一种基于波动方程正演去除直达波的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于波动方程正演去除直达波的方法用波动方程正演去除直达波，去除地震反射记录中的直达波，消除直达波对有效反射信号干扰。本发明专利技术克服了现有技术需预先知道直达波的特征的缺陷；采用基于波动方程正演去除直达波的方法，不需过多的人工干预，几乎不会损失有效信号，不会产生额外的假象，参数容易确定。另外，本发明专利技术采用基于波动方程正演去除直达波的方法，过程简单，易实现，去除直达波彻底，提高了计算的效率和精度，能够有效、干净地去除地震反射记录中的直达波，消除直达波对有效反射信号干扰，并且不损失有效反射信号；可以应用在逆时偏移、全波形反演去除直达波中，也可应用到野外地震数据的去除直达波中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地震资料数据处理
，尤其设及一种基于波动方程正演去除直 达波的方法。
技术介绍
在原始地震资料中，直达波与折射波能量较强，对于反射信号来讲是一种干扰波， 如不加W处理会严重干扰浅层的反射信号；常规的处理方法是采用切除法来消除直达波与 折射波的影响；但是在切除直达波和折射波的同时也切除掉了远偏移距的有效信号，往往 会丢失大量有用的浅层地质构造反射信息，随着远偏移距的信息越来越被人们所重视，近 年来越来越多地采用滤波法来衰减直达波和折射波，运样可W在衰减直达波和折射波的同 时保护远偏移距的有效反射信号，无疑是一种较好的处理方法。根据地震波传播理论，直 达波是沿地表传播的，它的线性时距函数与反射波的呈双曲线关系的时距函数存在着较 大的差异。SVD理论在地震勘探领域应用广泛。李文杰等提出利用SVD滤波法衰减地震记 录中的直达波和折射波而突出浅层反射波场。为利用直达波与折射波的线性特征，张兴岩 等提出用T-P变换衰减直达波。首先在T-P域中将有效信号滤除，仅保留直达波和折射 波信息，然后采用自适应减法从原始数据中减去直达波和折射波信息，运种方法能更有效 地衰减掉直达波和折射波，保护远偏移距信号。地震学家们最早用有限差分法来解决波的 传播问题要追溯到40多年前，大部分早期的研究地震波传播的有限差分方法基于二阶位 移方程。Alterman和Karal(1968)最早将有限差分方法应用于均匀介质的地震波数值模 拟。Boore(1972)将有限差分法用于模拟非均匀介质中地震波的传播。A1化rd(1974)研究 了声波方程有限差分模拟的精确性。Kelly等人（1976)研究了用有限差分制作合成地震记 录的方法。Mdariga(1976)提出了一种较为先进的交错网格有限差分方法，并首先将其应 用于模拟弹性介质内圆形扩展破裂产生的波动。virieux(1984, 1986)提出了在交错网格中 用一阶速度一应力方程来代替二阶位移方程并分别对SH波和P-SV波进行了数值模拟。计 算中采用计算节点位置周围半个网格长度的值来进行差分计算，而传统的规则网格二阶 方程需要在计算节点周围一个网格长度的值来差分计算，因此在模型参数相同的情况下 模拟精度有了很大提高。并且一阶速度一应力方程不需要对弹性参数进行求导，因此也更 加适用于复杂介质的模拟。由于交错网格的运些优点，目前时间域有限差分地震波模拟中 大多数都采用了交错网格的方法。针对Virieux所用的二阶差分精度，Levander(1988)采 用了四阶空间算子模拟P-SV波地震记录，使得模拟精度得到进一步提高。D油lain(1986) 在求解二阶声波方程时，采用化ylor级数展开并将差分节点对称的表达式求和发现可W 消去除了二阶导数外直到任意阶差分误差内的所有阶的导数项，并且差分格式也非常简 单。运一发现使得有限差分的精度得到极大提高，并从模拟结果中指出时间四阶，空间十 阶的模拟精度与时间四阶频率域模拟方法相当。高阶差分模拟的不足是增加了一定的计算 时间，稳定性也比低阶要差些，不过从整体计算精度和计算时间权衡来考虑，高阶差分的 效率相对于低阶差分来说要高得多。化ase(1990)将高阶差分方法运用到求解二阶弹性波 方程。Graves(1990)给出了S维速度一应力方程交错网格有限差分法弹性波传播的模拟 方法。董良国（2000)用类似D油lain的方法得到了一阶导数的高阶差分近似，并将其应 用到一阶速度一应力弹性波方程的模拟中。由于交错网格的弹性参数不在一个网格上定 义，因此在计算时实际上是用不同位置的弹性参数，弹性参数之间位置不匹配的在不均匀 介质中实际上是波场的一种各向异性的行为，当波场遇到强烈的密度差时，就会产生不稳 定的问题。为避免运个问题，Saenger(2000)提出了一种新型的交错网格来模拟弹性介质 具有强烈差异的弹性波传播。与Virieux提出的交错网格不同，Virieux提出的交错网格 将一个位置的弹性参数，应力和位移速度分布在四个位置，可W看作在一个单元矩形的四 个顶点上，Saenger提出的交错网格将单元矩形旋转了 45度，并且将位移速度和密度放置 于一个位置，拉梅系数和应力放置于一个位置，运样在分别计算位移速度及应力时都只用 到一个位置上弹性参数。运样就可W稳定地计算具有强弹性性质差异的介质。现在通常把 Virieux提出的交错网格形式称为标准交错网格（SSG)，把Saenger提出的交错网格形式称 为旋转交错网格巧SG)。在原始地震资料中，直达波与折射波传播距离短、能量较强，与反射 波之间干设，对于反射信号来讲是一种干扰波，如不加W处理会严重干扰浅层的反射信号 的叠加效果。在进行叠前逆时偏移时，直达波在逆时偏移中必须切除，因为直达波与反射 信息无关。从成像条件观点来看，直达波上的每点都满足成像时间，会给成像剖面上造成 严重的干扰。同样直达波与反射信息无关，在进行全波形反演时，直达波能量较强，会对反 演结果造成干扰，所W必须切除。 目前去除直达波的技术方案： (1)切除法 阳〇化]拾取直达波，在直达波及W上的记录赋值给成0。（说明：方法简单，但是需人工交 互拾取直达波，人工干预过多，效率很低，并且切除了大量远偏移距的有效信号，往往会丢 失大量有用的浅层地质构造反射信息。） (2)滤波法（李文杰，魏修成，刘洋，吴长江，张朝峰，SVD滤波法在直达波和折射波 衰减处理中的应用。2004年10月，石油勘探与开发。） 技术方案： ①处理的对象：针对二维地震记录； ②计算流程：定义参数，参数初始化；读取数据，确定直达波滤波带；计算时窗长 度；计算奇异值谱；对记录进行高通滤波。（说明：能在一定程度上改善地震记录质量，但是 滤波参数较难确定。） (3)数学变换去除法（张兴岩，方中于，史文英，但志伟，孙雷鸣，基于I-P变换的 直达波与折射波衰减方法研究及应用。西部探矿工程，2015年第1期。） W11] 技术方案： ①处理的对象：针对二维时间域地震记录； ②计算流程：定义参数，参数初始化；读取数据；对时间域地震记录进行内切除， 动校正；对内切除后的地震记录进行T-p变换到I-p域；对I-p域数据进行直达波衰减； 用T-P反变换转到时间域；反动校正；自适应相减。（说明：能较好的衰减直达波，但是仍 然使用了切除手段，在地震记录质量较差的情况下，效果不理想，并且参数选择不当会产生 假象。） 现有的期初直达波方法存在需预先知道直达波的特征，过多的人工干预，容易损 失有效信号，产生额外的假象，参数不容易确定，过程繁琐，去除直达波不彻底，计算的效率 和精度较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，旨在解决现有 的期初直达波方法存在需预先知道直达波的特征，过多的人工干预，容易损失有效信号，产 生额外的假象，参数不容易确定，过程繁琐，去除直达波不彻底，计算的效率和精度较低的 问题。 本专利技术是运样实现的，，所述基于波动 方程正演去除直达波的方法[0当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于波动方程正演去除直达波的方法，其特征在于，所述基于波动方程正演去除直达波的方法用波动方程正演去除直达波，去除地震反射记录中的直达波，消除直达波对有效反射信号干扰，具体包括以下步骤：以二维地震数据和地质模型为对象，输入二维地震数据，采用交错网格有限差分的计算方法，计算并去除二维地震数据的直达波；根据地质模型采用交错网格有限差分的计算方法计算二维正演记录；读取地质模型，将地质模型的第一层模型参数做为整个模型的参数，采用交错网格有限差分的计算方法计算二维直达波记录；用二维正演记录减去二维直达波记录得到最终的去除直达波的记录。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阎建国，钟雨，吴杰，李远娟，闫小伟，刘海波，徐松，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51