专利名称：地震数据模拟和偏移的系统和方法
技术领域：
一般来说，本发明涉及使用有限差分模拟算子对地震数据进行模拟和偏移的方法和系统，尤其是为了解决使用用于地震数据模拟和偏移的低阶有限差分模拟算子而导致的时间频散的方法和系统。
背景技术：
3D地震数据的准确偏移实现了地下油气藏的正确解释。地震偏移本质上是地震波传播的逆过程；所以，对尽可能准确地模拟地震波传播已经投入了许多努力。模拟地震波传播的一种方法是有限差分模拟。在有限差分模拟中，使用有限差分(FD)方法近似波动方程的解。这种方法能够产生多个近似解，根据其阶数命名，例如二阶FD和四阶FD，这指明了它们如何准确地表示波动方程的真实解。当使用二阶FD解模拟地震波传播时，由于FD解的准确度低所以最终的合成地震数据具有严重的时间频散。更高阶的FD解比如四阶FD产生时间频散更少的合成地震数据。更高阶解的改进准确度以计算成本高为代价。例如，四阶FD地震模拟要求二阶FD两倍的计算操作。能够用于改进模拟准确度的另一种方法是伪解析算子比如伪拉普拉斯算子。这种方法类似于二阶FD模拟只不过它修改了空间和时间导数，所以它们具有相反的符号，并且通过调整系数，导数误差将彼此抵消，从而降低结果的不准确度。这种方法比二阶FD模拟更准确并且计算成本不如四阶FD模拟昂贵。不过，伪解析方法仍然比二阶FD模拟昂贵。当根据逆时偏移(RTM)考虑时，与使用更高阶FD模拟或伪解析方法相关联的计算成本变得甚至更重要。在逆时偏移中，震源波场向前传播到地下，往往使用FD或伪解析模拟，而记录的地震数据集向回传播到地下。两个波场经由成像条件在地下位置匹配，往往为零延迟互相关，以产生图像。记 录的地震数据集是已经穿过了地下的地震能量的真实结果，因此没有从近似的FD或伪解析模拟产生的时间频散。为了使向前传播的合成地震数据与向回传播的记录地震数据匹配，必须解决时间频散。所以，当前的RTM方法使用更高阶的FD或伪解析模拟。FD地震模拟和RTM的当前实践使用伪拉普拉斯算子或更高阶的FD方法。这些方法比常规的二阶FD模拟更准确并且计算成本更昂贵。
发明内容
根据本发明的一个实施例，解决时间频散的方法包括把地震数据集从时域变换到傅里叶频域以获得频域地震数据集，将频域时变滤波器应用到所述频域地震数据集以获得滤波后的频域地震数据集，以及把所述滤波后频域地震数据集从所述频域变换到所述时域以获得时域滤波后地震数据集。所述频域时变滤波器基于所述波动方程有限差分解中固有的有效相速度。所述频域时变滤波器可以被应用到由低阶有限差分模拟产生的合成地震数据集。
在一个实施例中，所述频域时变滤波器可以在逆时偏移以前被应用到记录的地震数据。然后所述逆时偏移可以使用低阶有限差分模拟向前传播所述震源波场。本发明也可以被实践为解决使用低阶有限差分模拟地震处理方法中的时间频散的系统。所述系统可以包括提供表示受关注地下区域信息的设备，以及与所述设备通信并被配置为接收所述数据和响应所述数据执行计算机可执行代码的计算机处理器。所述计算机可执行代码可以包括域变换模块，能够从时域变换到频域和/或从所述频域变换到所述时域，以及应用频域时变滤波器的频域滤波器应用模块。所述系统还可以包括用户界面。在一个实施例中，所述系统可以包括逆时偏移模块。本发明也可以被实践为包括计算机可读介质的制成品，所述计算机可读介质上具有计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为实施解决低阶有限差分波动传播中时间频散的方法。所述方法可以包括把地震数据集从时域变换到傅里叶频域以获得频域地震数据集，将频域时变滤波器应用到所述频域地震数据集以获得滤波后的频域地震数据集，以及把所述滤波后频域地震数据集从所述频域变换到所述时域以获得时域滤波后地震数据集。所述频域时变滤波器基于所述波动方程有限差分解中固有的有效相速度。提供以上发明内容段落是为了以简化形式引入选定的若干概念，以下在具体实施方式
段落中将进一步介绍。发明内容不意味着标识权利要求主题的关键特征或本质特征，也不意味着用于限制权利要求主题的范围。不仅如此，权利要求主题不被限制为解决本公开的任何部分中指出的任何或全部缺点的实施。
关于以下说明、随后的权利要求书和附图，本发明的这些和其他特征将变得更好
理解，其中: 图1是流程图，展示了根据本发明实施例，进行地震数据模拟的方法；图2显示了使用常规二阶FD方法传播的子波，以及对该子波应用本发明的频域时变滤波器的结果；图3是使用常规二阶FD方法的地震数据模拟与使用本发明的地震数据模拟的对比实例；图4是流程图，展示了根据本发明实施例进行逆时偏移(RTM)的方法；图5是使用常规二阶FD方法的逆时偏移与使用本发明的逆时偏移的对比实例；图6示意地展示了执行根据本发明实施例的方法的系统。
具体实施例方式本发明可以在系统和由计算机执行的计算机方法的一般语境中介绍和实施。这样的计算机可执行指令可以包括若干程序、例程、对象、组件、数据结构和计算机软件技术，能够用于执行具体的任务和处理抽象的数据类型。本发明的软件实施可以以不同的语言编写，在各种各样的计算平台和环境中应用。应当认识到，本发明的范围和基本原理不限于任何具体的计算机软件技术。不仅如此，本领域技术人员将认识到，使用硬件和软件配置的任何一种或结合都可以实践本发明，包括但是不限于具有单和/或多计算机处理器的系统、手持设备、可编程的消费者电子设备、小型计算机、大型计算机等。本发明还可以在分布式计算环境中实施，其中任务由通过一个或多个数据通信网络链接的服务器或其他处理设备执行。在分布式计算环境中，在包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质都可以有程序模块。同样，计算机处理器使用的制成品比如⑶、预录制磁盘或其他等同设备，可以包括计算机程序存储介质及其上记录的程序装置，用于指挥计算机处理器促进本发明的实施和实践。这样的设备和制成品同样落入本发明的实质和范围之内。现在参考附图，将介绍本发明的实施例。本发明能够以无数种方式实施，包括例如作为系统(包括计算机处理系统)、方法(包括计算机实施的方法)、装置、计算机可读介质、计算机程序产品、图形用户界面、网络入口或者有形地固定在计算机可读存储器中的数据结构。以下讨论了本发明的几个实施例。附图仅仅展示了本发明的典型实施例，所以不应当视为对其范围和广度的限制。本发明涉及解决有限差分地震数据模拟中的时间频散，并且，例如而非限制，能够被用于降低由低阶有限差分模拟产生的合成地震数据中的时间频散，或者在使用低阶有限差分模拟作为其向前传播算子的逆时偏移以前把时间频散引入到记录地震数据中。时间频散通过频域时变滤波器表现其特征。本发明人已经确定，有可能根据在波动方程的有限差分解中固有的有效相速度产生频域时变滤波器。低阶有限差分解，比如二阶解，将是不准确的并将在由低阶有限差分(FD)模拟产生的合成地震数据中引入时间频散。另外，本发明人已经确定，通过对由低阶FD模拟产生的合成地震数据应用频域时变滤波器，能够降低时间频散。此外，有可能使用负的频域时变滤波器对记录的地震数据添加时间频散，使得它能够用作对利用低阶FD模拟作为其向前传播算子的逆时偏移方法的输入。在这点上，图1的流程图中展示了根据本发明方法100的实例。在步骤10，合成地震数据集从时域被变换到频域。例如由快速傅氏变换可以做到。在某实施例中，合成地震数据集由低阶有限差分(FD)模拟算子产生，比如而不限于二阶FD模拟算子。低阶FD模拟算子是基于波动方程的有限 差分解并且已知是不准确的但是仍被使用的算子，因为它计算成本比高阶FD模拟算子低。在步骤12，把频域时变滤波器应用到现在在频域的合成地震数据。这种频域时变滤波器的设计基于波动方程有限差分解中固有的有效相速度。作为可以如何构造滤波器的实例，对于3D声波方程=等式 I
Ot其中P是波场，t是传播时间而V是速度，二阶有限差分解可以写为:/ν + Δ/)-2/ν) + "(7 — Δ/) = ArF2V2/)等式 2取等式2的傅里叶变换得出 (2cos (ω Δ t) ~2) P (ω，k) =_ Δ t2V2k2P (ω，k)等式 3其中k是波数。从这个结果有可能确定二阶FD解的有效相速度。在这种情况下，
等式3的有效相速度Va能够表示为:
权利要求
1.一种用于解决低阶有限差分地震波传播中的时间频散的计算机实施的方法，包括: a.把地震数据集从时域变换到频域以获得频域地震数据集； b.将频域时变滤波器应用到所述频域地震数据集以获得滤波后的频域地震数据集；以及 c.把所述滤波后的频域地震数据集从所述频域变换到所述时域以获得时域的滤波后的地震数据集。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述频域时变滤波器基于有效相速度。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述地震数据集是由低阶有限差分模拟算子产生的合成地震数据集。
4.根据权利要求3的方法，其中，所述低阶有限差分模拟算子是二阶有限差分模拟算 子。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述地震数据集是记录的地震数据集。
6.根据权利要求5的方法，进一步包括使用所述时域的滤波后的地震数据集作为逆时偏移的输入。
7.根据权利要求6的方法，其中，所述逆时偏移使用所述滤波后的频域地震数据集作为输入。
8.根据权利要求6的方法，其中，所述逆时偏移使用低阶有限差分模拟算子。
9.根据权利要求8的方法，其中，所述低阶有限差分模拟算子是二阶有限差分模拟算子。
10.一种用于解决使用低阶有限差分模拟地震处理方法中的时间频散的系统，包括: a.用于提供表示受关注地下区域的信息的设备；以及 b.计算机处理器，与所述设备通信并且被配置为接收所述数据和响应所述数据执行计算机可执行代码，所述计算机可执行代码包括: 1.域变换模块，用于从时域变换到频域和/或从所述频域变换到所述时域；以及 .频域滤波器应用模块，用于应用频域时变滤波器。
11.根据权利要求10的系统，进一步包括用户接口。
12.根据权利要求10的系统，其中，表示所述受关注地下区域的信息包括由低阶有限差分模拟算子产生的合成地震数据集。
13.根据权利要求10的系统，其中，表示所述受关注地下区域的信息包括记录的地震数据集。
14.根据权利要求10的系统，进一步包括逆时偏移模块。
15.根据权利要求14的系统，其中，所述逆时偏移模块使用低阶有限差分模拟算子。
全文摘要
公开了解决低阶有限差分地震波传播中时间频散的系统和计算机实施的方法。本方法的实施例包括把地震数据集从时域变换到频域以获得频域地震数据集；将频域时变滤波器应用到频域地震数据集以获得滤波后的频域地震数据集；以及把滤波后的频域地震数据集从频域变换到时域以获得时域的滤波后的地震数据集。所述频域时变滤波器基于波动方程有限差分解中固有的有效相速度。
文档编号G06F19/00GK103229075SQ201280003864
公开日2013年7月31日 申请日期2012年2月21日 优先权日2011年3月23日
发明者张林彬, 单国建, 王躍 申请人:雪佛龙美国公司