一种自适应抗频散的分块时空双变逆时偏移方法技术

本发明专利技术涉及一种自适应抗频散的分块时空双变逆时偏移方法，包括以下步骤：1)对观测系统覆盖的计算区域做变网格划分后得到空间网格；2)采用变网格方法在对空间网格做可变处理的基础上，并考虑时间步长的变化；3)采用Lanczos滤波方法处理在变网格过渡区域中边点的波场值；4)对观测系统覆盖的计算区域利用分块时空双变算法，根据逆时偏移的流程进行震源波场的正向外推并存储震源波场；5)对该计算区域利用相同的分块时空双变算法，进行检波波场的反向外推并存储检波波场；6)应用互相关成像条件，对外推后的震源波场和检波波场进行相关成像，并对成像结果进行常规叠加和拉普拉斯滤波等叠后处理得到最终的逆时偏移结果。

An adaptive time-varying offset time offset method for block space-time dual variation

The present invention relates to an adaptive block space-time dual variable resistance dispersion time migration method, which comprises the following steps: 1) of the observation system covering the area calculation of variable grid division after space grid; 2) with variable grid method based on variable processing in space grid, considering the change of time step 3); using the Lanczos filtering method for processing the wave field in the variable mesh transition region boundary points; 4) of the observation system covering the computational domain using block space-time dual variable algorithm, according to the reverse time migration process source wave field is pushed outward and stored seismic wave field; 5) of the calculation area using the same block space-time dual variable algorithm for detecting the reverse extrapolation wave field wave field detection and storage; 6) application of cross-correlation imaging condition, external push back the source wavefield and the detection wave field imaging, and imaging The results are obtained by the conventional superposition and Laplasse filtering.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应抗频散的分块时空双变逆时偏移方法
本专利技术涉及一种逆时偏移方法，具体是关于一种自适应抗频散的分块时空双变逆时偏移方法。
技术介绍
一般的有限差分地震逆时偏移方法基于笛卡尔坐标系中的规则网格，是处理非均匀介质的有效方法。但是，随着社会工业对油气资源的需求不断增长，地震勘探面临的地质条件日趋复杂，包括强纵横向变速区域、低速带、复杂构造区域及碳酸盐岩储层的小型孔缝洞等。当处理这些区域的地震资料时，为了保证计算精度和稳定性，网格间距必须取得很小，而这将导致波场外推计算储存量的增加和计算量的增大。从空间采样的角度考虑，最有效的提高模拟精度同时又降低计算机内存需求的方法，就是模拟的不同区域采用不同的网格步长，即变网格。但上述可变网格方法仅仅是在空间网格上做可变处理，没有考虑时间上的变化。考虑稳定性条件的限制，时间步长由最小网格间距确定，因此在大网格区域采用小时间步长就会造成时间过采样，从而限制效率的进一步提升；更为重要的是，有研究表明：在大网格区域采用小时间步长，不仅不会提高精度，还可能会带来频散误差。前人的研究实现了基于交错网格的双变算法，并做了详细的误差分析，但他们都没有解决变网格方法在大采样时间下的稳定性问题，并且人为误差也较大。由于实际地下常存在低速体、低降速带、碳酸盐岩深部构造等，所以采样记录时间较大，并且，局部变时间算法也增大了时间上的迭代次数，从而可能引起大时间采样下的不稳定。为了提高变网格算法的稳定性，将Lanczos滤波算子推广到时空双变算法中，不仅提高了稳定性，而且减弱了由于变网格引起的数值干扰。前人对变网格算法做了深入研究，但他们的变网格区域都仅是一个区域。而实际地下介质异常复杂，常存在多个需网格加密的区域，并且这些区域可能相距较远。例如，可能同时存在近地表低降速带和地下深部低速体，此时如果仍然采用统一的变网格算法，则会造成对低速体之间高速区域的过采样，降低了模拟效率；并且，当两个低速体的速度有差异时，就需要不同的网格变化倍数，而采用统一变网格则需要根据速度更小的低速体来决定变网格倍数，这样就会造成对另一个低速体的过采样。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种兼顾计算精度和计算效率的自适应抗频散的分块时空双变逆时偏移方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种自适应抗频散的分块时空双变逆时偏移方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对用于采集地面地震的观测系统覆盖的计算区域做变网格划分后得到空间网格；2)采用变网格方法在对空间网格做可变处理的基础上，并考虑时间步长的变化；同时，利用波场滤波和三次样条平滑解决变网格方法在大采样时间下的稳定性问题；3)采用Lanczos滤波方法处理在变网格过渡区域中边点的波场值；4)对观测系统覆盖的计算区域利用分块时空双变算法，根据逆时偏移的流程进行震源波场的正向外推并存储震源波场；5)对观测系统覆盖的计算区域利用相同的分块时空双变算法，进行检波波场的反向外推并存储检波波场；6)应用互相关成像条件，对外推后的震源波场和检波波场进行相关成像，并对成像结果进行常规叠加和拉普拉斯滤波等叠后处理得到最终的逆时偏移结果。在上述步骤2)中，采用式(1)中的各向同性非均匀介质的2D声波一阶速度—应力方程进行变网格下的波场计算：其中，νx,νz分别表示横向和纵向的质点速度；p表示应力向量；ρ表示正演所用模型的密度；Vp表示正演所用模型的速度；t表示时间；x和z分别表示空间的横向和纵向坐标。变网格方法的任意偶数阶精度差分近似式为：其中，Dx表示x方向的空间导数；f(x,z)表示(x,z)坐标处的波场值；i表示序号；N表示计算阶数；Δ2i和Δ2i-1均表示x方向网格间隔的变化量；c2i和c2i-1均表示差分算子，由以下方程确定：其中，n表示变时间倍数。通过常规的有限差分算法计算得到大时间步长的波场值，然后利用大时间步长求出网格步长变化处的后一时刻的波场值，从而结合前一时刻的大时间步长的波场值，利用双线性插值公式(4)得到小时间步长各个时刻的波场值：其中，f(i2)表示第i2个时刻的波场值，i2＝1,2,...,n-1；F0,F1分别表示大时间步长的前一时刻和后一时刻的波场值。在上述步骤3)中，利用变网格过渡区域中边点周围若干个细网格点值计算该边点相应的粗网格点值：其中，F(i3,j)表示粗网格点值；f(i3+m,j+l)表示细网格点值；i3表示横向网格点序号；j表示纵向网格点序号；m表示偏离第i3个网格点的横向网格数目；l表示偏离第j个网格点的纵向网格数目；k表示变网格倍数；ωml表示Lanczos滤波系数。分块时空双变算法的具体实现步骤为：在每个时间步长，先更新加密区域以外的常规粗网格，再判断波场是否传递到第一精细区域：若传递到第一精细区域则利用时空双变原理进行精细处理；若未传递到，则采用粗网格更新，然后判断波场是否传递到第二精细区域：若传递到第二精细区域则利用时空双变原理进行精细处理；若未传递到，则采用粗网格更新；同理，依次类推对其他精细区域做相同处理。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术提出分块时空双变的思想，即可以同时存在多个变网格区域，且每个区域的变网格倍数可以自由选择，从而可以最大化的提高模拟效率。由于变网格区域之间是相互独立的，所以本专利技术方法易于推广到任意个时空双变区域。2、本专利技术处理在变网格过渡区域的波场传递问题时引入了Lanczos滤波方法，大大提高了变网格算法的稳定性，并将本专利技术方法拓展到时空双变的情况。3、本专利技术方法应用在处理含有多个变网格区域，得到了较好的效果，精度上可以达到和全局细网格一致，效率上相对全局细网格和统一变网格都有大幅度提升。附图说明图1是局部变时间示意图；图2是复杂模型示意图；图3(a)和(b)是低速体模型的速度场示意图；图4(a)-(c)分别是全局细网格、统一变网格和分块变网格的炮记录的波形对比图；图5是去掉直达波的波形对比图；图6是全局细网格、统一变网格和分块变网格的计算耗时对比图；图7(a)和(b)是含起伏分界面的低速体模型的速度场示意图；图8(a)-(c)是分别采用全局粗网格、分块变网格和全局细网格的单炮记录示意图；图9是不同网格的模拟数据波形对比图；图10(a)-(c)是分块网格划分示意图；图11是三维SEG/EAGE盐丘速度模型；图12是三维SEG/EAGE窄方位角数据观测系统示意图；图13(a)是三维显示方式的3DRTM偏移结果示意图；图13(b)是二维显示方式的3DRTM偏移结果示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本专利技术，它们不应该理解成对本专利技术的限制。本专利技术提供的自适应抗频散的分块时空双变逆时偏移方法，其包括以下步骤：1)对用于采集地面地震的观测系统覆盖的计算区域做变网格划分后得到空间网格，网格尺寸可以根据偏移所用的速度场分布灵活确定。2)采用变网格方法在对空间网格做可变处理的基础上，并考虑时间步长的变化；同时，利用波场滤波和三次样条平滑解决变网格方法在大采样时间下的稳定性问题。采用式(1)中的各向同性非均匀介质的2D声波一阶速度—应力方程进行变网格下的波场计算：其中，νx,νz分别表示横向和纵向的质点速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应抗频散的分块时空双变逆时偏移方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对用于采集地面地震的观测系统覆盖的计算区域做变网格划分后得到空间网格；2)采用变网格方法在对空间网格做可变处理的基础上，并考虑时间步长的变化；同时，利用波场滤波和三次样条平滑解决变网格方法在大采样时间下的稳定性问题；3)采用Lanczos滤波方法处理在变网格过渡区域中边点的波场值；4)对观测系统覆盖的计算区域利用分块时空双变算法，根据逆时偏移的流程进行震源波场的正向外推并存储震源波场；5)对观测系统覆盖的计算区域利用相同的分块时空双变算法，进行检波波场的反向外推并存储检波波场；6)应用互相关成像条件，对外推后的震源波场和检波波场进行相关成像，并对成像结果进行常规叠加和拉普拉斯滤波等叠后处理得到最终的逆时偏移结果。

【技术特征摘要】
1.一种自适应抗频散的分块时空双变逆时偏移方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对用于采集地面地震的观测系统覆盖的计算区域做变网格划分后得到空间网格；2)采用变网格方法在对空间网格做可变处理的基础上，并考虑时间步长的变化；同时，利用波场滤波和三次样条平滑解决变网格方法在大采样时间下的稳定性问题；3)采用Lanczos滤波方法处理在变网格过渡区域中边点的波场值；4)对观测系统覆盖的计算区域利用分块时空双变算法，根据逆时偏移的流程进行震源波场的正向外推并存储震源波场；5)对观测系统覆盖的计算区域利用相同的分块时空双变算法，进行检波波场的反向外推并存储检波波场；6)应用互相关成像条件，对外推后的震源波场和检波波场进行相关成像，并对成像结果进行常规叠加和拉普拉斯滤波等叠后处理得到最终的逆时偏移结果。2.如权利要求1所述的一种自适应抗频散的分块时空双变逆时偏移方法，其特征在于，在上述步骤2)中，采用式(1)中的各向同性非均匀介质的2D声波一阶速度—应力方程进行变网格下的波场计算：其中，νx,νz分别表示横向和纵向的质点速度；p表示应力向量；ρ表示正演所用模型的密度；Vp表示正演所用模型的速度；t表示时间；x和z分别表示空间的横向和纵向坐标。3.如权利要求2所述的一种自适应抗频散的分块时空双变逆时偏移方法，其特征在于，变网格方法的任意偶数阶精度差分近似式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：张金淼，孙文博，李振春，翁斌，朱振宇，王小六，王艳冬，郝振江，白博，糜芳，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11