基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移系统及方法，属于石油勘探领域。本发明专利技术能够利用多分量地震勘探数据进行多参数成像，通过提供一种基于波场分离的最小二乘偏移算子和反偏移算子，及基于波场分离的梯度公式，能够克服传统弹性波逆时偏移成像方法存在的成像噪音，得到真振幅的多分量成像剖面，又能够压制因为纵横波之间相互影响引起的串扰噪音，开发基于波场分离方式弹性波最小二乘逆时偏移技术，为多分量地震勘探的地震数据进行后续的解释工作提供高精度成像基础。

【技术实现步骤摘要】
基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移系统及方法
本专利技术属于石油勘探领域，具体涉及一种基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移系统及方法。
技术介绍
多分量地震勘探技术可以充分利用纵横波以及转换波信息，可以对地下构造进行更精确的成像，因此也得到了广泛的关注与应用。采用传统的声波近似无法准确地模拟地震波传播规律，也就无法得到正确的像。最小二乘方法可以克服传统偏移成像方法中的低频噪音、深部成像能量低、振幅能量不均衡以及分辨率低的缺点，因此，我们将发展弹性波最小二乘逆时偏移方法，但是在传统的最小二乘逆时偏移方法中，因为多参数相互干扰，将会引起串扰噪音的产生。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移系统及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移系统，包括模型输入模块、正演模拟模块、实际地震数据输入模块、波场反传模块、逆时偏移模块、反偏移模块、梯度更新模块以及结果输出模块，如果不满足条件求取基于波场分离的梯度更新方向，对纵、横波速度分量成像剖面进行更新；如果满足条件输出最终的成像剖面；模型输入模块，被配置为用于输入纵横波偏移速度场模型以及慢度扰动模型；正演模拟模块，被配置为用于进行弹性波正演模拟及波场分离；实际地震数据输入模块，被配置为用于输入多分量的实际炮记录；波场反传模块，被配置为用于通过波场分离公式进行波场分离；逆时偏移模块，被配置为用于获取纵、横波速度分量的逆时偏移成像剖面；反偏移模块，被配置为用于对纵、横波速度分量的逆时偏移成像剖面应用基于波场分离的弹性波反偏移算子进行反偏移；梯度更新模块，被配置为用于对纵、横波速度分量成像剖面进行更新；结果输出模块，被配置为用于输出最终的成像剖面。此外，本专利技术还提到一种基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移方法，该方法采用如上所述的基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移系统，包括如下步骤：步骤1：通过模型输入模块输入纵横波偏移速度场模型、慢度扰动模型，并建立观测系统；步骤2：通过正演模拟模块采用如下式所示的基于波场分离的弹性波速度应力方程进行弹性波正演模拟及波场分离；其中，(1)为混合方程，(2)为P波方程，(3)为S波方程，vx和vz分别为水平分量和垂直分量的速度，τxx和τzz是正应力，τxz是切应力，t是时间，x为空间坐标(x,z)；λ和μ是拉梅常数；fx和fz是两个分量的震源项，ρ是密度；下标p和s分别表示纵波波场和横波波场；步骤3：通过实际地震数据输入模块输入实际地震数据，通过波场反传模块实际地震数据由检波器处反传到整个波场，波场反传过程中，应用波场分离公式进行波场分离；步骤4：通过逆时偏移模块得到如下式所示的纵、横波速度分量的逆时偏移成像剖面；其中，mvp，mvs分别为纵波速度分量和横波速度分量的偏移成像剖面；上标R表示变量的伴随矩阵；步骤5：通过反偏移模块对步骤4所得的纵、横波速度分量的逆时偏移成像剖面应用如下所示的基于波场分量的弹性波反偏移算子进行反偏移，得到基于波场分量的伯恩近似的炮记录；其中，方程(10)为基于Born近似的反偏移P波方程，方程(11)为基于Born近似的反偏移S波方程，δU表示扰动波场，U0表示背景波场，将原始的混合波场分解为水平和垂直方向，为了简化，令波场U＝(vx，vz，vxp，vzp，vxs，vzs，τxxp，τxxz，τzzp，τzzs，τxzs)，U0＝(τxxp0，τxxs0，τzzp0，τxzs0)，V＝(vp，vs)为速度场，vp为纵波速度，vs为横波速度，V0＝(vp0，vs0)为背景速度，V＝(vp，vs)为速度场，vp为纵波速度，vs为横波速度，V0为背景速度，m(vp)和m(vs)分别为纵波速度和横波速度的反射系数，定义方程如下：其中，δV表示扰动速度；步骤6：将步骤5所得的炮记录与实际多分量炮记录相减，得到炮记录残差，并判断炮记录残差是否满足误差条件；若：判断结果是炮记录残差满足误差条件，则执行步骤9；或判断结果是炮记录残差不满足误差条件，则执行步骤7；步骤7：通过梯度更新模块利用下式表示的基于波场分离的梯度更新方向，对步骤4所得的纵、横波速度分量的逆时偏移成像剖面进行更新；其中，gvp和gvs分别为为纵、横波速度分量的梯度；步骤8：将步骤7所得的逆时偏移成像剖面返回步骤5进行反偏移；步骤9：通过结果输出模块输出最终的纵、横波速度分量的成像剖面。优选地，在步骤5中，基于Born近似的反偏移P波方程(10)的推导过程如下：根据扰动理论，真实的速度(vp,vs)包含背景速度(vp0,vs0)和扰动速度(δvp,δvs)，那么真实的速度模型可由如下公式表示我们用P表示纵波波场，S表示横波波场，则其中，P0表示纵波背景波场，S0表示横波背景波场，δP0表示纵波扰动波场，δS0表示横波扰动波场，则纵波背景波场可由下式求得其中，将P波方程(2)与方程(6)相减后可得其中，O(δvp)为δvp的高阶项，忽略高阶项O(δvp)可得到基于Born近似的反偏移P波方程如(10)所示；类似地，我们得到基于Born近似的反偏移S波方程如(11)所示。优选地，在步骤7中，公式(15)和(16)的推导过程如下：定义目标函数为：将方程(13)改写为则纵、横波速度分量的梯度公式为其中，gvp和gvs分别为纵、横波速度分量的梯度。本专利技术所带来的有益技术效果：本专利技术能够利用多分量地震勘探数据进行多参数成像，通过提供一种基于波场分离的最小二乘偏移算子和反偏移算子，及基于波场分离的梯度公式，能够克服传统弹性波逆时偏移成像方法存在的成像噪音，得到真振幅的多分量成像剖面，又能够压制因为纵横波之间相互影响引起的串扰噪音，开发基于波场分离方式弹性波最小二乘逆时偏移技术，为多分量地震勘探的地震数据进行后续的解释工作提供高精度成像基础。附图说明图1为本专利技术的基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移方法的流程图。图2为真实速度模型示意图，图为(a)纵波速度模型示意图，图为(b)横波速度模型示意图。图3为偏移速度模型示意图，图为(a)纵波速度模型示意图，图为(b)横波速度模型示意图。图4为反射系数模型示意图，图为(a)纵波速度模型示意图，(b)横波速度模型示意图。图5为本专利技术的偏移结果示意图，(a)纵波速度偏移结果示意图，(b)横波速度偏移结果示意图。图6为常规弹性波最小二乘逆时偏移成像结果示意图，(a)纵波速度偏移结果示意图，(b)横波速度偏移结果示意图。图7为成像结果部分放大图。图8为两种成像方法模型和数据误差曲线图，圆圈表示本专利技术方法得到模型误差，三角表示本专利技术得到的数据误差，五角星表示传统弹性波最小二乘逆时偏移方法得到的模型误差，菱形表示传统弹性波最小二乘逆时偏移得到的数据误差；图9为本专利技术的实施方式中基于波场分离方式弹性波最小二乘逆时偏移系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：实施例1如图9所示，基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移系统，包括模型输入模块、正演模拟模块、实际地震数据输入模块、波场反传模块、逆时偏移模块、反偏移模块、梯度更新模块以及结果输出模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移系统，其特征在于，包括模型输入模块、正演模拟模块、实际地震数据输入模块、波场反传模块、逆时偏移模块、反偏移模块、梯度更新模块以及结果输出模块，如果不满足条件求取基于波场分离的梯度更新方向，对纵、横波速度分量成像剖面进行更新；如果满足条件输出最终的成像剖面；模型输入模块，被配置为用于输入纵横波偏移速度场模型以及慢度扰动模型；正演模拟模块，被配置为用于进行弹性波正演模拟及波场分离；实际地震数据输入模块，被配置为用于输入多分量的实际炮记录；波场反传模块，被配置为用于通过波场分离公式进行波场分离；逆时偏移模块，被配置为用于获取纵、横波速度分量的逆时偏移成像剖面；反偏移模块，被配置为用于对纵、横波速度分量的逆时偏移成像剖面应用基于波场分离的弹性波反偏移算子进行反偏移；梯度更新模块，被配置为用于对纵、横波速度分量成像剖面进行更新；结果输出模块，被配置为用于输出最终的成像剖面。

【技术特征摘要】
1.基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移系统，其特征在于，包括模型输入模块、正演模拟模块、实际地震数据输入模块、波场反传模块、逆时偏移模块、反偏移模块、梯度更新模块以及结果输出模块，如果不满足条件求取基于波场分离的梯度更新方向，对纵、横波速度分量成像剖面进行更新；如果满足条件输出最终的成像剖面；模型输入模块，被配置为用于输入纵横波偏移速度场模型以及慢度扰动模型；正演模拟模块，被配置为用于进行弹性波正演模拟及波场分离；实际地震数据输入模块，被配置为用于输入多分量的实际炮记录；波场反传模块，被配置为用于通过波场分离公式进行波场分离；逆时偏移模块，被配置为用于获取纵、横波速度分量的逆时偏移成像剖面；反偏移模块，被配置为用于对纵、横波速度分量的逆时偏移成像剖面应用基于波场分离的弹性波反偏移算子进行反偏移；梯度更新模块，被配置为用于对纵、横波速度分量成像剖面进行更新；结果输出模块，被配置为用于输出最终的成像剖面。2.基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的基于波场分离的弹性波最小二乘逆时偏移系统，包括如下步骤：步骤1：通过模型输入模块输入纵横波偏移速度场模型、慢度扰动模型，并建立观测系统；步骤2：通过正演模拟模块采用如下式所示的基于波场分离的弹性波速度应力方程进行弹性波正演模拟及波场分离；其中，(1)为混合方程，(2)为P波方程，(3)为S波方程，vx和vz分别为水平分量和垂直分量的速度，τxx和τzz是正应力，τxz是切应力，t是时间，x为空间坐标(x,z)；λ和μ是拉梅常数；fx和fz是两个分量的震源项，ρ是密度；下标p和s分别表示纵波波场和横波波场；步骤3：通过实际地震数据输入模块输入实际地震数据，通过波场反传模块实际地震数据由检波器处反传到整个波场，波场反传过程中，应用波场分离公式进行波场分离；步骤4：通过逆时偏移模块得到如下式所示的纵、横波速度分量的逆时偏移成像剖面；其中，mvp，mvs分别为纵波速度分量和横波速度分量的偏移成像剖面；上标R表示变量的伴随矩阵；步骤5：通过反偏移模块对步骤4所得的纵、横波速度分量的逆时偏移成像剖面应用如下所示的基于波场分量的弹性波反偏移算子进行反偏移，得到基于波场分量的伯恩近似的炮记录；其中，方程(10)为基于Born近似的反偏移P波方程，方程(11)为基于Born近似的反偏移S波方程，δU表示扰动波场，U0表示背景波场，将原始的混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金丽，刘建勋，曲英铭，李振春，王凯，
申请(专利权)人：中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：河北,13