基于反向射线追踪的约束层析速度建模方法技术

本发明专利技术提供一种基于反向射线追踪的约束层析速度建模方法，该基于反向射线追踪的约束层析速度建模方法包括：提取角度域共成像点道集；自动拟合拾取角道集剩余曲率，利用旅行时残差和深度残差的转换关系求取旅行时残差；利用反向射线追踪方法，记录射线弧长，求取灵敏度矩阵；由LSQR方法求取慢度扰动，更新速度模型；以及叠前深度偏移和提取角度域共成像点道集，迭代进行上述步骤，直到所有控制层完成更新。该基于反向射线追踪的约束层析速度建模方法兼顾了偏移速度分析的效率与波形反演的精度，在波形反演技术还无法实用化的情况下，层析速度反演作为速度更新方法具有一定的优势与理论先进性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地球物理勘探领域，特别是涉及到一种。
技术介绍
层析成像最早应用于医学，20世纪80年代初被引入应用地球物理领域，主要研究如何利用地震波、电磁波或其它场的数据对地球内部成像，20世纪90年代以来进入实用化阶段。层析成像的理论基础是Radon变换，即u( P，Θ )= / Lf (x, y) dsD从物体内部图像重建的角度看，一张物体切片的图像是两个空间变量x，y的函数，称为图像函数，记为f(x, y);用不同方向的入射波“照射”物体，观测到的波场信息至少是入射波方向θ和观测点位置P两个变量的函数，称为投影函数，记为u( P，Θ)。1917年Radon证明，已知所有入射角Θ的投影函数u(P，0)，可以唯一地恢复图像函数€(^30。从层析的意义上看，沿反射路径传播的地震信号(至少在高频极限上可以这样近似)能够将模型的诸如慢度异常、衰减等性质累加起来，当多道反射路径从许多方向上传播经过该模型时，就可以提供足以重建出该模型的信息。针对地球物理中速度层析反演方法，投影函数一般是走时(或走时的扰动量)，图象函数通常是地下介质的慢度(或慢度异常)分布。因此，层析速度反演主要是求解一个线性方程组:LAs=At其中，L是一个mXη维的矩阵，元素Iij代表的物理含义是第i条射线在第j个网格中的射线长度，由正演提供，通常称为灵敏度核函数(或者灵敏度矩阵)；Λ s是一个nX I维数组，代表的物理含义是各个网格内的慢度值(慢度变化值);Δ t是一个mX I维数组，代表的物理含义是射线的旅行时(旅行时差);维数m代表的是射线的总数，η是速度模型的网格数目。速度是偏移成像以及地质解释的重要参数。近年来由于叠前深度域成像的广泛应用，从地震数据建立速度模型的方法和技术得到迅速发展和应用。根据利用的波场特征与灵敏度核函数的求取方法不同，层析反演方法可分别为基于射线的层析反演建模、基于波动理论的有限频层析。在射线层析中，旅行时是通过震源-检波野外试验得到的，然后同给定的背景速度场反射追踪得到的旅行时进行比较。根据费马原理，旅行时扰动和速度扰动之间的关系是线性的，沿着反射路径对旅行时扰动进行反投影就得到了更新的速度场。波动理论层析是通过将散射波场代替旅行时延迟来实现的。波场也是由震源-检波野外试验获得，与给定背景速度场正演模拟得到的波场进行对比，然后由将测量的波场扰动反投影到波传播路径的介质中获得更新的速度场。从这个角度来看，两者的实现过程是统一的。所不同的是，波动方程是利用Born近似或者是Rytov近似进行线性化的。射线层析方法实现过程相对简单，精度相对较高，应用中使用较为广泛。由于射线层析原理简单，利用的数据量小(仅仅使用旅行时信息)，并且反演问题的非线性程度相对较弱，正演计算和反演求解相对稳定，计算效率高，对初始模型的依赖性较弱，因此，射线层析应用最为广泛。但是，射线层析受其理论的限制，只能穿过物体的有限部分，对有限视角的敏感度高，通常要求在一个波长的范围内波速的变化很小、非均匀体的尺度与地震波长相比大很多，而且要求介质模型平滑，这些都限制了它的应用范围。针对射线层析的优缺点，我们专利技术了一种新的，解决了以上技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种兼顾了偏移速度分析的效率与波形反演的精度的。本专利技术的目的可通过如下技术措施来实现:，该包括:步骤1，提取角度域共成像点道集；步骤2，自动拟合拾取角道集剩余曲率，利用旅行时残差和深度残差的转换关系求取旅行时残差；步骤3，利用反向射线追踪方法，记录射线弧长，求取灵敏度矩阵；步骤4，由LSQR方法求取慢度扰动，更新速度模型；以及步骤5，叠前深度偏移和提取角度域共成像点道集，迭代进行上述步骤，直到所有控制层完成更新。本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现:在步骤I中，由常规速度分析得到的速度模型作为初始速度模型，使用起伏地表高斯束偏移进行偏移成像并提取角度域共成像点道集。在步骤2中，在常规自动拾取方法的基础上，利用ADCIGs道集剩余曲率与角度的关系式，拟合拾取每个角度对应的剩余曲率。在步骤3中，在偏移剖面上拾取层位界面，建立射线追踪正演所需要的参考速度模型，然后利用反向照明射线追踪方法求取灵敏度矩阵。在步骤3中，射线追踪的每条射线方向同角度域共成像点道集的出射角度相对应，以界面的成像点作为射线的起始点进行反向射线追踪，通过调整出射角度使之与观测数据相匹配。在步骤4中，将旅行时残差、灵敏度矩阵，建立加入正则化因子的反演方程组；利用LSQR方法求解方程组并更新速度模型。在步骤4中，利用声波时差测井资料对反演过程进行控制和约束，修改反演方程，以测井数据声波曲线约束速度反演结果，反演过程迭代进行，最终得到井约束下的层析反演求解方法。在步骤5中，更新得到的速度模型用于叠前深度偏移和提取角度域共成像点道集，根据角度域共成像点道集是否拉平以及对速度的精度要求，判断是否还需再次迭代，如果还未拉平，则重复步骤I到步骤5，直到满足精度要求，否则进行下一层的速度反演，由上到下逐层进行分析，直到所有层分析完毕。本专利技术中的，属于地震数据处理中的层析速度反演建模方法，该方法是一种介于波动方程偏移速度分析与波形反演之间的速度反演方法，它兼顾了偏移速度分析的效率与波形反演的精度，在波形反演技术还无法实用化的情况下，层析速度反演作为速度更新方法具有一定的优势与理论先进性。在研究中，本专利技术采用典型探区模型，将对层析速度反演方法与波形反演方法进行精度分析与比较，以验证方法的准确性与适用性。【附图说明】图1为本专利技术的的一具体实施例的流程图；图2为本专利技术的一实施例中砂碌岩体模型初始速度场的不意图；图3为本专利技术的一实施例中砂碌岩体模型初始偏移结果的不意图；图4为本专利技术的一实施例中初始角度域共成像点道集的示意图；图5为本专利技术的一实施例中反向照明射线路径图；图6为本专利技术的一实施例中砂砾岩体模型更新建模后的速度场的示意图；图7为本专利技术的一实施例中速度更新后偏移结果的示意图；图8为本专利技术的一实施例中速度更新后的角度域共成像点道集的示意图；图9为本专利技术的一实施例中砂碌岩体模型正确速度场的不意图；图10为本专利技术的一实施例中速度更新前后速度曲线对比图。【具体实施方式】为使本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。如图1所示，图1为本专利技术的的流程图。在步骤101，提取角度域共成像点道集。由常规速度分析得到的速度模型作为初始速度模型(如图2)，使用起伏地表高斯束偏移进行偏移成像(如图3)并提取角度域共成像点道集(如图4)。图2为本专利技术的一实施例中砂碌岩体模型初始速度场的不意图；基于CMP道集获得时间域的当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于反向射线追踪的约束层析速度建模方法，其特征在于，该基于反向射线追踪的约束层析速度建模方法包括：步骤1，提取角度域共成像点道集；步骤2，自动拟合拾取角道集剩余曲率，利用旅行时残差和深度残差的转换关系求取旅行时残差；步骤3，利用反向射线追踪方法，记录射线弧长，求取灵敏度矩阵；步骤4，由LSQR方法求取慢度扰动，更新速度模型；以及步骤5，叠前深度偏移和提取角度域共成像点道集，迭代进行上述步骤，直到所有控制层完成更新。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：芮拥军，滕厚华，张凯，单联瑜，王延光，尚新民，冮明川，苗永康，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11