專利名稱：保幅平面波疊前深度偏移方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油勘探中地震資料處理領(lǐng)域的疊前深度偏移技術(shù)，具體地涉及一種保幅平面波疊前深度偏移方法。
背景技術(shù)：
地震偏移理論與技術(shù)的發(fā)展是地震勘探形勢(shì)、應(yīng)用地球物理學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域飛速發(fā)展推動(dòng)的結(jié)果。地震偏移成像提供著精度越來(lái)越高的成像結(jié)果，更好的服務(wù)于油氣藏勘探。
基于波動(dòng)方程的偏移方法被公認(rèn)為是具有較好偏移效果的方法，其中包括了基于射線、單程波方程的和全聲波方程的偏移方法?；谏渚€理論的KirchhofT積分法具有較高的計(jì)算效率，但對(duì)于復(fù)雜介質(zhì)中的焦散、多重路徑和干涉等現(xiàn)象，該方法顯得無(wú)能為力。 基于全聲波方程的疊前逆時(shí)偏移方法具有較高的計(jì)算精度，可以適應(yīng)速度場(chǎng)的強(qiáng)橫向變換，但是計(jì)算量大，計(jì)算效率比較低。相比較而言，基于單程波方程的偏移方法在可以適應(yīng)速度場(chǎng)強(qiáng)橫向變化的同時(shí)具有較高的計(jì)算效率。
在單程波疊前深度偏移方面，從早期開始就出現(xiàn)了相移加內(nèi)插、分步傅里葉(文獻(xiàn)[I])、傅里葉有限差分法(文獻(xiàn)[2])以及相屏類的雙域偏移方法。數(shù)學(xué)和物理領(lǐng)域新興的理論和工具為波動(dòng)方程偏移成像技術(shù)提供新的思路和方法，出現(xiàn)了相空間小波分析地震波場(chǎng)偏移成像的算法和Hamilton體系下地震波場(chǎng)延拓的辛群算法和李群算法。文獻(xiàn)[3]將小波變換方法引入到單程波偏移方法中，提出了不同基函數(shù)下的小波束疊前深度偏移方法。
上述的單程波疊前深度偏移方法只能夠保證走時(shí)的正確性，保證構(gòu)造成像的準(zhǔn)確性。隨著勘探的深入，工業(yè)界希望在得到構(gòu)造成像的同時(shí)，能夠得到地下反射系數(shù)信息，也就是保幅偏移技術(shù)?；谖墨I(xiàn)[4]提出的單程波分裂方法，文獻(xiàn)[5]將常規(guī)偏移方法改造為保幅的偏移算法并且證明其在高頻漸近的意義下結(jié)果等價(jià)于KirchhofT反演的結(jié)果，在波場(chǎng)延拓過(guò)程中通過(guò)有限差分算法求的振幅補(bǔ)償項(xiàng)補(bǔ)償振幅損失。文獻(xiàn)[6]、[7]和[8]采用了有限差分法保幅疊前深度偏移算子，但是，由于單程波保幅偏移中引入了振幅補(bǔ)償項(xiàng)使得計(jì)算效率也隨之降低，尤其是在處理大面積區(qū)塊資料的時(shí)候更加制約了其應(yīng)用。
引用文獻(xiàn)
[I] Stoffa P. L . Split-step Fourier migration [J]. Geophysics, 1990，55(4):410-421
[2] Ristow D. and Riihl T. Fourier f inite-difference migration [J]. Geophy sics,1994，59(12):1882-1893
[3]ffu, R. S. , Y. Wang and M. Q. Luo. Beamlet migration using local cosine basis[J] · Geophysics, 2008，73(5):S207-S217
[4]張關(guān)泉.波動(dòng)方程的上行波方程和下行波的耦合方程組.應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)，1993，16(2) :251 263
[5]Zhang, Y. , G. Q. Zhang, and N. Bleistein. True amplitude wave equationmigrationarising from true amplitude one-way wave equations[J]:1nverse Problems, 2003b, 19，1113-1138
[6]張宇.振幅保真的單程波方程偏移理論[J].地球物理學(xué)報(bào)，2006，49(5): 1410-1430
[7]劉定進(jìn)，印興耀.傅立葉有限差分法保幅疊前深度偏移方法[J].地球物理學(xué) 報(bào)，2007，42(1) 11-16
[8]崔興福，張關(guān)泉，吳雅麗.三位非均勻介質(zhì)中真振幅地震偏移算子研究[J].地 球物理學(xué)報(bào)，2004，47 (3) =509-51
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提高單程波保幅疊前深度偏移的計(jì)算精度和效率，更好的服務(wù) 于巖性油氣藏的勘探。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種保幅平面波疊前深度偏移方法，該方法包括
預(yù)處理步驟對(duì)原始炮集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以得到統(tǒng)一基準(zhǔn)面的炮集數(shù)據(jù)；
偏移步驟針對(duì)預(yù)定平面波入射角度范圍中的各個(gè)平面波入射角度，基于保幅偏 移算子，獲得對(duì)應(yīng)于各個(gè)平面波入射角度的保幅偏移結(jié)果；以及
疊加步驟對(duì)所獲得的對(duì)應(yīng)于各個(gè)平面波入射角度的保幅偏移結(jié)果進(jìn)行疊加，以 獲得最終的偏移結(jié)果。
根據(jù)上述保幅平面波疊前深度偏移方法，可以提高偏移成像保幅程度，同時(shí)具有 較高的計(jì)算效率。
在速度場(chǎng)準(zhǔn)確的情況下，該方法在得到高精度構(gòu)造成像的同時(shí)，還可具有相對(duì)振 幅保持成像的能力，提供不同入射角平面波的成像結(jié)果，為后續(xù)的振幅隨偏移距(AVO)和振 幅隨角度變化(AVA)等提供更精確的道集和結(jié)果。


所包括的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步的理解，其構(gòu)成了說(shuō)明書的一部分，例 示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并與文字說(shuō)明一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理，其中
圖1例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的保幅平面波疊前深度偏移方法的流程圖2例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的保幅平面波疊前深度偏移方法的偏移步 驟的具體處理；
圖3是根據(jù)一個(gè)示例的平層模型偏移試算效果圖，其中(a)為平層模型速度場(chǎng)， (b)為單炮記錄；
圖4是基于傳統(tǒng)分步傅里葉算子和保幅算子不同入射角度平面波偏移結(jié)果，其中 Ca)基于傳統(tǒng)分步傅里葉算子，-30度入射平面波偏移；(b)基于傳統(tǒng)分步傅里葉算子，O度 入射平面波偏移；(C)基于傳統(tǒng)分步傅里葉算子，30度入射平面波偏移；(d)基于保幅算 子，-30度入射平面波偏移；(e)基于保幅算子，O度入射平面波偏移；(f)基于保幅算子，30 度入射平面波偏移；
圖5是從基于分步傅里葉偏移算子和保幅算子的平面波偏移結(jié)果上拾取的層位 成像值對(duì)比，其中(a)對(duì)應(yīng)于-30度入射角，(b)對(duì)應(yīng)于O度入射角，(C)對(duì)應(yīng)于30入射角；
圖6是Marmousi模型速度場(chǎng)以及記錄,其中(a)為速度模型，(b)為單炮記錄,(C) 為垂直入射平面波合成記錄；以及
圖7是基于分步傅里葉偏移算子和保幅算子的對(duì)Marmousi模型的平面波偏移結(jié)果，選取了 21個(gè)射線參數(shù)，從-20度到20度，角度間隔是2度，其中(a)基于分步傅里葉偏移算子，(b)基于保幅算子。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行例示性描述。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提供了一種保幅平面波疊前深度偏移方法，該方法包括
預(yù)處理步驟(SllO):對(duì)原始炮集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以得到統(tǒng)一基準(zhǔn)面的炮集數(shù)據(jù)；
偏移步驟(S120):針對(duì)預(yù)定平面波入射角度范圍中的各個(gè)平面波入射角度，基于保幅偏移算子，獲得對(duì)應(yīng)于各個(gè)平面波入射角度的保幅偏移結(jié)果；以及
疊加步驟(S130):對(duì)所獲得的對(duì)應(yīng)于各個(gè)平面波入射角度的保幅偏移結(jié)果進(jìn)行疊加，以獲得最終的偏移結(jié)果。
在預(yù)處理步驟SllO中，優(yōu)選地，還可以對(duì)所得到的炮集數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化，使得每炮具有相同道數(shù)。
下面，參照?qǐng)D2，對(duì)偏移步驟S120進(jìn)行例示性描述。
在偏移步驟S120中，針對(duì)所述預(yù)定平面波入射角度范圍(例如，-90度到90度)中的各個(gè)平面波入射 角度，執(zhí)行以下處理
合成處理(S210):在地表構(gòu)建各平面波入射角度的平面波合成算子，應(yīng)用該平面波合成算子將多個(gè)單炮震源和單炮記錄合成為平面波震源和平面波記錄；
相位校正處理(S220):對(duì)合成的平面震源執(zhí)行相位校正處理，使其能夠滿足保幅疊前深度偏移對(duì)炮集數(shù)據(jù)輸入的要求；
波場(chǎng)延拓處理(S230):從基準(zhǔn)面開始，基于保幅波場(chǎng)延拓算子，沿深度域方向?qū)铣傻乃銎矫娌ㄕ鹪春退銎矫娌ㄓ涗涍M(jìn)行波場(chǎng)延拓；以及
成像處理(S240):在各個(gè)延拓深度層上應(yīng)用反褶積成像條件成像，直至最大深度層。
合成處理S210可以通過(guò)以下方式來(lái)執(zhí)行
通過(guò)將地表合成算子作用于各個(gè)單炮震源和單炮記錄，來(lái)獲得單個(gè)合成源和對(duì)應(yīng)的合成記錄；和
對(duì)所獲得的多個(gè)合成源和合成記錄進(jìn)行線性疊加，來(lái)獲得合成面源和對(duì)應(yīng)的面源記錄。
其中，所述單個(gè)合成源和對(duì)應(yīng)的合成記錄分別通過(guò)如下公式(I)、(2)獲得
Ssyn(χ, Z0;w) =S(x, Z0;w) Γ (χ, ζ0;w, ρ)(I),
Psyn(χ, Z0;w) =P(χ, Z0;w) Γ (χ, ζ0;w, ρ)(2),
其中，Γ (χ, Z0;w, ρ)為地表合成算子，其是地表位置(X，Ztl)、頻率w和射線參數(shù)ρ 的函數(shù)，S是單炮震源，P是單炮記錄。
并且其中，所述合成面源和對(duì)應(yīng)的合成記錄分別通過(guò)如下公式(3)、(4)獲得
權(quán)利要求
1.一種保幅平面波疊前深度偏移方法，該方法包括 預(yù)處理步驟對(duì)原始炮集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以得到統(tǒng)一基準(zhǔn)面的炮集數(shù)據(jù)； 偏移步驟針對(duì)預(yù)定平面波入射角度范圍中的各個(gè)平面波入射角度，基于保幅偏移算子，獲得對(duì)應(yīng)于各個(gè)平面波入射角度的保幅偏移結(jié)果；以及 疊加步驟對(duì)所獲得的對(duì)應(yīng)于各個(gè)平面波入射角度的保幅偏移結(jié)果進(jìn)行疊加，以獲得最終的偏移結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保幅平面波疊前深度偏移方法，其中，在所述偏移步驟中，針對(duì)所述預(yù)定平面波入射角度范圍中的各個(gè)平面波入射角度，執(zhí)行以下處理 合成處理在地表構(gòu)建各平面波入射角度的平面波合成算子，應(yīng)用該平面波合成算子將多個(gè)單炮震源和單炮記錄合成為平面波震源和平面波記錄； 相位校正處理對(duì)合成的所述平面波震源執(zhí)行相位校正處理，使其能夠滿足保幅疊前深度偏移對(duì)炮集數(shù)據(jù)輸入的要求； 波場(chǎng)延拓處理從基準(zhǔn)面開始，基于保幅波場(chǎng)延拓算子，沿深度域方向?qū)铣傻乃銎矫娌ㄕ鹪春退銎矫娌ㄓ涗涍M(jìn)行波場(chǎng)延拓；以及 成像處理在各個(gè)延拓深度層上應(yīng)用反褶積成像條件成像，直至最大深度層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保幅平面波疊前深度偏移方法，其中，所述合成處理包括 通過(guò)將地表合成算子作用于各個(gè)單炮震源和單炮記錄，來(lái)獲得單個(gè)合成源和對(duì)應(yīng)的合成記錄；和 對(duì)所獲得的多個(gè)合成源和合成記錄進(jìn)行線性疊加，來(lái)獲得合成面源和對(duì)應(yīng)的面源記錄， 其中，所述單個(gè)合成源和對(duì)應(yīng)的合成記錄分別通過(guò)如下公式(I)、(2)獲得
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保幅平面波疊前深度偏移方法，其中，所述地表合成算子Γ (x, z0;w, ρ)作用于單炮震源或單炮記錄上，使得震源產(chǎn)生一系列線性時(shí)移，它在頻率域的表示形式為
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保幅平面波疊前深度偏移方法，其特征在于，所述相位校正處理通過(guò)以下方式來(lái)執(zhí)行將式(3)的合成后的平面波震源和式(4)的合成后的平面波記錄代入以下保幅偏移方程
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保幅平面波疊前深度偏移方法，其中，所述波場(chǎng)延拓處理通過(guò)以下方式執(zhí)行 按照下行波場(chǎng)，將式(6)進(jìn)一步展開為
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保幅平面波疊前深度偏移方法，其中，所述成像處理通過(guò)以下方式執(zhí)行 通過(guò)反褶積型的成像條件得到每個(gè)成像點(diǎn)位置的成像值，
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保幅平面波疊前深度偏移方法，其中，所述預(yù)定平面波入射角度范圍為-90度到90度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種保幅平面波疊前深度偏移方法。該方法包括對(duì)原始炮集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以得到統(tǒng)一基準(zhǔn)面的炮集數(shù)據(jù)；針對(duì)預(yù)定的不同入射角度平面波，基于保幅偏移算子，獲得對(duì)應(yīng)于各個(gè)平面波入射角度的保幅偏移結(jié)果；以及對(duì)所獲得的對(duì)應(yīng)于各個(gè)平面波入射角度的保幅偏移結(jié)果進(jìn)行疊加，獲得最終的成像結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的方法，在獲得高精度平面波偏移成像結(jié)果的同時(shí)，還可以具有相對(duì)振幅保持性，實(shí)現(xiàn)了平面波保幅疊前深度偏移成像，為后續(xù)的振幅隨偏移距和振幅隨角度變化分析提供更精確的道集。
文檔編號(hào)G01V1/28GK102998702SQ20121046492
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者葉月明, 莊錫進(jìn), 胡冰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司