一种高斯束叠前深度偏移方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种高斯束叠前深度偏移方法及装置，方法包括：(1)对采集的地震波数据进行处理生成时间域炮集地震记录数据并确定速度分界面；(2)建立深度域速度结构模型和速度网格模型；(3)根据所述深度域速度结构模型、速度网格模型以及速度分界面对所述时间域炮集记录数据进行射线追踪，生成炮点高斯束和检波点高斯束；(4)根据所述炮点高斯束和检波点高斯束确定总的复值旅行时；(5)对所述的总的复值旅行时进行鞍点扫描，确定最大能量高斯束；(6)根据确定的最大能量贡献的高斯束进行累加成像生成偏移结果。本发明所提到的偏移方法中的射线追踪同时借助于速度网格模型和速度结构模型，提高射线追踪的准确性，提高成像质量。
【专利说明】一种高斯束叠前深度偏移方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油勘探领域，特别是关于石油勘探成像技术，具体的讲是一种高斯束叠前深度偏移成像方法及装置。
【背景技术】
[0002]地震偏移技术是地震资料处理的核心技术。基于波动方程的深度偏移技术主要有两大类=Kirchhoff积分法和波动方程直接解法。Kirchhoff积分法将地下成像点视为可能的绕射点，在高频近似的条件下利用射线方法计算震源点到成像点再到接收点的旅行时和振幅，然后根据计算出的旅行时和振幅对孔径内的地震数据进行叠加。但是传统的KirchhofT积分法偏移采用的射线追踪技术无法处理多波至、焦散、阴影区等复杂波场现象，利用高频射线来近似格林函数对菲涅尔带的影响导致成像分辨率随着深度增加而逐渐变差，从而影响深部结构的成像质量。波动方程直接解法是处理复杂地质构造的有效工具。这类方法从根本上解决了多波至问题以及由速度变化引起的聚焦或焦散效应。全程波逆时偏移方法通过时间域外推来求解全程波方程，允许波场在各个方向传播。逆时偏移方法完全遵循波动方程，不存在倾角限制，可以处理速度场的任意变化，并能正确处理倏逝波，适合处理反转构造问题。但逆时偏移存在稳定性、数值频散等问题，而且基于全程波的逆时偏移方法计算效率很低、成本很高。单程波方法将全程波方程沿深度方向分解为两个上下行独立传播的方程，它能够很好地描述来自于地下界面的一次反射波。单程波方法的缺点是对高陡构造适应能力较差，也不便于处理强对比、陡倾角构造中的回转波，在计算效率方面与Kirchhoff积分法相比还有很大差距。
[0003]射线束类偏移方法是介于Kirchhoff与波动类方法之间的第三类偏移处理方法，而高斯射线束偏移方法是射线束偏移方法的代表。高斯射线束偏移将波场分解到具有一定频率范围的射线束上来实现波场延拓和成像，高斯射线束是一条以射线为中心的能量管，它不仅具有射线的运动学特征，还具有一定的动力学特征。高斯射线束可以在一定程度上克服射线的盲区效应，并且能够自然地实现多波至的格林函数，因此可以提高成像质量。与此同时高斯射线束偏移还具有KirchhofT积分法的优点，计算效率高、能够适应多变的观测系统和闻陆构造等。
[0004]但是，传统的高斯束偏移方法中的射线追踪仅仅是依赖于规则离散的速度网格模型，使用4阶龙格-库塔方法来求解偏微分方程的方法来实现地震波旅行时以及动力学参数的计算，从而形成高斯束能量区域。这种仅仅考虑规则速度网格模型的缺点是在地层分界面上，也即速度反差非常大的地方，射线追踪有时会出错。因为速度是间断的，根据有限差分得到的速度对空间的导数是错误的，所以射线的出射方向计算以及动力学参数的求解出错，进而影响到旅行时的计算以及高斯束的形成。而旅行时的计算是射线类偏移方法的基础，如果旅行时计算的精度不够，那么这些射线就不能正确地模拟地震波前在地下的传播。进而使用这些不可靠的射线进行偏移成像，就会影响成像结果的稳定性和可靠性。
[0005]如附图1所示，速度分界面的倾角为15°，射线入射方向为45°，传统的射线追踪，射线出射方向的计算方法为也，其中a为射线出射角度，dv/dx为速度对空间X方向的一阶偏导数，3W32为速度对空间z方向的一阶偏导数。如图入射方向为45°，代入计算得到da/dt = 0，也即在分界面上射线不会发生偏折，也即出射方向为箭头101所示方向，而事实上这是错误的，因为此时射线和地层法线的夹角是30°，根据施奈尔定律，射线出射方向应该发生如箭头102所示方向那样的偏折。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术中使用不可靠的射线进行偏移成像，就会影响成像结果的稳定性和可靠性的问题，提高成像质量。
[0007]本发明实施例提供了一种高斯束叠前深度偏移方法，方法包括:
[0008](I)对采集的地震波数据进行处理生成时间域炮集地震记录数据并确定速度分界面；
[0009](2)建立深度域速度结构模型和速度网格模型；
[0010](3)根据所述深度域速度结构模型、速度网格模型以及速度分界面对所述时间域炮集记录数据进行射线追踪，生成炮点高斯束和检波点高斯束；
[0011](4)根据所述炮点高斯束和检波点高斯束确定总的复值旅行时；
[0012](5)对所述的总的复值旅行时进行鞍点扫描，确定最大能量高斯束；
[0013](6)根据确定的最大能量贡献的高斯束进行累加成像生成偏移结果。
[0014]此外，本发明还提供了一种高斯束叠前深度偏移装置，装置包括:
[0015]数据采集处理模块，用于对采集的地震波数据进行处理生成时间域炮集地震记录数据并确定速度分界面；
[0016]模型建立模块，用于建立深度域速度结构模型和速度网格模型；
[0017]高斯束生成模块，用于根据所述深度域速度结构模型、速度网格模型以及速度分界面对所述时间域炮集记录数据进行射线追踪，生成炮点高斯束和检波点高斯束；
[0018]旅行时计算模块，用于根据所述炮点高斯束和检波点高斯束确定总的复值旅行时；
[0019]最大能量高斯束确定模块，用于对所述的总的复值旅行时进行鞍点扫描，确定最大能量高斯束；
[0020]偏移模块，用于根据确定的最大能量贡献的高斯束进行累加成像生成偏移结果。
[0021]本发明所提到的偏移方法中的射线追踪同时借助于速度网格模型和速度结构模型，在速度分界上考虑施奈尔定律以及动力学参数的传播矩阵，提高射线追踪的准确性。从而利用更加准确的走时和动力学量进行高斯束叠前深度偏移，提高成像质量。
[0022]为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为现有技术的射线追踪示意图；
[0025]图2为本发明公开的高斯束叠前深度偏移方法的流程图；
[0026]图3为本发明公开的高斯束叠前深度偏移装置的框图；
[0027]图4为本发明实施例中的射线中心坐标系示意图；
[0028]图5为现有的marmuious模型；
[0029]图6为本发明高斯束叠前深度偏移结果。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]本发明公开了一种高斯束叠前深度偏移方法，如图2所示，包括:
[0032]步骤S101，对采集的地震波数据进行处理生成时间域炮集地震记录数据并确定速度分界面；
[0033]步骤S102，建立深度域速度结构模型和速度网格模型；
[0034]步骤S103，根据所述深度域速度结构模型、速度网格模型以及速度分界面对所述时间域炮集记录数据中的各炮点进行射线追踪，生成炮点高斯束和检波点高斯束；
[0035]根据深度域速度结构模型、速度网格模型以及速度分界面对所述时间域炮集记录数据进行射线追踪包括:利用所述深度域速度结构模型和速度网格模型对所述的时间域炮集记录数据中的各炮点分别进行运动学射线追踪和动力学射线追踪。
[0036]运动学射线追踪包括:在速度网格模型内采用4阶龙格-库塔方法求解偏微分方程的方法步进，遇到速度分界面时，根据所述深度域速度结构模型记录的层位、段位信息确定分界面的地层倾角、法线方向及射线出射方向；
[0037]根据确定的分界面的地层倾角、法线方向及射线出射方向确定各炮点的中心射线旅行时；
[0038]动力学射线追踪包括:在速度网格模型内采用4阶龙格-库塔方法求解偏微分方程的方法步进，遇到速度分界面时，根据所述深度域速度结构模型记录的层位、段位信息确定动力学参数，用以确定的动力学参数以决定高斯束的宽度和形状。
[0039]步骤S104，根据所述炮点高斯束和检波点高斯束确定总的复值旅行时；
[0040]步骤S105，对所述的总的复值旅行时进行鞍点扫描，确定最大能量高斯束；
[0041]步骤S106，根据确定的最大能量贡献的高斯束进行累加成像生成偏移结果。
[0042]此外，如图3所示，本发明还提供了一种高斯束叠前深度偏移装置，装置包括:
[0043]数据采集处理模块201，用于对采集的地震波数据进行处理生成时间域炮集地震记录数据并确定速度分界面；
[0044]模型建立模块202，用于建立深度域速度结构模型和速度网格模型；
[0045]高斯束生成模块203，用于根据所述深度域速度结构模型、速度网格模型以及速度分界面对所述时间域炮集记录数据的各炮点进行射线追踪，生成炮点高斯束和检波点高斯束；
[0046]旅行时计算模块204，用于根据所述炮点高斯束和检波点高斯束相交确定总的复值旅行时；
[0047]最大能量高斯束确定模块205，用于对所述的总的复值旅行时进行鞍点扫描，确定最大能量高斯束；
[0048]偏移模块206，用于根据确定的最大能量贡献的高斯束进行累加成像生成偏移结果O
[0049]下面结合具体的实施方式对本发明实施例做进一步详细描述:
[0050](I)激发地震波并记录地震波，按常规处理地震资料流程对野外采集的地震资料进行处理，得到经过常规处理的时间域炮集地震记录，并确定速度分界面；
[0051](2)建立深度域速度结构模型和速度网格模型；
[0052](3)根据建立的深度域速度结构模型、速度网格模型以及速度分界面对时间域炮集记录数据中的各炮点和检波点进行射线追踪，包括进行运动学射线追踪和动力学射线追踪，其中，
[0053]运动学射线追踪具体为:
[0054]在炮点(xs，ys，zs)，使用步骤(2)得到的两种速度模型，进行带结构的射线追踪。带结构的射线追踪同时考虑结构模型和网格模型，其中，运动学射线追踪在网格模型内用4阶龙格-库塔方法求解偏微分方程的方法步进:
【权利要求】
1.一种高斯束叠前深度偏移方法，其特征在于，所述的方法包括: (1)对采集的地震波数据进行处理生成时间域炮集地震记录数据并确定速度分界面； (2)建立深度域速度结构模型和速度网格模型； (3)根据所述深度域速度结构模型、速度网格模型以及速度分界面对所述时间域炮集记录数据进行射线追踪，生成炮点高斯束和检波点高斯束； (4)根据所述炮点高斯束和检波点高斯束相交确定总的复值旅行时； (5)对所述的总的复值旅行时进行鞍点扫描，确定最大能量高斯束； (6)根据确定的最大能量贡献的高斯束进行累加成像生成偏移结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中根据所述深度域速度结构模型、速度网格模型以及速度分界面对所述时间域炮集记录数据进行射线追踪包括:利用所述深度域速度结构模型和速度网格模型对所述的时间域炮集记录数据中的各炮点分别进行运动学射线追踪和动力学射线追踪。
3.如权利要求2所述方法，其特征在于， 所述的运动学射线追踪包括:在速度网格模型内采用4阶龙格-库塔方法求解偏微分方程的方法步进 ，遇到速度分界面时，根据所述深度域速度结构模型记录的层位、段位信息确定分界面的地层倾角、法线方向及射线出射方向； 根据确定的分界面的地层倾角、法线方向及射线出射方向确定中心射线旅行时； 所述的动力学射线追踪包括:在速度网格模型内采用4阶龙格-库塔方法求解偏微分方程的方法步进，遇到速度分界面时，根据所述深度域速度结构模型记录的层位、段位信息确定动力学参数； 根据确定的中心射线旅行时和动力学参数生成炮点高斯束和检波点高斯束。
4.一种高斯束叠前深度偏移装置，其特征在于，所述的装置包括: 数据采集处理模块，用于对采集的地震波数据进行处理生成时间域炮集地震记录数据并确定速度分界面； 模型建立模块，用于建立深度域速度结构模型和速度网格模型； 高斯束生成模块，用于根据所述深度域速度结构模型、速度网格模型以及速度分界面对所述时间域炮集记录数据进行射线追踪，生成炮点高斯束和检波点高斯束； 旅行时计算模块，用于根据所述炮点高斯束和检波点高斯束相交确定总的复值旅行时； 最大能量高斯束确定模块，用于对所述的总的复值旅行时进行鞍点扫描，确定最大能量高斯束； 偏移模块，用于根据确定的最大能量贡献的高斯束进行累加成像生成偏移结果。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的高斯束生成模块利用所述深度域速度结构模型和速度网格模型对所述的时间域炮集记录数据中的各炮点分别进行运动学射线追踪和动力学射线追踪。
6.如权利要求5所述装置，其特征在于，所述的高斯束生成模块包括: 所述的运动学射线追踪包括:在速度网格模型内采用4阶龙格-库塔方法求解偏微分方程的方法步进，遇到速度分界面时，根据所述深度域速度结构模型记录的层位、段位信息确定分界面的地层倾角、法线方向及射线出射方向；根据确定的分界面的地层倾角、法线方向及射线出射方向确定中心射线旅行时；所述的动力学射线追踪包括:在速度网格模型内采用4阶龙格-库塔方法求解偏微分方程的方法步进，遇到速度分界面时，根据所述深度域速度结构模型记录的层位、段位信息确定动力学参数； 根据确定的中心射线 旅行时和动力学参数生成炮点高斯束和检波点高斯束。
【文档编号】G01V1/28GK103995288SQ201410200358
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】梁兼栋, 王磊 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