各向異性介質(zhì)中彈性波逆時偏移成像方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種各向異性介質(zhì)中彈性波逆時偏移成 像方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 彈性波逆時偏移和聲波逆時偏移有相似的流程，因?yàn)槟鏁r偏移的核心是求解波動 方程，所以，彈性波逆時偏移就是基于彈性波動方程重建地下炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的波場，并以檢 波點(diǎn)處的矢量地震數(shù)據(jù)作為邊界條件，通過成像條件提取反射系數(shù)成像。
[0003] 彈性波逆時偏移重建的地下波場包含多種波場信息，如果只是簡單地將垂直分量 當(dāng)做縱波，水平分量當(dāng)成橫波，然后直接應(yīng)用成像條件進(jìn)行成像，會造成成像結(jié)果的耦合性 串?dāng)_和假象，且沒有物理上的實(shí)際意義。
[0004] 目前彈性波逆時偏移存在著兩種策略，第一種策略基于標(biāo)量處理理論，即首先對 檢波點(diǎn)處的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行波場分離，然后分別應(yīng)用標(biāo)量波動方程理論進(jìn)行逆時偏移處理。 第二種策略是通過各種數(shù)值模擬方法，比如有限差分法，重建地下某一點(diǎn)的矢量波場，然后 應(yīng)用成像條件，分別從炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的正傳波場和反傳波場處得到反射系數(shù)信息，之后在 成像區(qū)域重復(fù)流程，重建地下構(gòu)造。
[0005] 對于第二種策略，成像條件的選擇非常重要，由于炮點(diǎn)正傳波場和檢波點(diǎn)反傳波 場都是矢量場，因此彈性波的成像條件比聲波成像條件更加復(fù)雜，傳統(tǒng)的互相關(guān)成像條件 對彈性波矢量場各分量做互相關(guān)運(yùn)算，各種波場混雜在一起，造成耦合性串?dāng)_和假象，應(yīng)用 彈性勢的成像條件，基于Helmholtz定理將波場分為縱波勢和橫波勢的表達(dá)，然后應(yīng)用互 相關(guān)成像條件對其進(jìn)行成像，這樣就可以顯著消弱不同波場間的耦合性串?dāng)_。
[0006] 第二種策略保持了彈性波場的矢量特征，直接矢量輸入，矢量處理。雖然，該策略 基于彈性勢的成像條件，可以避免波場之間的串?dāng)_和假象，但是會極大地增加計(jì)算量和存 儲量，特別是波場重建，波場分離部分更是消耗了巨大的計(jì)算資源，這極大地制約了該技術(shù) 在復(fù)雜二維和三維各向異性介質(zhì)中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種各向異性介質(zhì)中彈性波逆時偏移成像方法及其裝置，以解決上述 一項(xiàng)或多項(xiàng)缺失。
[0008] 本發(fā)明提供一種各向異性介質(zhì)中彈性波逆時偏移成像方法，所述方法包括：進(jìn)行 炮點(diǎn)正傳模擬，以構(gòu)建地下炮點(diǎn)正傳波場；利用變異函數(shù)IDW算法對所述炮點(diǎn)正傳波場進(jìn) 行分離，得到分離后的所述炮點(diǎn)正傳波場，并存儲分離后的所述炮點(diǎn)正傳波場的有效邊界； 以計(jì)算換存儲，以存儲的所述有效邊界作為邊界，對分離后的所述炮點(diǎn)正傳波場進(jìn)行炮點(diǎn) 逆時反傳重構(gòu)，得到炮點(diǎn)反傳重構(gòu)波場；獲取地震數(shù)據(jù)中的矢量數(shù)據(jù)，并以所述矢量數(shù)據(jù)作 為邊界條件進(jìn)行檢波點(diǎn)逆時反傳模擬，得到地下檢波點(diǎn)反傳波場；利用所述變異函數(shù)IDW 算法對所述檢波點(diǎn)反傳波場進(jìn)行分離，得到分離后的所述檢波點(diǎn)反傳波場；利用歸一化成 像條件對所述炮點(diǎn)反傳重構(gòu)波場和分離后的所述檢波點(diǎn)波場進(jìn)行成像，得到地下成像數(shù) 據(jù)，生成成像剖面并輸出。
[0009] -個實(shí)施例中，所述的方法還包括：對所述成像數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波以壓制其中的 低波數(shù)噪音并輸出所述成像剖面。
[0010] 一個實(shí)施例中，利用所述變異函數(shù)IDW算法對所述炮點(diǎn)正傳波場進(jìn)行波場分離， 包括：利用傅里葉變換分別將各時刻的所述炮點(diǎn)正傳波場由空間域變換至波數(shù)域；選取N 個參考模型，根據(jù)所述參考模型計(jì)算分離算子，并在波數(shù)域利用自褶積組合窗函數(shù)對所述 分離算子進(jìn)行截?cái)?；在波?shù)域利用所述分離算子對所述參考模型下的所述炮點(diǎn)正傳波場進(jìn) 行分離，得到所述參考模型下的分離后的所述炮點(diǎn)正傳波場；將所述參考模型下的分離后 的所述炮點(diǎn)正傳波場由波數(shù)域變換至空間域，N個所述參考模型對應(yīng)得到N個所述參考模 型下的分離后的所述炮點(diǎn)正傳波場，N為正整數(shù)；在空間域，根據(jù)所述參考模型的權(quán)重系數(shù) 對N個所述參考模型下的分離后的所述炮點(diǎn)正傳波場進(jìn)行加權(quán)插值處理，得到最終分離后 的所述炮點(diǎn)正傳波場。
[0011] -個實(shí)施例中，利用所述變異函數(shù)IDW算法對所述檢波點(diǎn)反傳波場進(jìn)行分離，包 括：利用傅里葉變換分別將各時刻的所述檢波點(diǎn)反傳波場由空間域變換至波數(shù)域；選取N 個參考模型，根據(jù)所述參考模型計(jì)算分離算子，并在波數(shù)域利用自褶積組合窗函數(shù)對所述 分離算子進(jìn)行截?cái)啵辉诓〝?shù)域利用所述分離算子對所述參考模型下的所述檢波點(diǎn)反傳波場 進(jìn)行分離，得到所述參考模型下的分離后的所述檢波點(diǎn)反傳波場；將所述參考模型下的分 離后的所述檢波點(diǎn)反傳波場由波數(shù)域變換至空間域，N個所述參考模型對應(yīng)得到N個所述 參考模型下的分離后的所述檢波點(diǎn)反傳波場，N為正整數(shù)；在空間域，根據(jù)所述參考模型的 權(quán)重系數(shù)對N個所述參考模型下的分離后的所述檢波點(diǎn)反傳波場進(jìn)行加權(quán)插值處理，得到 最終分離后的所述檢波點(diǎn)反傳波場。
[0012] -個實(shí)施例中，選取所述參考模型的方法，包括：遍歷待數(shù)值模擬初始模型的多個 各向異性參數(shù)，并利用變異函數(shù)的臨界值進(jìn)行約束，選取在所述臨界值范圍內(nèi)出現(xiàn)概率最 大的參考點(diǎn)，根據(jù)所述參考點(diǎn)搜索得到所述參考模型。
[0013] 一個實(shí)施例中，所述參考模型的權(quán)重系數(shù)通過所述變異函數(shù)計(jì)算得到。
[0014] 一個實(shí)施例中，所述變異函數(shù)的獲取方法包括：通過計(jì)算所述初始模型的各向異 性參數(shù)分布的變異函數(shù)值，擬合得到所述初始模型的變異函數(shù)。
[0015] -個實(shí)施例中，獲取所述自褶積組合窗函數(shù)的方法，包括：選擇主瓣和旁瓣性能高 于設(shè)定閾值的窗函數(shù)作為原始窗函數(shù)；對原始窗函數(shù)做L次自褶積運(yùn)算得到自褶積后的窗 函數(shù)，其中，L為正整數(shù)；對自褶積后的窗函數(shù)與原始窗函數(shù)進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，得到所述自褶 積組合窗函數(shù)。
[0016] -個實(shí)施例中，在確定需要主瓣性能優(yōu)先的情況下，原始窗函數(shù)的加權(quán)系數(shù)高于 自褶積后的窗函數(shù)的加權(quán)系數(shù)；在確定需要旁瓣性能優(yōu)先的情況下，自褶積后的函數(shù)的加 權(quán)系數(shù)高于原始窗函數(shù)的加權(quán)系數(shù)。
[0017] 本發(fā)明還提供一種各向異性介質(zhì)中彈性波逆時偏移成像裝置，所述裝置包括：炮 點(diǎn)正傳模擬單元，用于進(jìn)行炮點(diǎn)正傳模擬，以構(gòu)建地下炮點(diǎn)正傳波場；炮點(diǎn)正傳波場分離單 元，用于利用變異函數(shù)IDW算法對所述炮點(diǎn)正傳波場進(jìn)行分離，得到分離后的所述炮點(diǎn)正 傳波場，并存儲分離后的所述炮點(diǎn)正傳波場的有效邊界；炮點(diǎn)正傳波場反傳重構(gòu)單元，用于 以存儲的所述有效邊界作為邊界條件，對分離后的所述炮點(diǎn)正傳波場進(jìn)行炮點(diǎn)逆時反傳重 構(gòu)，得到炮點(diǎn)反傳重構(gòu)波場；檢波點(diǎn)逆時反傳模擬單元，用于獲取地震數(shù)據(jù)中的矢量數(shù)據(jù)， 并以所述矢量數(shù)據(jù)作為邊界條件進(jìn)行檢波點(diǎn)逆時反傳模擬，得到地下檢波點(diǎn)反傳波場；檢 波點(diǎn)反傳波場分離單元，用于利用所述變異函數(shù)IDW算法對所述檢波點(diǎn)反傳波場進(jìn)行分 離，得到分離后的所述檢波點(diǎn)反傳波場；成像單元，用于利用歸一化成像條件對所述炮點(diǎn)反 傳重構(gòu)波場和分離后的所述檢波點(diǎn)波場進(jìn)行成像，得到地下成像數(shù)據(jù)，生成成像剖面并輸 出。
[0018] -個實(shí)施例中，所述裝置還包括：濾波單元，用于對所述成像數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波以 壓制其中的低波數(shù)噪音并輸出所述成像剖面。
[0019] -個實(shí)施例中，所述炮點(diǎn)正傳波場分離單元，包括：第一空間域至波數(shù)域變換模 塊，用于利用傅里葉變換分別將各時刻的所述炮點(diǎn)正傳波場由空間域變換至波數(shù)域；第一 分離算子生成模塊，用于選取N個參考模型，根據(jù)所述參考模型計(jì)算分離算子，并在波數(shù)域 利用自褶積組合窗函數(shù)對所述分離算子進(jìn)行截?cái)?；第一波場分離模塊，用于在波數(shù)域利用 所述分離算子對所述參考模型下的所述炮點(diǎn)正傳波場進(jìn)行分離，得到所述參考模型下的分 離后的所述炮點(diǎn)正傳波場；第一波數(shù)域至空間域變換模塊，用于將所述參考模型下的分離 后的所述炮點(diǎn)正傳波場由波數(shù)域變換至空間域，N個所述參考模型對應(yīng)得到N個所述參考 模型下的分離后的所述炮點(diǎn)正傳波場，N為正整數(shù)；第一加權(quán)插值處理模塊，用于在空間 域，根據(jù)所述參考模型的權(quán)重系數(shù)對N個所述參考模型下的分離后的所述炮點(diǎn)正傳波場進(jìn) 行加權(quán)插值處理，得到最終分離后的所述炮點(diǎn)正傳波場。
[0020] -個實(shí)施例中，檢波點(diǎn)反傳波場分離單元包括：第二空間域至波數(shù)域變換模塊，用 于利用傅里葉變換分別將各時刻的所述檢波點(diǎn)反傳波場由空間域變換至波數(shù)域；第二分離 算子生成模塊，用于選取N個參考模型，根據(jù)所述參考模型計(jì)算分離算子，并在波數(shù)域利用 自褶積組合窗函數(shù)對所述分離算子進(jìn)行截?cái)?；第二波場分離模塊，用于在波數(shù)域利用所述 分離算子對所述參考模型下的所述檢波點(diǎn)反傳波場進(jìn)行分離，得到所述參考模型下的分離 后的所述檢波點(diǎn)反傳波場；第二波數(shù)域至空間域變換模塊，用于將所述參考模型下的分離 后的所述檢波點(diǎn)反傳波場由波數(shù)域變換至空間域，N個所述參考模型對應(yīng)得到N個所述參 考模型下的分離后的所述檢波點(diǎn)反傳波場，N為正整數(shù)；第二加權(quán)插值處理模塊，用于在空 間域，根據(jù)所述參考模型的權(quán)重系數(shù)對N個所述參考模型下的分離后的所述檢波點(diǎn)反傳波 場進(jìn)行加權(quán)插值處理，得到最終分離后的所述檢波點(diǎn)反傳波場。
[0021] 本發(fā)明的各向異性介質(zhì)中彈性波逆時偏移成像方法及其裝置，綜合運(yùn)用自褶積組 合窗函數(shù)，提高彈性波數(shù)值模擬的精度和效率。針對彈性波逆時偏移中波場計(jì)算量巨大的 情況，通過引入變異函數(shù)IDW插值算法，在混合域分離波場，極大地提高分離效率。運(yùn)用有 效邊界存儲策略，不存儲炮點(diǎn)分離后的波場，只存儲有效邊界，在成像時重構(gòu)炮點(diǎn)分離波 場。
【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：
[0023] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的各向異性介質(zhì)中彈性波逆時偏移成像方法的流程示意圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例的各向異性介質(zhì)中彈性波逆時偏移成像方法的流程示 意圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中波場分離方法的流程示意圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中波場分離方法的流程示意圖；
[0027] 圖5是本發(fā)明一實(shí)施例中獲取自褶積組合窗函數(shù)的方法的流程示意圖；
[0028] 圖6是本發(fā)明一實(shí)施例中縱波速度模型的示意圖；
[0029] 圖7是本發(fā)明一實(shí)施例中橫波速度模型的示意圖；
[0030] 圖8是本發(fā)明一實(shí)施例中密度模型的示意圖；
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