三维克希霍夫积分法叠前时间偏移快速成像方法技术

本发明专利技术提供一种三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法，包括：步骤1，采集用于偏移成像的速度模型和地震数据；步骤2，完成不同线程上，不同层位散射点旅行时的计算；步骤3，基于指令集并行实现每道4个纵向采样点旅行的计算，并存储在SSE寄存器上；步骤4，对于每个散射点，进行振幅能量的几何扩散补偿，完成绕射能量的扫描叠加，实现基于散射点的偏移成像处理；步骤5，进行偏移孔径范围内的偏移成像，完成单机情况下多线程的快速成像处理。该三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法提供了一种更加快速、更有吸引力的叠前时间偏移技术，为后续野外采集资料现场质量监控提供了基础和保障。基础和保障。基础和保障。

【技术实现步骤摘要】
三维克希霍夫积分法叠前时间偏移快速成像方法


[0001]本专利技术涉及勘探地球物理
，特别是涉及到一种三维克希霍夫(Kirchhoff)积分法叠前时间偏移快速成像方法。

技术介绍

[0002]随着油气勘探开发工作的不断深入，其难度和复杂程度在不断增加。地震勘探技术需要面向地质目标体来开展，目标越来越复杂，对地震勘探资料的信噪比、分辨率、保真度和成像精度也提出了更高的要求。现行常规的地震技术已难以适应这些地质与工程需求，迫切需要提高地震勘探精度，提高地震勘探解决复杂地质问题的能力，而首要的任务就是获得高精度、高保真的地震勘探原始数据源。
[0003]为提高岩性油气藏与复杂目标体的勘探精度，国内外近几年发展了高精度、高密度等地震勘探方式，通过单点不组合的形式，实现野外资料的采集。这种勘探方式的特点是小面元、超多道数、大动态范围，与常规地震勘探相比，具有空间采样率高、提高频带、成像精度和分辨率的优势特点。这种采集方式带来的另一个问题就是，采集的数据量巨大，一块三维资料都是以TB为基本单位计量，每天野外施工的数据也有上百GB大小。如何对于海量地震数据进行现场质量监控，保证采集资料质量，成为了目前的研究热点和难点。
[0004]过去，由于叠前偏移理论方法的不成熟和计算机能力的局限，叠后偏移一直在地震数据处理中占据主导地位。但是当地下存在陡倾角反射层时，水平叠加理论变得不可靠了，CMP叠加已不是共反射点叠加，只有用叠前偏移后共成像点(CIP)道集叠加的构造最佳成像来同时确定成像速度与反射界面位置才是可信的。因此，叠前偏移方法成为复杂构造成像的首选。叠前偏移理论取消了输入数据位零炮检距的假设，避免了NMO校正后的叠加所产生的畸变，比起叠后时间偏移保存了更多的叠前地震信息。相对叠后偏移，在横向速度变化不是十分剧烈的情况下，叠前时间偏移能够把存在于每一记录道中的反射波能量转移到它真实的地下位置处。因此，在地层倾角较大，地下横向速度变化不是十分剧烈的情况下，叠前时间偏移能够取得较好的成像效果。在横向变速不是很显著和速度没有突变的地区，可以用叠前时间偏移代替叠前深度偏移实现对于资料的偏移成像处理。
[0005]叠前时间偏移主要有基于Kirchhoff积分公式的积分类方法和基于波场深度递归外推的微分类方法，即所谓的波动方程方法。相对于波动类成像方法，Kirchhoff积分偏移方法以射线理论为基础，通过对散射波场及其观测面上法向导数的积分实现波场反传播。Kirchhoff偏移的几何意义比较直观，算法实现采用绕射叠加方法，比较简便、计算效率高，因此在企业界目前还被广泛应用。考虑到对于海量地震数据处理的时效性，在保证成像精度的前提下，课题研发了一种新的三维Kirchhoff叠前时间偏移快速成像技术，成像过程通过粗细网格结合的旅行时快速计算、多线程并行和指令集并行等优化策略和技术，在保证成像效果的基础上，只依靠单台工作站，实现对于三维海量地震数据的现场快速成像，达到野外现场通过处理手段快速监控野外采集数据质量的目的。
[0006]在申请号：CN201110036627.9的中国专利申请中，涉及到一种高精度叠前域最小
二乘偏移地震成像技术，步骤为：给定一个初始速度模型，根据射线追踪方法计算走时表并存储在内存中供后续偏移过程使用；同时采用高频近似理论计算正演波场；进而计算正演波场与记录波场的残差，当残差小于事先给定的误差标准时，停止迭代并输出成像结果；偏差大于事先给定的误差标准时，将所得的差值数据进行偏移，并计算修正系数，最终更新成像结果，进而重复上述操作直到计算误差小于给定的误差标准时，输出成像结果。
[0007]在申请号：CN201510424457.X的中国专利申请中，涉及到一种多分量联合高斯束叠前逆时偏移成像方法，包括：输入初始纵横波速度场；读入纵波和转换波地震炮记录，并确定频带宽度、束宽度、束中心间隔等参数；地下弹性矢量波场的构建；利用互相关成像条件成像；将所有炮记录进行偏移并叠加，便得到最终的弹性波成像结果。
[0008]在申请号：CN201010255325.6的中国专利申请中，涉及到一种叠前深度偏移方法。该方法包括：对地震数据进行偏移速度分析；通过射线追踪计算走时、弧长、出射角、入射角；进行偏移孔径计算；利用Kirchhoff积分法矢量偏移公式进行叠前深度偏移。本方法将偏移速度分析、偏移孔径选取、射线追踪、Kirchhoff积分公式结合于一体，不需要进行波场分离，并实现多分量同时偏移，实现转换波的准确归位。
[0009]以上现有技术均与本专利技术有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们专利技术了一种新的三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种解决了野外现场只有单台处理工作站无法进行三维快速叠前偏移的不足的三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法。
[0011]本专利技术的目的可通过如下技术措施来实现：三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法，该三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法包括：
[0012]步骤1，采集用于偏移成像的速度模型和地震数据；
[0013]步骤2，完成不同线程上，不同层位散射点旅行时的计算；
[0014]步骤3，基于指令集并行实现每道4个纵向采样点旅行的计算，并存储在SSE寄存器上；
[0015]步骤4，对于每个散射点，进行振幅能量的几何扩散补偿，完成绕射能量的扫描叠加，实现基于散射点的偏移成像处理；
[0016]步骤5，进行偏移孔径范围内的偏移成像，完成单机情况下多线程的快速成像处理。
[0017]本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：
[0018]在步骤1中，对地震数据进行处理，包括噪音压制，多次波衰减，振幅能量补偿，为下一步的快速成像准备一个良好的输入道集，该道集为共炮点道集，或共中心点道集。
[0019]在步骤1中，构建成像过程中需要的速度模型，该模型由速度分析后获得的叠加速度作为初始偏移速度，经过偏移速度分析后获得用于时间偏移的偏移速度模型；将地震道集依次平均分配到不同的CPU线程上，完成快速时间偏移的资料准备工作。
[0020]在步骤2中，进行Kirchhoff积分法叠前快速成像过程中，把地下地层看作有很多散射点组成；对于每个散射点，旅行时的计算采用双平方根方程进行计算，偏移时假定波从源点到散射点沿直线传播，总旅行时t为源点到绕射点的旅行时t
s
和绕射点到接收点的旅
行时t
r
之和，公式如下：
[0021]t＝t
s
+t
r
[0022]先假定速度V为常数，将上式展开，得到双平方根方程：
[0023][0024]其中：z0是散射点的深度，x是炮检距中点MP相对于位于x＝0处的散射点SP的位置，而h是源点到接收点的偏移距之一半，v是速度；
[0025]为了近似处理速度随深度变化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法，其特征在于，该三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法包括：步骤1，采集用于偏移成像的速度模型和地震数据；步骤2，完成不同线程上，不同层位散射点旅行时的计算；步骤3，基于指令集并行实现每道4个纵向采样点旅行的计算，并存储在SSE寄存器上；步骤4，对于每个散射点，进行振幅能量的几何扩散补偿，完成绕射能量的扫描叠加，实现基于散射点的偏移成像处理；步骤5，进行偏移孔径范围内的偏移成像，完成单机情况下多线程的快速成像处理。2.根据权利要求1所述的三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法，其特征在于，在步骤1中，对地震数据进行处理，包括噪音压制，多次波衰减，振幅能量补偿，为下一步的快速成像准备一个良好的输入道集，该道集为共炮点道集，或共中心点道集。3.根据权利要求2所述的三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法，其特征在于，在步骤1中，构建成像过程中需要的速度模型，该模型由速度分析后获得的叠加速度作为初始偏移速度，经过偏移速度分析后获得用于时间偏移的偏移速度模型；将地震道集依次平均分配到不同的CPU线程上，完成快速时间偏移的资料准备工作。4.根据权利要求1所述的三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法，其特征在于，在步骤2中，进行Kirchhoff积分法叠前快速成像过程中，把地下地层看作有很多散射点组成；对于每个散射点，旅行时的计算采用双平方根方程进行计算，偏移时假定波从源点到散射点沿直线传播，总旅行时t为源点到绕射点的旅行时t
s
和绕射点到接收点的旅行时t
r
之和，公式如下：t＝t
s
+t
r
先假定速度V为常数，将上式展开，得到双平方根方程：其中：z0是散射点的深度，x是炮检距中点MP相对于位于x＝0处的散射点SP的位置，而h是源点到接收点的偏移距之一半,v是速度；为了近似处理速度随深度变化较强而随横向变化较弱的情况，双平方根方程可以改为：其中偏移速度v
mig
是Taner和Koehler在t0处估计的近似均方根速度，时间t0＝t(x＝0，h＝0)是用平均速度v
ave
计算出来的双程零炮检距时间：5.根据权利要求4所述的三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法，其特征在于，在步骤2中，在计算时间偏移时，按照一定的采样间隔
△
t，首先划分粗成像网格点，在粗网格上利用双平方根公式计算地震走时，然后利用线性插值或者三次卷积插值再求取中间细网格点的走时。
6.根据权利要求5所述的三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移快速成像方法，其特征在于，在步骤2中，
△
t的选取同地震波的主频f0有关，在纵向速度变化不剧烈的前提下，使用了...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹国滨，宁鹏鹏，刘斌，徐雷良，杨德宽，杨晶，赵国勇，潘家智，崔汝国，宋智强，徐钰，魏继东，牟风明，陈吴金，王淑荣，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司中石化石油工程地球物理有限公司中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司，
类型：发明
国别省市：