角度域疊前深度偏移的走時(shí)、角度表獲取方法及成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種各向異性(VTI)介質(zhì)角度域基爾霍夫化irchhoff)疊前深度偏移 的走時(shí)表和角度表獲取方法W及一種各向異性介質(zhì)角度域基爾霍夫疊前深度偏移的成像 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，疊前深度偏移是強(qiáng)橫向非均勻介質(zhì)復(fù)雜構(gòu)造成像與速度模型建立依賴(lài)的關(guān) 鍵技術(shù)。其算法實(shí)現(xiàn)要么基于射線(xiàn)理論，如基爾霍夫化irchhoff)偏移和高斯束偏移，要么 基于波動(dòng)理論，如單程波方程深度延拓偏移和雙程波方程逆時(shí)延拓偏移。近十多年來(lái)，各向 異性介質(zhì)深度偏移方法也得到了極大的發(fā)展，先后出現(xiàn)了橫向各項(xiàng)同性(TI)介質(zhì)基爾霍夫 偏移、高斯束偏移、單程波方程偏移與逆時(shí)偏移等深度域成像方法。盡管波動(dòng)方程偏移存在 精度上的優(yōu)勢(shì)，射線(xiàn)理論基礎(chǔ)上的偏移方法因其在靈活性、面向局部目標(biāo)的成像能力W及 計(jì)算成本等優(yōu)勢(shì)，在復(fù)雜構(gòu)造成像尤其是速度模型建立過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用。目前主要地 震數(shù)據(jù)處理軟件中的深度域偏移速度模型構(gòu)建都仍W基爾霍夫偏移作為引擎。
[0003] 在復(fù)雜介質(zhì)條件下，即使偏移速度是合理的，傳統(tǒng)的偏移距域和炮域共成像點(diǎn)道 集都可能存在假象干擾。為此，近十幾年來(lái)人們一直在致力于研究射線(xiàn)理論或波動(dòng)理論基 礎(chǔ)上的角度域成像方法?；谏渚€(xiàn)理論和廣義拉冬變換(GRT)，de化op提出了共散射角偏 移/反演理論。
[0004] 就目前而言，如何高保真地提取地下方位角和反射角信息，雖然經(jīng)過(guò)了 10余年的 研究，發(fā)表了不少的文獻(xiàn)，但是做到真正地下反射點(diǎn)的方位角信息和反射角信息，也只是最 近一些年才成為現(xiàn)實(shí)。針對(duì)疊前時(shí)間偏移的基爾霍夫的高保真方位角和反射角道集信息的 獲取，在2008年和2011年才相繼完成（Cheng et 31.，2〇〇8,2〇11)。最近1(〇'日11和1?日^0 (2011)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用了方位保真局部角度域基爾霍夫深度成像方法，他們利用了廣義拉冬變 換抽取全方位、高分辨率角度有關(guān)的反射率信息，并產(chǎn)生了角度域道集。該偏移技術(shù)已集成 到化radigm公司的商業(yè)軟件中，取得了良好的應(yīng)用效果。
[0005] 局部角度域基爾霍夫疊前深度偏移算法的核屯、在于穩(wěn)健、快速地計(jì)算地震射線(xiàn)的 走時(shí)與方向信息。在傳統(tǒng)基爾霍夫疊前深度偏移過(guò)程中，程函方程有限差分解法與波前重 建算法被廣泛用于走時(shí)表的計(jì)算。然而，對(duì)局部角度域成像與反射走時(shí)層析基礎(chǔ)上的偏移 速度分析而言，射線(xiàn)追蹤算法顯得更有吸引力，因?yàn)樗擞?jì)算走時(shí)，還可W顯式地得到射 線(xiàn)路徑及其方向信息。不過(guò)，傳統(tǒng)的各向異性介質(zhì)射線(xiàn)追蹤方程是W剛度系數(shù)而不是 化omsen參數(shù)表示的，不方便數(shù)值計(jì)算，效率也較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的諸多不足中的至少一項(xiàng)，本發(fā)明提出一種適用于各向異性介 質(zhì)角度域疊前深度偏移的走時(shí)表與角度表計(jì)算方法，W及基于該走時(shí)表與角度表計(jì)算方法 的各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的成像方法。
[0007] 本發(fā)明一方面提供了一種各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的走時(shí)表和角度表 獲取方法。所述方法包括W下步驟：
[0008] A、根據(jù)各向異性介質(zhì)聲波方程推導(dǎo)出各向異性介質(zhì)中的程函方程：
[0009]
[0010]其中，Vnm。為NM0速度，Vp日為qP波垂直速度，η為反楠圓系數(shù)，嗦示沿射線(xiàn)的走時(shí)，X， y和Ζ表示各向異性介質(zhì)空間上的Ξ個(gè)彼此垂直的位移分量（即，沿著笛卡爾坐標(biāo)系方向的 Ξ個(gè)位移分量）；
[0011] B、通過(guò)程函方程推導(dǎo)得到各向異性介質(zhì)聲學(xué)近似的射線(xiàn)方程組：
[0012]
[OOK]其中，設(shè)上面的式（1)即為F，p功慢度矢量，i對(duì)應(yīng)x，y和Z分量；
[0014] C、求解步驟B中的射線(xiàn)方程組，獲得各向異性介質(zhì)聲學(xué)近似意義下的射線(xiàn)路徑、走 時(shí)及傳播方向信息；
[0015] D、進(jìn)行角度域射線(xiàn)追蹤，并建立走時(shí)表與出射角度表。
[0016] 在本發(fā)明的各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的走時(shí)表和角度表獲取方法的一 個(gè)示例性實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述步驟D中進(jìn)行角度與射線(xiàn)追蹤通過(guò)從地下多個(gè)成像點(diǎn)中的 每個(gè)成像點(diǎn)W起飛角氏或於與方位角as或ar等間隔向上發(fā)射一族射線(xiàn)到達(dá)地表各觀測(cè)點(diǎn)， 將所述一族射線(xiàn)中不同方向起飛射線(xiàn)的走時(shí)與角度信息保存在數(shù)值表中，從而形成走時(shí)表 與出射角度表。
[0017] 在本發(fā)明的各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的走時(shí)表和角度表獲取方法的一 個(gè)示例性實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述步驟C中的傳播方向信息通過(guò)入射角丫、散射方位角Φ、照 明矢量的傾角巧與方位角於來(lái)表征，并且通過(guò)下列方程得到：
[0024]其中，入射慢度矢量Ps和散射慢度矢量pr共同描述了散射點(diǎn)m處波的傳播方向特 征，入射慢度矢量與散射慢度矢量之和Pm，x，y和Z表示各向異性介質(zhì)空間上的Ξ個(gè)彼此垂 直的位移分量(即，沿著笛卡爾坐標(biāo)系方向的Ξ個(gè)位移分量），衣,"為照明矢量的垂向分量。
[0025] 本發(fā)明的另一方面提供了一種各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的成像方法。所 述方法在局部角度域成像時(shí)，根據(jù)炮點(diǎn)、成像點(diǎn)、接收點(diǎn)關(guān)系，從上述獲取方法中所獲取的 走時(shí)表和角度表中讀取走時(shí)和角度數(shù)據(jù)，W完成成像。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括:能夠基于聲學(xué)規(guī)律近似推導(dǎo)出各向異 性介質(zhì)的射線(xiàn)方程;能夠?yàn)榛鶢柣舴虔B前深度偏移提供可靠的走時(shí)表和角度表，從而有利 于準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)角度域成像。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的某一成像點(diǎn)處地震波局部角度特征示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[002引在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的各向異性介質(zhì)角度域基爾霍 夫疊前深度偏移的走時(shí)表和角度表獲取方法W及各向異性介質(zhì)角度域基爾霍夫疊前深度 偏移的成像方法。
[0029] 在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的走時(shí)表和 角度表獲取方法可通過(guò)W下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0030] 1、根據(jù)各向異性介質(zhì)聲波方程推導(dǎo)出各向異性介質(zhì)中的程函方程
[0031] 所謂聲學(xué)近似，就是假設(shè)沿對(duì)稱(chēng)軸方向qSV波(運(yùn)里，qSV波全稱(chēng)為擬橫波，大概意 思就是類(lèi)似于橫波的，但不是真正意義上各向同性介質(zhì)中的橫波)的傳播速度為零，即Vso = 0,運(yùn)樣就可將原始的各向異性介質(zhì)彈性波動(dòng)方程及其頻散關(guān)系簡(jiǎn)化。假設(shè)地下介質(zhì)為聲學(xué) 介質(zhì)，由各向異性介質(zhì)彈性波動(dòng)方程及其頻散關(guān)系可推導(dǎo)出近似的qP波(運(yùn)里，qP波全稱(chēng)為 擬縱波)標(biāo)量波動(dòng)方程，進(jìn)而得到相應(yīng)的程函方程和射線(xiàn)方程。根據(jù)各向異性介質(zhì)qP波的頻 散關(guān)系，聲學(xué)近似qP波波動(dòng)方程滿(mǎn)足：
[0032]
[0033] 其中，Vpo為qP波垂直速度，Vnm。為NM0速度(NM0速度全稱(chēng)是動(dòng)矯正速度），η為反楠圓 系數(shù)，且與化omsen參數(shù)ε與δ存在如下關(guān)系：
[0034]
[0036]將平面波解帶入方程(1)可推導(dǎo)出各向異性介質(zhì)的程函方程：
[0037]
[0038] 2、通過(guò)程函方程推導(dǎo)得到各向異性介質(zhì)聲學(xué)近似的射線(xiàn)方程
[0039] 通過(guò)特征值方法可進(jìn)一步推導(dǎo)出描述射線(xiàn)路徑的常微分方程組。為此，將式(3)改 寫(xiě)為如下形式：
[0040] F