【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油地球物理勘探，特别涉及一种用于石油勘探的三维逆时偏移方法。
技术介绍
1、近年来，勘探对象越来越复杂和隐蔽，水平钻井深度控制要求也越来越高，对地震勘探精度的要求也越来越高，实现地下复杂地质体准确成像非常重要，工业界越来越重视有不受角度限制、高精度成像优势的逆时偏移方法的应用。
2、由于逆时偏移需要计算正、逆向延拓波场和对正向波场的存储，故波场延拓的计算效率和内存的消耗情况显得尤为关键。目前，二维逆时偏移计算量不大，且对内存的要求大多数计算机都能满足；但是三维逆时偏移相对二维的计算量将是几十倍甚至上百倍的增加。针对该问题通常的可行性解决方案是增大时间采样步长，就能达到在总延拓时间一定时，成倍减少了时间采样点，实现计算时间成本和波场存储空间成倍减少。但是由于有限差分近似cfl数的限制导致常规方法求解的差分系数的稳定性因子不高，不能采用大的时间采样间隔进行波场延拓。为了突破常规cfl的限制，需要提高差分近似的稳定性因子。
3、目前提高差分近似稳定性的方法主要分为两类，第一种，通过提高时域差分的精度来提高算法的稳定性，如lax-wendroff(lw)方法和基于时域频散关系的fd方法(liu andzhang，2019；chen，2007)。与传统方法通过空间域频散关系求取空间fd系数不同，基于时空域频散关系的fd方法通过时空域频散关系计算空间fd系数(liu，2009；liu，2013)，可以提高算法的精度和稳定性，但稳定性提高程度有限，以二维声波建模为例，稳定模型的最大cfl数约为0.707
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的常规方法求解的差分系数的稳定性因子不高，不能采用大的时间采样间隔进行波场延拓上述不足，提供一种用于石油勘探的三维逆时偏移方法，实现在总延拓时间一定时，成倍减少了时间采样点，计算时间成本和波场存储空间成倍减少的功能。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种用于石油勘探的三维逆时偏移方法，该方法包括：
4、s1采用正演数值模拟所用的三维速度模型进行正演模拟，所述正演模拟采用了有限差分法求解三维声波方程；
5、s2根据有限差分法中的三维交错网格格式的一阶差分空间频散关系和稳定性条件确定三维声波方程差分解稳定性条件参数；
6、s3将所述参数三维声波方程差分解稳定性条件参数输入优化差分系数的目标函数，得到优化差分系数；
7、s4利用所述优化差分系数对所述三维速度模型的三维声波方程进行数值模拟，得到三维逆时偏移结果。
8、进一步的，所述三维交错网格的一阶差分空间频散关系包括：
9、
10、
11、其中，β为总波数与空间步长乘积的一半；cm表示为差分系数；m表示有限差分阶数；m表示最大有限差分阶数。
12、进一步的，所述三维交错网格的稳定性条件，包括：
13、其中，c表示cfl数，ψ表示在nyqusit波数时空间偏导算子在频率域的函数值。
14、具体的，所述三维交错网格的稳定性条件根据冯诺依曼稳定性分析法得到，包括：
15、
16、
17、
18、表示2m阶精度的空间偏导差分算子经过fourier变换后得到的频率域函数；βx表示x方向波数与空间步长乘积的一半；βy表示y方向波数与空间步长乘积的一半；βz表示z方向波数与空间步长乘积的一半；δt表示采样时间间隔；h表示差分算子的空间步长。
19、具体的，所述优化差分系数的目标函数包括：
20、
21、其中，βi是ψ(βi)逼近的最大值。
22、具体的，所述三维声波方程差分解稳定性条件参数包括参数b，δβ，m和η；其中，δβ表示过渡区间的大小，η表示最大允许误差，b表示在最大允许误差η控制条件下的有效频带覆盖范围；m表示最大有限差分阶数。
23、需要说明的是，所述目标函数中βi的范围为[0,π]。
24、进一步的，βi的取值区间为[0，π]，将所述取值区间进一步分为三个区间，分别为有效区间[0，b]，过渡区间[b,b+δβ]和控制区间[b+δβ,π]。
25、一种用于石油勘探的三维逆时偏移方法的系统，所述系统上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述用于石油勘探的三维逆时偏移方法。
26、一种基于用于石油勘探的三维逆时偏移方法系统的装置，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述用于石油勘探的三维逆时偏移方法。
27、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
28、利用本专利提出的稳定性显著提高的方法，在正演数值模拟时，由于满足稳定性条件的最大cfl数大大提高，因此可以在计算时增大时间采样步长，就能达到在总延拓时间一定时，成倍减少了时间采样点，实现计算时间成本和波场存储空间成倍减少。
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1.一种用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述三维交错网格的一阶差分空间频散关系包括：
3.根据权利要求1所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述三维交错网格的稳定性条件，包括：
4.根据权利要求3所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述三维交错网格的稳定性条件根据冯诺依曼稳定性分析法得到，包括：
5.根据权利要求1所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述优化差分系数的目标函数包括：
6.根据权利要求1所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述三维声波方程差分解稳定性条件参数包括参数B，Δβ，M和η；其中，Δβ表示过渡区间的大小，η表示最大允许误差，B表示在最大允许误差η控制条件下的有效频带覆盖范围；M表示最大有限差分阶数。
7.根据权利要求5所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述目标函数中βi的范围为[0,π]。
8.根据权利要求5所
9.一种用于石油勘探的三维逆时偏移方法的系统，其特征在于，所述系统上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的方法。
10.一种基于用于石油勘探的三维逆时偏移方法系统的装置，其特征在于，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至8中任一项所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法。
...【技术特征摘要】
1.一种用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述三维交错网格的一阶差分空间频散关系包括：
3.根据权利要求1所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述三维交错网格的稳定性条件，包括：
4.根据权利要求3所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述三维交错网格的稳定性条件根据冯诺依曼稳定性分析法得到，包括：
5.根据权利要求1所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述优化差分系数的目标函数包括：
6.根据权利要求1所述的用于石油勘探的三维逆时偏移方法，其特征在于，所述三维声波方程差分解稳定性条件参数包括参数b，δβ，m和η；其中，δβ表示过渡区间的大小，η表示最大允许误差，b表示在最大允许误差η控制条件下的有效频带覆盖范围；m表示最大有限差...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊亮，赵爽，吕其彪，汪仁富，沈杰，刘勇，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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