一种三维VSP数据的逆时偏移方法技术

本方法公开一种三维VSP数据的逆时偏移方法，其为基于三维声波方程进行三维VSP资料逆时偏移成像的方法。本发明专利技术可充分利用VSP数据中丰富的波场信息和逆时偏移方法对复杂波场的成像能力，实现对井周复杂构造的准确成像，为复杂油气藏勘探提供有利指导。该方法充分考虑了地下实际存在的不同波场信息(多次波，绕射波等)，对波动方程不做任何简化。该方法利用优化的有限差分系数对偏微分方程进行中心差分求解，与传统相比，精度更高，计算更稳定。将该方法应用于三维VSP地震资料处理，对井旁小断层成像、储层预测、微幅构造落实以及隐蔽性油气藏勘探与开发都具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本方法公开一种三维VSP数据的逆时偏移方法，其为基于三维声波方程进行三维VSP资料逆时偏移成像的方法。本专利技术可充分利用VSP数据中丰富的波场信息和逆时偏移方法对复杂波场的成像能力，实现对井周复杂构造的准确成像，为复杂油气藏勘探提供有利指导。该方法充分考虑了地下实际存在的不同波场信息(多次波，绕射波等)，对波动方程不做任何简化。该方法利用优化的有限差分系数对偏微分方程进行中心差分求解，与传统相比，精度更高，计算更稳定。将该方法应用于三维VSP地震资料处理，对井旁小断层成像、储层预测、微幅构造落实以及隐蔽性油气藏勘探与开发都具有重要意义。【专利说明】一种三维VSP数据的逆时偏移方法
本专利技术属于地球物理勘探领域，涉及一种三维VSP数据的逆时偏移方法，具体是采用逆时偏移方法对三维VSP地震资料进行成像处理，从而实现地下构造的准确成像。
技术介绍
在地震资料处理中，偏移始终是处理环节中的关键部分，偏移的准确与否也影响着地震解释等后续工作的准确程度。为了提高地下复杂地质体的成像效果，能够准确识别地下储层，地震资料处理技术需要不断的发展以应对实际需求。逆时偏移是各种现行偏移算法中成像精度最高的偏移方法，方法本身基于双程波的波动方程，几乎不对方程做任何假设，因此具有较强的适应性。并且理论上能够对地下存在的各种波准确成像，对复杂构造也有较好的成像能力，是地震偏移理论中的一个重要研究领域，并也处于不断的发展当中。逆时偏移的概念最早在1983年被提出，当时Whitmore (1983)、Baysal等(1983)阐述了不同的逆时偏移概念；Loewenthal和Mufti (1983)将逆时偏移应用于空间-频率域；Levin等(1984)概括了逆时偏移的基本原理及实现方法；Hildebrand等(1987)将逆时偏移方法应用于波阻抗成像，取得了较好的效果；Zhu和Lines (1994)比较了逆时偏移与克希霍夫积分偏移的成像效果，得出前者对Marmous模型成像精度更高，但耗时较多的结论;Wu等(1996)对三维高阶有限差分法逆时偏移技术进行了研究；随着地球物理学家们从不同的角度对其进行着研究，逆时偏移理论也在不断的被完善。Faqi Liu等(2007)介绍了一种新的成像条件，通过分解波场，使成像过程中能够进行去噪，但增加了计算，并且会损失部分有效信息；Sandip等(2008)对逆时偏移的成像条件做了比较系统和全面的介绍；Yu Zhang等(2009)提出拉普拉斯算子滤波，相当于对成像波场的角度域衰减；Robert等(2009)将随机边界思想引入逆时偏移很好的解决了波场存储问题；陈生昌等(2012)提出了一种三维VSP数据高效偏移成像的超道集方法，极大地提高了计算效率；刘守伟和王华忠(2012)通过修改波场延拓公式，提出了上下行反射波联合成像方法，获得更宽的成像范围和更高的成像精度；Jinhai Zhang(2013)对差分系数进行优化，取得了较好的模拟精度。贺茜君和杨顶辉等(2014)通过波场模拟计算，对几种数值模拟方法的数值频散进行了细致的对比分析。当今油气勘探目标日趋复杂，传统的一些构造简单的油气藏逐渐减少，有效解决各种隐蔽性油藏、陆倾角构造、横向变速地层、薄储层及小断层等非均质复杂油气藏问题当前也是未来一段时间勘探地球物理的研究目标。上述提及的逆时偏移方法虽从不同角度对理论及关键技术进行研究与分析，但对三维VSP数据，几乎没有逆时偏移成像的研究。
技术实现思路
针对上述技术难题，本专利技术人经过多年研究，针对传统偏移方法成像VSP数据的不足之处，经过多次设计和研究，提出一种三维VSP数据的逆时偏移方法。依据本专利技术的技术方案，三维VSP数据的逆时偏移方法包括以下步骤:I)在井中垂向等间隔布置检波器，地表等间隔平行设置炮线，井中检波器记录人工震源激发的每炮反射地震数据并将其记录到磁带上，利用常规预处理方法完成叠前地震数据的噪音衰减、振幅补偿、反褶积等处理，利用克希霍夫叠前深度偏移方法获得深度域层速度模型；2)应用如下的计算公式作为逆时偏移中的震源子波:【权利要求】1.一种三维VSP数据的逆时偏移方法，其包括以下步骤: 1)在井中垂向等间隔布置检波器，在地表等间隔平行设置炮线，井中检波器记录人工震源激发的每炮反射地震数据并将其记录到磁带上，利用常规预处理方法完成叠前地震数据的噪音衰减、振幅补偿、反褶积处理，利用克希霍夫叠前深度偏移方法获得深度域层速度模型； 2)应用如下的计算公式作为逆时偏移中的震源子波: 2.根据权利要求1的方法，特征是:步骤2)所设计的震源子波为雷克子波。3.根据权利要求1的方法，特征是:步骤3)所给出的确定偏移网格大小及时间步长，是指依据所需要的成像精度(即所需要识别的构造尺度)以及满足地震波采样的原则确定偏移的网格大小，并根据有限差分的稳定性条件由网格大小和读入的速度模型信息计算得到所需要的时间步长。4.根据权利要求1的方法，特征是:步骤4)给出的根据速度模型确定粗密网格区域划分，是指首先对速度模型进行扫描，将速度模型划分出低速区域与非低速区，对低速部分进行网格加密。并进一步分析地下大致构造形态，对形态复杂的区域同样进行加密网格。其余区域采用粗网格剖分，最后依据各区域的网格大小及所对应的速度由稳定性条件确定各个区域所需要的时间步长。5.根据权利要求1的方法，特征是:步骤5)所述的波场模拟过程中，从三维声波方程出发，采用高阶有限差分数值算法，得到离散的有限差分方程，对三维地震波场，计算每个时刻沿时间正向的波场，在粗密网格区域，采用优化的差分系数进行波场计算，而在过渡区域，采用过渡区域的差分系数进行计算；在每时刻的计算过程中，需要保存有效区域与边界区域上六个面的波场信息；在步骤8)的波场反传过程中，在每时刻反传时，用之前保存的相应时刻的六个面上的波场信息进行替换，以保证波场反传的精度。6.根据权利要求1的方法，特征是:步骤5)和步骤8)所采用的三维声波方程为: 7.根据权利要求1的方法，特征是:步骤5)和步骤8)的波场数值模拟过程中采用优化的高阶有限差分系数。8.根据权利要求1的方法，特征是:步骤5)和步骤8)的波场数值模拟过程中依据步骤3)的粗密网格区域划分，对粗密网格部分采用常规的差分计算式，对粗密网格交叉部分采用过渡差分计算式。9.根据权利要求1的方法，特征是:步骤6)和步骤8)的波场数值模拟过程中，保存每一时刻的有效波场与完全匹配层之间交界处波场信息，并在步骤7)中的每时刻进行应用。【文档编号】G01V1/28GK103926619SQ201410188065【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日【专利技术者】王维红, 石颖, 陈树民, 郭雪豹, 柯璇, 刘诗竹, 王建民 申请人:王维红本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维VSP数据的逆时偏移方法，其包括以下步骤：1)在井中垂向等间隔布置检波器，在地表等间隔平行设置炮线，井中检波器记录人工震源激发的每炮反射地震数据并将其记录到磁带上，利用常规预处理方法完成叠前地震数据的噪音衰减、振幅补偿、反褶积处理，利用克希霍夫叠前深度偏移方法获得深度域层速度模型；2)应用如下的计算公式作为逆时偏移中的震源子波：f(t)=[1-2(πfpt)2]e-(πfpt)2]]>式中，fp为主频，单位为Hz，实际计算时，分析地震资料的频带宽度，如果地震资料的最高频率是fmax，则其主频fp取为fmax/2.0；t为时间，单位是s；3)读取震源位置信息、速度信息，根据成像精度要求及输入的震源子波的主频确定偏移网格大小，考虑下面的波动方程求解的稳定性条件，vΔtΔd<1/2Σm=1N1b2m-1]]>式中，空间网格步长Δx＝Δz＝Δd，N为差分阶数，b为差分系数，N1为不超过N的最大奇数；Δt为时间步长，单位为s。由上式可知，已知网格大小和读入的速度模型可计算所需要的时间步长，速度确定后，当网格变小时，时间步长也要相应变小；4)根据速度模型确定粗密网格区域划分：在数值模拟计算中，采用粗密变网格划分方法，对于低速带区以及构造复杂的区域，利用加密网格计算，其他地区采用粗网格进行计算，兼顾考虑了计算效率和计算精度；5)基于三维声波方程，选择利用全局优化方法确定的优化的有限差分系数，沿时间正向进行波场数值模拟，在不引入额外计算的前提下，与同阶的原始差分系数相比，优化的差分系数可有效的降低频散，提高地震波数值模拟计算精度；6)为提高计算精度，设置完全匹配层边界条件，并保存每一时刻有效波场与完全匹配层之间交界处波场信息，节省大部分存储空间；7)读入检波点位置信息和叠前单炮地震数据；8)同地震波场的正向传播，从三维声波方程出发，采用优化的有限差分系数和完全匹配层边界条件，沿时间轴反传检波点波场，在反传过程中拾取每时刻保存的震源波场信息，用其替代有效波场与完全匹配层边界交界处的反传波场信息；9)对同时刻的震源波场和检波点波场采用互相关成像条件，并对所有时刻的成像值累加；10)对成像结果采用拉普拉斯方法进行低频噪音的压制处理，得到高信噪比和高分辨率的井周围3D VSP地震成像数据体，进而用于提高储层描述的精度和精细地刻画井周围裂缝的非均质地层。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王维红，石颖，陈树民，郭雪豹，柯璇，刘诗竹，王建民，
申请(专利权)人：王维红，
类型：发明
国别省市：辽宁;21