次波的数据。通过消除或极大地减少多次波的伪透射，本发明中的增强型逆时偏移或反演能够正确地使用包含自由表面和内部多次波的数据，并且改善图像质量或性质估计。
文档编号G01V1/28GK102414581SQ201080018965
公开日2012年4月11日 申请日期2010年5月21日 优先权日2009年5月28日
发明者刘伟 申请人:雪佛龙美国公司