一種三維vsp數(shù)據(jù)的逆時偏移方法
【專利摘要】本方法公開一種三維VSP數(shù)據(jù)的逆時偏移方法，其為基于三維聲波方程進(jìn)行三維VSP資料逆時偏移成像的方法。本發(fā)明可充分利用VSP數(shù)據(jù)中豐富的波場信息和逆時偏移方法對復(fù)雜波場的成像能力，實(shí)現(xiàn)對井周復(fù)雜構(gòu)造的準(zhǔn)確成像，為復(fù)雜油氣藏勘探提供有利指導(dǎo)。該方法充分考慮了地下實(shí)際存在的不同波場信息(多次波，繞射波等)，對波動方程不做任何簡化。該方法利用優(yōu)化的有限差分系數(shù)對偏微分方程進(jìn)行中心差分求解，與傳統(tǒng)相比，精度更高，計算更穩(wěn)定。將該方法應(yīng)用于三維VSP地震資料處理，對井旁小斷層成像、儲層預(yù)測、微幅構(gòu)造落實(shí)以及隱蔽性油氣藏勘探與開發(fā)都具有重要意義。
【專利說明】一種三維VSP數(shù)據(jù)的逆時偏移方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地球物理勘探領(lǐng)域，涉及一種三維VSP數(shù)據(jù)的逆時偏移方法，具體是采用逆時偏移方法對三維VSP地震資料進(jìn)行成像處理，從而實(shí)現(xiàn)地下構(gòu)造的準(zhǔn)確成像。
【背景技術(shù)】
[0002]在地震資料處理中，偏移始終是處理環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵部分，偏移的準(zhǔn)確與否也影響著地震解釋等后續(xù)工作的準(zhǔn)確程度。為了提高地下復(fù)雜地質(zhì)體的成像效果，能夠準(zhǔn)確識別地下儲層，地震資料處理技術(shù)需要不斷的發(fā)展以應(yīng)對實(shí)際需求。逆時偏移是各種現(xiàn)行偏移算法中成像精度最高的偏移方法，方法本身基于雙程波的波動方程，幾乎不對方程做任何假設(shè)，因此具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。并且理論上能夠?qū)Φ叵麓嬖诘母鞣N波準(zhǔn)確成像，對復(fù)雜構(gòu)造也有較好的成像能力，是地震偏移理論中的一個重要研究領(lǐng)域，并也處于不斷的發(fā)展當(dāng)中。逆時偏移的概念最早在1983年被提出，當(dāng)時Whitmore (1983)、Baysal等(1983)闡述了不同的逆時偏移概念；Loewenthal和Mufti (1983)將逆時偏移應(yīng)用于空間-頻率域；Levin等(1984)概括了逆時偏移的基本原理及實(shí)現(xiàn)方法；Hildebrand等(1987)將逆時偏移方法應(yīng)用于波阻抗成像，取得了較好的效果；Zhu和Lines (1994)比較了逆時偏移與克希霍夫積分偏移的成像效果，得出前者對Marmous模型成像精度更高，但耗時較多的結(jié)論;Wu等(1996)對三維高階有限差分法逆時偏移技術(shù)進(jìn)行了研究；隨著地球物理學(xué)家們從不同的角度對其進(jìn)行著研究，逆時偏移理論也在不斷的被完善。Faqi Liu等(2007)介紹了一種新的成像條件，通過分解波場，使成像過程中能夠進(jìn)行去噪，但增加了計算，并且會損失部分有效信息；Sandip等(2008)對逆時偏移的成像條件做了比較系統(tǒng)和全面的介紹；Yu Zhang等(2009)提出拉普拉斯算子濾波，相當(dāng)于對成像波場的角度域衰減；Robert等(2009)將隨機(jī)邊界思想引入逆時偏移很好的解決了波場存儲問題；陳生昌等(2012)提出了一種三維VSP數(shù)據(jù)高效偏移成像的超道集方法，極大地提高了計算效率；劉守偉和王華忠(2012)通過修改波場延拓公式，提出了上下行反射波聯(lián)合成像方法，獲得更寬的成像范圍和更高的成像精度；Jinhai Zhang(2013)對差分系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，取得了較好的模擬精度。賀茜君和楊頂輝等(2014)通過波場模擬計算，對幾種數(shù)值模擬方法的數(shù)值頻散進(jìn)行了細(xì)致的對比分析。
[0003]當(dāng)今油氣勘探目標(biāo)日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的一些構(gòu)造簡單的油氣藏逐漸減少，有效解決各種隱蔽性油藏、陸傾角構(gòu)造、橫向變速地層、薄儲層及小斷層等非均質(zhì)復(fù)雜油氣藏問題當(dāng)前也是未來一段時間勘探地球物理的研究目標(biāo)。上述提及的逆時偏移方法雖從不同角度對理論及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究與分析，但對三維VSP數(shù)據(jù)，幾乎沒有逆時偏移成像的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)難題，本發(fā)明人經(jīng)過多年研究，針對傳統(tǒng)偏移方法成像VSP數(shù)據(jù)的不足之處，經(jīng)過多次設(shè)計和研究，提出一種三維VSP數(shù)據(jù)的逆時偏移方法。
[0005]依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，三維VSP數(shù)據(jù)的逆時偏移方法包括以下步驟:
[0006]I)在井中垂向等間隔布置檢波器，地表等間隔平行設(shè)置炮線，井中檢波器記錄人工震源激發(fā)的每炮反射地震數(shù)據(jù)并將其記錄到磁帶上，利用常規(guī)預(yù)處理方法完成疊前地震數(shù)據(jù)的噪音衰減、振幅補(bǔ)償、反褶積等處理，利用克希霍夫疊前深度偏移方法獲得深度域?qū)铀俣饶Ｐ停?br> [0007]2)應(yīng)用如下的計算公式作為逆時偏移中的震源子波:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種三維VSP數(shù)據(jù)的逆時偏移方法，其包括以下步驟: 1)在井中垂向等間隔布置檢波器，在地表等間隔平行設(shè)置炮線，井中檢波器記錄人工震源激發(fā)的每炮反射地震數(shù)據(jù)并將其記錄到磁帶上，利用常規(guī)預(yù)處理方法完成疊前地震數(shù)據(jù)的噪音衰減、振幅補(bǔ)償、反褶積處理，利用克希霍夫疊前深度偏移方法獲得深度域?qū)铀俣饶Ｐ停? 2)應(yīng)用如下的計算公式作為逆時偏移中的震源子波:
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征是:步驟2)所設(shè)計的震源子波為雷克子波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征是:步驟3)所給出的確定偏移網(wǎng)格大小及時間步長，是指依據(jù)所需要的成像精度(即所需要識別的構(gòu)造尺度)以及滿足地震波采樣的原則確定偏移的網(wǎng)格大小，并根據(jù)有限差分的穩(wěn)定性條件由網(wǎng)格大小和讀入的速度模型信息計算得到所需要的時間步長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征是:步驟4)給出的根據(jù)速度模型確定粗密網(wǎng)格區(qū)域劃分，是指首先對速度模型進(jìn)行掃描，將速度模型劃分出低速區(qū)域與非低速區(qū)，對低速部分進(jìn)行網(wǎng)格加密。并進(jìn)一步分析地下大致構(gòu)造形態(tài)，對形態(tài)復(fù)雜的區(qū)域同樣進(jìn)行加密網(wǎng)格。其余區(qū)域采用粗網(wǎng)格剖分，最后依據(jù)各區(qū)域的網(wǎng)格大小及所對應(yīng)的速度由穩(wěn)定性條件確定各個區(qū)域所需要的時間步長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征是:步驟5)所述的波場模擬過程中，從三維聲波方程出發(fā)，采用高階有限差分?jǐn)?shù)值算法，得到離散的有限差分方程，對三維地震波場，計算每個時刻沿時間正向的波場，在粗密網(wǎng)格區(qū)域，采用優(yōu)化的差分系數(shù)進(jìn)行波場計算，而在過渡區(qū)域，采用過渡區(qū)域的差分系數(shù)進(jìn)行計算；在每時刻的計算過程中，需要保存有效區(qū)域與邊界區(qū)域上六個面的波場信息；在步驟8)的波場反傳過程中，在每時刻反傳時，用之前保存的相應(yīng)時刻的六個面上的波場信息進(jìn)行替換，以保證波場反傳的精度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征是:步驟5)和步驟8)所采用的三維聲波方程為:
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征是:步驟5)和步驟8)的波場數(shù)值模擬過程中采用優(yōu)化的高階有限差分系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征是:步驟5)和步驟8)的波場數(shù)值模擬過程中依據(jù)步驟3)的粗密網(wǎng)格區(qū)域劃分，對粗密網(wǎng)格部分采用常規(guī)的差分計算式，對粗密網(wǎng)格交叉部分采用過渡差分計算式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征是:步驟6)和步驟8)的波場數(shù)值模擬過程中，保存每一時刻的有效波場與完全匹配層之間交界處波場信息，并在步驟7)中的每時刻進(jìn)行應(yīng)用。
【文檔編號】G01V1/28GK103926619SQ201410188065
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】王維紅, 石穎, 陳樹民, 郭雪豹, 柯璇, 劉詩竹, 王建民 申請人:王維紅