一种角变换成像方法与装置与流程

本发明涉及地震勘探中反射地震资料处理技术领域，特别涉及一种角变换成像方法与装置。

背景技术：

随着地震勘探的不断发展，实际地震资料处理生产中，主要采用常规共中心点(cmp)道集动校正(nmo)后叠加的方法。它假定地下为水平层状均匀介质，采用cmp抽道集、双曲线动校正、多次覆盖同相叠加的方式实现叠加成像。这在地下构造较为简单，地层倾角较小的情况下，可以得到比较好的叠加剖面。但当地层倾斜或弯曲时，反射点发散，该方法难以实现反射波共反射点同相叠加，使得叠加剖面难以取得较真实的结果。而且所求得的速度为反射界面曲率的函数，没有实际地质意义。为了弥补常规cmp叠加方法的缺陷，国内外的地球物理学者做了大量的科学研究和实践工作，形成了一些较好的成像技术，如倾角校正(dmo)叠加成像技术、共反射面元叠加(crs)技术、椭圆展开成像技术等，取得了一定成果。dmo叠加成像技术是对nmo叠加公式引入地层倾角校正项，将非零炮检距地震记录转化为自激自收地震记录，保证在任何倾斜地层的情况下都能实现共反射点叠加的一种重要技术。但是，dmo技术有诸多假设条件限制，如常速度、倾角或炮检距的限制等。

20世纪90年代，hubral等人提出了一种不依赖于宏观速度模型的反射成像方法——共反射面元叠加(crs)技术。该方法可大幅度地提高地震资料信噪比和分辨率，被视为今后深层和复杂地区地震资料处理方法的重要发展方向。hocht与bergler推导了适合三维情形的crs叠加表达式，该表达式需要八个参数确定走时关系，计算量大，效率低，不实用。此外，该方法存在大偏移距成像精度较差的问题和数据驱动策略导致crs叠加剖面上出现“倾角歧视现象”的问题，导致动力学特征失真并且影响叠后偏移的质量。椭圆展开成像方法的理论基础是射线理论。均匀介质条件下，利用该方法可以对任意形状的反射界面求取唯一正确的共反射点叠加速度，得到真正的零偏移距时间剖面。从而比较好地解决了dmo和crs技术等无法彻底解决的准确求取叠加速度和反射点发散等问题。非均匀介质条件下，上行波速度和下行波速度存在差异，基于均匀介质导出的椭圆展开成像方法不再适应，需做改进。

技术实现要素：

本发明的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种角变换成像方法与装置，通过扫描下行波与上行波的夹角、地层倾角两个参数，消除实际地震波射线速度与椭圆展开方法估算的法向成像速度不同导致的聚焦成像不理想问题，改善成像效果并提高成像精度，并为后续处理提供更好、更多的基础性资料。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种角变换成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤s1，利用炮点、检波点和反射点画圆，将所述圆反射点轨迹拟合曲线；

步骤s2，在所述圆内添加辅助线，所述辅助线包括每个反射点处的角平分线，经几何理论推导可知，该角平分线是倾角为的反射界面的法线。所有的法线相交于一点，该交点也是圆和纵向垂直的直径的交点，在弧上的其他任意一点圆都高于炮检线；相等的角α/2将圆弧分成相等的两段弧；α为入射线和反射线之间的夹角；

步骤s3，根据椭圆展开理论、椭圆展开变换方程和界面倾角与射线参数的关系建立角变换方程

其中，-下行射线与反射线之间夹角的一半，-地下反射界面的倾角，或者中间射线与垂向线的夹角；

步骤s4，根据角变换方程，调整参数，求取角变换叠加剖面。

优选的，步骤s2中所述的椭圆展开变换方程为

其中，l为炮点到检波点的距离，l0为反射点法线在地面出射点与炮点的距离；t0为沿法向的双程旅行时间。

优选的，步骤s2中所述的界面倾角与射线参数的关系式为：

其中，l为炮点到检波点的距离，l0为反射点法线在地面出射点与炮点的距离；t0为沿法向的双程旅行时间。

优选的，步骤s4中，获取角变换叠加剖面时，通过各个展开等时线相切干涉叠加的方法，获得零偏移距剖面。

本发明的另一个目的在于提供一种角变换成像装置，包括轨迹拟合模块、分析辅助模块、角变换模块、角变换叠加剖面模块；

所述轨迹拟合模块，利用炮点、检波点和反射点画圆，用于将所述圆反射点轨迹拟合曲线；

所述分析辅助模块，用于在所述圆内添加辅助线，所述辅助线包括每个反射点处的角平分线，经几何理论推导可知，该角平分线是倾角为的反射界面的法线。所有的法线相交于一点，该交点也是圆和纵向垂直的直径的交点，在弧上的其他任意一点圆都高于炮检线；相等的角α/2将圆弧分成相等的两段弧；α为入射线和反射线之间的夹角；

所述角变换模块，用于根据椭圆展开理论、椭圆展开变换方程和界面倾角与射线参数的关系建立角变换方程

其中-下行射线与反射线之间夹角的一半，-地下反射界面的倾角，或者中间射线与垂向线的夹角；

所述角变换叠加剖面模块，用于根据角变换方程，调整参数，求取角变换叠加剖面。

优选的，所述角变换模块所述的pro变换方程为

其中，l为炮点到检波点的距离，l0为反射点法线在地面出射点与炮点的距离；t0为沿法向的双程旅行时间。

优选的，所述角变换模块中，所述的界面倾角与射线参数的关系式为：

其中，l为炮点到检波点的距离，l0为反射点法线在地面出射点与炮点的距离；t0为沿法向的双程旅行时间。

优选的，角变换叠加剖面模块中，获取角变换叠加剖面时，通过各个展开等时线相切干涉叠加的方法，获得零偏移距剖面。

根据本发明实施例的提供的角变换成像方法与装置，通过扫描下行波与上行波的夹角、地层倾角两个参数，实现地震叠加成像，消除实际地震波射线速度与椭圆展开方法估算的法向成像速度不同导致的聚焦成像不理想问题，改善成像效果并提高成像精度，并为后续处理提供更好、更多的基础性资料。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一种角变换成像方法的流程图；

图2为本发明一种角变换成像装置的连接结构框图；

图3为地震波射线传播示意图；

图4为本发明实施例中均匀介质时角变换射线图；

图5为本发明实施例中建立的参数模型示意图；

图6为本发明实施例中参数模型中地层倾角扫描结果示意图；

图7为本发明实施例参数模型中入射角α/2扫描结果示意图；

图8本发明实施例参数模型中地层倾角为45°时角变换叠加剖面。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例的提出一种角变换成像方法，包括以下步骤：

步骤s1，利用炮点、检波点和反射点画圆，将所述圆反射点轨迹拟合曲线。

步骤s2，在所述圆内添加辅助线，所述辅助线包括每个反射点处的角平分线，经几何理论推导可知，该角平分线是倾角为的反射界面的法线。所有的法线相交于一点，该交点也是圆和纵向垂直的直径的交点，在弧上的其他任意一点圆都高于炮检线；相等的角α/2将圆弧分成相等的两段弧；α为入射线和反射线之间的夹角。

步骤s3，根据椭圆展开理论、椭圆展开变换方程和界面倾角与射线参数的关系建立角变换方程

从椭圆展开理论已知，椭圆展开变换方程为

界面倾角与射线参数的关系式为：

其中，l为炮点到检波点的距离，l0为反射点法线在地面出射点与炮点的距离；t0为沿法向的双程旅行时间。

进而变换得出角变换方程

其中，-下行射线与反射线之间夹角的一半，-地下反射界面的倾角，或者中间射线与垂向线的夹角；

角变换方程，对于均匀介质来说，它绝对准确，通过该方程，我们可以实现角变换地震数据成像。

步骤s4，根据角变换方程，调整参数，求取角变换叠加剖面。在步骤s4中，获取角变换叠加剖面时，通过各个展开等时线相切干涉叠加的方法，获得零偏移距剖面。

如图5所示，模型示意图有六组炮检对，地下有一个反射地层，地层倾角45°，这六组炮检对在该反射地层上有同一个反射点。由于反射点相同，因此图中直线l0为六组炮检的公共法线；反射地层右下方的曲线为共反射点时距曲线。

图6-图8为上述模型的处理结果。图6为地层倾角扫描结果，可以看到各时距曲线相交时的地层倾角为45°与模型一致。需要说明的是地层倾角为本模型中选取的值；根据本发明提供的方法建立的本模型，可以根据实际情况设定任意地层倾角。图7为入射角α/2扫描结果，其中α/2＝25°。图8为地层倾角为45°时角变换叠加剖面，各个展开等时线相切干涉叠加，成功获得零偏移距剖面。

本发明的另一个目的在于提供一种角变换成像装置，包括轨迹拟合模块1、分析辅助模块2、角变换模块3、角变换叠加剖面模块4；

所述轨迹拟合模块1，利用炮点、检波点和反射点画圆，用于将所述圆反射点轨迹拟合曲线；

所述分析辅助模块2，用于在所述圆内添加辅助线，所述辅助线包括每个反射点处的角平分线，经几何理论推导可知，该角平分线是倾角为的反射界面的法线。所有的法线相交于一点，该交点也是圆和纵向垂直的直径的交点，在弧上的其他任意一点圆都高于炮检线；相等的角α/2将圆弧分成相等的两段弧；α为入射线和反射线之间的夹角；

所述角变换模块3，用于根据椭圆展开理论、椭圆展开变换方程和界面倾角与射线参数的关系建立角变换方程；

从椭圆展开理论已知，椭圆展开变换方程为参照上述公式1；界面倾角与射线参数的关系式为参照上述公式2；角变换方程为参照上述公式3。

角变换叠加剖面模块4，根据角变换方程，调整参数，通过各个展开等时线相切干涉叠加的方法,求取角变换叠加剖面,即获得零偏移距剖面。

结合附图3-8可知，参考上述实施例中的模型示意图有六组炮检对，地下有一个反射地层，地层倾角45°，这六组炮检对在该反射地层上有同一个反射点。图6-图8为模型的处理结果。图6为地层倾角扫描结果，可以看到各时距曲线相交时的地层倾角为45°，与模型一致。图7为入射角α/2扫描结果，其中α/2＝25°。图8为地层倾角为45°时角变换叠加剖面，各个展开等时线相切干涉叠加，成功获得零偏移距剖面。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。