一种高精度紧致差分逆时偏移成像方法及其设备

1.本说明书涉及一种高精度紧致差分逆时偏移成像方法及其设备，属于油气勘探地球物理领域。


背景技术：

2.在地震勘探开发领域中，逆时偏移成像是地震资料数据处理不可或缺的关键步骤之一。随着我国勘探的不断深入，勘探重点逐渐转向岩性储层，对于高精度成像需求日趋旺盛。逆时偏移成像技术能够获得高精度、高保幅的地震剖面，但传统的基于中心有限差分格式的逆时偏移成像方法提高精度的能力有限，并且精度的提高往往以牺牲计算效率为代价。逆时偏移成像的精度与效率制约着地震资料数据处理的效果和成本，随着我国油气勘探开发的不断深入发展，采集数据量日益增大，因此，如何在提高成像精度的同时降低生产成本，是我国油气勘探领域面临的关键问题之一。
3.基于此，亟需一种能够在保证计算效率的同时，能够提高计算精度的逆时偏移成像方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种高精度紧致差分逆时偏移成像方法及其设备，其时间上为二阶中心有限差分格式，空间上为四阶紧致有限差分格式，它可以解决当前同阶中心有限差分格式计算精度较低的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
6.在第一方面，提供一种高精度紧致差分逆时偏移成像方法，包括：
7.输入偏移速度模型和地震记录，同时设置成像参数，根据所述偏移速度模型、地震记录和成像参数生成地震波场
8.沿时间正向传播的方向对地震波场进行延拓，并存储每个时刻的波场值，生成正向延拓波场，其中，延拓的具体方式如下:
9.其中，为声压关于空间坐标x的二阶导数，为为声压关于空间坐标z的二阶导数，u(x,z)为声压， v(x,z)为速度，t表示时间，x和z为空间坐标，f(t)为震源时间函数；
10.基于如下方式确定：
[0011][0012]
基于如下方式确定：
[0013][0014]
沿时间反向传播方向对检波点波场进行逆时延拓，生成反向延拓波场；
[0015]
对所述正向延拓波场和反向延拓波场进行互相关成像，生成逆时偏移剖面；
[0016]
对各炮点的逆时偏移剖面进行叠加，得到成像结果。
[0017]
在第二方面，提供一种电子设备，包括：
[0018]
至少一个处理器；以及，
[0019]
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0020]
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的方法。
[0021]
与现有技术相比，本发明的方法通过输入偏移速度模型和地震记录，同时设置成像参数，根据所述偏移速度模型、地震记录和成像参数生成地震波场；沿时间正向传播的方向对地震波场进行延拓，并存储每个时刻的波场值，生成正向延拓波场；沿时间反向传播方向对检波点波场进行逆时延拓，生成反向延拓波场；对所述正向延拓波场和反向延拓波场进行互相关成像，生成逆时偏移剖面；对各炮点的逆时偏移剖面进行叠加，得到成像结果。从而在声波方程逆时偏移成像时，通过有限差分格式计算实现更高精度的成像。
附图说明
[0022]
图1为本说明书实施例所提供的流程示意图；
[0023]
图2为本说明书实施例中的偏移速度模型图；
[0024]
图3为本说明书实施例中的地震记录图；
[0025]
图4为本说明书实施例中第35炮在第1s时的正向延拓波场图；
[0026]
图5为本说明书实施例中第35炮在第1s时的反向延拓波场图；
[0027]
图6为本说明书实施例中互相关成像得到的逆时偏移剖面图；
[0028]
图7为本说明书实施例中的叠加剖面图；
[0029]
图8为本说明书实施例中的最终成像结果。
具体实施方式
[0030]
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0031]
在第一方面，如图1所示，图1为本说明书实施例所提供的高精度紧致差分逆时偏移成像方法的流程示意图，具体包括：
[0032]
s1，输入偏移速度模型和地震记录，同时设置成像参数，根据所述偏移速度模型、地震记录和成像参数生成地震波场。
[0033]
这里的成像参数包括模型的空间采样步长dx和dz，时间采样步长dt，最大计算时间 t
max
，震源子波频率f，炮数ns，炮间隔ds，接收点数nr，以及接收点间隔dr。
[0034]
s2，沿时间正向传播的方向对地震波场进行延拓，并存储每个时刻的波场值，生成正向延拓波场
[0035]
地震波场的延拓采用二维声波方程，如下所示：
[0036][0037]
式中，u(x,z)为声压，v(x,z)为速度，t表示时间，x和z为空间坐标，f(t)为震源时间函数。
[0038]
正向延拓以雷克子波做震源，从时间t＝0开始直至达到设定的最大计算时间t
max
，并在延拓过程中对每个离散时刻的地震波场进行存储。
[0039]
对(1)式的求解采用时间二阶中心差分，空间四阶紧致差分格式，其中，求解声压u(x,z) 关于空间坐标x的二阶导数的空间四阶紧致差分格式如下所示：
[0040][0041]
同理，求解声压u(x,z)关于空间坐标z的二阶导数的空间四阶紧致差分格式如下所示：
[0042][0043]
式(2)和式(3)中，m和n分别为偏移速度模型的横、纵向网格点数。
[0044]
这样，式(1)的时间为二阶中心差分，空间为四阶紧致差分的离散格式可写为：
[0045][0046]
其中，和分别为声压u(x,z)关于空间坐标x和z的二阶导数，分别由式(2) 和式(3)计算得到。
[0047]
s3，沿时间反向传播方向对检波点波场进行逆时延拓，生成反向延拓波场。
[0048]
反向延拓所采用的和与正向延拓时相同。从最大时间开始t
max
，沿时间反向传播方向对检波点波场进行逆时延拓，直至达到t＝0时刻。
[0049]
s4，对所述正向延拓波场和反向延拓波场进行互相关成像，生成逆时偏移剖面。
[0050]
例如，这里的互相关成像条件可以采用一种震源归一化成像条件：
[0051][0052]
根据实际需要，也可以采用其他的互相关成像方式。式中，r
im
(x,z)为成像结果， f(x,z,t)为正向延拓波场，b(x,z,t)为反向延拓波场。
[0053]
s5，对各炮点的逆时偏移剖面进行叠加，得到成像结果。
[0054]
对多炮逆时偏移剖面进行叠加，得到叠加剖面，并对叠加剖面进行拉普拉斯滤波，滤除低频噪音，得到最终成像结果。
[0055]
通过输入偏移速度模型和地震记录，同时设置成像参数，根据所述偏移速度模型、地震记录和成像参数生成地震波场；沿时间正向传播的方向对地震波场进行延拓，并存储每个时刻的波场值，生成正向延拓波场；沿时间反向传播方向对检波点波场进行逆时延拓，生成反向延拓波场；对所述正向延拓波场和反向延拓波场进行互相关成像，生成逆时偏移剖面；对各炮点的逆时偏移剖面进行叠加，得到成像结果。从而在声波方程逆时偏移成像时，通过有限差分格式计算实现更高精度的成像。
[0056]
为更加详细地说明本发明的方法，给出本发明在marmousi模型中的实际应用效果，具体流程如图1所示。输入偏移速度模型(如图2所示)，地震记录(如图3所示)，同时设置成像参数：模型的网格点数为1360x700，其空间采样步长为5m，时间采样步长为0.3ms，最大计算时间为2.1s，震源子波频率为30hz，炮数为68，炮间隔为100m，接收点数为1360，接收点间隔为5m。注意，图3是展示了第35炮的地震记录图，并非全部的地震记录。沿时间正向传播的方向对地震波场进行延拓，并存储每个时刻的波场值，以第35炮为例，图 4是第35炮在第1s时的正向延拓波场。沿时间反向传播方向对检波点波场进行逆时延拓，并对正、反向延拓过程中同一时刻的波场进行互相关成像，得到逆时偏移剖面；图5是第 35炮在第1s时的反向延拓波场，图6是进行互相关成像得到的逆时偏移剖面图。对多炮逆时偏移剖面进行叠加，并对叠加剖面进行拉普拉斯滤波，滤除低频噪音，得到最终成像结果，图7为滤波前的叠加剖面图，图8为滤波后的最终成像结果，可以看到，本发明所述方法能够含有复杂构造的marmousi模型进行准确成像，特别是对于深部层位成像。
[0057]
在第二方面，本说明书实施例还提供一种电子设备，所述设备包括：
[0058]
至少一个处理器；以及，
[0059]
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0060]
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的方法。
[0061]
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0062]
以上所述仅为本说明书的一个或多个实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书的一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。