專利名稱：一種耦合透射系數(shù)的地震偏移方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地震偏移方法，特別是關(guān)于一種適用于石油勘探復(fù)雜構(gòu)造成像中耦合透射系數(shù)的地震偏移方法。
背景技術(shù)：
基于單程波動方程的頻率-波數(shù)域波場延拓技術(shù)已成為研究復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)地震偏移的有力工具，它可以提供準確的運動學信息，但是不能提供準確的動力學信息，即不能實現(xiàn)真振幅偏移。影響真振幅偏移的因素主要有幾何擴散、地震Q衰減和透射損失。目前， 真振幅偏移在幾何擴散和地震Q衰減方面已經(jīng)有很多的研究成果，到今天已形成商業(yè)化的地震偏移技術(shù)序列，但是地震偏移技術(shù)發(fā)展的這么多年間很少考慮透射效應(yīng)給真振幅偏移帶來的影響。透射效應(yīng)是指地震波傳播經(jīng)過地下介質(zhì)時發(fā)生的透射和反射導致真振幅的損失。透射效應(yīng)在復(fù)雜構(gòu)造情況下尤為明顯，例如鹽丘、陡峭斷裂帶地層、推覆體等復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成很強的橫向速度變化和地層傾角變化，透射效應(yīng)將直接影響地震偏移成像的振幅精度，以至于對后期的AVO分析(振幅隨偏移距變化)或者AVA分析(振幅隨角度變化) 的反演結(jié)果的準確性也有一定的影響。目前，進行單程波動方程真振幅校正的補償方法主要有三類第一類是補償?shù)卣鸩◣缀螖U散導致的振幅衰減，第二類是補償?shù)卣鸩▊鞑ミ^程中介質(zhì)吸收作用導致的振幅損失，第三類是補償?shù)卣鸩▊鞑ミ^程中反射/透射導致的振幅損失。其中，前兩類通常基于Kirchhoff方法比較得出振幅校正因子，因此在復(fù)雜構(gòu)造勘探條件下依然會遇到 KirchhofT方法所固有的缺點，如多路徑和高頻近似等，最終導致計算精度的降低。透射損失的補償，現(xiàn)有方法是首先利用有限差分方法進行模擬和逆時偏移計算出透射和反射系數(shù)，然后進一步在偏移過程中進行補償。這種方法需要兩次偏移，計算量巨大。隨著油氣勘探的不斷深入和勘探程度的不斷提高，石油勘探的目標已逐步轉(zhuǎn)向復(fù)雜隱蔽儲層，復(fù)雜沉積環(huán)境下的儲層具有厚度薄、巖性高度非均質(zhì)、有效儲層分布分散、巖石物理關(guān)系復(fù)雜和儲層巖性對比弱等特征，對于這樣復(fù)雜的巖性構(gòu)造，透射效會更加明顯，因此考慮透射效應(yīng)的地震偏移技術(shù)就顯得非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠更加準確的獲得地震偏移振幅，計算量小且適用于地質(zhì)復(fù)雜構(gòu)造的耦合透射系數(shù)的地震偏移方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種耦合透射系數(shù)的地震偏移方法， 包括以下步驟1)以地表為起始點劃分不同的深度層，即將待勘探的地下介質(zhì)按照不同的深度間隔劃分，針對地震波的單程波動方程，將待勘探地下介質(zhì)的不同深度間隔假設(shè)為不同的水平薄板，所述水平薄板的厚度為待勘探地下介質(zhì)的深度間隔，即沿著待勘探方向形成一系列垂直于地震波主傳播方向不同厚度的水平薄板，且相鄰所述水平薄板之間的間距為零；2)從Lippmann-Schwinger積分方程出發(fā),通過建立任一所述水平薄板閉合區(qū)域Ω中地震波場的上邊界!^和下邊界Γ2的積分方程，求解所述Lippmann-Schwinger方程；3) 針對所述水平薄板的下邊界Γ2的透射效應(yīng)，在閉合區(qū)域Ω的下邊界「2建立的邊界積分方程；4)針對所述水平薄板間及所述水平薄板上、下邊界的透射和反射效應(yīng)，求解地震偏移波場u(kx, ζ+Δ z) = T(kzl, kz2 ；z)E[u(kx, z)],式中，T(kzl，kz2 ；z)為深度為z處的透射系數(shù)，E[u(kx，z)]為傳播算子。所述步驟4)中的深度為z處的透射系數(shù)T (kzl，kz2 ；z)
2kT(kzl,kz2;z) = ~~zj—式中，kzl是閉合區(qū)域的邊界Γ\處的垂直波數(shù)，kz2為下邊界Γ2以下非均勻介質(zhì)的垂直波數(shù)。所述步驟4)中的傳播算子E[u(kx，Z)]為EK夂,z)] = [u(kx, zl) + -^F(kx, Zj)]exp(/1Z1AZ)式中，Δ ζ為水平薄板的厚度，kzl是邊界Γ I處的垂直波數(shù)，i表示虛數(shù)單位，u為地震波場，k0為參考波數(shù)，Z1為深度值，F(xiàn)(kx，Z1)為權(quán)速度波場，kx是水平波數(shù)。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明通過推導計算得出地下介質(zhì)勘探不同深度處的透射系數(shù)，并得到經(jīng)透射系數(shù)校正后的地震偏移振幅，與常規(guī)的地震偏移方法相比，能夠更加準確的獲得地震偏移振幅，有助于后續(xù)的振幅反演工作，如 AVO反演或者AVA反演，實現(xiàn)復(fù)雜介質(zhì)中的地震偏移振幅的透射損失補償。2、本發(fā)明的振幅透射校正是基于波動方程，計算精度高，克服了常規(guī)方法的多路徑和高頻近似等缺點。3、本發(fā)明通過建立水平薄板的邊界積分方程考慮地震波的傳播問題，使得地震波在傳播過程中因透射導致的振幅損失的補償與偏移同步進行，具有很高的計算效率，計算精度高。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于石油勘探復(fù)雜構(gòu)造成像的地震偏移技術(shù)中。


圖I是本發(fā)明的任意一水平薄板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明在不同頻率情況下計算的透射系數(shù)和理論計算的透射系數(shù)的比較示意圖，其中，橫坐標是入射角度，單位是度，縱坐標是透射系數(shù)，橫向速度對比P = 1，垂向速度比為O. 8，粗實線為理論的透射系數(shù)，加號表示頻率為5Hz計算的透射系數(shù)，圓圈表示頻率為20Hz計算的透射系數(shù)；圖3是本發(fā)明不同橫向速度對比情況下計算的透射系數(shù)和理論計算的透射系數(shù)的比較示意圖，橫坐標表示入射角度，縱坐標表示透射系數(shù)，計算頻率為20Hz，垂向速度比為O. 8, P為不同橫向速度對比值,加號表示P = O. 4,短線表示p = 0. 6,細長線表示P =
O.8，粗實線為理論的透射系數(shù)；圖4是本發(fā)明不同垂向速度比的情況下計算的透射系數(shù)和理論計算的透射系數(shù)的比較示意圖，橫坐標表示入射角度，縱坐標表示透射系數(shù)，計算頻率為20Hz, ratio為不同垂向速度比，分別取值為0.3，0.6和O. 9，虛線表示本發(fā)明計算得到的透射系數(shù)，粗實線表示理論的透射系數(shù)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。本發(fā)明的耦合透射系數(shù)的地震偏移方法，包括以下步驟I、將待勘探的復(fù)雜非均勻地下介質(zhì)，以地表為起始點向著待勘探的方向劃分為不同的深度層，即將待勘探的地下介質(zhì)按照不同的深度間隔劃分為不同深度層，針對地震波的單程波動方程，可以將待勘探地下介質(zhì)的不同深度間隔假設(shè)為不同的水平薄板，水平薄板的厚度為待勘探地下介質(zhì)的深度間隔，即可以認為沿著待勘探方向形成一系列垂直于地震波主傳播方向不同厚度的水平薄板，且相鄰水平薄板的間距為零。如圖I所示，將待勘探的方向定義為ζ軸，任一水平薄板均可以構(gòu)成一左右邊界趨向⑴的閉合區(qū)域Ω，閉合區(qū)域Ω之間充滿非均勻介質(zhì)，閉合區(qū)域Ω包括位于水平薄板的頂面的上邊界(深度值為Z1),位于水平薄板底面的下邊界Γ2 (深度值為ζ2)，以及延伸到無窮遠處的左邊界和右邊界Γ 水平薄板的厚度Δζ = Z2-ZjZ2 > Z1),V(r)為水平薄板的閉合區(qū)域Ω之間的速度分布，r為閉合區(qū)域Ω中的位置矢量。2、從Lippmann-Schwinger積分方程出發(fā),通過建立水平薄板閉合區(qū)域Ω中地震波場的上邊界Γ I和下邊界Γ 2的積分方程,求解Lippmann-Schwinger方程。地震波沿著ζ軸向待勘探地下介質(zhì)的方向傳播時，地震波波場u(r)滿足的標量 Helmholtz 方程為V2u(r) + k2u(r) = O(I)式中，波數(shù)k= ω/ν(Γ)，ω是地震波的傳播頻率，r= (χ,ζ)為位于下邊界「2上的觀測點，V2為拉普拉斯算子。在位置為Hr e Ω)處的地震波場波場u(r)可以分解為如下公式u(r) = Us1 (r) + Us2 (r)(2)式中，<(r)是閉合邊界r = rvrvDr 產(chǎn)生的散射波場，邊界積分方程 O)的為<(r)=f「G(ry)歷—咖(3)
,rLdndn _式中，5/洳表示邊界Γ外向法向的差分，G(r，r ')為格林函數(shù)，r'是觀測點的空間位置坐標，O)是閉合區(qū)域內(nèi)非均勻介質(zhì)導致的散射波場，O)滿足的 Lipmann-Schwinger 積分方程為us2(r) = kl ^0(r')u(r')G(r,r')dr',(4)式中，k0 = ω/ν0為參考波數(shù)，V0為參考速度，0(r) = n2(r)_l是相對慢度擾動, n(r) = V0/V(r)為聲波折射率，r' = U1 ,ζ')位于邊界Γ i和閉合區(qū)域內(nèi)的散射點。對于二維問題的格林函數(shù)可表示為=，其中ζ· = Λ/ΙΤ為虛數(shù)單位，戌”為零階第一類Hankel函數(shù)。將公式⑶和⑷代入公式⑵中，得到廣義Lippmann-Schwinger積分方程為
權(quán)利要求
1.一種耦合透射系數(shù)的地震偏移方法，包括以下步驟1)以地表為起始點劃分不同的深度層，即將待勘探的地下介質(zhì)按照不同的深度間隔劃分，針對地震波的單程波動方程，將待勘探地下介質(zhì)的不同深度間隔假設(shè)為不同的水平薄板，所述水平薄板的厚度為待勘探地下介質(zhì)的深度間隔，即沿著待勘探方向形成一系列垂直于地震波主傳播方向不同厚度的水平薄板，且相鄰所述水平薄板之間的間距為零；2)從Lippmann-Schwinger積分方程出發(fā),通過建立任一所述水平薄板閉合區(qū)域Ω中地震波場的上邊界和下邊界Γ2的積分方程,求解所述Lippmann-Schwinger方程；3)針對所述水平薄板的下邊界Γ2的透射效應(yīng)，在閉合區(qū)域Ω的下邊界「2建立的邊界積分方程；4)針對所述水平薄板間及所述水平薄板上、下邊界的透射和反射效應(yīng)，求解地震偏移波場u(kx, ζ+Δζ) = T (kzl, kz2 ；z)E[u (kx, z)],式中，T(kzl, kz2 ;z)為深度為z處的透射系數(shù)，E[u(kx, z)]為傳播算子。
2.如權(quán)利要求I所述的一種耦合透射系數(shù)的地震偏移方法，其特征在于所述步驟4) 中的深度為z處的透射系數(shù)T(kzl，kz2 ；z)式中，kzl是閉合區(qū)域的邊界^處的垂直波數(shù)，kz2為下邊界Γ2以下非均勻介質(zhì)的垂直波數(shù)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種耦合透射系數(shù)的地震偏移方法，其特征在于所述步驟4)中的傳播算子E[u(kx，z)]為EK&, z)] = [u(kx, z^) + ^F(kx, Zj)]exp(/lzlAz)式中，Λ z為水平薄板的厚度，kzl是邊界^處的垂直波數(shù)，i表示虛數(shù)單位，u為地震波場，k0為參考波數(shù)，Z1為深度值，F(xiàn)(kx，zl)為權(quán)速度波場，kx是水平波數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耦合透射系數(shù)的地震偏移方法，包括以下步驟1)以地表為起始點劃分不同的深度層，即將待勘探的地下介質(zhì)按照不同的深度間隔劃分為不同深度層，并將待勘探地下介質(zhì)的不同深度間隔假設(shè)為不同的水平薄板，所述水平薄板的厚度為待勘探地下介質(zhì)的深度間隔；2)從Lippmann-Schwinger積分方程出發(fā)，通過建立任一所述水平薄板閉合區(qū)域Ω中地震波場的上邊界Γ1和下邊界Γ2的積分方程，求解所述Lippmann-Schwinger方程；3)由于所述水平薄板的下邊界Γ2的透射效應(yīng)，在閉合區(qū)域Ω的下邊界Γ2建立的邊界積分方程；4)由于所述水平薄板間及所述水平薄板上、下邊界的透射和反射效應(yīng)，求解地震偏移波場。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于石油勘探復(fù)雜構(gòu)造成像的地震偏移技術(shù)中。
文檔編號G01V1/36GK102608659SQ20121008444
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者孫偉家, 符力耘 申請人:中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所