專利名稱：包括利用多次波來確定地下區(qū)域的地下特性的基于波場的數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及地球物理勘探，尤其涉及使用地震信號(hào)或數(shù)據(jù)中的多次反射波來獲得感興趣地下區(qū)域的特性的地震數(shù)據(jù)偏移和反演方法。
背景技術(shù)：
逆時(shí)偏移(RTM，reverse time migration)已被應(yīng)用于為石油和天然氣勘探和開發(fā)成像復(fù)雜結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)的單向成像方法相比，現(xiàn)有技術(shù)的RTM基于求解雙向波動(dòng)方程，并且能夠在所有方向上傳播波場。RTM還精確地保持傳播振幅。這些超過單向成像的優(yōu)點(diǎn)往往導(dǎo)致復(fù)雜結(jié)構(gòu)的顯著改善圖像，尤其是當(dāng)使用寬方位角數(shù)據(jù)時(shí)。RTM的當(dāng)前實(shí)踐仍限于使用去除了自由表面多次波的數(shù)據(jù)。這樣，與單向成像方法相比，RTM主要用于聚焦來自諸如鹽巖側(cè)翼的相同硬界面的多次反彈波(所謂的棱鏡波)。 在存在自由表面相關(guān)多次波的情況下，由于不完善的數(shù)據(jù)觀測系統(tǒng)(Mittet，2002)，現(xiàn)有技術(shù)的RTM方法會(huì)在輸出圖像中產(chǎn)生假事件。類似地，內(nèi)部多次波也可以導(dǎo)致基于同一工作流的假事件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了減輕處理多次波過程中的當(dāng)前限制的方法，并且能夠以有益方式更充分地利用數(shù)據(jù)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括一種基于波場的數(shù)據(jù)處理方法，包括使用自由表面和內(nèi)部多次波來獲得感興趣地下區(qū)域的特性。所述方法包括獲得與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的地球模型(例如，所述地球模型可以定義速度、密度、和各向異性)和偏移模型(例如，所述偏移模型可以定義宏觀偏移速度和各向異性)。所述方法進(jìn)一步包括為所述地球模型并且為所述偏移模型確定與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的模擬幾何結(jié)構(gòu)，以及從從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)激發(fā)源，在所述地球模型中正向傳播至少一個(gè)波場。所述方法還包括從從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)激發(fā)源，在所述偏移模型中正向傳播至少一個(gè)波場。所述方法還包括利用從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)接收機(jī)位置，在所述地球模型中反向傳播至少一個(gè)波場。所述方法另外還包括從來自所述地球模型的之前的正向傳播源波場(通過存儲(chǔ)或重新計(jì)算以相反時(shí)序訪問)和反向傳播接收機(jī)波場中確定至少一個(gè)復(fù)合波場。所述方法另外還包括將成像條件應(yīng)用于來自所述偏移模型的正向傳播源波場(但通過存儲(chǔ)或重新計(jì)算以相反時(shí)序訪問)和來自所述地球模型的復(fù)合波場，其中，所述成像條件利用存在于復(fù)合波場中的多次波來確定感興趣地下區(qū)域的特性，而不生成多次波的相應(yīng)假事件。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種利用多次波來確定感興趣地下區(qū)域的特性的方法， 其中，所述多次波包括自由表面多次波和/或內(nèi)部多次波中的至少一個(gè)。本發(fā)明的一個(gè)目的是具有利用多次波來獲得地下區(qū)域的特性的實(shí)施例，可被用于雙向傳播方法、波形反演、模型構(gòu)建或性質(zhì)估計(jì)。本發(fā)明的一個(gè)目的是具有在頻域或小波域中利用多次波來獲得感興趣地下區(qū)域的特性的實(shí)施例。本發(fā)明的一個(gè)目的是利用包括諸如殘留波場(但不限于此)的導(dǎo)出參量的波場。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括一種偏移或反演方法，包括建立與勘探體相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集、估計(jì)的地球模型、和偏移模型。所述方法還包括設(shè)置波場傳播的邊界或初始條件，以及從受到使用所述地球模型的適當(dāng)波動(dòng)方程支配的源傳播波場。所述方法進(jìn)一步包括再次從所述源傳播波場，使用所述偏移模型，以及從接收機(jī)反向傳播測量的跡線，同時(shí)反向傳播基于地球模型的源波場以構(gòu)建復(fù)合波場。所述方法另外還包括將諸如交叉關(guān)聯(lián)(但不限于此)的成像條件應(yīng)用于基于偏移模型的源波場和基于地球模型的復(fù)合波場，以獲得地下圖像或性質(zhì)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)方法的不同之處在于用在本發(fā)明中的輸入地震不需要預(yù)處理來去除或抑制多次波。如果現(xiàn)有技術(shù)方法采用輸入數(shù)據(jù)而不去除多次波，則在最終圖像中會(huì)出現(xiàn)假事件。相反，本發(fā)明可以有益地將數(shù)據(jù)中的多次波用于成像和反演，因?yàn)樵诓ㄍ馔铺幚碇邢驑O大減少了來自多次波的偽透射或反射事件，以避免偽像。結(jié)果，利用地球性質(zhì)的良好估計(jì)補(bǔ)償了有限的表面獲取幾何結(jié)構(gòu)，以便對(duì)各種應(yīng)用充分利用雙向波傳播。盡管通過舉例方式上述實(shí)施例需要真地球模型的良好估計(jì)，但實(shí)際上可以不同程度地放寬這個(gè)條件，并且可以用其它近似來取代，以產(chǎn)生偽事件的等效消除/減少。另外， 假事件的任何非完全消除也是估計(jì)的地球模型中的誤差的指示，這可被權(quán)衡以改善模型構(gòu)建。因此，本發(fā)明還可被用于改善模型構(gòu)建和性質(zhì)估計(jì)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還應(yīng)該懂得，本發(fā)明預(yù)定用在一種一般包括電子配置的系統(tǒng)中，該電子配置包括至少一個(gè)處理器、用于存儲(chǔ)程序代碼或其它數(shù)據(jù)的至少一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備、視頻監(jiān)視器或其它顯示設(shè)備(即，液晶顯示器)、以及至少一個(gè)輸入設(shè)備。所述處理器最好是能夠顯示圖像和處理復(fù)雜數(shù)學(xué)算法的基于微處理器或微控制器的平臺(tái)。所述存儲(chǔ)設(shè)備可以包括用于存儲(chǔ)在與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的特定處理中生成或使用的事件或其它數(shù)據(jù)的隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)。所述存儲(chǔ)設(shè)備還可以包括用于存儲(chǔ)用于本發(fā)明的控制和處理的程序代碼的只讀存儲(chǔ)器(RoM)。作為一個(gè)例子，本發(fā)明的實(shí)施例包括一種配置成進(jìn)行包括利用多次波來獲得感興趣地下區(qū)域的特性的基于波場的地震數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其具有包括與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的地球模型和偏移模型的計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)。所述系統(tǒng)還包括處理器，其被配置和安排成執(zhí)行存儲(chǔ)在處理器可訪問存儲(chǔ)器中的機(jī)器可執(zhí)行指令以便執(zhí)行一種方法。所述方法包括為所述地球模型以及為所述偏移模型確定與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的模擬幾何結(jié)構(gòu)，以及從從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)激發(fā)源，在所述地球模型中正向傳播至少一個(gè)波場。所述方法還包括從從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)激發(fā)源，在所述偏移模型中正向傳播至少一個(gè)波場，以及利用從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)接收機(jī)位置，在所述地球模型中反向傳播至少一個(gè)波場。所述方法進(jìn)一步包括從來自所述地球模型的正向和反向傳播波場中確定至少一個(gè)復(fù)合波場，以及將成像條件應(yīng)用于來自所述偏移模型的以相反時(shí)序訪問的正向傳播波場和來自所述地球模型的復(fù)合波場， 其中，所述成像條件利用存在于復(fù)合波場中的多次波來確定感興趣地下區(qū)域的特性，而不生成多次波的相應(yīng)假事件。還應(yīng)該懂得，上述這種系統(tǒng)還可以包括顯示感興趣地下區(qū)域的特性的顯示設(shè)備。通過參考形成本說明書的一部分、相同標(biāo)號(hào)在各個(gè)圖形中表示相應(yīng)部件的附圖對(duì)如下描述和所附權(quán)利要求書加以研究，本發(fā)明的這些和其它目的、特征、和特性，以及操作方法、相關(guān)結(jié)構(gòu)元件的功能、部件的組合、和制造成本將變得顯而易見。但是，不言而喻，這些附圖只用于例示和描述的目的，而無意作為限制本發(fā)明的定義。正如用在說明書和權(quán)利要求書中的那樣，除非上下文另有明確指明，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”、和“該”也包括復(fù)數(shù)指示物。


通過仔細(xì)研究如下描述、待審權(quán)利要求以及附圖，可以更好地理解本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1例示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；圖2例示了現(xiàn)有技術(shù)RTM的一個(gè)實(shí)施例，其中，來自數(shù)據(jù)跡線的下行反射事件生成跨越反射體的假透射；圖3例示了現(xiàn)有技術(shù)RTM的一個(gè)實(shí)施例，其中，假透射與源波場交叉關(guān)聯(lián)，并導(dǎo)致真反射體下面的假反射體； 圖4A和4B例示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，仿真上行波場抵消了阻抗差處的任何偽透射；圖5例示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，假設(shè)在數(shù)據(jù)中存在多次波，基于本發(fā)明的增強(qiáng)型RTM不生成反射體的偽像，而傳統(tǒng)手段會(huì)在真反射體下面呈現(xiàn)假反射體；圖6例示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；以及圖7示意性地例示了執(zhí)行本發(fā)明的系統(tǒng)的例子。
具體實(shí)施例方式圖1例示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖10。該實(shí)施例包括一種基于波場的數(shù)據(jù)處理方法，該方法包括利用多次波來獲得感興趣地下區(qū)域的特性。該方法包括獲得與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的地球模型和偏移模型12。該方法進(jìn)一步包括為地球模型以及為偏移模型確定與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的模擬幾何結(jié)構(gòu)14，以及從從模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)激發(fā)源，在地球模型中正向傳播至少一個(gè)波場16。該方法還包括從從模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的相同源，在偏移模型中正向傳播至少一個(gè)波場18，以及利用從模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)接收機(jī)位置，在地球模型中反向傳播至少一個(gè)波場20。該方法另外還包括從來自地球模型的正向(通過電子存儲(chǔ)或重新計(jì)算以相反時(shí)序訪問)和反向傳播波場中確定至少一個(gè)復(fù)合波場，以及將成像條件應(yīng)用于來自偏移模型的正向傳播波場(以相反時(shí)序訪問)和來自地球模型的復(fù)合波場，其中，成像條件利用存在于復(fù)合波場中的多次波來確定感興趣地下區(qū)域的特性，而不生成多次波的相應(yīng)假事件22。RTM是一種伴隨問題。一方面，源波場隨時(shí)間正向傳播并通過狀態(tài)記錄或重新計(jì)算以相反順序被訪問。另一方面，發(fā)生反射時(shí)地震數(shù)據(jù)被反向外推并與源波場相關(guān)聯(lián)。然而， 現(xiàn)有技術(shù)RTM要求在偏移之前去除自由表面多次波，否則多次波將被聚焦成圖像中的假反
6射波。圖2例示了在現(xiàn)有技術(shù)RTM的處理中，來自接收機(jī)的反向外推數(shù)據(jù)可生成跨越阻抗差的假透射對(duì)。當(dāng)反向傳播波場是多次波事件時(shí)，它的假透射可與源波場相關(guān)聯(lián)，并導(dǎo)致如圖3所示的反射體的幻像沈。本發(fā)明提供了消除或顯著減少可導(dǎo)致幻像的假透射/反射的方法。圖4A和4B例示了在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，正向仿真波場與來自頂面的數(shù)據(jù)跡線同時(shí)反向傳播。兩個(gè)波場觀、30在真反射位置相遇并重構(gòu)入射波。如圖所示，當(dāng)入射波的重構(gòu)精確時(shí)，來自外推數(shù)據(jù)跡線的假透射被最小化。這樣，在雙向傳播中適當(dāng)處理多次波，而不生成附加假事件。 圖5示出了一次反射波32和自由表面多次波34有益地聚焦在正確位置，而不生成幻像。這樣的偽像減少方法也可應(yīng)用于內(nèi)部多次波。這種對(duì)多次波的傳播的改進(jìn)處理可應(yīng)用于任何基于波場的處理應(yīng)用。例如，可以將多次波有益地用于反演或模型構(gòu)建。偽透射的消除程度也可被用于改善地下性質(zhì)估計(jì)。當(dāng)使用本發(fā)明中的方法時(shí)，自由表面多次波去除不再是數(shù)據(jù)預(yù)處理要求。相反，除了來自一次波的貢獻(xiàn)之外，自由表面多次波和內(nèi)部多次波也可有益地用于成像。以有益方式包括多次波可以導(dǎo)致改善的成像孔徑、改善的地下照度以及改善的反演問題的可解性。圖6例示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在初始條件中使用源激發(fā)36，在感興趣地下區(qū)域的地球模型中38以及在偏移模型中40正向傳播波場。利用從地球模型中的正向傳播 38中生成的最大時(shí)間波場狀態(tài)42，與相關(guān)地震數(shù)據(jù)44同時(shí)46反向傳播正向傳播的波場。 另外，從感興趣地下區(qū)域的偏移模型中的正向傳播40中生成的最大時(shí)間波場狀態(tài)48被用在偏移模型中的反向傳播中，或者可以從先前的電子存儲(chǔ)訪問波場狀態(tài)50。從來自地球模型的正向和反向傳播波場中確定復(fù)合波場52。然后，來自地球模型的復(fù)合波場52和來自偏移模型的反向傳播波場50能夠被用在成像感興趣地下區(qū)域中M。上述方法最好在諸如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、圖形處理單元(GPU)、元件、或通用計(jì)算機(jī)的協(xié)處理器加速架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明提供了編有執(zhí)行本發(fā)明方法的指令的裝置和通用計(jì)算機(jī)和/或協(xié)處理器，以及編碼執(zhí)行本發(fā)明方法的指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。執(zhí)行本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)例子示意性地例示在圖7中。該系統(tǒng)56包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)器58。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可用于諸如可編程通用計(jì)算機(jī)的處理器60。該處理器60可以包括諸如顯示器62和圖形用戶界面(⑶1)64的界面組件。該⑶I 64可被用于顯示數(shù)據(jù)和經(jīng)處理的數(shù)據(jù)產(chǎn)物，以及允許用戶在實(shí)現(xiàn)該方法的各個(gè)方面的選項(xiàng)當(dāng)中作出選擇。數(shù)據(jù)可以經(jīng)由總線66直接從數(shù)據(jù)獲取設(shè)備或從中間存儲(chǔ)器或處理設(shè)施(未示出)傳送給系統(tǒng) 56。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然可以不偏離本發(fā)明的范圍地以許多方式改變上述實(shí)施例。例如，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明顯看到的那樣，可以方便地將本發(fā)明中的PDE的不同初始條件或邊界條件或不同線性組合用在模擬和偏移中。盡管在前面說明書中結(jié)合本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述，并且為了例示的目的，展示了許多細(xì)節(jié)。但對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，顯而易見，可以容易地對(duì)本發(fā)明加以改變，并且可以不偏離本發(fā)明的基本原理地大幅度改變本文所述的某些其它細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種包括利用多次波來獲得感興趣地下區(qū)域的特性的基于波場的地震數(shù)據(jù)處理方法，所述方法包括獲得與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的地球模型和偏移模型；為所述地球模型以及為所述偏移模型確定與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的模擬幾何結(jié)構(gòu)；從從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)激發(fā)源，在所述地球模型中正向傳播至少一個(gè)波場；從從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的所述至少一個(gè)激發(fā)源，在所述偏移模型中正向傳播至少一個(gè)波場；利用從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)接收機(jī)位置，在所述地球模型中反向傳播至少一個(gè)波場；以及從來自所述地球模型的正向和反向傳播波場中確定至少一個(gè)復(fù)合波場，以及將成像條件應(yīng)用于來自所述偏移模型的正向傳播波場和來自所述地球模型的復(fù)合波場，其中，所述成像條件利用存在于復(fù)合波場中的多次波來確定感興趣地下區(qū)域的特性，而不生成多次波的相應(yīng)假事件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多次波包括從包括自由表面多次波和內(nèi)部多次波的組中選擇的至少一個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述利用多次波來獲得感興趣地下區(qū)域的特性的方法能夠被用于雙向波傳播方法、波形反演、模型構(gòu)建或性質(zhì)估計(jì)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述利用多次波來獲得感興趣地下區(qū)域的特性的方法能夠在頻域或小波域中執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述波場包括導(dǎo)出參量。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述導(dǎo)出參量包括殘留波場。
7.一種配置成進(jìn)行包括利用多次波來獲得感興趣地下區(qū)域的特性的基于波場的地震數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，具有包括與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的地球模型和偏移模型的計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)；處理器，其被配置和安排成執(zhí)行存儲(chǔ)在處理器可訪問存儲(chǔ)器中的機(jī)器可執(zhí)行指令以便執(zhí)行包含如下步驟的方法為所述地球模型以及為所述偏移模型確定與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的模擬幾何結(jié)構(gòu)；從從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)激發(fā)源，在所述地球模型中正向傳播至少一個(gè)波場；從從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的所述至少一個(gè)激發(fā)源，在所述偏移模型中正向傳播至少一個(gè)波場；利用從所述模擬幾何結(jié)構(gòu)中獲得的至少一個(gè)接收機(jī)位置，在所述地球模型中反向傳播至少一個(gè)波場；以及從來自所述地球模型的正向和反向傳播波場中確定至少一個(gè)復(fù)合波場，以及將成像條件應(yīng)用于來自所述偏移模型的以相反時(shí)序訪問的正向傳播波場和來自所述地球模型的復(fù)合波場，其中，所述成像條件利用存在于復(fù)合波場中的多次波來確定感興趣地下區(qū)域的特性，而不生成多次波的相應(yīng)假事件。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，包括顯示感興趣地下區(qū)域的特性的顯示設(shè)備。
全文摘要
盡管逆時(shí)偏移或反演提供了全波形傳播能力，但現(xiàn)有技術(shù)的方法可從多次波中生成假事件，并因此限于使用沒有自由表面多次波的數(shù)據(jù)。通過消除或極大地減少多次波的偽透射，本發(fā)明中的增強(qiáng)型逆時(shí)偏移或反演能夠正確地使用包含自由表面和內(nèi)部多次波的數(shù)據(jù)，并且改善圖像質(zhì)量或性質(zhì)估計(jì)。
文檔編號(hào)G01V1/28GK102414581SQ201080018965
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者劉偉 申請(qǐng)人:雪佛龍美國公司