一种弹性波角度域共成像点道集高效提取方法技术

本发明专利技术涉及勘探地球物理学领域，尤其涉及一种弹性波角度域共成像点道集高效提取方法。本发明专利技术利用交错网格高阶有限差分法求解声波方程，同时记录各网格点最大振幅时刻作为该点成像时刻，并保留该时刻震源波场；利用交错网格高阶有限差分法求解无转换解耦延拓方程，获得各网格点成像时刻的纵、横波检波波场；利用各网格点成像时刻震源波场和检波波场分别计算对应的能流密度矢量，进而根据余弦定理求取各网格点纵、横波反射角；并以反射角信息为索引，对各网格点成像时刻震源波场和检波波场应用激发振幅成像条件，获得纵、横波角度域共成像点道集。通过实施例，本发明专利技术能够在不影响精度的情况下，降低技术所需的计算资源和存储资源，提高计算效率。提高计算效率。提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种弹性波角度域共成像点道集高效提取方法

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[0001]本专利技术属于勘探地球物理学领域，尤其涉及一种弹性波角度域共成像点道集高效提取方法。

技术介绍
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[0002]角度域共成像点道集是偏移技术重要的输出结果，尤其是基于弹性逆时偏移技术提取的角度域共成像点道集，保留了逆时偏移技术在复杂构造区域内的成像优势，同时输出的纵、横波两种结果相较于纵波结果能够提供更精细的地下构造信息。逆时偏移技术本身存在高计算量、高存储量等计算效率问题；同时模拟弹性波波场相比模拟纵波波场需要占用更多的计算存储资源；此外，计算各个网格点的反射角也会占用较多的计算资源。因此，现在亟需一种弹性波角度域共成像点道集高效提取方法，在不影响角度域共成像点道集精度情况下，解决现有技术存在的高计算量、高存储量等计算效率问题。

技术实现思路
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[0003]为解决现有基于弹性逆时偏移角度域共成像点道集提取技术中高计算量、高存储量等计算效率问题，本专利技术提供了一种弹性波角度域共成像点道集高效提取方法，对技术流程中存在的高计算量、高存储量问题，在不影响成像精度的情况下，结合多个计算效率改善策略，实现提高基于弹性逆时偏移提取角度域共成像点道集技术的计算效率。
[0004]通过利用交错网格高阶有限差分法求解声波方程，同时记录各网格点最大振幅时刻作为该点成像时刻，并保留该时刻震源波场；利用交错网格高阶有限差分法求解无转换解耦延拓方程，获得各网格点成像时刻的纵、横波检波波场；利用各网格点成像时刻震源波场和检波波场分别计算对应的能流密度矢量，进而根据余弦定理求取各网格点纵、横波反射角；并以反射角信息为索引，对各网格点成像时刻震源波场和检波波场应用激发振幅成像条件，获得纵、横波角度域共成像点道集。
[0005]为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：
[0006]一方面，本文实施例提供了一种弹性波角度域共成像点道集高效提取方法，包括，
[0007]以介质纵波速度参数和震源子波作为输入，利用交错网格高阶有限差分法求解一阶声波声压速度方程，同时记录各网格点最大振幅时刻作为该点成像时刻，并保留该时刻震源波场；
[0008]以介质纵、横波速度参数和多分量地震记录作为输入，利用交错网格高阶有限差分法求解一阶速度
‑
应力形式的无转换解耦延拓方程，获得各网格点成像时刻的纵、横波检波波场；
[0009]利用各网格点成像时刻震源波场和检波波场分别计算对应的能流密度矢量，进一步根据余弦定理求取各网格点纵、横波反射角；
[0010]对各网格点成像时刻震源波场和检波波场应用激发振幅成像条件，以各网格点反射角信息作为索引，进而提取纵、横波角度域共成像点道集。
[0011]进一步地，所述一阶声波声压速度方程为，
[0012][0013]其中，是矢量纵波震源波场的质点振动速度分量，P是压力分量，ρ表示密度，V
P
表示纵波速度，t表示时间，x和z分别表示二维笛卡尔坐标系x和z方向；
[0014]利用交错网格有限差分法进行离散，其离散格式如下：
[0015][0016][0017][0018]其中，Δt表示时间采样间隔，(Δx,Δz)表示空间采样间隔，i、j分别表示所述二维笛卡尔坐标系中x、z方向的离散点，t表示时间，表示精度为2N阶的交错网格有限差分系数；
[0019]以波场初始值作为各网格点的最大振幅值，在震源波场正向时间延拓过程中，当某个网格点波场绝对值大于该网格点最大振幅值时，记录当前时刻作为该网格点的成像时刻，记录该网格点波场绝对值作为最大振幅，更新所记录网格点成像时刻质点振动速度和声压值。
[0020]进一步地，根据预先设定的介质纵、横速度模型，将地面记录的多分量地震资料作为边值条件，利用一阶应力
‑
速度形式的无转换解耦延拓方程，实现地震检波波场的逆时延拓，构建检波矢量波场；其中所述一阶应力
‑
速度形式无转换解耦延拓方程为：
[0021][0022][0023][0024]其中，(v
x
,v
z
)是总波场的速度分量，是纵波波场的质点振动速度分量，是横波波场的质点振动速度分量，τ
P
是纵波应力场，是横波应力场，x和z分别表示二维笛卡尔坐标系x和z方向，(V
P
,V
S
)分别代表纵、横波速度；
[0025]在检波波场逆时延拓过程中，提取空间上各网格点在成像时刻的质点振动速度和应力值。
[0026]进一步地，利用保存的震源波场各网格点成像时刻质点振动速度和检波波场各网格点成像时刻质点振动速度应力，计算各反射点纵、横波的能流密度矢量，具体表达式为：
[0027][0028][0029]其中，是各网格点的纵波震源波场能流密度矢量，通过成像时刻压力场P和质点振动速度场计算获得；是各网格点的纵波检波波场能流密度矢量，通过成像时刻纵波应力场τ
P
和质点纵波振动速度场计算获得；是各网格点的横波检波波场能流密度矢量，通过成像时刻横波切应力场和质点纵波振动速度场计算获得；
[0030]利用各网格点震源波场和检波波场的能流密度矢量，基于余弦定理计算各网格点的反射角，具体表达式为：
[0031][0032][0033]其中，(θ
P
,θ
S
)分别是纵波反射角和横波反射角，表示纵波震源波场的能流密度矢量，分别表示纵波检波波场和横波检波波场的能流密度矢量。纵波反射角
为纵波入射波和纵波反射波夹角的一半，而转换横波反射角为纵波入射波和横波反射波夹角减去纵波入射角(纵波入射角等于纵波反射角)。
[0034]进一步地，对震源波场和检波波场应用激发振幅成像条件获得纵波入射
‑
纵波反射和纵波入射
‑
横波反射两种成像结果；对两种成像结果分别以纵、横波反射角作为索引，构建纵、横波共成像点道集，具体表达式为：
[0035][0036]其中，空间坐标为(x,z)的网格点其单炮纵、横波角度域共成像点道集为(I
PP
,I
PS
)，为纵、横波角度域共成像点道集上的角度值，选取成像时刻t的纵波震源波场值和纵、横检波波场值来计算成像值，是高斯采样函数，σ函数方差，(θ
P
,θ
S
)是纵、横波反射角。
[0037]利用本说明书实施例，通过基于弹性逆时偏移技术，首先利用交错网格高阶有限差分法求解声波方程，同时记录各网格点最大振幅时刻作为该点成像时刻，并保留该时刻震源波场；再利用交错网格高阶有限差分法求解无转换解耦延拓方程，获得各网格点成像时刻的纵、横波检波波场；然后利用各网格点成像时刻震源波场和检波波场分别计算对应的能流密度矢量，进而根据余弦定理求取各网格点纵、横波反射角；最后应用激发振幅成像条件并以反射角信息为索引，输出纵、横波角度域共成像点道集。通过实施例，本专利技术能够在不影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弹性波角度域共成像点道集高效提取方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：以介质纵波速度参数和震源子波作为输入，利用交错网格高阶有限差分法求解声波一阶声压速度方程，同时记录各网格点最大振幅时刻作为该点成像时刻，并保留该时刻震源波场；步骤2：以介质纵、横波速度参数和多分量地震记录作为输入，利用交错网格高阶有限差分法求解一阶速度
‑
应力形式的无转换解耦延拓方程，获得各网格点成像时刻的纵、横波检波波场；步骤3：利用各网格点成像时刻震源波场和检波波场分别计算对应的能流密度矢量，再根据余弦定理求取各网格点纵、横波反射角；步骤4：对各网格点成像时刻震源波场和检波波场应用激发振幅成像条件，以各网格点反射角信息作为索引，进而提取纵、横波角度域共成像点道集。2.根据权利要求1所述的一种弹性波角度域共成像点道集高效提取方法，其特征在于，步骤1的具体实现方法如下：(1)根据预先给定的介质纵波速度模型，加载震源子波，利用声波一阶声压速度方程，实现地震波场的正向时间延拓，构建纵波震源波场，所述的一阶声波一阶声压速度方程如下：其中，是矢量纵波震源波场的质点振动速度分量，P是压力分量，ρ表示密度，V
P
表示纵波速度，t表示时间，x和z分别表示二维笛卡尔坐标系x和z方向；利用交错网格有限差分法进行离散，其离散格式如下：利用交错网格有限差分法进行离散，其离散格式如下：利用交错网格有限差分法进行离散，其离散格式如下：其中，Δt表示时间采样间隔，(Δx,Δz)表示空间采样间隔，i、j分别表示所述二维笛卡尔坐标系中x、z方向的离散点，t表示时间，表示精度为2N阶的交错网格有限差分系数；(2)以波场初始值作为各网格点的最大振幅值，在震源波场正向时间延拓过程中，当某
个网格点波场绝对值大于该网格点最大振幅值时，记录当前时刻作为该网格点的成像时刻，记录该网格点波场绝对值作为最大振幅，更新所记录网格点成像时刻质点振动速度和声压值。3.根据权利要求1所述的一种弹性波角度域共成像点道集高效提取方法，其特征在于，步骤2的具体实现方法如下：(1)根据预先设定的介质纵、横速度模型，将地面记录的多分量地震资料作为边值条件，利用一阶应力
‑
速度形式的无转换解耦延拓方程，实现地震检波波场的逆时延拓，构建检波矢量波场；其中所述一阶应力
‑
速度形式无转换解耦延拓方程为：速度形式无转换解耦延拓方程为：速度形式无转换解耦延拓方程为：其中，(v
x

【专利技术属性】
技术研发人员：谢靖，杜启振，张富源，周世豪，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：