專利名稱：Vti介質準p波方程各向異性逆時偏移方法
技術領域：
本發(fā)明屬于勘探地球物理學中地震資料處理的技術領域，是一種基于各向異性理論的疊前VTI介質準P波方程各向異性逆時偏移方法。
背景技術：
近年來，隨著地震勘探精度和要求的不斷提高，對復雜地質構造的精確成像受到業(yè)界越來越多的關注，復雜地質構造成像的問題主要表現(xiàn)在地層傾角大，橫向速度變化劇烈，斷層發(fā)育、埋藏較深等；地震偏移技術正是為了滿足這一需求而不斷發(fā)展和完善起來的?，F(xiàn)有技術中，疊前深度偏移方法主要有Kirchhoff積分法、基于單程波方程的有限差分偏移方法、頻率波數(shù)域偏移方法及基于雙程波方程的逆時偏移方法；其中，逆時偏移方法基于精確的雙程波動方程，且允許波向各個方向傳播，具有無傾角限制，能適應強橫向速度變化及保幅性好等優(yōu)點；因此，該項技術受到了業(yè)界的廣泛重視。目前，基于各向同性理論的偏移方法已經比較成熟，在生產實踐中也得到了廣泛應用，產生了巨大效益。然而，各向異性在地下介質中是廣泛存在的，越來越多的研究表明，基于各向同性理論的常規(guī)地震偏移方法不能有效解決各向異性介質中地震波的偏移歸位問題，成像精度難以保證，因此有必要發(fā)展基于各向異性理論的偏移方法。當前，研究最為廣泛的各向異性介質是具有垂直對稱軸的橫向各向同性(Transverse Isotropy with aVertical Axis of Symmetry，簡稱VTI)介質，一般由周期性薄互層組成。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中基于各向同性理論常規(guī)偏移方法精度低、有傾角限制和不能適應強橫向速度變化等缺點，研發(fā)了一種基于各向異性理論的疊前逆時深度偏移方法，以解決各向異性介質中地震波的偏移歸位問題，獲取地下真實構造形態(tài)，并為后續(xù)處理如AVO分析、屬性分析等技術提供振幅和相位信息。實現(xiàn)本發(fā)明目的的解決技術方案是一種VTI介質準P波方程各向異性逆時偏移方法，該方法包括如下步驟(1)、采用交錯網格對二維VTI介質中的一階準P波方程及其PML吸收層邊界方程進行差分離散，得到兩個方程正向延拓和逆時延拓的高階差分格式；(2)、通過正演模擬計算模型內的炮點正向延拓波場；(3)、將檢波點接收到的共炮點數(shù)據(jù)中的直達波切除掉，再將每炮數(shù)據(jù)輸入到程序中，通過逆時延拓實現(xiàn)模型內地震波場的逆時傳播，得到檢波點逆時延拓波場；G)、將炮點正向延拓波場與檢波點逆時延拓波場進行歸一化互相關運算，得到模型內各成像點的偏移成像結果；(5)、通過步驟(1)、O)，經計算得到每一炮數(shù)據(jù)對應的偏移結果，從偏移結果中抽取共成像點道集，進行偏移畫弧切除和帶通濾波后直接疊加，最后得到偏移剖面。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，其顯著效果是(1)、本發(fā)明能夠克服基于各向同性理論的常規(guī)偏移方法精度低、有傾角限制和不能適應強橫向速度變化等缺點，使地震波準確地偏移歸位，為解釋人員提供更真實的地下構造。O)、本發(fā)明能處理橫向速度變化強烈和陡傾角地層的偏移成像問題，對復雜模型具有良好的成像能力。(3)、本發(fā)明考慮了介質各向異性的影響，在各向異性地區(qū)采集的縱波數(shù)據(jù)應用本發(fā)明提供的方法能得到更好的成像效果。


表1為本發(fā)明P波波場分量和彈性參數(shù)的空間位置表圖1是本發(fā)明交錯網格示意2是本發(fā)明完全匹配層吸收邊界示意3a是本發(fā)明二維VTI Marmousi縱波速度模型3b是本發(fā)明二維VTI Marmousi η模型4是本發(fā)明震源位于(3000m，4m)處時的合成記錄5是本發(fā)明二維VTI介質一階準P波方程逆時偏移剖面6是本發(fā)明Kirchhoff疊前時間偏移剖面7是本發(fā)明顯式有限差分法疊前深度偏移剖面8是本發(fā)明疊前逆時深度偏移剖面9是本發(fā)明各向同性介質聲波方程逆時偏移剖面圖
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作詳細描述一種VTI介質準P波方程各向異性逆時偏移方法，該方法實現(xiàn)過程概括有如下幾個步驟1)、采用交錯網格對二維VTI介質中的一階準P波方程及其PML(Perfect MatchedLayer)吸收層邊界方程進行差分離散，得到兩個方程正向延拓和逆時延拓的高階差分格式。2)、通過正演模擬計算模型內的炮點正向延拓波場。3)、首先將檢波點接收到的共炮點數(shù)據(jù)中的直達波切除掉，然后將每炮數(shù)據(jù)輸入到程序中，通過逆時延拓實現(xiàn)模型內地震波場的逆時傳播，得到檢波點逆時延拓波場。4)、將炮點正向延拓波場與檢波點逆時延拓波場進行歸一化互相關運算，得到模型內各成像點的偏移成像結果。5)、通過所述的步驟1) ,2)計算得到每一炮數(shù)據(jù)對應的偏移結果，從偏移結果中抽取共成像點道集，進行偏移畫弧切除和帶通濾波后直接疊加，最后得到偏移剖面。模型算例本發(fā)明利用二維各向異性Marmousi模型來檢驗VTI介質中一階準P波方程疊前逆時深度偏移算法對復雜模型的成像效果；二維各向異性Marmousi模型如圖3所示。
逆時偏移所用的地震記錄按以下觀測系統(tǒng)通過正演獲得，縱波源激發(fā)，震源為主頻50Hz的Ricker子波，炮點埋深細，800道接收，道間距細，炮間距40m，從模型左端開始放炮，當炮點位于模型左端1600m范圍內時，模型左端800道接收，當炮點位于中間6000m范圍內時，炮點兩側各400道接收，當炮點位于模型右端1600m范圍內時，模型右端800道接收，記錄長度3. 15s，共得231炮合成記錄，如圖4所示為震源位于(3000m，4m)處時的合成記錄。應用本發(fā)明方法對去除直達波之后的所有炮集進行偏移成像得到的偏移剖面如圖5所示。如圖6所示是采用Kirchhoff疊前時間偏移得到的偏移結果；如圖7所示是采用顯式有限差分法疊前深度偏移得到的偏移結果；如圖8所示是截取圖5右側3. 0-9. Okm得到的結果；對比圖6、圖7、圖8可看到，Kirchhoff疊前時間偏移對模型淺部地層的成像效果較好，但對模型深部的背斜構造不能正確成像(可參見圖6中白色橢圓內區(qū)域)，位于背斜頂部的油氣儲層無法得到正確顯示；顯式有限差分法疊前深度偏移對深部地層的成像效果有所改善，但對模型的成像精度不高，部分層位模糊不清(如圖7中箭頭所指處)；采用疊前逆時深度偏移得到的偏移結果中模型的層位成像準確，三條斷層、斷塊、深部高速體、背斜構造、油氣儲層(如圖8中箭頭所指處)以及模型的細節(jié)特征在偏移剖面上都得到了較好的反映，說明本發(fā)明能處理橫向速度變化強烈和陡傾角地層的偏移成像問題，對復雜模型具有良好的成像能力。為了分析各向異性對偏移效果的影響，采用各向同性介質中聲波方程逆時偏移算法對上述地震記錄進行偏移成像，得到的偏移剖面如圖9所示。對比圖5和圖9可看到，采用各向同性偏移算法得到的偏移結果，其效果明顯不如采用各向異性偏移算法得到的偏移結果，主要表現(xiàn)在(1)、前者存在較嚴重的干擾現(xiàn)象(如圖9中白色箭頭所指處)，且部分層位模糊不清，連續(xù)性變差(如圖9中黑色箭頭所指處)，成像精度明顯低于后者，在模型左上部各向異性較強的區(qū)域這種現(xiàn)象尤為突出(參見圖9中白色橢圓內區(qū)域)J2)、對模型中部復雜構造的成像效果變差(參見圖9中紅色橢圓內區(qū)域)，陡傾角地層和斷層面的連續(xù)性變差，精度降低，甚至出現(xiàn)失真現(xiàn)象(如圖9中紅色箭頭所指處)。由上述分析可知，對地震資料的偏移處理不能忽略介質各向異性的影響，在各向異性地區(qū)采集的縱波數(shù)據(jù)用基于各向異性理論的偏移方法能得到更好的成像效果。本發(fā)明的方法所依據(jù)的原理是
⑴、.二維VTI介質中的一階準P波方程
St1 dP ρ Sx(la)
dt1 dP ρ dz(lb)
k = -dx(Ic)
δψ dtQk S(Id)
權利要求
1. 一種VTI介質準P波方程各向異性逆時偏移方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)、采用交錯網格對二維VTI介質中的一階準P波方程及其PML吸收層邊界方程進行差分離散，得到兩個方程正向延拓和逆時延拓的高階差分格式；O)、通過正演模擬計算模型內的炮點正向延拓波場；(3)、將檢波點接收到的共炮點數(shù)據(jù)中的直達波切除掉，再將每炮數(shù)據(jù)輸入到程序中，通過逆時延拓實現(xiàn)模型內地震波場的逆時傳播，得到檢波點逆時延拓波場；G)、將炮點正向延拓波場與檢波點逆時延拓波場進行歸一化互相關運算，得到模型內各成像點的偏移成像結果；(5)、通過所述的步驟(1)、(2)，經計算得到每一炮數(shù)據(jù)對應的偏移結果，從偏移結果中抽取共成像點道集，進行偏移畫弧切除和帶通濾波后直接疊加，最后得到偏移剖面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種VTI介質準P波方程各向異性逆時偏移方法，其步驟包括①采用交錯網格對二維VTI介質中的一階準P波方程及其PML吸收層邊界方程進行差分離散，得到兩個方程正向延拓和逆時延拓的高階差分格式；②通過數(shù)值計算得到炮點的正向延拓波場和檢波點逆時延拓波場，將兩者進行歸一化互相關運算，得到模型類各成像點的偏移成像結果；③從偏移結果中抽取共成像點道集得到最終的偏移剖面；本發(fā)明方法能處理橫向速度變化強烈和陡傾角地層的偏移成像問題，也考慮了介質各向異性的影響，在各向異性地區(qū)采集的縱波數(shù)據(jù)用基于各向異性理論的偏移方法能得到更好的成像效果。
文檔編號G01V1/28GK102590859SQ20111045943
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者呂彬, 李斐, 王宇超, 胡自多, 韓令賀 申請人:中國石油集團西北地質研究所