一种三维无射线追踪回折波层析成像方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种三维无射线追踪回折波层析成像方法及装置，其中，该方法包括：拾取单炮初至，对拾取的每个单炮初至按照方位角度间隔选定多个方位角的初至，并对每一个方位角初至按照偏移距递增方式排序，形成0～x范围内的初至曲线；以偏移距为横坐标、初至时间为纵坐标，对0～x范围内的初至曲线进行低阶多项式最小二乘法整体拟合，得到每一单炮初至的方位角对应地多项式系数；根据多项式系数获得对应地每一单炮初至的方位角慢度曲线；根据每一单炮初至的方位角慢度曲线获得拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度；根据拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度插值成三维速度场。

【技术实现步骤摘要】
一种三维无射线追踪回折波层析成像方法及装置
本专利技术涉及地震数据处理
，特别涉及一种三维无射线追踪回折波层析成像方法及装置。
技术介绍
在地震数据处理中，旅行时层析成像方法是一种重要的速度成像方法。旅行时层析成像可以按照计算流程分为正演旅行时、反演慢度两个主要步骤。正演旅行时包括旅行时计算，通常也含有射线追踪。依据正演旅行时后是否进行射线追踪，可以简单将旅行时层析成像划分为两类情形：(1)传统的射线追踪旅行时层析成像方法。本类方法设定速度分布在离散网格节点上，节点间的面元速度为常数或渐变。对旅行时正演后的网格可以用诸如梯度法、互换法求取射线路径，从而得到每个接收点正演旅行时和拾取初至的误差，然后进行迭代反演更新速度场。现有的三维回折波层析成像主要采用传统射线追踪旅行时层析成像方法，此时约束速度横向不变，垂向渐变递增，从而满足回折波传播的条件，然后迭代进行三维射线追踪和反演以更新慢度。本类方法优点是对地下速度分布无任何假定，可以适应任意复杂或简单的速度场。缺点是复杂的速度场对射线路径的计算方法有较高要求，需要处理旅行时多至、射线焦散、速度梯度不连续等复杂问题。另外，射线路径一般为曲线，使得反演呈现强非线性，求解困难并存在多解性。当约定速度仅仅沿垂向渐变时，波沿垂向渐变递增的速度场以回折波形式传播并回折至地表，得到传统的回折波旅行时层析成像方法。(2)无射线追踪回折波旅行时层析成像方法。本类方法同样约定速度仅仅沿垂向渐变。但是，依据回折波的传播规律，可以推导公式解析计算回折波回折点的深度和速度，从而避免复杂的正演旅行时和射线追踪、反演更新慢度过程。现有的三维回折波层析成像主要采用无射线追踪回折波旅行时层析成像方法，该方法本质上是一种二维算法，无法进行三维速度场成像。综上，现有方法是对三维地震数据的初至时间进行三维分解(Osypov,2000)，然后对分解后的旅行时应用二维算法进行计算。但是分解的算法复杂且需要多次迭代。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术提出一种三维无射线追踪回折波层析成像方法及装置，扩展二维无射线追踪回折波层析成像技术至三维地震资料处理，避免了复杂的三维旅行时迭代分解过程。为实现上述目的，本专利技术提供了一种三维无射线追踪回折波层析成像方法，该方法包括：拾取单炮初至，对拾取的每个单炮初至按照方位角度间隔选定至少两个方位角的初至，并对每一个方位角初至按照偏移距递增方式排序，形成0～x范围内的初至曲线；其中，x为最大偏移距；以偏移距为横坐标、初至时间为纵坐标，对0～x范围内的初至曲线进行低阶多项式最小二乘法整体拟合，得到每一单炮初至的方位角对应地多项式系数；根据所述多项式系数获得对应地每一单炮初至的方位角慢度曲线；根据所述每一单炮初至的方位角慢度曲线获得拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度；根据拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度插值成三维速度场。优选地，所述拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度获取方法为：对拾取的每一单炮初至的方位角慢度曲线在0～x范围内任取M点为回折波回折点；求出点i对应位置的慢度曲线值的倒数，得到点i的速度；其中，i＝1,2，…，M。优选地，所述拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的深度获取方法为：对点i的深度采用积分公式获得；其中，所述积分公式为：其中，zi为回折点i对应的深度，xi为点i对应的偏移距。优选地，所述每一单炮初至的方位角慢度曲线获取的方法为：根据所述多项式系数获得多项式；对所述多项式进行求导，获得每一单炮初至的方位角慢度曲线。优选地，所述方位角度间隔为相当或不相等的方位角度间隔。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种三维无射线追踪回折波层析成像装置，该装置包括：初至曲线获取单元，用于拾取单炮初至，对拾取的每个单炮初至按照方位角度间隔选定至少两个方位角的初至，并对每一个方位角初至按照偏移距递增方式排序，形成0～x范围内的初至曲线；其中，x为最大偏移距；拟合单元，用于以偏移距为横坐标、初至时间为纵坐标，对0～x范围内的初至曲线进行低阶多项式最小二乘法整体拟合，得到每一单炮初至的方位角对应地多项式系数；方位角慢度曲线获取单元，用于根据所述多项式系数获得对应地每一单炮初至的方位角慢度曲线；回折波回折点的速度和深度获取单元，用于根据所述每一单炮初至的方位角慢度曲线获得拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度；插值单元，用于根据拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度插值成三维速度场。优选地，所述回折波回折点的速度和深度获取单元包括：回折波回折点获取模块和第一计算模块；其中，所述回折波回折点获取模块，用于对拾取的每一单炮初至的方位角慢度曲线在0～x范围内任取M点为回折波回折点；所述第一计算模块，用于求出点i对应位置的慢度曲线值的倒数，得到点i的速度；其中，i＝1,2，…，M。优选地，所述回折波回折点的速度和深度获取单元还包括第二计算模块；其中，所述第二计算模块，用于对点i的深度采用积分公式获得；其中，所述积分公式为：其中，zi为回折点i对应的深度，xi为点i对应的偏移距。优选地，所述方位角慢度曲线获取单元包括：多项式获取模块和求导模块；其中，所述多项式获取模块，用于根据所述多项式系数获得多项式；所述求导模块，用于对所述多项式进行求导，获得每一单炮初至的方位角慢度曲线。优选地，所述初至曲线获取单元采用的方位角度间隔为相当或不相等的方位角度间隔。上述技术方案具有如下有益效果：将传统无射线追踪的回折波旅行时二维层析成像方法沿着三维地震数据的多个方位角进行分方位角应用，从而得到三维计算结果。本技术方案避免了复杂的三维旅行时迭代分解过程，因此易于实现，当选择方位角个数较少，例如少于40个，计算速度也很快。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提出的一种三维无射线追踪回折波层析成像方法流程图；图2为本专利技术提出的一种三维无射线追踪回折波层析成像装置框图；图3为本实施例的三维无射线追踪回折波层析成像方法流程图；图4为本实施的层析成像效果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本技术方案的工作原理是：对二维的单炮初至进行抽取，获得多个方位角的二维线，运用二维无射线追踪回折波旅行时层析成像算法进行计算，依据多方位角的组合达到三维计算的效果，避免复杂的迭代三维旅行时分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维无射线追踪回折波层析成像方法，其特征在于，该方法包括：拾取单炮初至，对拾取的每个单炮初至按照方位角度间隔选定多个方位角的初至，并对每一个方位角初至按照偏移距递增方式排序，形成0～x范围内的初至曲线；其中，x为最大偏移距；以偏移距为横坐标、初至时间为纵坐标，对0～x范围内的初至曲线进行低阶多项式最小二乘法整体拟合，得到每一单炮初至的方位角对应地多项式系数；根据所述多项式系数获得对应地每一单炮初至的方位角慢度曲线；根据所述每一单炮初至的方位角慢度曲线获得拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度；根据拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度插值成三维速度场。

【技术特征摘要】
1.一种三维无射线追踪回折波层析成像方法，其特征在于，该方法包括：拾取单炮初至，对拾取的每个单炮初至按照方位角度间隔选定多个方位角的初至，并对每一个方位角初至按照偏移距递增方式排序，形成0～x范围内的初至曲线；其中，x为最大偏移距；以偏移距为横坐标、初至时间为纵坐标，对0～x范围内的初至曲线进行低阶多项式最小二乘法整体拟合，得到每一单炮初至的方位角对应地多项式系数；根据所述多项式系数获得对应地每一单炮初至的方位角慢度曲线；根据所述每一单炮初至的方位角慢度曲线获得拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度；根据拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度插值成三维速度场。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度获取方法为：对拾取的每一单炮初至的方位角慢度曲线在0～x范围内任取M点为回折波回折点；求出回折点i对应位置的慢度曲线值的倒数，得到回折点i的速度；其中，i＝1,2，…，M。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的深度获取方法为：对回折点i的深度采用积分公式获得；其中，所述积分公式为：其中，zi为回折点i对应的深度，xi为回折点i对应的偏移距；t表示初至时间，d为求导数运算符。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每一单炮初至的方位角慢度曲线获取的方法为：根据所述多项式系数获得多项式；对所述多项式进行求导，获得每一单炮初至的方位角慢度曲线。5.一种三维无射线追踪回折波层析成像装置，其特征在于，该装置包括：初至曲线获取单元，用于拾取单炮初至，对拾取的每个单炮...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊登，钱忠平，王成祥，程春华，王仕俭，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11