基于三角剖分模型的正演方法及计算机可读存储介质技术

公开了一种基于三角剖分模型的正演方法及计算机可读存储介质。该方法包括：给定离散控制点，将速度模型进行Delaunay三角剖分；在速度模型三角剖分的基础上，进行动态射线追踪；利用高斯束传播算子获得理论地震记录。本发明专利技术提供的技术方案，对复杂构造的适应性更好，减少了有限差分模拟的网格“锯齿”效应引起的散射，提高了波场模拟的精度；并且计算效率高，能直接得到去除直达波的地震记录。

【技术实现步骤摘要】
基于三角剖分模型的正演方法及计算机可读存储介质
本专利技术涉及地震波场数值模拟领域，更具体地，涉及一种基于三角剖分模型的正演方法及计算机可读存储介质。
技术介绍
波场正演模拟技术在地震勘探中应用非常广泛。通过正演模拟可以为新技术的提出、可行性分析和应用试验提供高质量的模拟数据；可以直接指导野外地震数据的采集、处理和解释。目前数值模拟主要可以归为三大类：波动方程数值解法、积分方程法和射线追踪法。高斯束正演模拟是射线追踪方法类的一种方法，计算效率较高且保留了波的动力学信息。地震勘探中，无论是波场正演模拟还是层析反演，模型参数化是最根本的问题。当前主流技术都是基于规则网格划分(常见的有矩形网格剖分或简单的三角网格剖分)，如有限差分正演、反射波层析都是基于矩形网格的。采用矩形网格参数化时，存在很多缺点，具体如下：(1)模型剖分灵活性差，矩形网格的均一性要求无论在构造复杂或简单区域都使用同样的精度进行划分；(2)对速度界面的描述精度差，容易产生“锯齿”状边界；(3)复杂模型时，需要精细网格描述速度模型，计算量大；(4)用于层析反演时存储量大、计算时间长、方程性态差、求解困难。因此，有必要开发一种划分速度模型的正演模拟方法，从而克服基于规则网格模型划分灵活性差、计算量大的缺陷。公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于三角剖分模型的正演方法及计算机可读存储介质，其能够通过Delaunay三角剖分和高斯束正演方法，实现获得理论地震记录。根据本专利技术的一方面，提出了一种基于三角剖分模型的正演方法，该方法包括：给定离散控制点，将速度模型进行Delaunay三角剖分；在速度模型三角剖分的基础上，进行动态射线追踪；利用高斯束传播算子获得理论地震记录。根据本专利技术的另一方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：步骤1，给定离散控制点，将速度模型进行Delaunay三角剖分；步骤2，在速度模型三角剖分的基础上，进行动态射线追踪；步骤3，利用高斯束传播算子获得理论地震记录。本专利技术提供的技术方案，对复杂构造的适应性更好，减少了有限差分模拟的网格“锯齿”效应引起的散射，提高了波场模拟的精度；并且计算效率高，能直接得到去除直达波的地震记录。本专利技术的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本专利技术的特定原理。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术的一种基于三角剖分模型的正演方法的步骤的流程图。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的四个控制点的两种划分方式的示意图。图3示出了根据本专利技术的一个应用示例的速度模型Delaunay三角剖分图。图4示出了根据本专利技术的一个应用示例的某单炮的射线追踪路径。图5示出了根据本专利技术的一个应用示例的高斯束的波形显示方式的理论地震记录。图6示出了根据本专利技术的一个应用示例的高斯束的时间域的灰度显示方式理论地震记录。图7示出了根据本专利技术的一个应用示例的理论模型的矩形网格划分图。图8示出了根据本专利技术的一个应用示例的理论模型矩形网格划分倾斜界面产生的“锯齿”效应图。图9示出了根据本专利技术的一个应用示例的有限差分方法合成的理论地震记录。图10示出了根据本专利技术的一个应用示例的高斯束方法和有限差分方法合成的理论地震记录的差值图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术。虽然附图中显示了本专利技术的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。实施例1图1示出了根据本专利技术的一种基于三角剖分模型的正演方法的步骤的流程图。在该实施例中，根据本专利技术的一种基于三角剖分模型的正演方法，该方法包括：步骤101，给定离散控制点，将速度模型进行Delaunay三角剖分；步骤102，在速度模型三角剖分的基础上，进行动态射线追踪；以及步骤103，利用高斯束传播算子获得理论地震记录。该实施例通过Delaunay三角剖分和高斯束正演方法，实现获得理论地震记录。下面详细说明根据本专利技术的一种基于三角剖分模型的正演方法的具体步骤。步骤101，给定离散控制点，将速度模型进行Delaunay三角剖分。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的四个控制点的两种划分方式的示意图。如果图2所示，任何一个Delaunay三角形的外接圆的内部不能包含其他任何点。图2左侧△BCD的外接圆包含A点，因此此种划分方式不是Delaunay剖分，图2右侧划分方式，两个三角形的外接圆都不包含其他控制点，属于Delaunay剖分。经典的Delaunay三角化算法主要有两类：Bowyer/Watson算法和局部变换法。Bowyer/Watson算法又称为Delaunay空洞算法或加点法，从一个三角形开始，每次加一个点，保证每一步得到的当前三角形算法是局部优化的；局部变换法又称换边或换面法，当利用局部变换法实现增量式点集的Delaunay三角化时，首先定位新加入点所在的三角形，然后在网格中加入三个新的连接三角形顶点与新顶点的边，最后再通过换边方法对该新点的局部区域内的边进行检测和变换，重新维护网格的Delaunay性质。在完成速度模型的剖分之后，在每个速度块中可以充填慢度、品质因子、密度等物理量，也可以设定这些物理量在同一块中的梯度值。步骤102，在速度模型三角剖分的基础上，进行动态射线追踪。给定炮点坐标和出射角的最小角度、最大角度、角度间隔，进行一个炮点的动态射线追踪，将追踪的各种变量保存到文件。在一个示例中，所述动态射线追踪包括：步骤1，确定震源所在的三角形网格；步骤2，确定一个出射角度，进行动态射线追踪；步骤3，遇到所述三角形网格边界，读取所述三角形网格边界属性，确定遇到的所述三角形网格边界为反射、透射或者终止追踪，如果所述三角形网格边界为反射或者透射，计算反射或者透射对振幅的影响；步骤4，记录中心射线路径每个步长上的变量，所述变量包括中心射线位置、慢度分量、动态射线追踪参数；作为优选方案，在动态射线追踪中需要记录保存的中心射线路径上的变量有：中心射线旅行时、每个中心射线段终点的XZ坐标、XZ方向的慢度分量、动态射线参数q1、q2、p1、p2(公式(2)的结果)、Kmah指数、遇到的反射层的个数、透射或反射对振幅的影响因子、透射或反射对相位的影响因子、振幅衰减因子等。步骤5，改变出射角度，重复步骤2-步骤4，直至遍历所有出射角度。在一个示例中，所述动态射线追踪包括运动学射线追踪及动力学射线追踪。在一个示例中，所述运动学射线追踪通过公式(1)的一阶常微分方程组进行：其中，xi表示中心射线的坐标，pi表示中心射线的慢度分量，s表示沿中心射线积分弧长，xi(s)表示中心射线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三角剖分模型的正演方法，其特征在于，该方法包括：给定离散控制点，将速度模型进行Delaunay三角剖分；在速度模型三角剖分的基础上，进行动态射线追踪；利用高斯束传播算子获得理论地震记录。

【技术特征摘要】
1.一种基于三角剖分模型的正演方法，其特征在于，该方法包括：给定离散控制点，将速度模型进行Delaunay三角剖分；在速度模型三角剖分的基础上，进行动态射线追踪；利用高斯束传播算子获得理论地震记录。2.根据权利要求1所述的基于三角剖分模型的正演方法，其中，所述动态射线追踪包括运动学射线追踪及动力学射线追踪。3.根据权利要求2所述的基于三角剖分模型的正演方法，其中，所述运动学射线追踪通过公式(1)的一阶常微分方程组进行：其中，xi表示中心射线的坐标，pi表示中心射线的慢度分量，s表示沿中心射线积分弧长，xi(s)表示中心射线步长的坐标，pi(s)表示中心射线步长的慢度分量，V(s)表示沿中心射线上模型的速度，τ表示射线追踪的时间步长。4.根据权利要求2所述的基于三角剖分模型的正演方法，其中，所述动力学射线追踪通过公式(2)的一阶常微分方程组进行：其中，P(s)和Q(s)为沿高斯束中心射线变的复数，s表示沿中心射线积分弧长，V(s)表示沿中心射线的模型速度，τ表示射线追踪时间步长，n表示射线中心坐标系垂直于射线方向的坐标。5.根据权利要求1所述的基于三角剖分模型的正演方法，其中，所述利用高斯束传播算子获得理论地震记录包括：步骤1，基于一条射线和一个检波器位置，利用公式(3)求取所有的单频的高斯束波场；步骤2，对所有的检波器位置重复步骤1；步骤3，对不同的射线，依次重复步骤1和步骤2，进而将所有射线对所有检波器位置的贡献累积求和；步骤4，生成复数雷克子波，与步骤3得到的所述累积求和的结果相乘，然后进行逆傅里叶变换，获得所述理论地震记录；其中，P(s)和Q(s)为沿高斯束中心射线变的复数，s为沿中心射线的积分弧长，u(s,n,ω)为单频的高斯束波场，τ(s)为中心射线弧长s处的传播时间，V(s)表示中心射线的速度，n为射线中心坐标系垂直中心射线的分量，i为虚数单位，ω为角频率。6.根据权利要求5所述的基于三角剖分模型的正演方法，其中，所述检波器位置的获得包括：利用给定检波点位置，通过插值得到均匀分布的接收位置。7.根据权利要求1所述的基于三角剖分模型的正演方法，其中，所述动态射线追踪包括：步骤1，确...

【专利技术属性】
技术研发人员：王守进，蔡杰雄，倪瑶，
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物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11