起伏地表无射线追踪回折波层析成像方法技术

本发明专利技术涉及一种起伏地表无射线追踪回折波层析成像方法，属于地震走时层析成像技术领域。本发明专利技术包括如下步骤：对地震记录进行预处理；拾取初至走时数据；计算炮点和检波点位于起伏地表的射线参数和回折点处的速度；抽取共偏移距域初至走时数据；对共偏移距域进行编号；设置当前共偏移距域；计算当前共偏移距域内每一道地震记录对应的垂向速度梯度和回折点的深度；判断是否还有未处理的共偏移距域数据，如果有，则把下一个共偏移距域设置为当前共偏移距域，并进行新的计算，如果没有，则计算模型空间中各个点处的速度；输出速度模型。其解决了基于水平地表假设回折波层析成像方法在近地表条件复杂地区反演速度模型不准的问题。

Non-ray tracing echo tomography on undulating surface

The invention relates to a non-ray tracing echo tomography method for undulating surface, belonging to the technical field of seismic travel-time tomography. The present invention includes the following steps: preprocessing seismic records; picking up first arrival travel time data; calculating ray parameters and velocity of the shooting point and detection point on the undulating surface; extracting first arrival travel time data in the common offset domain; numbering the common offset domain; setting the current common offset domain; calculating vertical velocity corresponding to each seismic record in the current common offset domain; and calculating the vertical velocity corresponding to each seismic record in the current common offset domain. Degree gradient and depth of the inflection point; judge whether there is still unprocessed common offset domain data, if there is, set the next common offset domain to the current common offset domain, and make a new calculation. If not, calculate the velocity at each point in the model space; output velocity model. It solves the problem of inaccurate inversion velocity model of echo tomography method based on horizontal surface assumption in areas with complex near surface conditions.

【技术实现步骤摘要】
起伏地表无射线追踪回折波层析成像方法
本专利技术涉及一种起伏地表无射线追踪回折波层析成像方法，属于地震走时层析成像

技术介绍
初至走时层析成像是利用地震波初至旅行时对地下介质进行速度建模的重要方法。初至走时层析成像方法按照速度建模过程中是否需要进行射线追踪可以分为基于射线追踪的走时层析成像方法和无射线追踪的走时层析成像方法。基于射线追踪的初至走时层析方法需要将地下介质速度场参数化为离散网格。然后，通过最小化射线追踪正演模拟得到的初至走时和观测的初至走时之间的差，在初始速度模型的基础上反复迭代修正每一个离散网格的速度值，直到正演模拟得到的初至走时和观测的初至走时之间的差小于事先给定的阈值。该方法由于需要修改每一个离散网格的速度值，存在严重的多解性。此外，将该方法应用于高密度三维地震资料时，由于炮点和检波点非常多，每次迭代的射线追踪正演模拟花费时间较多，导致该方法反演地下介质的速度场的效率很低。无射线追踪的初至走时层析成像方法利用回折波或折射波的射线方程直接计算炮点和检波点之间的走时，无需进行射线追踪正演模拟，也无需进行反复迭代修正速度模型，可以直接求取回折点的速度和深度或者折射层的速度和厚度。因此，无射线追踪的初至走时层析成像方法比基于射线追踪的初至走时层析成像方法具有更高的速度建模效率。然而，目前已有的无射线追踪的初至走时层析成像方法都是基于水平地形的一维速度模型的走时和射线方程，仅适用于地表起伏小且地下介质速度横向变化也较小的情况。在近地表条件复杂地区，由于地表高程差异极大，该方法通常难以取得较好的应用效果。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提出了一种起伏地表无射线追踪回折波层析成像方法。本专利技术所述的起伏地表无射线追踪回折波层析成像方法，包括如下步骤：步骤一：对原始共炮域地震记录进行预处理，预处理包括剔除坏道、去噪、道均衡；步骤二：从预处理后的共炮域地震记录中拾取初至走时数据；步骤三：利用拾取的初至走时数据计算起伏地表每一道地震记录对应的射线参数，射线参数的计算公式如下：其中，p为射线参数，θ为检波点处的地表倾角，v0为通过直达波估计的检波点处的地表速度，l为走时梯度；走时梯度的计算公式如下：其中，Δt为相邻道初至走时之差，Δx为相邻道偏移距之差；步骤四：计算每一道地震记录对应回折波回折点处的速度，回折点处的速度计算公式如下：其中，vm为回折点处的速度，p为射线参数；步骤五：从共炮域初至走时数据中抽取共偏移距域初至走时数据，并从小偏移距到大偏移距对共偏移距域进行编号，把第一个共偏移距域设置为当前共偏移距域；步骤六：利用当前共偏移距域内的初至走时数据计算该域内每一道地震记录对应的垂向速度梯度，垂向速度梯度的计算公式如下：其中，λ为垂向速度梯度，a1为与炮点处的地表速度和回折点处的速度有关的系数，a2为与炮点处的地表速度、检波点处的地表速度和回折点处的速度有关的系数，a3为与检波点处的地表速度和回折点处的速度有关的系数，a4和a5均为与炮点和检波点之间的距离、回折波从炮点到检波点的走时、炮点和检波点之间的高程差、炮点处的地表速度、检波点处的地表速度和回折点处的速度有关的系数，各系数的计算公式如下：其中，vm为回折点处的速度，vs为炮点所在位置的地表速度，vr为检波点所在位置的地表速度，Xsr为炮点和检波点之间的距离，tsr为回折波从炮点到检波点的走时，Δzsr为炮点和检波点之间的高程差；步骤七：利用当前共偏移距域内的初至走时数据计算回折点的深度，回折点的深度计算公式如下：其中，vm为回折点的速度，vs为炮点处的速度，λ为垂向速度梯度，zs为炮点深度；步骤八：判断是否还有未处理的共偏移距域数据：如果有，则把下一个共偏移距域作为当前共偏移距域，返回步骤六；如果没有，则执行下一步骤；步骤九：利用上述计算的回折点处的速度，通过反距离加权算法计算出模型空间中各个点处的速度值，输出速度模型。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的起伏地表无射线追踪回折波层析成像方法，考虑到了地表倾角对射线参数计算的影响，还考虑到了地表炮点和检波点高程差异大导致回折点深度计算不准的问题，解决了基于水平地表假设的回折波层析成像方法无法用于地表剧烈起伏地区速度建模的问题；本专利技术计算简单、易于实现、耗时少，具有很强的适应性，且反演结果可靠性高。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术建立的近地表速度模型图；图3为基于水平地表假设回折波层析成像方法建立的近地表速度模型图；图4为预处理后第52炮地震记录图；图5为利用本专利技术建立的近地表速度模型进行静校正后的第52炮地震记录图；图6为利用基于水平地表假设回折波层析成像方法建立的近地表速度模型进行静校正后的第52炮地震记录图。具体实施方式为了使本专利技术目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本专利技术作进一步详细说明。实施例1：如图1所示的流程图，本专利技术所述的起伏地表无射线追踪回折波层析成像方法，包括如下步骤：步骤一：对原始共炮域地震记录进行预处理，预处理包括剔除坏道、去噪、道均衡；步骤二：从预处理后的共炮域地震记录中拾取初至走时数据；步骤三：利用拾取的初至走时数据计算起伏地表每一道地震记录对应的射线参数，射线参数的计算公式如下：其中，p为射线参数，θ为检波点处的地表倾角，v0为通过直达波估计的检波点处的地表速度，l为走时梯度；走时梯度的计算公式如下：其中，Δt为相邻道初至走时之差，Δx为相邻道偏移距之差；步骤四：计算每一道地震记录对应回折波回折点处的速度，回折点处的速度计算公式如下：其中，vm为回折点处的速度，p为射线参数；步骤五：从共炮域初至走时数据中抽取共偏移距域初至走时数据，并从小偏移距到大偏移距对共偏移距域进行编号，把第一个共偏移距域设置为当前共偏移距域；步骤六：利用当前共偏移距域内的初至走时数据计算该域内每一道地震记录对应的垂向速度梯度，垂向速度梯度的计算公式如下：其中，λ为垂向速度梯度，a1为与炮点处的地表速度和回折点处的速度有关的系数，a2为与炮点处的地表速度、检波点处的地表速度和回折点处的速度有关的系数，a3为与检波点处的地表速度和回折点处的速度有关的系数，a4和a5均为与炮点和检波点之间的距离、回折波从炮点到检波点的走时、炮点和检波点之间的高程差、炮点处的地表速度、检波点处的地表速度和回折点处的速度有关的系数，各系数的计算公式如下：其中，vm为回折点处的速度，vs为炮点所在位置的地表速度，vr为检波点所在位置的地表速度，Xsr为炮点和检波点之间的距离，tsr为回折波从炮点到检波点的走时，Δzsr为炮点和检波点之间的高程差；步骤七：利用当前共偏移距域内的初至走时数据计算回折点的深度，回折点的深度计算公式如下：其中，vm为回折点的速度，vs为炮点处的速度，λ为垂向速度梯度，zs为炮点深度；步骤八：判断是否还有未处理的共偏移距域数据：如果有，则把下一个共偏移距域作为当前共偏移距域，返回步骤六；如果没有，则执行下一步骤；步骤九：利用上述计算的回折点处的速度，通过反距离加权算法计算出模型空间中各个点处的速度值，输出速度模型。实施例2：下面结合具体实施方式，对于本专利技术进行解释和说明。为了进一步说明本方法的实现思路及实现过程并证明方法的有效性，用四川山区2D实测地震本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种起伏地表无射线追踪回折波层析成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：对原始共炮域地震记录进行预处理，预处理包括剔除坏道、去噪、道均衡；步骤二：从预处理后的共炮域地震记录中拾取初至走时数据；步骤三：利用拾取的初至走时数据计算起伏地表每一道地震记录对应的射线参数；步骤四：计算每一道地震记录对应回折波回折点处的速度，回折点处的速度计算公式如下：

【技术特征摘要】
1.一种起伏地表无射线追踪回折波层析成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：对原始共炮域地震记录进行预处理，预处理包括剔除坏道、去噪、道均衡；步骤二：从预处理后的共炮域地震记录中拾取初至走时数据；步骤三：利用拾取的初至走时数据计算起伏地表每一道地震记录对应的射线参数；步骤四：计算每一道地震记录对应回折波回折点处的速度，回折点处的速度计算公式如下：其中，vm为回折点处的速度，p为射线参数；步骤五：从共炮域初至走时数据中抽取共偏移距域初至走时数据，并从小偏移距到大偏移距对共偏移距域进行编号，把第一个共偏移距域设置为当前共偏移距域；步骤六：利用当前共偏移距域内的初至走时数据计算该域内每一道地震记录对应的垂向速度梯度；步骤七：利用当前共偏移距域内的初至走时数据计算回折点的深度；步骤八：判断是否还有未处理的共偏移距域数据：如果有，则把下一个共偏移距域作为当前共偏移距域，返回步骤六；如果没有，则执行下一步骤；步骤九：利用上述计算的回折点处的速度，通过反距离加权算法计算出模型空间中各个点处的速度值，输出速度模型。2.根据权利要求1所述的起伏地表无射线追踪回折波层析成像方法，其特征在于，所述步骤三中，射线参数的计算公式如下：其中，p为射线参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建中，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37