一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法及系统技术方案

技术编号:13766645 阅读:120 留言:0更新日期:2016-09-28 20:54
一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法及系统,该方法在弹性波逆时偏移方法基础上进行了改进,可直接以多分量地震资料为输入,在反演的框架下,通过在偏移的不同步骤采用不同的波场延拓算子以及新的成像条件,从而实现基于反演的多分量地震资料偏移成像。本发明专利技术将反演的思想引入弹性波逆时偏移中,与常规弹性波逆时偏移相比可获得高精度、高分辨率、高信噪比、振幅保真的叠前深度偏移剖面;能有效克服横波极性反转造成的同相轴相消干涉,且在完整地保持纵横波矢量特性、振幅以及相位特性的同时,有效地消除纵横波之间串扰造成的偏移假象,提高了成像的精度,可应用到各种复杂介质模型的多分量地震资料偏移中,且成像剖面明确,便于后期地质解译。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地球物理勘探领域,涉及多分量地震资料叠前偏移成像处理,特别涉及一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法及系统
技术介绍
在过去的几十年中,油气勘探中绝大多数以纵波勘探方法为主,该方法是基于声学介质假设的,它认为地下介质中只存在纵波。然而,随着油气勘探的深入发展,勘探的目标日趋复杂,这种基于声波方程的单分量地震数据处理方法越来越显得有些能力不足,尤其对于复杂构造成像。因为,地下介质中传播的波场不仅有纵波,而且还有横波以及转换波等波型,也就是说地震波场是弹性波场。多分量地震资料自然地包含了纵波,横波以及转换波等波型,与单一的纵波相比,纵横波之间的耦合可以更好的保持地震波场的运动学(走时、路径等)和动力学(波形、振幅、频率、相位、偏振特性等)特性。此外,由于横波的存在,使得多分量地震资料可以更有效地识别亮点反射,更好的进行储层流体识别、裂缝分布估计、各向异性分析等。因此针对多分量地震资料,发展基于弹性介质假设的偏移成像方法成为今后偏移成像的研究重点。众所周知,叠前深度偏移已经成为当前油气勘探业界的主流方法,根据偏移过程中所用波场延拓算子的不同,目前已有的多分量地震资料叠前深度偏移成像方法可以分为三类。一是射线类偏移方法,如Kirchhoff偏移和束偏移等;二是单程波类偏移方法,如弹性屏法等;三是基于双程波动方程的逆时偏移方法。对于复杂构造来讲,逆时偏移是精度最高,算法最稳健的一种。对于多分量地震资料逆时偏移,其实现方式有多种,可以概括为两类:一是基于声波方程,如将多分量地震资料分离成纵波资料和横波资料,对每一种资料都采用传统的声波逆时偏移进行成像。二是基于弹性波方程,如直接对多分量资料进行笛卡尔分量成像,或利用波场的矢量势和标量势进行成像等。对基于声波方程的多分量地震资料偏移方法而言,该实现方式忽略了多分量数据的矢量特性,造成地下介质属性信息被忽略,这必然带来成像误差。此外,对多分量地震资料进行的纵横波分离往往不是完美的,这种不彻底的分离也必然会造成偏移剖面中出现串扰假象。对基于弹性波方程的多分量地震资料偏移方法而言,纵横波之间的串扰,横波极性反转等问题,在不同程度和方面影响着偏移的精度。除此之外,在逆时偏移中所采用的波场延拓算子存在误差,它并非波场正向延拓算子的精确逆,而是利用波场正向延拓算子的伴随算子来替代的。再加上,实际地震资料是不完整的,采集孔径有限,而且资料中存在假频、噪音等,综合这些因素,使得逆时偏移剖面存在采集脚印、分辨率低、振幅不均衡、假象严重等问题。因此,基于常规的弹性波逆时偏移方法无法很好的实现对多分量地震资料的高精度、高分辨率、搞信噪比、保幅成像。为此,必须建立一套新的基于弹性波方程的、以“高精度、高分辨率、高信噪比、保幅”为特点的多分量地震资料逆时偏移成像方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷,提供一种基于弹性波方程的、以“高精度、高分辨率、高信噪比、保幅”为特点的多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法及系统。为了实现以上目的,本专利技术提供的一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法,包括以下步骤:(a):读取预设参数、给定的背景模型及观测的多炮多分量地震记录D=(Dx,Dy,Dz),确定进行偏移成像的所有多分量地震记录;(b):针对每一炮,在该炮对应炮点位置设置震源子波,基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程,利用所述给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓,获得该炮的每一个时刻的震源波场,该震源波场包含矢量纵波震源波场;从而获得每一炮对应的震源波场;(c):针对每一炮,首先对与该炮对应的观测的多分量地震记录进行预处理,之后同样基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程,对该炮的经过预处理的多分量地震记录进行波场逆时延拓,获得该炮的每一个时刻的检波点波场,该检波点波场包含矢量纵波检波点波场和矢量横波检波点波场;在相同的时刻,对于该炮的震源波场以及检波点波场应用成像条件,获得该炮的单炮偏移剖面;进而获得每一炮对应的单炮偏移剖面;将所有炮的单炮偏移剖面进行叠加,获得初始偏移剖面,也即第0次迭代的偏移剖面所述的进行预处理具体为:其中,t表示波的传播时间;(d):针对每一炮,在该炮对应炮点位置设置震源子波,基于各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程,利用(a)中给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓,获得该炮的背景波场;利用(c)中所述的初始偏移剖面I0、所述的该炮的背景波场以及(a)中给定的背景模型,构建该炮的虚拟震源;基于带有所述虚拟震源的各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程,利用给定的背景模型对该炮点进行波正向延拓,获得该炮的反偏移波场,对该炮的反偏移波场进行记录采样,获得该炮的多分量反偏移记录;进而获得每一炮对应的多分量反偏移记录,所有炮的多分量反偏移记录构成了初始多分量反偏移记录,也即第0次迭代的多分量反偏移记录此时,设置当前的迭代次数为i=0;(e):设置当前的迭代次数i=i+1,基于第i-1次迭代所得到的所述偏移剖面和第i-1次迭代所得到的所述多分量反偏移记录进行反演迭代;在第i次迭代中,针对每一炮,利用第i-1次迭代所得到的该炮的多分量反偏移记录di-1和与该炮对应的观测的多分量地震记录计算该炮的多分量残差记录,进而获得所有炮对应的多分量残差记录 Δd i - 1 = ( Δd i - 1 x , Δd i - 1 y , Δd i - 1 z ) ; ]]>所述的利用第i-1次迭代所得到的该炮的多分量反偏移记录di-1和与该炮对应的观测的多分量地震记录计算该炮的多分量残差记录具体为:(f):针对每一炮,首先对该炮的多分量残差记录进行预处理,之后同样基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程,对经过预处理的多分量残差记录进行波场逆时延拓获得该炮的每一个时刻的检波点波场,该检波点波场包含矢量纵波检波点波场和矢量横波检波点波场;在相同的时刻,对于该炮的检波点波场以及该炮的由步骤(b)得到的震源波场应用所述成像条件,获得该炮的单炮梯度剖面;进而获得每一炮对应的单炮梯度剖面;将所有炮的单炮梯度剖面进行叠加,获得本次迭代的梯度剖面,也即第i次迭代的梯度剖面所述的对该炮的所述多分量残差记录进行预处理具体为:(g):利用最优化反演算法,构建第i次迭代的下降方向剖面(h):针对每一炮,在该炮对应炮点位置设置震源子波,同样基于各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程,利用(a)中给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓,获得该炮的背景波场;利用步骤(g本文档来自技高网
...
一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法及系统

【技术保护点】
一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法,其特征在于包括以下步骤:(a):读取预设参数、给定的背景模型及观测的多炮多分量地震记录D=(Dx,Dy,Dz),确定进行偏移成像的多分量地震记录;(b):针对每一炮,在该炮对应炮点位置设置震源子波,基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程,利用上述给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓,获得该炮的每一个时刻的震源波场,该震源波场包含矢量纵波震源波场,从而获得每一炮对应的震源波场;(c):针对每一炮,首先对与该炮对应的观测的多分量地震记录进行预处理,之后同样基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程,对该炮的经过预处理的多分量地震记录进行波场逆时延拓,获得该炮的每一个时刻的检波点波场,该检波点波场包含矢量纵波检波点波场和矢量横波检波点波场;在相同的时刻,对于该炮的震源波场以及检波点波场应用成像条件,获得该炮的单炮偏移剖面;进而获得每一炮对应的单炮偏移剖面;将所有炮的单炮偏移剖面进行叠加,获得初始偏移剖面,也即第0次迭代的偏移剖面所述的预处理具体为:其中,t表示波的传播时间;(d):针对每一炮,在该炮对应炮点位置设置震源子波,基于各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程。利用(a)中给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓,获得该炮的背景波场;利用(c)中所述的初始偏移剖面I0、所述的该炮的背景波场以及(a)中给定的背景模型,构建该炮的虚拟震源;基于带有所述虚拟震源的各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程,利用给定的背景模型对该炮点进行波正向延拓,获得该炮的反偏移波场,对该炮的反偏移波场进行记录采样,获得该炮的多分量反偏移记录;进而获得每一炮对应的多分量反偏移记录,所有炮的多分量反偏移记录构成了初始多分量反偏移记录,也即第0次迭代的多分量反偏移记录此时,设置当前的迭代次数为i=0;(e):设置当前的迭代次数i=i+1,基于第i‑1次迭代所得到的所述偏移剖面和第i‑1次迭代所得到的所述多分量反偏移记录进行反演迭代;在第i次迭代中,针对每一炮,利用第i‑1次迭代所得到的该炮的多分量反偏移记录di‑1和与该炮对应的观测的多分量地震记录计算该炮的多分量残差记录,进而获得所有炮的多分量残差记录所述的利用第i‑1次迭代所得到的该炮的多分量反偏移记录di‑1和与该炮对应的观测的多分量地震记录计算该炮的多分量残差记录具体为:(f):针对每一炮,首先对该炮的多分量残差记录进行预处理,之后同样基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程,对经过预处理的多分量残差记录进行波场逆时延拓获得该炮的每一个时刻的检波点波场,该检波点波场包含矢量纵波检波点波场和矢量横波检波点波场;在相同的时刻,对于该炮的检波点波场以及该炮的由步骤(b)得到的震源波场应用所述成像条件,获得该炮的单炮梯度剖面;进而获得每一炮对应的单炮梯度剖面;将所有炮的单炮梯度剖面进行叠加,获得本次迭代的梯度剖面,也即第i次迭代的梯度剖面所述的对该炮的多分量残差记录进行预处理具体为:(g):利用最优化反演算法,构建第i次迭代的下降方向剖面(h):针对每一炮,在该炮对应炮点位置设置震源子波,同样基于各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程,利用(a)中给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓,获得该炮的背景波场;利用步骤(g)中所获得的第i次迭代的下降方向剖面ri、该炮的背景波场以及给定的背景模型,构建该炮的虚拟震源;基于带有所述虚拟震源的各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程,利用给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓,获得该炮的反偏移波场,对该炮的反偏移波场进行记录采样,获得该炮的多分量扰动反偏移记录;进而获得每一炮对应的多分量扰动反偏移记录,所有炮的多分量扰动反偏移记录构成了第i次迭代的多分量扰动反偏移记录再利用步长公式计算本次迭代的优化步长αi;所述的步长公式为所述方程(4)中,求和变量k包含笛卡尔坐标的x,y和z三个方向;xs表示震源点位置,xr表示检波点位置;(i):利用步骤(h)得到的优化步长αi及步骤(g)得到的下降方向剖面ri,更新第i次迭代的偏移剖面Ii=Ii‑1+αiri;利用优化步长及步骤(h)得到的多分量扰动反偏移记录δdi,更新第i次迭代的多分量反偏移记录di=di‑1+αiδdi;所述更新第i次迭代的偏移剖面Ii=Ii‑1+αiri具体为:所述更新第i次迭代的多分量反偏移记录di=di‑1+αiδdi具体为:(j):第i次迭代完后,计算第i次迭代的目标泛函值fi,判断当前迭代是否满足收敛标准,如果满足则输出最新的偏移剖面为最终的偏移剖面I=(Ipp,Ips);否则重复步骤(e)至(i),直至获得最终偏移剖面;所述计算第i次迭代的目标泛函值fi具体为:所述方程(7)中,求和变量k包含笛卡尔坐标的x,y和z三个方向;xs表示震源点位置,xr表示检波点位置;所述的收敛...

【技术特征摘要】
1.一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法,其特征在于包括以下步骤:(a):读取预设参数、给定的背景模型及观测的多炮多分量地震记录D=(Dx,Dy,Dz),确定进行偏移成像的多分量地震记录;(b):针对每一炮,在该炮对应炮点位置设置震源子波,基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程,利用上述给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓,获得该炮的每一个时刻的震源波场,该震源波场包含矢量纵波震源波场,从而获得每一炮对应的震源波场;(c):针对每一炮,首先对与该炮对应的观测的多分量地震记录进行预处理,之后同样基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程,对该炮的经过预处理的多分量地震记录进行波场逆时延拓,获得该炮的每一个时刻的检波点波场,该检波点波场包含矢量纵波检波点波场和矢量横波检波点波场;在相同的时刻,对于该炮的震源波场以及检波点波场应用成像条件,获得该炮的单炮偏移剖面;进而获得每一炮对应的单炮偏移剖面;将所有炮的单炮偏移剖面进行叠加,获得初始偏移剖面,也即第0次迭代的偏移剖面所述的预处理具体为:其中,t表示波的传播时间;(d):针对每一炮,在该炮对应炮点位置设置震源子波,基于各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程。利用(a)中给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓,获得该炮的背景波场;利用(c)中所述的初始偏移剖面I0、所述的该炮的背景波场以及(a)中给定的背景模型,构建该炮的虚拟震源;基于带有所述虚拟震源的各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程,利用给定的背景模型对该炮点进行波正向延拓,获得该炮的反偏移波场,对该炮的反偏移波场进行记录采样,获得该炮的多分量反偏移记录;进而获得每一炮对应的多分量反偏移记录,所有炮的多分量反偏移记录构成了初始多分量反偏移记录,也即第0次迭代的多分量反偏移记录此时,设置当前的迭代次数为i=0;(e):设置当前的迭代次数i=i+1,基于第i-1次迭代所得到的所述偏移剖面和第i-1次迭代所得到的所述多分量反偏移记录进行反演迭代;在第i次迭代中,针对每一炮,利用第i-1次迭代所得到的该炮的多分量反偏移记录di-1和与该炮对应的观测的多分量地震记录计算该炮的多分量残差记录,进而获得所有炮的多分量残差记录 所述的利用第i-1次迭代所得到的该炮的多分量反偏移记录di-1和与该炮对应的观测的多分量地震记录计算该炮的多分量残差记录具体为:(f):针对每一炮,首先对该炮的多分量残差记录进行预处理,之后同样基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程,对经过预处理的多分量残差记录进行波场逆时延拓获得该炮的每一个时刻的检波点波场,该检波点波场包含矢量纵波检波点波场和矢量横波检波点波场;在相同的时刻,对于该炮的检波点波场以及该炮的由步骤(b)得到的震源波场应用所述成像条件,获得该炮的单炮梯度剖面;进而获得每一炮对应的单炮梯度剖面;将所有炮的单炮梯度剖面进行叠加,获得本次迭代的梯度剖面,也即第i次迭代的梯度剖面所述的对该炮的多分量残差记录进行预处理具体为:(g):利用最优化反演算法,构建第i次迭代的下降方向剖面(h):针对每一炮,在该炮对应炮点位置设置震源子波,同样基于各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程,利用(a)中给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓,获得该炮的背景波场;利用步骤(g)中所获得的第i次迭代的下降方向剖面ri、该炮的背景波场以及给定的背景模型,构建该炮的虚拟震源;基于带有所述虚拟震源的各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程,利用给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓,获得该炮的反偏移波场,对该炮的反偏移波场进行记录采样,获得该炮的多分量扰动反偏移记录;进而获得每一炮对应的多分量扰动反偏移记录,所有炮的多分量扰动反偏移记录构成了第i次迭代的多分量扰动反偏移记录再利用步长公式计算本次迭代的优化步长αi;所述的步长公式为所述方程(4)中,求和变量k包含笛卡尔坐标的x,y和z三个方向;xs表示震源点位置,xr表示检波点位置;(i):利用步骤(h)得到的优化步长αi及步骤(g)得到的下降方向剖面ri,更新第i次迭代的偏移剖面Ii=Ii-1+αiri;利用优化步长及步骤(h)得到的多分量扰动反偏移记录δdi,更新第i次迭代的多分量反偏移记录di=di-1+αiδdi;所述更新第i次迭代的偏移剖面Ii=Ii-1+αiri具体为:所述更新第i次迭代的多分量反偏移记录di=di-1+αiδdi具体为:(j):第i次迭代完后,计算第i次迭代的目标泛函值fi,判断当前迭代是否满足收敛标准,如果满足则输出最新的偏移剖面为最终的偏移剖面I=(Ipp,Ips);否则重复步骤(e)至(i),直至获得最终偏移剖面;所述计算第i次迭代的目标泛函值fi具体为:所述方程(7)中,求和变量k包含笛卡尔坐标的x,y和z三个方向;xs表示震源点位置,xr表示检波点位置;所述的收敛标准具体为:所述方程(8)中,theshold表示迭代停止的阈值标准,通常选取0.00001。2.根据权利要求1所述的一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法,其特征在于步骤(b),步骤(c)和步骤(f)中所述的各向同性介质纵横波分解的弹性波方程为:所述方程(9)中,Vp=(Vxp,Vyp,Vzp)T表示矢量纵波速度波场;Vs=(Vxs,Vys,Vzs)T表示矢量横波速度波场;V=Vp+Vs=(Vx,Vy,Vz)T表示矢量速度波场;σ=(σxx,σyy,σzz,σxy,σyz,σzx)T表示矢量应力波场;λ和μ表示介质拉梅常数;ρ表示介质密度;t表示时间;x,y和z分别表示笛卡尔坐标的x,y和z三个方向。3.根据权利要求1或2所述的一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法,其特征在于步骤(d)和步骤(h)中所述的各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程为:4.根据权利要求1或2或3所述的一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法,其特征在于步骤(c)和步骤(f)中所述成像条件为:所述方程(11)中,在步骤(c)中,在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员:谷丙洛李振春
申请(专利权)人:中国石油大学华东
类型:发明
国别省市:山东;37

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1