三维Born-Kirchhoff变步长插值成像方法
【专利摘要】本发明涉及一种三维Born-Kirchhoff变步长插值成像方法，包括以下步骤：1)将待勘探的介质按照设定的等间隔沿着X、Y和Z三个方向划分网格，以地表为起始点将向着待勘探深度的方向定义为Z方向，将每个深度层所对应的平面定义为X0Y平面；2)将相邻两个Z方向网格之间的距离定义为小沿拓步长，并将相邻两个或两个以上的Z方向网格之间的距离定义为大沿拓步长；4)采用Born-Kirchhoff插值方法计算每一小沿拓步深度上所有网格点的地震波场；5)将所有小沿拓步深度上每一网格点的地震波场通过地震成像条件完成地震成像。本发明可以广泛应用于石油地震勘探复杂构造的地震偏移成像过程中。
【专利说明】三维Born-Ki rchhoff变步长插值成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种地震偏移成像方法，特别是关于一种适用于复杂构造勘探的三维 Born-Kirchhoff (波恩-克希霍夫）变步长插值的地震偏移成像方法。
【背景技术】
[0002] 目前，地震叠前深度偏移方法可以分为Kirchhoff类、单程波动方程类和双程波 动方程类。其中，Kirchhooff类偏移方法具有计算效率高的优点，但是由于其存在高频近 似和多路径等问题而无法满足复杂构造勘探的要求；波动方程类的偏移方法较Kirchhoff 类方法的计算效率较低，但是计算精度有大幅度的提高，其中，单程波动方程法具有节省内 存和计算效率高的优点，但是其受到倾角的限制，最大成像角度不超过90度，而且单程波 动方程的沿拓步长通常较小，限制了其计算效率；双程波动方程偏移克服了单程波动方程 偏移的倾角限制，但是其为了避免数值频散和保证计算精度，其波场沿拓步长通常比单程 波动方程法更小，导致双程波动方程法的计算量十分巨大。
[0003] 随着油气勘探开发的进一步深入以及计算机资源的飞速发展，大面积的三维地震 勘探已经在全国和全球范围内开展，但是现有地震偏移成像方法仍然无法满足海量地震数 据处理的要求。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够满足海量地震数据处理要求且能够 大幅度提高地震成像计算效率的基于单程波动方程的三维Born-Kirchhoff变步长插值成 像方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种三维Born-Kirchhoff变步长插 值成像方法，其包括以下步骤：1)将待勘探的介质按照设定的等间隔沿着X、Y和Z三个方 向划分网格，每一网格的四个顶点为网格点，其中，以地表为起始点将向着待勘探深度的方 向定义为Z方向，将待勘探的地下复杂非均匀介质沿Z方向等间隔划分为不同的深度层，并 将每个深度层所对应的平面定义为Χ0Υ平面；2)将相邻两个Z方向网格之间的距离定义为 小沿拓步长，并将相邻两个或两个以上的Z方向网格之间的距离定义为大沿拓步长，以地 表位置为零点，能被小沿拓步长整除的深度为小沿拓步深度，能被大沿拓步长整除的深度 为大沿拓步深度；3)利用地震波场沿拓方法计算每一大沿拓步深度z i+1 = zd δ z上的地 震波场，其中，Zi和zi+1分别为第i和第i+1个大沿拓步深度，S ζ为大沿拓步长；4)采用 Born-Kirchhoff插值方法计算每一小沿拓步深度上所有网格点的地震波场；5)将所有小 沿拓步深度上每一网格点的地震波场通过地震成像条件完成地震成像。
[0006] 所述步骤4)采用Born-Kirchhoff插值方法计算每一小沿拓步长深度的地震波 场，具体过程为：4. 1)计算每一小沿拓步深度上的某一网格点X = (X，y，z)向上投影到相 邻大沿拓步深度上的投影网格点，同时在大沿拓步深度上以此投影网格点为中心寻找相邻 的8个网格点，并将大沿拓步深度上的九个网格点定义为插值网格点；4. 2)计算每一小沿 拓步深度上的某一网格点χ = (X，y, z)到其之上邻近大沿拓步深度上每一插值网格点X = (Xi，yi，zj的空间距离，S卩
【权利要求】
1. 一种三维Born-Kirchhoff变步长插值成像方法，其包括以下步骤： 1) 将待勘探的介质按照设定的等间隔沿着X、Y和Z三个方向划分网格，每一网格的四 个顶点为网格点，其中，以地表为起始点将向着待勘探深度的方向定义为Ζ方向，将待勘探 的地下复杂非均匀介质沿Ζ方向等间隔划分为不同的深度层，并将每个深度层所对应的平 面定义为Χ0Υ平面； 2) 将相邻两个Ζ方向网格之间的距离定义为小沿拓步长，并将相邻两个或两个以上的 Ζ方向网格之间的距离定义为大沿拓步长，以地表位置为零点，能被小沿拓步长整除的深度 为小沿拓步深度，能被大沿拓步长整除的深度为大沿拓步深度； 3) 利用地震波场沿拓方法计算每一大沿拓步深度zi+1 = Zi+ δ ζ上的地震波场，其中， Zi和zi+1分别为第i和第i+Ι个大沿拓步深度，δ ζ为大沿拓步长； 4) 采用Born-Kirchhoff插值方法计算每一小沿拓步深度上所有网格点的地震波场； 5) 将所有小沿拓步深度上每一网格点的地震波场通过地震成像条件完成地震成像。
2. 如权利要求1所述的三维Born-Kirchhoff变步长插值成像方法，其特征在于：所 述步骤4)采用Born-Kirchhoff插值方法计算每一小沿拓步长深度的地震波场，具体过程 为： 4.1)计算每一小沿拓步深度上的某一网格点x= (x，y，z)向上投影到相邻大沿拓步 深度上的投影网格点，同时在大沿拓步深度上以此投影网格点为中心寻找相邻的8个网格 点，并将大沿拓步深度上的九个网格点定义为插值网格点； 4. 2)计算每一小沿拓步深度上的某一网格点X = (X，y, ζ)到其之上邻近大沿拓步深度 上每一插值网格点X = (Xi，yi，Zi)的空间距离，S卩
； 4. 3)计算每个小沿拓步深度所在深度上Zj的参考速度V(l和速度扰动大小
，其中，v为每个小沿拓步深度所在深度\对应的速度值，V(l为每个小沿拓步深 度所在深度^对应的参考速度； 4. 4)采用Born-Kirchhoff插值方法计算每一小沿拓步深度上每一网格点的地震波 场，其中： Born-Kirchhoff插值方程表示为：
式中，
为插值后的小沿拓步深度Zi+Az上的地震波场，u(x， Zi)为大沿 拓步深度Zi上的地震波场，i为虚数单位，ΛΖ为深度方向网格大小，1? = ω/ν(ι为背景波 数，ω为地震波频率； 对方程（1)进行离散化：
(2) 其中，
是加权因子，j为小沿拓步深度上的待插值点的 网格号，k为大沿拓步深度上的插值点号。
3.如权利要求1或2所述的三维Born-Kirchhoff变步长插值成像方法，其特征在于： 所述步骤3)中地震波场沿拓方法采用分裂步Fouier法和Fourier有限差分法中的一种。
【文档编号】G01V1/28GK104216012SQ201410428692
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】符力耘, 孙伟家 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所