一种各向异性介质动态聚焦束偏移成像方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种各向异性介质动态聚焦束偏移成像方法及系统。通过推导运动学和动力学射线追踪方程，提出了一种基于笛卡尔坐标系的各向异性介质射线追踪算法，将该运动学和动力学射线追踪方程引入到偏移成像中，并将高斯束传播算子修改为动态聚焦束传播算子，提出了一种基于笛卡尔坐标系的各向异性动态聚焦束偏移方法。本发明专利技术所提供的成像方法及系统可使射线束形态和能量在传播中得到更好地保持，在不降低浅层成像质量的情况下，提高了中深层成像效果，这将有助于消除常规高斯束偏移中初始束宽对偏移成像的影响。本发明专利技术所提供的成像方法及系统可以解决复杂各向异性介质构造成像问题，能为面向深层地质目标勘探问题提供解决思路。

【技术实现步骤摘要】
一种各向异性介质动态聚焦束偏移成像方法及系统
本专利技术涉及地震资料处理领域，特别是涉及一种各向异性介质动态聚焦束偏移成像方法及系统。
技术介绍
地震偏移成像作为三大地震处理技术之一，在油气勘探中发挥着重要的作用。传统的地球物理研究中假设地球介质为各向同性的，而地球介质通常是各向异性的，各向异性介质中采用各向同性偏移算法，会导致偏移成像归位不准确，绕射波收敛不完全、能量不聚焦等问题，进而影响地震资料解释、储层预测和油藏描述等后续工作。因此，有必要开展各向异性介质偏移成像方法研究，为油气勘探提供更为可靠的地震成像剖面资料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种各向异性介质动态聚焦束偏移成像方法及系统，以消除常规高斯束偏移中初始束宽对偏移成像的影响，提高深层各向异性介质复杂地质构造成像效果。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种各向异性介质动态聚焦束偏移成像方法，包括：获取初始速度场、各向异性介质各向异性参数场以及各向异性介质地震记录；所述初始速度场用于获取射线追踪中所需的速度信息；所述各向异性介质各向异性参数场用于获取射线追踪中所需的各向异性参数信息；所述各向异性介质地震记录用于获取震源至检波点的总走时等波场信息；根据所述速度信息以及所述各向异性参数信息及出射射线相速度角信息确定相速度、群速度、相慢度；根据所述相速度、群速度、相慢度以及所述走时信息确定基于笛卡尔坐标系的各向异性介质中运动学射线追踪方程以及各向异性介质动力学射线追踪方程；根据所述基于笛卡尔坐标系的各向异性介质中运动学射线追踪方程确定中心射线走时和路径信息；根据所述基于笛卡尔坐标系的各向异性介质动力学射线追踪方程确定复值的动力学射线参数；根据所述射线路径、复值的动力学射线参数、初始速度场以及各向异性介质各向异性参数场确定动态聚焦束振幅，并用动态聚焦束表达出震源位移波场；基于所述震源位移波场正向延拓，所述检波点处波场反向延拓，利用所述动态聚焦束位移波场确定单炮地震数据对应的成像值；所述成像值为震源正向延拓波场和检波点反向延拓波场做互相关得到；将所有所述单炮地震数据对应的成像值叠加计算，确定各向异性介质动态聚焦束偏移成像结果。可选的，根据所述相速度、群速度、相慢度确定基于笛卡尔坐标系的的各向异性介质运动学射线追踪方程以及基于笛卡尔坐标系的的各向异性介质动力学射线追踪方程，具体包括：根据公式确定各向异性介质中运动学射线追踪方程；其中，Ui为笛卡尔坐标系中群速度i分量，表示能量流的传播方向(i＝1,3)；T为旅行时；xi为笛卡尔坐标系中的坐标；pi为慢度；ηi为慢度的时间导数在笛卡尔坐标系中的分量；根据公式dQi/dT＝AijQj+BijPj、dPi/dT＝CijQj+DijPj确定基于笛卡尔坐标系的各向异性介质动力学射线追踪方程；其中，Qi，Qj，Pi和Pj表示复值的动力学射线参数；i＝1,3；j＝1,3；Aij，Bij，Cij，Dij表示对应的计算系数，分别有：可选的，根据所述射线路径、复值的动力学射线参数、初始速度场以及各向异性介质各向异性参数场确定震源位移波场，并用动态聚焦束表示，具体包括：利用公式确定震源位移波场；其中，v(r)为计算点位置r处相速度，v(r′)为射线出射点r′处相速度，ω为角频率，r′表示射线出射点的位置，p′表示射线出射点处的慢度矢量；Q1(r′)为出射点r′处的平面波初始条件下对应的复值的动力学射线追踪参数，Q1(r)为计算点位置r处平面波初始条下得到的动力学射线追踪参数，Q2(r)为计算点位置r处点源波场初始条件得到的动力学射线追踪参数；ε(r)为动态聚焦束对应的复值参数，τ(r)为r处中心射线走时；M(r)为r处走时关于射线中心坐标系坐标q的二阶偏导数，qT表示q的转置。可选的，所述基于所述震源位移波场正向延拓，所述检波点处接收波场反向延拓，利用所述动态聚焦束位移波场确定单炮地震数据对应的成像值，具体包括：利用动态聚焦束确定q点处接收到的由r′处震源引起的位移矢量；根据所述位移矢量确定动态聚焦束正向延拓的波场以及动态聚焦束反向延拓的波场；根据所述动态聚焦束正向延拓的波场确定各向异性介质正向延拓后的位移波场；根据动态聚焦束反向延拓的波场确定检波点束中心处出射的反向延拓的位移；利用互相关成像条件，根据所述各向异性介质正向延拓后的波场以及所述反向延拓后的波场，确定单炮地震数据对应的成像值。一种各向异性介质动态聚焦束偏移成像系统，包括：参数获取模块，用于获取初始速度场、各向异性参数场以及各向异性介质地震记录；所述初始速度场用于获取射线追踪中所需的速度信息；所述各向异性参数场用于获取射线追踪中所需的各向异性参数信息；所述各向异性介质地震记录用于获取震源至检波点的总走时等波场信息；射线追踪方程确定模块，用于根据所述速度信息以及所述各向异性参数信息及射线出射相速度角信息确定相速度、群速度、相慢度；用于根据所述相速度、群速度、相慢度以及所述各向异性参数场信息确定各向异性介质基于笛卡尔坐标系的运动学射线追踪方程以及各向异性介质动力学射线追踪方程；中心射线走时及路径确定模块，用于根据所述基于笛卡尔坐标系的各向异性介质中运动学射线追踪方程确定中心射线走时及路径；动力学射线参数确定模块，用于根据所述基于笛卡尔坐标系的各向异性介质动力学射线追踪方程确定复值的动力学射线参数；震源位移波场确定模块，用于根据所述射线路径、复值的动力学射线参数、初始速度场以及各向异性参数场确定震源位移波场，并用动态聚焦束表示；单炮成像值确定模块，用于基于所述震源位移波场正向延拓，所述检波点处波场反向延拓，利用所述动态聚焦束位移波场确定单炮地震数据对应的成像值；所述成像值为震源正向延拓波场和检波点反向延拓波场做互相关得到；各向异性介质动态聚焦束偏移成像结果确定模块，用于将所有所述单炮地震数据对应的成像值叠加计算，确定各向异性介质动态聚焦束偏移成像结果。可选的，所述射线追踪方程确定模块具体包括：基于笛卡尔坐标系的各向异性介质运动学射线追踪方程确定单元，用于根据公式确定各向异性介质中运动学射线追踪方程；其中，Ui为笛卡尔坐标系中群速度i分量，表示能量流的传播方向(i＝1,3)；T为旅行时；xi为笛卡尔坐标系中的坐标；pi为慢度；ηi为慢度的时间导数在笛卡尔坐标系中的分量；基于笛卡尔坐标系的各向异性介质动力学射线追踪方程确定单元，用于根据公式dQi/dT＝AijQj+BijPj、dPi/dT＝CijQj+DijPj确定基于笛卡尔坐标系的各向异性介质动力学射线追踪方程；其中，Qi，Qj，Pi和Pj表示复值的动力学射线参数；i＝1,3；j＝1,3；Aij，Bij，Cij，Dij表示对应的计算系数，分别有：可选的，所述震源位移波场确定模块具体包括：震源位移波场确定单元，用于利用公式确定震源位移波场；其中，v(r)为计算点位置r处相速度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种各向异性介质动态聚焦束偏移成像方法，其特征在于，包括：/n获取初始速度场、各向异性介质各向异性参数场以及各向异性介质地震记录；所述初始速度场用于获取射线追踪中所需的速度信息；所述各向异性介质各向异性参数场用于获取射线追踪中所需的各向异性参数信息；所述各向异性介质地震记录用于获取震源至检波点的总走时等波场信息；/n根据所述速度信息以及所述各向异性参数信息及出射射线相速度角信息确定相速度、群速度、相慢度；根据所述相速度、群速度、相慢度以及所述走时信息确定基于笛卡尔坐标系的各向异性介质中运动学射线追踪方程以及各向异性介质动力学射线追踪方程；/n根据所述基于笛卡尔坐标系的各向异性介质中运动学射线追踪方程确定中心射线走时和路径信息；/n根据所述基于笛卡尔坐标系的各向异性介质动力学射线追踪方程确定复值的动力学射线参数；/n根据所述射线路径、复值的动力学射线参数、初始速度场以及各向异性介质各向异性参数场确定动态聚焦束振幅，并用动态聚焦束表达出震源位移波场；/n基于所述震源位移波场正向延拓，所述检波点处波场反向延拓，利用所述动态聚焦束位移波场确定单炮地震数据对应的成像值；所述成像值为震源正向延拓波场和检波点反向延拓波场做互相关得到；/n将所有所述单炮地震数据对应的成像值叠加计算，确定各向异性介质动态聚焦束偏移成像结果。/n...

【技术特征摘要】
1.一种各向异性介质动态聚焦束偏移成像方法，其特征在于，包括：
获取初始速度场、各向异性介质各向异性参数场以及各向异性介质地震记录；所述初始速度场用于获取射线追踪中所需的速度信息；所述各向异性介质各向异性参数场用于获取射线追踪中所需的各向异性参数信息；所述各向异性介质地震记录用于获取震源至检波点的总走时等波场信息；
根据所述速度信息以及所述各向异性参数信息及出射射线相速度角信息确定相速度、群速度、相慢度；根据所述相速度、群速度、相慢度以及所述走时信息确定基于笛卡尔坐标系的各向异性介质中运动学射线追踪方程以及各向异性介质动力学射线追踪方程；
根据所述基于笛卡尔坐标系的各向异性介质中运动学射线追踪方程确定中心射线走时和路径信息；
根据所述基于笛卡尔坐标系的各向异性介质动力学射线追踪方程确定复值的动力学射线参数；
根据所述射线路径、复值的动力学射线参数、初始速度场以及各向异性介质各向异性参数场确定动态聚焦束振幅，并用动态聚焦束表达出震源位移波场；
基于所述震源位移波场正向延拓，所述检波点处波场反向延拓，利用所述动态聚焦束位移波场确定单炮地震数据对应的成像值；所述成像值为震源正向延拓波场和检波点反向延拓波场做互相关得到；
将所有所述单炮地震数据对应的成像值叠加计算，确定各向异性介质动态聚焦束偏移成像结果。


2.根据权利要求1所述的各向异性介质动态聚焦束成像方法，其特征在于，根据所述相速度、群速度、相慢度确定基于笛卡尔坐标系的各向异性介质运动学射线追踪方程以及各向异性介质动力学射线追踪方程，具体包括：
根据公式确定各向异性介质中运动学射线追踪方程；其中，Ui为笛卡尔坐标系中群速度i分量，表示能量流的传播方向(i＝1,3)；T为旅行时；xi为笛卡尔坐标系中的坐标；pi为慢度；ηi为慢度的时间导数在笛卡尔坐标系中的分量；
根据公式dQi/dT＝AijQj+BijPj、dPi/dT＝CijQj+DijPj确定基于笛卡尔坐标系的各向异性介质动力学射线追踪方程；其中，Qi，Qj，Pi和Pj表示复值的动力学射线参数；i＝1,3；j＝1,3；Aij，Bij，Cij，Dij表示对应的计算系数，分别有：


3.根据权利要求2所述的各向异性介质动态聚焦束偏移成像方法，其特征在于，根据所述射线路径、复值的动力学射线参数、初始速度场以及各向异性介质各向异性参数场确定震源位移波场，并用动态聚焦束表示，具体包括：
利用公式确定震源位移波场；其中，v(r)为计算点位置r处相速度，v(r′)为射线出射点r′处相速度，ω为角频率，r′表示射线出射点的位置，p′表示射线出射点处的慢度矢量；Q1(r′)为出射点r′处的平面波初始条件下对应的复值的动力学射线追踪参数，Q1(r)为计算点位置r处平面波初始条下得到的动力学射线追踪参数，Q2(r)为计算点位置r处点源波场初始条件得到的动力学射线追踪参数；ε(r)为动态聚焦束对应的复值参数，τ(r)为r处中心射线走时；M(r)为r处走时关于射线中心坐标系坐标q的二阶偏导数，qT表示q的转置。


4.根据权利要求3所述的各向异性介质动态聚焦束偏移成像方法，其特征在于，所述基于所述震源位移波场正向延拓，所述检波点处接收波场反向延拓，利用所述动态聚焦束位移波场确定单炮地震数据对应的成像值，具体包括：
利用动态聚焦束确定q点处接收到的由r′处震源引起的位移矢量；
根据所述位移矢量确定动态聚焦束正向延拓的波场以及动态聚焦束反向延拓的波场；
根据所述动态聚焦束正向延拓的波场确定各向异性介质正向延拓后的位移波场；
根据动态聚焦束反向延拓的波场确定检波点束中心处出射的反向延拓的位移；
利用互相关成像条件，根据所述各向异性介质正向延拓后的波场以及所述反向延拓后的波场，确定单炮地震数据对应的成像值。


5.一种各向异性介质动态聚焦束偏移成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，李振春，张敏，崔立杰，张凯，徐学成，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37