一种利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法技术

本发明专利技术涉及一种利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法，包括如下步骤：1，采用上下双检波器地震数据采集系统，形成检波器波场；2，提取地震子波信息，形成震源波场；3，读取单炮地震数据、速度模型和震源波场；4，对震源波场和检波器波场在时间域作傅里叶变换得到频率‑空间域波场数据；5，对频率‑空间域波场数据进行深度延拓计算；6，利用互相关成像原理或反射系数成像原理进行偏移成像；7，重复步骤4～6延拓计算到最大深度，保存偏移结果，计算下一炮地震数据；8，重复步骤3～7至最后一炮，输出偏移剖面。本发明专利技术，利用单程波算子进行全波动方程深度偏移，实现了快速、准确的双程波深度偏移算法，更有工业利用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地震勘探中的偏移成像方法，具体说是一种利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法。适用于油气勘探。单程波算子指单程波延拓算子。
技术介绍
地震勘探方法是目前石油、天然气及其他能源勘探的重要方法，而地震偏移(指地震偏移成像技术)作为现代地震勘探数据处理的关键环节，为地震解释和岩性反演提供必要的技术支撑。因此，发展一种不仅能准确反映地下构造形态，还能反映地层岩性变化的真振幅地震偏移技术(真振幅地震偏移成像技术)，一直是人们关注的问题，特别是为后偏移处理中的诸如地震岩性解释、属性分析和AVO(Amplitude Versus Offset，振幅随偏移距的变化)分析提供较为可靠的振幅信息。现有技术一：常规地震偏移处理技术(即现代常规地震数据采集技术)在地震数据采集方面只接收地表(或海面)的波场值，然后利用该地表的波场值成像地下构造。与地震数据采集方案配套的地震偏移成像技术有：(1)克希霍夫积分偏移法；(2)有限差分偏移法；(3)频率波数域偏移法；(4)逆时偏移法。这些方法的共同特点是：依据波动方程利用地表的波场值成像地下构造。由于波动方程含有深度方向的二阶偏导数，数学上要使该波动方程能够求解，必须已知地表的波场值和地表波场在深度方向的偏导数。而现有技术没有接收地表波场在深度方向的偏导数，因此，在数学上严格意义的解是不存在的。为此，现有技术对波动方程进行各种近似处理，以便只利用地表的波场值对地下构造进行成像。正是这种对波动方程的近似处理导致成像振幅失真。成像振幅不能真实的反映目的层的岩性变化。从而不利于岩性勘探。现有技术二：上下双检波器地震数据采集系统的全波动方程真振幅叠前深度偏移[1]该专利技术是利用上下双检波器记录的波场信息，通过差分公式计算地表波场对深度的导数，根据地表的波场值(上层检波器在地表处记录的波场值)及地表波场对深度的导数两个边界信息，在深度域上求解全波动方程。在该专利技术中，偏移算法没有使用任何形式的近似，所以理论上该专利技术可以偏移计算各种反射波及实现地震数据的真振幅偏移。在该专利技术中，在深度域上进行偏移时，不可避免的要滤除耗损波。该专利技术采用了谱投影算法来消除深度延拓中产生的耗损波。在利用谱投影算法时，对每一层延拓深度都必须计算频带内所有频率成分的谱投影，对于宽频带地震数据，该步骤会制约地震深度偏移处理的效率，不利于工业生产实际操作。现有技术三：采用单程波深度偏移算法的单程波波动方程偏移技术该技术是将波动方程分解为上行波方程和下行波方程，结合地表的波场值实现上下行波的波场延拓成像。单程波波动方程偏移技术是解决地震偏移成像的有力技术，经过数十年的发展，其方法和技术取得了快速发展，使其在速度横向变化剧烈的介质中能较为准确的模拟波场传播。在单程波深度偏移算法中，根据使用的单程波算子的不同，单程波深度偏移算法包括：频率-空间域有限差分法[2]、裂步傅里叶 法[3]、傅里叶有限差分法[4]及广义屏法[5]等。该技术的假设前提是全波动方程可以准确的分解为上下行波方程。因为在实际应用中很难满足上述假设条件，因此单程波波动方程对复杂构造成像和陡倾角构造成像效果并不理想。基于同样的原因，该技术对于真振幅成像也无能为力。本专利技术涉及以下定义：1.网格剖分间距：Δz，Δx，ΔyΔz为z方向网格剖分间距，也是延拓步长；Δx为x方向网格剖分间距；Δy为y方向网格剖分间距；2.角频率：ω3.地震波场值：u(x,y,z,t)，将其在时间域上做傅里叶变换后为频率域波场值 其在频率-波数域为u(kx,ky,kz,ω)；为在z＝0深度处的波场值u(x,y,z＝0,t)关于时间做傅里叶变换后的结果；为在z＝0深度处的波场值u(x,y,z＝0,t)关于x，y，t做傅里叶变换后的结果；为在z＝0深度处的观测系统采集波场值d(x,y,z＝0,t)关于x，y，t做傅里叶变换后的结果；为在z＝Δz深度处的波场值u(x,y,z＝Δz,t)关于时间做傅里叶变换后的结果；为在z＝Δz深度处的波场值u(x,y,z＝Δz,t)关于x，y，t做傅里叶变换后的结果；为在z＝Δz深度处的观测系统采集波场值d(x,y,z＝Δz,t)关于x，y，t做傅里叶变换后的结果；为在z＝2Δz深度处的波场值u(x,y,z＝2Δz,t)关于x，y，t做傅里叶变换后的结果；4.模型速度：v(x,y,z)5.频率域地震波场值对z方向的二阶偏导数：频率波数域地震波场值对z方向的二阶偏导数：6.z方向的波数：7.为虚数单位。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法，以克服二阶偏导数波动方程在深度域上无法数值求解的问题。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，通过上下双检波器地震数据采集系统获取双检波器地震数据，形成检波器波场；步骤2，从双检波器地震数据中提取地震子波信息，形成震源波场；步骤3，读取单炮地震数据、速度模型和震源波场；步骤4，对震源波场和检波器波场在时间域作傅里叶变换得到频率-空间域波场数据；步骤5，对频率-空间域波场数据进行深度延拓计算；步骤6，利用互相关成像原理或反射系数成像原理进行偏移成像；步骤7，重复步骤4～6延拓计算到最大深度，保存偏移结果，计算下一炮地震数据；步骤8，重复步骤3～7至最后一炮，输出偏移剖面。在上述技术方案的基础上，步骤5具体包括：输入z和z+Δz的波场值和根据下式计算z+2Δz的波场值式(5)中，为单程波算子。在上述技术方案的基础上，采用不同的近似算法来计算kz，则得到不同的双检波器叠前深度偏移算法。在上述技术方案的基础上，具体计算单程波算子中的kz时，采用裂步傅里叶方法、傅里叶有限差分方法或高阶广义屏方法；分别形成：双检波器裂步傅里叶叠前深度偏移、双检波器傅里叶有限差分叠前深度偏移和双检波器高阶广义屏叠前深度偏移。在上述技术方案的基础上，以裂步傅里叶方法来近似单程波算子时，其中kz可以表示为其中：vr为介质参考速度；kx和ky分别表示x方向和y方向波数；ASSF表示利用裂步傅里叶方法近似的单程波算子；表示利用裂步傅里叶方法近似计算的kz。在上述技术方案的基础上，以傅里叶有限差分方法来近似单程波算子时，其中kz可以表示为其中：AFFD表示利用傅里叶有限差分方法近似的单程波算子；表示利用傅里叶有限差分方法近似计算的kz；和分别表示对x和y的二阶偏导数。在上述技术方案的基础上，以高阶广义屏方法来近似单程波算子时，其中kz可以表示为其中：AGSP表示利用高阶广义屏方法近似的单程波算子；表示利用高阶广义屏方法近似计算的kz。本专利技术所述的利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法，为适应工业生产中对快速偏移算法的要求，同时，为了保证偏移振幅的可靠性而提出，基于上下双检波器地震数据采集系统，通过上下双检波器地震数据采集系统提供的两个边界条件，利用单程波算子(单程波延拓算子)进行全波动方程叠前深度偏移，建立双程波叠前深度偏移方案，实现了波动方程在深度域的完全求解。本专利技术所述的利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法，基于上下双检波器地震数据采集系统，通过在双程波深度偏移中成功的引入单程波算子解决了上述谱投影算法的缺点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，通过上下双检波器地震数据采集系统获取双检波器地震数据，形成检波器波场；步骤2，从双检波器地震数据中提取地震子波信息，形成震源波场；步骤3，读取单炮地震数据、速度模型和震源波场；步骤4，对震源波场和检波器波场在时间域作傅里叶变换得到频率‑空间域波场数据；步骤5，对频率‑空间域波场数据进行深度延拓计算；步骤6，利用互相关成像原理或反射系数成像原理进行偏移成像；步骤7，重复步骤4～6延拓计算到最大深度，保存偏移结果，计算下一炮地震数据；步骤8，重复步骤3～7至最后一炮，输出偏移剖面。

【技术特征摘要】
1.一种利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，通过上下双检波器地震数据采集系统获取双检波器地震数据，形成检波器波场；步骤2，从双检波器地震数据中提取地震子波信息，形成震源波场；步骤3，读取单炮地震数据、速度模型和震源波场；步骤4，对震源波场和检波器波场在时间域作傅里叶变换得到频率-空间域波场数据；步骤5，对频率-空间域波场数据进行深度延拓计算；步骤6，利用互相关成像原理或反射系数成像原理进行偏移成像；步骤7，重复步骤4～6延拓计算到最大深度，保存偏移结果，计算下一炮地震数据；步骤8，重复步骤3～7至最后一炮，输出偏移剖面。2.如权利要求1所述的利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法，其特征在于：步骤5具体包括：输入z和z+Δz的波场值和根据下式计算z+2Δz的波场值式(5)中，为单程波算子。3.如权利要求2所述的利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法，其特征在于：采用不同的近似算法来计算kz，则得到不同的双检波器叠前深度偏移算法。4.如权利要求3所述的利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法，其特征在于：具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学伟，尤加春，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，刘学伟，
类型：发明
国别省市：北京;11