的传播信息，最终获得的偏移成像剖面缺少岩性信息，本发明的方法同时考 虑了地震波纵、横向上传播的信息，包含了更全面的岩性信息，提高了岩性解释的准确性。
[0036] 本发明具有以下优点：
[0037] 1)将地震波动方程沿垂向和横向方向分解，同时考虑了地震波垂向和横向方向上 的传播信息，包含了更丰富的岩性信息，提高了岩性解释的准确性
[0038] 2)在计算各方向上的单程波场值时，使用宽波场外推步长和线性插值的方法，提 高了偏移计算效率；
[0039] 3)垂向和横向方向上各波场值加权叠加所得的总波场值，提高了偏移成像精度， 偏移剖面上构造形态清晰，提高了构造解释的准确性，利于指导山地高陡构造区油气藏的 勘探开发。
【附图说明】
[0040] 图1为算法实现流程图；
[0041] 图2为盐丘速度模型；该图横坐标表示地震道数，纵坐标表示深度；二维盐丘模 型构造复杂、横向速度变化剧烈，尤其是中间高速部分的盐丘，是成像的难点，该模型的速 度场参数为：横向采样点为256,纵向采样点为256,横向采样间隔为15m，纵向采样间隔为 5m ；
[0042] 图3为波场正演模拟；参数与图2速度模型参数相同，从图可以看出，盐丘中间高 速部分地震波绕射比较严重；
[0043]图4是地震波优势传播方向为横向上的偏移成像剖面；该图的横坐标为地震道 数，纵坐标为剖面的深度；从图中可看出模型的基本构造形态，但盐丘边界不连续，同相轴 不很清晰但近偏移距和远偏移距处地层没有成像（图中黑色框部分），对比图3正演模拟， 盐丘中间高速部分地震波绕射得到收敛，地震波频散消失，只是在盐丘底部两边拐角处还 存在绕射影子，如图箭头所示；
[0044]图5是地震波优势传播方向为垂向上的偏移剖面；该图的横坐标为地震道数，纵 坐标为剖面的深度；从图中可看出模型的基本构造形态，但盐丘边界不连续，同相轴不清 晰，对比图4,地震波振幅变弱，但近偏移距和远偏移距出成像效果好，且盐丘底部两边拐角 处绕射消失，成像效果好；
[0045]图6是本发明方法偏移剖面；该图的横坐标为地震道数，纵坐标为剖面的深度；对 比图4以及图5,可以看出其构造形态更清晰，断层面更整齐，地震波振幅明显得到加强，且 同相轴连续性好，绕射全部消失，特别是图中黑色方框所示的构造特征比图4、图5更明显
【具体实施方式】：
[0046] 为了获得偏移成像剖面，采用本发明的偏移成像方法对二维盐丘模型进行叠前深 度偏移成像。该模型的速度场参数：横向米样点为256,纵向米样点为256,横向米样间隔 为15m，纵向采样间隔为5m。图2为二维盐丘模型的速度模型。对比图3、图4,本发明提出 偏移方法取得很好的成像结果。图5成像效果相对于图3和图4有了明显的改善，图5的 盐丘构造形态更清晰，构造边界更明显，特别是盐丘高陡部位的波场更清晰，构造形态更明 显，绕射波更收敛，如图中黑色方框所示。从整体上看，本发明提出的基于VTI介质双向波 场叠加的叠前深度偏移对强横向速度变化的介质具有更高的描述精度。
【主权项】
1.本发明涉及一种基于VTI介质双向波场叠加的叠前深度偏移方法，其特征在于包括 如下步骤： 步骤1利用傅里叶变换的微分性质，在右手螺旋坐标系中将三维全波列方程从时间一 空间域变换到频率一波数域，表达式如下：其中：kx、k#Pkz分别为x、y、z方向上的波数，单位为：/m;v为介质速度，单位为：m/s; ?为角频率，单位为：Hz;u(? ;kx，ky，kz)为频率一波数域地震波场值； 步骤2将（1)式沿垂向和横向分别进行因式分解，分别得到x、y、z方向上的波数kx、ky 和kz，进而获得地震波各传播方向上的单程波动方程，表达式如下：其中：在垂向z方向上，上行波取" + "，下行波取在横向x方向上，右行波取" + "， 左行波取在横向y方向上，前行波取"+"，后行波取 步骤3利用三维相移法计算地震波各传播方向上的波场外推计算式，其表达式如下：u(? ；kx,ky,z+Az) =u(? ；kx,ky,z) ? exp(kz ? Az) (5) u(? ；x+Ax,ky,kz) =u(? ；x,ky,kz) ? exp(kx ? Ax) (6) u(? ；kx,y+Ay,kz) =u(? ；kx,y,kz) ? exp(ky ? Ay) (7) 其中：Ax、Ay、Az为垂向方向和横向方向上波场延拓步长； 步骤4以宽延拓步长队?Aa和线性插值的方法计算地震波各传播方向上的波场值， 表达式如下：其中：iG[1，3]，Aa分别取Ax、Ay、AZ叫、]12和n3的取值范围为niG[1，NJ、n2G[1，N2]和n3G[1，N3]; 步骤5利用各方向上地震波场值所占权重系数a、0和Y，加权叠加计算总波场值， 表达式如下： u (?；x, y, z) = a ? u (? ;x, y, z+r^ ? A z) + 0 ? u (?；x+n2 ? A x, y, z) (11) +y?u(? ；x,y+n3 ?Ay,z) 步骤6以宽延拓步长?Az、n2 ?Ax和n3 ?Ay延拓计算各反射点的总波场值，并以 相关型成像原理对地震数据进行偏移成像，获得最终的偏移成像剖面。2. 根据权利要求1所述的一种基于VTI介质双向波场叠加的叠前深度偏移方法，其特 征在于：步骤4中宽延拓步长队?Aa在垂向方向上取值小于等于地震剖面上能分辨出的 地层最小厚度，横向上宽延拓步长的取值小于等于相邻地质体的最小宽度。3. 根据权利要求1所述的一种基于VTI介质双向波场叠加的叠前深度偏移方法，其特 征在于：步骤4中利用线性插值的方法计算波场值的具体实现过程为：将上下行波波场延 拓补偿扩展到K?Az，假设在深度z+K?Az处的波场u〇 ;x,y,z+K?Az)是通过在深 度2处的波场u〇 ;x,y,z)以延拓步长N"Az向下延拓得到的已知值，贝在深度2到深度 z+K?Az之间某点处的波场u〇 ;x,y,z+h?Az)(其中1彡n#NJ可以通过在深度2处 的波场值u〇 ;x,y,z)和在深度z+K?Az处的波场值u〇 ;x,y,z+K?Az)分别向下和向 上延拓计算得到；则以深度延拓步长向下延拓在深度2处的波场u〇 ;x,y,z)得到在深度 z+h?Az处的一个波场值屮（《 ;x,y,z+h?Az);通过在深度z+K?Az处的波场u(? ; x,y,z+K?Az)向上延拓可得到在深度z+h?Az处的另一波场值u2〇 ;x,y,z+h?Az)， 然后将波场值ujcoAyj+n"Az)和112〇Ayj+n"Az)通过线性插值的方法获得 在深度z+h?Az处的波场值u(? ;x,y,z+h?Az);同理可分别求得横向上x+n2 ?Ax和 y+n3 ?Ay处的波场值u(? ;x+n2 ?Ax,y,z)和u(? ;x,y+n3 ?Ay,z)。4. 根据权利要求1所述的一种基于VTI介质双向波场叠加的叠前深度偏移方法，其特 征在于：步骤5中权系数a、0和Y的确定与地下构造的复杂程度以及地下介质的均匀性 有关，对于各向同性介质，加权因子同时取零，即0 = 〇,y=〇;对于各向异性介质，需要 分析地震资料信噪比和分辨率，针对不同的地区，利用频谱分析的方法判断地震资料信噪 比、分辨率的高低，从而确定加权因子0、Y的值，对于高信噪比、高分辨率的地震数据，可 以将各个方向的偏移成像的结果等权叠加，即0和Y同时取1。
【专利摘要】为克服复杂高陡构造区低地震偏移成像精度所造成的进行岩性解释、构造解释、油藏识别时的多解性问题，本发明提出了基于垂直对称轴的横向各向同性介质(Vertical Transversely Isotropic，VTI)的双向地震波场叠加的叠前深度偏移方法，该方法将波动方程在F-K域同时分解为沿垂向方向和水平方向传播的单程波动方程，然后利用宽波场外推步长和线性插值的方法分别计算垂向方向和水平方向上的单程波场值，最后通过水平方向上的波场值与垂向方向上的波场值所占的权系数比重计算总波场值，对其进行偏移成像。该叠前深度偏移方法不仅包含了地震波垂向方向上的信息，而且还包含了地震波横向变化的信息，有效地解决了地层倾角限制、数值频散等问题，对复杂地表条件以及陡倾角构造具有较高的成像精度。通过对盐丘模型偏移成像理论及仿真分析，验证了该叠前深度偏移方法的有效性。该法对于改善VTI介质成像精度具有重要意义。
【IPC分类】G01V1/28
【公开号】CN104991271
【申请号】CN201510335181
【发明人】罗仁泽, 何国林
【申请人】西南石油大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月17日