一种地震绕射波分离方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种地震绕射波分离方法和装置，涉及勘探地震的技术领域，其中，该方法包括获取预设地质区域内携带有地下地质信息的地震炮集数据；将对该地震炮集数据进行预处理得到的单炮预处理数据和预设的偏移速度模型输入至三维单炮角度域成像公式中，对地震炮集数据进行波场反传处理，得到与预设地质区域内的地下成像点一一对应的传播射线的方位角、出射角和振幅信息；根据该传播射线的方位角、出射角和振幅信息，生成三维角度域成像矩阵；通过预设的三维绕射波分离模型，该三维角度域成像矩阵中分离出低秩矩阵分量，将该低秩矩阵分量确定为地震绕射波。本发明专利技术提高了分离出的绕射波振幅完整性和波形一致性，进而提高了地质结构成像的分辨率。

Method and device for separating seismic diffraction wave

The invention provides a seismic diffraction wave separation method and device, which relates to the technical field, seismic exploration, the method comprises: acquiring preset geological region seismic geological information articles with set data set; data on the seismic preprocessto obtain single shot data preprocessing and preset migration velocity the input of the model to the three-dimensional single shot angle domain imaging formula, the seismic wave field data set back propagation, propagation ray corresponding with the preset area geological imaging points of the azimuth, ejection angle and amplitude information; according to the propagation ray azimuth angle, exit angle and amplitude information, 3D angle domain imaging matrix; through three-dimensional diffraction wave separation model of presupposition, the separation of low rank matrix component of 3D angle domain imaging matrix, the matrix low rank component Seismic diffraction wave. The invention improves the amplitude integrity and the waveform consistency of the separated diffraction wave, thereby improving the resolution of the geological structure imaging.

【技术实现步骤摘要】
一种地震绕射波分离方法和装置
本专利技术涉及勘探地震
，尤其是涉及一种地震绕射波分离方法和装置。
技术介绍
碳酸盐岩油气藏已成为油气资源增储上产的主要领域。但是，部分地域的碳酸盐岩层系结构具有很大的特殊性，使得碳酸盐岩储层形成和分布较为复杂，导致岩溶溶洞、裂缝等地质体无法精细成像。现有技术中，石油工业界地震勘探以反射波为主，但是通过反射波勘探分辨率有限，无法有效识别碳酸盐岩层系结构的地质体。同时，由于该碳酸盐岩层系结构的地质体地震响应为绕射波，因此有效分离绕射波对碳酸盐岩缝洞型油气藏勘探至关重要。常规的绕射波分离方法，大多利用反射波与绕射波运动学特征，通过信号处理方法分离绕射波。然而采集到的三维炮集数据中绕射波与反射波运动学特性相似度较高，仅依靠常规运动学波场分离方法难以有效处理，造成碳酸盐岩层系结构的成像分辨率较低。针对上述地震绕射波分离方式分离出的绕射波振幅完整性和波形一致性较差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种地震绕射波分离方法和装置，以提高分离出的绕射波振幅完整性和波形一致性。第一方面，本专利技术实施例提供了一种地震绕射波分离方法，包括：获取预设地质区域内携带有地下地质信息的地震炮集数据；其中，该地下地质信息包括地质构造信息和地质岩性变化信息；对地震炮集数据进行波场反传处理，得到与预设地质区域内的地下成像点一一对应的传播射线的方位角、出射角和振幅信息；根据该传播射线的方位角、出射角和振幅信息，生成三维角度域成像矩阵；从该三维角度域成像矩阵中分离出低秩矩阵分量，将该低秩矩阵分量确定为地震绕射波。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述对地震炮集数据进行波场反传处理，得到与预设地质区域内的地下成像点一一对应的传播射线的方位角、出射角和振幅信息包括：对地震炮集数据进行预处理，得到单炮预处理数据；其中，该单炮预处理数据为可用于直接成像的地震炮集数据；该预处理包括对地震炮集数据进行噪声去除处理，以及对地震炮集数据与预先保存的历史地震数据进行一一对应；将单炮预处理数据和预设的偏移速度模型输入至三维单炮角度域成像公式中，对地震炮集数据进行波场反传处理，得到与预设地质区域内的地下成像点一一对应的传播射线的方位角、出射角和振幅信息；其中，该三维单炮角度域成像公式中包含三维振幅补偿因子。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述三维单炮角度域成像公式包括：其中，δ为脉冲函数，代表三维角度域成像矩阵；震源s激发的射线经地下空间任意成像点x到达检波点位置r；矢量kS为震源到成像点的射线参数，矢量kr为检波点到成像点的射线参数；参数θ为出射角；参数为方位角；矢量k为假定反射界面的法向量；k通过下述方式计算获得：θs和分别为ks的出射角和方位角；θr和分别为kr的出射角和方位角；θm,分别为假定反射界面的出射角和方位角；nx为三维坐标系x方向法向量，且nx＝(1,0,0)；u(s,r，t)为地震数据，t为地震数据的记录时间；t0为射线走时；W3D(s,x,r)为三维振幅补偿因子。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述三维振幅补偿因子W3D(s,x,r)包括：其中，vs为震源位置速度，αs为震源位置射线入射角，αr为检波点位置射线出射角，N1,N2分别为第一支射线和第二支射线的走时对震源位置和检波点位置的混合导数，T表示矩阵转置操作，走时根据三维波前重建法射线追踪计算，该计算考虑多值走时；第一支射线为震源到成像点的射线；第二支射线为检波点到成像点的射线；Σ和Γ是与地震观测方式有关的矩阵，在共炮点观测情况下Σ＝0,Γ＝I；其中I为单位矩阵；i表示复数的虚数单位，κ1,κ2分别为第一支射线和第二支射线的焦散点数目，κ1,κ2根据三维射线追踪动力学方程计算获得。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述从三维角度域成像矩阵中分离出低秩矩阵分量，将低秩矩阵分量确定为地震绕射波包括：通过预设的三维绕射波分离模型，从三维角度域成像矩阵中分离出低秩矩阵分量，将低秩矩阵分量确定为地震绕射波；其中，该预设的三维绕射波分离模型包括：其中，为第i个成像点xi位置处的三维角度域成像矩阵；为三维角度域成像矩阵分解后的低秩矩阵分量；为三维角度域成像矩阵分解后的稀疏矩阵分量；xi为第i个成像点；参数θ为出射角；参数为方位角。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述预设的三维绕射波分离模型还包括：其中，J(L,S,Y,β)为目标函数，Y为拉格朗日乘子矩阵，T表示矩阵转置操作，λ为正则化参数，β为保真惩罚因子，||·||*为核范数，即矩阵奇异值之和，||·||1为l1范数，即矩阵中各元素绝对值之和，||·||F为Frobenius范数，Frobenius范数为矩阵全部元素的平方和的平方根；L为三维角度域成像矩阵分解后的低秩矩阵分量；S为三维角度域成像矩阵分解后的稀疏矩阵分量；R为三维角度域成像矩阵。结合第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述从三维角度域成像矩阵中分离出低秩矩阵分量，将低秩矩阵分量确定为地震绕射波包括：设置正则化参数λ和预设的最大迭代次数N；其中，λ>0；设置迭代次数初始值k＝1、低秩矩阵分量的初始值L0、稀疏矩阵分量的初始值S0、拉格朗日乘子初始值Y0、以及保真惩罚因子初始值β0；将k＝1、L0、S0、Y0和β0作为初始值，对三维角度域成像矩阵进行迭代处理，迭代处理包括如下步骤：通过进行奇异值分解计算，得到奇异值对角阵；其中，R为三维角度域成像矩阵；U和V的列为基向量；∑为对角阵；奇异值对角阵的对角上的元素为奇异值；通过对奇异值对角阵中的奇异值ai进行软门限阈值操作，得到新对角矩阵其中，x为预设的固定值；根据新对角矩阵计算低秩矩阵分量Lk和稀疏矩阵分量Sk；判断Lk和Sk是否满足关系式且k≤N；如果是，更新k＝k+1、拉格朗日乘子Yk＝Yk-1+βk-1(R-Lk-Sk)、以及保真惩罚因子βk＝ωβk-1(ω>0)其中ω为比例因子；并继续进行迭代处理；如果否，确定Lk为分离的地震绕射波。结合第一方面的第六种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述根据新对角矩阵计算低秩矩阵分量Lk和稀疏矩阵分量Sk包括：根据新对角矩阵计算低秩矩阵分量：计算稀疏矩阵分量：其中，j表示矩阵的第j列，||.||2表示l2范数。第二方面，本专利技术实施例提供了一种地震绕射波分离装置，包括：数据获取模块，用于获取预设地质区域内携带有地下地质信息的地震炮集数据；其中，该地下地质信息包括地质构造信息和地质岩性变化信息；波场反传处理模块，用于对地震炮集数据进行波场反传处理，得到与预设地质区域内的地下成像点一一对应的传播射线的方位角、出射角和振幅信息；矩阵生成模块，用于根据传播射线的方位角、出射角和振幅信息，生成三维角度域成像矩阵；分离模块，用于从三维角度域成像矩阵中分离出低秩矩阵分量，将低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震绕射波分离方法，其特征在于，包括：获取预设地质区域内携带有地下地质信息的地震炮集数据；其中，所述地下地质信息包括地质构造信息和地质岩性变化信息；对所述地震炮集数据进行波场反传处理，得到与预设地质区域内的地下成像点一一对应的传播射线的方位角、出射角和振幅信息；根据所述传播射线的方位角、出射角和振幅信息，生成三维角度域成像矩阵；从所述三维角度域成像矩阵中分离出低秩矩阵分量，将所述低秩矩阵分量确定为地震绕射波。

【技术特征摘要】
1.一种地震绕射波分离方法，其特征在于，包括：获取预设地质区域内携带有地下地质信息的地震炮集数据；其中，所述地下地质信息包括地质构造信息和地质岩性变化信息；对所述地震炮集数据进行波场反传处理，得到与预设地质区域内的地下成像点一一对应的传播射线的方位角、出射角和振幅信息；根据所述传播射线的方位角、出射角和振幅信息，生成三维角度域成像矩阵；从所述三维角度域成像矩阵中分离出低秩矩阵分量，将所述低秩矩阵分量确定为地震绕射波。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述地震炮集数据进行波场反传处理，得到与预设地质区域内的地下成像点一一对应的传播射线的方位角、出射角和振幅信息包括：对所述地震炮集数据进行预处理，得到单炮预处理数据；其中，所述单炮预处理数据为可用于直接成像的地震炮集数据；所述预处理包括对所述地震炮集数据进行噪声去除处理，以及对所述地震炮集数据与预先保存的历史地震数据进行一一对应；将所述单炮预处理数据和预设的偏移速度模型输入至三维单炮角度域成像公式中，对所述地震炮集数据进行波场反传处理，得到与预设地质区域内的地下成像点一一对应的传播射线的方位角、出射角和振幅信息；其中，所述三维单炮角度域成像公式中包含三维振幅补偿因子。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述三维单炮角度域成像公式包括：其中，δ为脉冲函数，代表三维角度域成像矩阵；震源s激发的射线经地下空间任意成像点x到达检波点位置r；矢量kS为震源到成像点的射线参数，矢量kr为检波点到成像点的射线参数；参数θ为出射角；参数为方位角；矢量k为假定反射界面的法向量；所述k通过下述方式计算获得：θs和分别为所述ks的出射角和方位角；θr和分别为所述kr的出射角和方位角；分别为假定反射界面的出射角和方位角；nx为三维坐标系x方向法向量，且nx＝(1,0,0)；u(s,r,t)为地震数据，t为地震数据的记录时间；t0为射线走时；W3D(s,x,r)为三维振幅补偿因子。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述三维振幅补偿因子W3D(s,x,r)包括：其中，vs为震源位置速度，αs为震源位置射线入射角，αr为检波点位置射线出射角，N1,N2分别为第一支射线和第二支射线的走时对震源位置和检波点位置的混合导数，T表示矩阵转置操作，所述走时根据三维波前重建法射线追踪计算，该计算考虑多值走时；所述第一支射线为震源到成像点的射线；所述第二支射线为检波点到成像点的射线；Σ和Γ是与地震观测方式有关的矩阵，在共炮点观测情况下Σ＝0,Γ＝I；其中I为单位矩阵；i表示复数的虚数单位，κ1,κ2分别为第一支射线和第二支射线的焦散点数目，κ1,κ2根据三维射线追踪动力学方程计算获得。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述三维角度域成像矩阵中分离出低秩矩阵分量，将所述低秩矩阵分量确定为地震绕射波包括：通过预设的三维绕射波分离模型，从所述三维角度域成像矩阵中分离出低秩矩阵分量，将所述低秩矩阵分量确定为地震绕射波；其中，所述预设的三维绕射波分离模型包括：其中，为第i个成像点xi位置处的三维角度域成像矩阵；为所述三维角度域成像矩阵分解后的低秩矩阵分量；为所述三维角度域成像矩阵分解后的稀疏...

【专利技术属性】
技术研发人员：于彩霞，王彦飞，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11