地震走时获取方法及基于其的井间地震走时层析成像方法_2

文档序号:9665710阅读:来源:国知局
申请一实施例的地震走时获取方法的流程图;
[0045] 图2为本申请实施例的地震走时获取方法中,共炮集井间地震记录初至拾取示意 图;
[0046] 图3为本申请实施例的地震走时获取方法中高阶多方向程函方程有限差分算法 中所定义的三种类型的网格节点示意图;
[0047] 图4a_4d为本申请实施例的地震走时获取方法中使用一阶差分计算源点的相邻 的走时示意图;其中,图4a为左侧邻点、图4b为右侧邻点、图4c为上侧邻点、图4d为下侧 邻点;
[0048] 图5a_5d为本申请实施例的地震走时获取方法中高阶多方向程函方程有限差分 算法中所使用的四个方向;其中,图5a为方向1、图5b为方向2、图5c为方向3、图5d为方 向4 ;
[0049] 图6a_6c为本申请实施例的地震走时获取方法中均匀网格化慢度模型使用高阶 多方向程函方程有限差分算法计算的走时与理论走时之间的绝对误差分布;其中,图6a为 一阶差分绝对误差、图6b为二阶差分绝对误差、图6c为三阶差分绝对误差;
[0050] 图7为本申请一实施例的井间地震走时层析成像方法的流程图;
[0051] 图8为本申请实施例的井间地震走时层析成像方法中最速下降法中射线追踪示 意图;
[0052] 图9a_9d为本申请实施例的井间地震走时层析成像方法的走时层析成像反演结 果与基于现有技术的走时层析成像反演结果的对比示意图;其中,图9a为真实模型、图9b 为基于现有快速推进法(FMM)的走时层析成像演结果、图9c为二阶多方向有限差分走时层 析成像反演结果、图9d为三阶多方向有限差分走时层析成像反演结果。
【具体实施方式】
[0053] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附 图,对本申请实施例做进一步详细说明。在此,本申请实施例的示意性实施例及其说明用于 解释本申请实施例,但并不作为对本申请实施例的限定。
[0054] 下面结合附图,对本申请实施例的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0055] 参考图1所示,本申请实施例的地震走时获取方法包括以下步骤:
[0056] S11,拾取地震记录的初至,得到其地震走时观测值。井间地震走时层析成像中所 使用的观测数据是地震走时观测值,也就是检波点处接收到的直达波初至。而这些数据则 需要对直达波的波形进行初至提取才能获得。因此,初至提取的精度将直接影响到走时层 析成像的反演效果。对信噪比较高的数据,可使用初至提取算法提取初至,如传统的信噪比 法和能量比法等,或最新的互相关法和数字图像分割法等;对于信噪比较低的数据,也可采 用人工手动拾取的方式提取初至。如图2所示,为共炮集井间地震记录初至拾取示意图,图 2中左侧所示的黑线即为所拾取的初至位置。
[0057]S12,依据所述地震走时观测值建立均匀网格化慢度模型。其中,依据地震走时观 测值建立均匀网格化慢度模型具体包括:
[0058] 根据公式
获取预设初始慢度模型的速度值%,其中,Μ为地震射线条 数,^为第i条地震射线的长度,ti为拾取的第i条地震射线的地震走时观测值;
[0059] 取所述预设初始慢度模型的速度值V。的倒数,获得所述预设初始慢度模型的慢度 值s0;
[0060] 使用正方形网格将所述预设初始慢度模型均匀划分为多个网格节点(即使用正 方形网格将预设初始慢度模型划分成m行η列的离散模型),并将每个网格节点的慢度值赋 值为%,得到均匀网格化慢度模型。
[0061]S13,确定所述均匀网格化慢度模型中源点邻点的地震走时。其中,确定所述均匀 网格化慢度模型中源点邻点的地震走时,具体包括:
[0062] 在所述均匀网格化慢度模型中:
[0063] 将震源所在位置作为源点,将源点标记为近点,并将其地震走时赋值为0 ;对于源 点的邻点(即相邻网格节点)而言,其相邻的网格节点中只有源点的地震走时是已知的,因 此源点的邻点的波前传播时间只能用一阶差分的形式通过源点的地震走时来计算(其中, 源点的邻点如图4a-4d所示)。
[0064] 将除所述近点之外的所有网格节点标记为远点并将其赋值为预设的地震走时初 值;其中,该预设的地震走时初值一般赋予一个足够大的波前传播时间初值(如1〇5)。
[0065] 根据一阶程函方程有限差分公?

仅所述近点的邻点的地震走时;
[0066] 式中,ru为邻点处的地震走时,下角标i和j为该邻点在慢度模型内的索引位 置,为邻点处的慢度值,ri=minCTu.y1+lij)为索引位置和(i+2,j) 处地震走时的最小值,Τ'2=min(Τ' ^lij+1)为索引位置(i,j-1)和(i,j+2)处地 震走时的最小值,h为网格间距。S14,基于高阶多方向程函方程有限差分法确定所述均匀 网格化慢度模型中除所述源点邻点外其他网格节点的地震走时。其中,基于高阶多方向程 函方程有限差分法确定所述均匀网格化慢度模型中除所述源点邻点外其他网格节点的地 震走时,具体包括:
[0067] 将当前近点的所有邻点放入预设的波前窄带中并标记为窄带点;
[0068] 在所述波前窄带中选取其中地震走时最小的窄带点并将其移出所述波前窄带作 为新的近点;
[0069]根据公:
茯取或更新与所 述新的近点相邻的窄带点或远点的地震走时;当然,这里一般要求更新后的值比之前的值 小,式中,Tu为与所述新的近点相邻的窄带点或远点的地震走时,su为其对应的慢度值, !\和T2为近点的地震走时,Δd为节点间距;
[0070] 重复以上步骤,直至所述波前窄带中为空时停止,从而计算出所述均匀网格化慢 度模型中除所述源点邻点外其他网格节点的地震走时。
[0071] 在高阶多方向程函方程有限差分算法中,对于不同的方向以及所采用的不同阶数 的有限差分,上式中的?\、Τ2以及Ad的值是不同的。如图5a_5d所示,为高阶多方向程函 方程有限差分算法中所使用的四个方向。其中方向1为水平方向,方向2为垂直方向,方向 3为主对角线方向,方向4为副对角线方向。计算中需要在这四个方向上分别对走时程函方 程中的偏导进行有限差分离散,并且有限差分可以选择不同的阶数:阶数越高,差分中所使 用的网格节点数越多,精度也就越高。下面所示的表1至表4给出了不同方向、不同阶数的 有限差分中?\、T2以及△d值的选择方法,具体的:
[0072]表1
[0073]
[0074] 表 2
[0075]
[0080] 将方向1和方向2中分别对应的I\、T2以及Ad值代入上面的方程中并求解,可以 得到一个解;将方向3和方向4中分别对应的I\、T2以及△d值代入上面的方程中并求解, 又可以得到一个解。由于T(i,j)的值是未知的,需要检查计算出的两个解T(i,j)是否大 于邻近的!\和T2。通常只有大于1\和T2的解才是被接受的。
[0081] 循环执行步骤S14,直到波前窄带中为空时停止。这样就计算出了均匀网格化慢度 模型中所有网格节点的波前传播时间(即计算出了均匀网格化慢度模型中所有网格节点 的地震走时)。
[0082] 图6a_6c为均匀网格化慢度模型使用高
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