一种地震波场吸收补偿成像方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地震波场吸收补偿成像方法及系统，该方法包括：利用地震勘探方法采集地震波场；对采集的地震波场进行处理，得到地表地震波场、地震速度和吸收参数；根据地表地震波场、地震速度和吸收参数，从地表地震波场开始以递推方式计算合成补偿地层吸收效应的地下不同深度的地震波场；取不同深度的地震波场的零时刻值，得到吸收补偿的成像波场；根据吸收补偿后的成像波场实现地震成像。本发明专利技术能准确的反映地下地层结构和物性特征，提高储层预测的精度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种地震波场吸收补偿成像方法及系统
本专利技术属于地球物理勘探
，具体地说，涉及一种地震波场吸收补偿成像方法及系统。
技术介绍
地震勘探是一种利用人工地震技术探测地下构造的勘探方法，其按照一定的方式在地表附近激发地震波，通过布设在地表的一种称之为检波器的接收装置接收来自不同深度的反射波场。通过对野外观测的反射波场进行一系列的地震数据处理工作，得到用地震波场表示的地下结构图像。实际的地下岩层并非完全是弹性介质，而是具有地震波吸收效应的粘弹性介质。由于粘弹性介质颗粒之间的相互摩擦和孔隙流体的相对运动使得地震波的部分能量转化为热能，地震波在传播过程中总能量不断减少，这种现象称为地层吸收效应。与其它吸收方式不同，地层吸收具有频率选择性，高频成分吸收的多，低频成分吸收的少，严重降低了地震资料的分辨率和成像精度。反Q滤波是目前工业界普遍采用的地震吸收补偿方法，由于该方法采用单道处理方式，没有考虑地震波在三维空间中的传播路径。严格地讲，该方法只适用于地下完全均匀介质的情况，无法准确描述和补偿地震波在三维非均匀介质情况下所经历的吸收和衰减。野外采集的地震数据不能直接表征地下结构情况，将野外采集的地震数据经过经过偏移处理之后才能得到由地震波场表示的地下影像。偏移处理由波场延拓和地震成像两部分构成，其中，波场延拓的主要工作是由地表波场计算地下波场，可以看做是地震波传播的逆过程，该过程隐含有地震波传播路径的信息。但是，现有的工业界波场延拓方法假设地下为完全弹性介质，在波场延拓过程中没有考虑地层吸收对地震波反传播的影响。在波场延拓过程中考虑地层吸收效应属于粘弹性波动方程偏移的研究范畴。虽然学术界已经开展了粘弹性偏移方法的理论研究，但基于有限差分的粘弹性波动方程偏移方法不能明确地标定地震波在每一个延拓深度的传播方向和传播路径，很难对地震波吸收进行精确补偿。另外，基于有限差分的粘弹性波动方程偏移方法运行效率很低。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供了一种地震波场吸收补偿成像方法及系统，用于消除地层吸收对地震波场的影响，改善地震资料的分辨率和成像精度。根据本专利技术的一个方面，提供了一种地震波场吸收补偿成像方法，包括：利用地震勘探方法采集地震波场；对采集的地震波场进行处理，得到地表地震波场、地震速度和吸收参数；根据地表地震波场、地震速度和吸收参数，从地表地震波场开始以递推方式计算合成补偿地层吸收效应的地下不同深度的地震波场；取不同深度的地震波场的零时刻值，得到吸收补偿的成像波场；根据吸收补偿后的成像波场实现地震成像。根据本专利技术的一个实施例，以递推方式计算合成补偿地层吸收效应的地下不同深度的地震波场进一步包括：利用三维傅里叶变换将当前深度的地震波场分解为简谐平面波场；计算每个简谐平面波的传播方向与垂直方向的夹角；根据所述夹角计算波场延拓算子和吸收补偿算子；将当前深度的简谐平面波场经波场延拓算子和吸收补偿算子处理，合成下一深度的简谐平面波场；将下一深度简谐平面波场经三维傅里叶反变换，得到下一深度的地震波场。根据本专利技术的一个实施例，所述夹角通过下式计算得到：其中，v(τ0)表示反射时间为τ0时简谐平面波的速度，kx表示x方向的波数，ky表示y方向的波数，ω表示时间方向的圆频率。根据本专利技术的一个实施例，所述波场延拓算子通过下式计算得到：p(kx,ky,ω)＝e-jωΔτcosθ其中，j表示单位虚数，Δτ表示延拓步长，θ表示简谐平面波的传播方向与垂直方向的夹角，kx表示x方向的波数，ky表示y方向的波数，ω表示时间方向的圆频率。根据本专利技术的一个实施例，所述吸收补偿算子通过下式计算得到：其中，Δτ表示延拓步长，kx表示x方向的波数，ky表示y方向的波数，ω表示时间方向的圆频率，α(τ0)表示反射时间为τ0时的吸收参数，θ表示简谐平面波的传播方向与垂直方向的夹角。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种地震波场吸收补偿成像系统，包括：地震波场采集模块，利用地震勘探方法采集地震波场；地震波场处理模块，对采集的地震波场进行处理，得到地表地震波场、地震速度和吸收参数；地震波场递推模块，根据地表地震波场、地震速度和吸收参数，从地表地震波场开始以递推方式计算合成补偿地层吸收效应的地下不同深度的地震波场；成像波场形成模块，取不同深度的地震波场的零时刻值，得到吸收补偿的成像波场；地震成像模块，根据吸收补偿后的成像波场实现地震成像。根据本专利技术的一个实施例，所述地震波场递推模块包括：简谐平面波场分解单元，利用三维傅里叶变换将当前深度的地震波场分解为简谐平面波场；夹角计算单元，计算每个简谐平面波的传播方向与垂直方向的夹角；波场延拓算子计算单元，根据所述夹角计算波场延拓算子；吸收补偿算子计算单元，根据所述夹角计算吸收补偿算子；简谐平面波场合成单元，将当前深度的简谐平面波场经波场延拓算子和吸收补偿算子处理，合成下一深度的简谐平面波场；地震波场合成单元，将下一深度简谐平面波场经三维傅里叶反变换，得到下一深度的地震波场。根据本专利技术的一个实施例，所述夹角计算单元通过下式计算所述夹角：其中，v(τ0)表示反射时间为τ0时简谐平面波的速度，kx表示x方向的波数，ky表示y方向的波数，ω表示时间方向的圆频率。根据本专利技术的一个实施例，所述波场延拓算子计算单元通过下式计算所述波场延拓算子：p(kx,ky,ω)＝e-jωΔτcosθ其中，j为单位虚数，Δτ为延拓步长，θ表示简谐平面波的传播方向与垂直方向的夹角，kx表示x方向的波数，ky表示y方向的波数，ω表示时间方向的圆频率。根据本专利技术的一个实施例，所述吸收补偿算子计算单元通过下式计算所述吸收补偿算子：其中，Δτ为延拓步长，kx表示x方向的波数，ky表示y方向的波数，ω表示时间方向的圆频率，α(τ0)表示反射时间为τ0时的吸收参数，θ表示简谐平面波的传播方向与垂直方向的夹角。本专利技术的有益效果：本专利技术通过波场延拓实现地震波的反向传播，通过平面波分解确定地震波的传播路径，追踪地震波在不同传播路径上衰减过程，有效地补偿了地层吸收对分辨率和成像精度的影响。相比常规波动方程偏移和反Q滤波方法，更大幅度的提高了地震资料的横向分辨率和纵向分辨率，能更准确的反映地下地层结构和物性特征，提高了储层预测的精度和可靠性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：图1是根据本专利技术的一个实施例的方法流程图；图2是演示本专利技术的一个地质模型示意图；图3是对应图2所示地质模型的地震波场图像示意图；图4是对图3的地震波场进行常规处理得到的地表叠加波场示意图；图5是对应图4的地震波场采用本专利技术处理后的地下结构图像；图6是对应图4的地震波场进行常规方法处理后的地下结构图像；图7是根据本专利技术的另一实施例的野外采集的一张典型地震波场；图8是对图7的地震波场进行常规处理后的地表叠加波场；图9是对应图8的地震波场采用本专利技术处理后的地下结构图像；图10是对应图8的地震波场采用常规方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震波场吸收补偿成像方法，包括：利用地震勘探方法采集地震波场；对采集的地震波场进行处理，得到地表地震波场、地震速度和吸收参数；根据地表地震波场、地震速度和吸收参数，从地表地震波场开始以递推方式计算合成补偿地层吸收效应的地下不同深度的地震波场；取不同深度的地震波场的零时刻值，得到吸收补偿的成像波场；根据吸收补偿后的成像波场实现地震成像。

【技术特征摘要】
1.一种地震波场吸收补偿成像方法，包括：利用地震勘探方法采集地震波场；对采集的地震波场进行处理，得到地表地震波场、地震速度和吸收参数；根据地表地震波场、地震速度和吸收参数，从地表地震波场开始以递推方式计算合成补偿地层吸收效应的地下不同深度的地震波场；取不同深度的地震波场的零时刻值，得到吸收补偿的成像波场；根据吸收补偿后的成像波场实现地震成像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以递推方式计算合成补偿地层吸收效应的地下不同深度的地震波场进一步包括：利用三维傅里叶变换将当前深度的地震波场分解为简谐平面波场；计算每个简谐平面波的传播方向与垂直方向的夹角；根据所述夹角计算波场延拓算子和吸收补偿算子；将当前深度的简谐平面波场经波场延拓算子和吸收补偿算子处理，合成下一深度的简谐平面波场；将下一深度简谐平面波场经三维傅里叶反变换，得到下一深度的地震波场。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述夹角通过下式计算得到：其中，v(τ0)表示反射时间为τ0时简谐平面波的速度，kx表示x方向的波数，ky表示y方向的波数，ω表示时间方向的圆频率。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述波场延拓算子通过下式计算得到：p(kx,ky,ω)＝e-jωΔτcosθ其中，j表示单位虚数，Δτ表示延拓步长，θ表示简谐平面波的传播方向与垂直方向的夹角，kx表示x方向的波数，ky表示y方向的波数，ω表示时间方向的圆频率。5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述吸收补偿算子通过下式计算得到：其中，Δτ表示延拓步长，kx表示x方向的波数，ky表示y方向的波数，ω表示时间方向的圆频率，α(τ0)表示反射时间为τ0时的吸收参数，θ表示简谐平面波的传播方向与垂直方向的夹角。6.一种地震波场吸收补偿成像系统，包括：地震波场采集模块，利用地震勘探方法采集地震波场；地震波场处理模块，对采集的地...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国发，殷进垠，田纳新，由伟丰，张立勤，张小明，杨怀义，郭金瑞，姜向强，孔祥宇，石磊，吴婧，田琨，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11