一种无射线追踪的回折波低阶多项式层析成像方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种无射线追踪的回折波低阶多项式层析成像方法及装置，该方法包括：拾取叠前炮集，对拾取的叠前炮集以单炮为单位分选初至数据，对分选后的初至数据按照偏移距递增方式排序，形成0～x范围内的初至曲线；以偏移距为横坐标、初至时间为纵坐标，对0～x范围内的初至曲线进行低阶多项式最小二乘法整体拟合，得到每一单炮初至对应的多项式系数；整体拟合选择的多项式为多项式根加权求和进行快速积分的多项式；根据多项式系数获得对应地每一单炮初至的慢度曲线；根据每一单炮初至的慢度曲线获得选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的速度和深度；根据选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的速度和深度插值成三维速度场。
【专利说明】一种无射线追踪的回折波低阶多项式层析成像方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及地震数据处理【技术领域】，特别涉及一种无射线追踪的回折波低阶多项式层析成像方法及装置。
【背景技术】
[0002]旅行时层析成像方法是地震数据处理中，利用地震波旅行时对地下介质进行速度成像的重要方法。旅行时层析成像的首要步骤是将介质速度场参数化。依据速度参数化时对地下构造情况的认识和简化，通常将旅行时层析成像方法划分为3类情形:
[0003](I)速度场全离散化的旅行时层析成像方法。本类方法将介质速度场参数化为离散网格，设定速度分布在离散网格节点上。节点间的速度为常数，也可以渐变。本类方法的优势是对地下速度分布无任何假定，可以适应任意复杂或简单的速度场，缺点是由于波在速度场中的传播为强非线性问题，因此求解时形成超定或欠定方程组，且未知数的数量极大，导致求解困难和存在多解性，需要对求解尽可能进行约束，例如建立高精度的初始速度模型；
[0004](2)层状介质的折射波旅行时层析成像方法。本类方法限定介质为层状模型，波以折射波形式传播。折射波旅行时层析成像是一个线性反演过程，优点是反演较为稳定。但层状介质的假设并不总是对应真实的地质情况，尤其是复杂地质构造，因此本类方法对地下介质过于简化，应用受到限制；另外本类方法同样存在多解性的问题；
[0005](3)连续介质回折波旅行时层析成像方法。连续介质即是限定介质为厚度极小的薄层，地震波在其中以回折波形式传播，自炮点向下传播到一定深度后回折至接收点。该类技术限定地下为连续介质中应用，回折波旅行时层析成像最大优点是能充分对近地表尤其是极浅层进行采样。另外，回折波还能到达比传统射线更深的深度，因此在浅层和深层可以得到较其他方法更高精度的速度模型。
[0006]对于上述三种方法来说，在实际地震资料中，低信噪比资料的初至拾取误差将严重影响慢度精度，并且地下介质中频繁出现的低速带以及速度突变所引起的地震波初至曲线不连续也使初至曲线求导运算非常困难。常规处理均采用初至曲线局部平滑来克服这些问题，但局部平滑使初至曲线偏离连续介质应有的变化趋势，从而使反演的回折点速度不可靠；另外，回折点深度的积分计算量很大，是体现计算效率的关键点。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术的问题，本发明提出一种无射线追踪的回折波低阶多项式层析成像方法及装置，克服无射线追踪回折波层析成像技术在计算慢度曲线时受到低速带、速度突变引起的初至曲线不连续，以及低信噪比资料上拾取的初至误差的影响。
[0008]为实现上述目的，本发明提供了一种无射线追踪的回折波低阶多项式层析成像方法，该方法包括:
[0009]拾取叠前炮集，对拾取的叠前炮集以单炮为单位分选初至数据，对分选后的初至数据按照偏移距递增方式排序，形成O~X范围内的初至曲线；其中，X为偏移距；
[0010]以偏移距为横坐标、初至时间为纵坐标，对O~X范围内的初至曲线进行低阶多项式最小二乘法整体拟合，得到每一单炮初至对应的多项式系数；其中，所述整体拟合选择的多项式为:多项式根加权求和进行快速积分的多项式；
[0011]根据所述多项式系数获得对应地每一单炮初至的慢度曲线；
[0012]根据所述每一单炮初至的慢度曲线获得选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的速度和深度；
[0013]根据选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的速度和深度插值成三维速度场。
[0014]优选地，所述选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的速度获取方法为:
[0015]对每一单炮初至的慢度曲线在O~X范围内任取M点为回折波回折点；
[0016]求出点i对应位置的慢度曲线值的倒数，得到点i的速度；其中，i = 1，2，…，M。
[0017]优选地，所述选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的深度获取方法为:
[0018]对点i的深度采用积分公式获得；其中，所述积分公式为:
【权利要求】
1.一种无射线追踪的回折波低阶多项式层析成像方法，其特征在于，该方法包括: 拾取叠前炮集，对拾取的叠前炮集以单炮为单位分选初至数据，对分选后的初至数据按照偏移距递增方式排序，形成O?X范围内的初至曲线；其中，X为偏移距； 以偏移距为横坐标、初至时间为纵坐标，对O?X范围内的初至曲线进行低阶多项式最小二乘法整体拟合，得到每一单炮初至对应的多项式系数；其中，所述整体拟合选择的多项式为:多项式根加权求和进行快速积分的多项式； 根据所述多项式系数获得对应地每一单炮初至的慢度曲线； 根据所述每一单炮初至的慢度曲线获得选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的速度和深度； 根据选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的速度和深度插值成三维速度场。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的速度获取方法为: 对每一单炮初至的慢度曲线在O?X范围内任取M点为回折波回折点； 求出点i对应位置的慢度曲线值的倒数，得到点i的速度；其中，i = 1，2，…，M0
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的深度获取方法为: 对点i的深度采用积分公式获得；其中，所述积分公式为:
r包、 Zi=-1 cosh-1 -办、dx π( dt\
X^xJiy 其中，Zi为回折点i对应的深度，Xi为点i对应的偏移距。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每一单炮初至的慢度曲线获取的方法为: 根据所述多项式系数获得多项式表达式； 对所述多项式表达式进行求导，获得每一单炮初至的慢度曲线。
5.一种无射线追踪的回折波低阶多项式层析成像装置，其特征在于，该装置包括: 初至曲线获取单元，用于拾取叠前炮集，对拾取的叠前炮集以单炮为单位分选初至数据，对分选后的初至数据按照偏移距递增方式排序，形成O?X范围内的初至曲线；其中，X为偏移距； 拟合单元，用于以偏移距为横坐标、初至时间为纵坐标，对O?X范围内的初至曲线进行低阶多项式最小二乘法整体拟合，得到每一单炮初至对应的多项式系数；其中，所述整体拟合选择的多项式为:多项式根加权求和进行快速积分的多项式； 慢度曲线获取单元，用于根据所述多项式系数获得对应地每一单炮初至的慢度曲线；回折波回折点的速度和深度获取单元，用于根据所述每一单炮初至的慢度曲线获得选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的速度和深度； 插值单元，用于根据选定的每个单炮初至对应地回折波回折点的速度和深度插值成三维速度场。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述回折波回折点的速度和深度获取单元包括:回折波回折点获取模块和第一计算模块；其中， 所述回折波回折点获取模块，用于对每一单炮初至的慢度曲线在O~X范围内任取M点为回折波回折点； 所述第一计算模块，用于求出点i对应位置的慢度曲线值的倒数，得到点i的速度；其中，i = 1，2，-,M0
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述回折波回折点的速度和深度获取单元还包括第二计算模块；其中， 所述第二计算模块，用于对点i的深度采用积分公式获得；其中，所述积分公式为:
其中，Zi为回折点i对应的深度，Xi为点i对应的偏移距。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述慢度曲线获取单元包括:多项式获取模块和求导模块；其中， 所述多项式获取模块，用于根据所述多项式系数获得多项式表达式； 所述求导模块，用于对所述多项式表达式进行求导，获得每一单炮初至的慢度曲线。
【文档编号】G01V1/28GK104181592SQ201410431389
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】熊登, 柯本喜 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司