波場分離方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種波場分離方法和裝置，該方法包括：計(jì)算初始模型各向異性參數(shù)分布的變異函數(shù)值，擬合得到該初始模型的變異函數(shù)；利用所述變異函數(shù)和參考點(diǎn)搜索策略，從初始模型中選取N個(gè)參考模型；將空間域的矢量彈性波場變換至波數(shù)域；對選取的N個(gè)參考模型中的每個(gè)參考模型執(zhí)行以下操作：截?cái)鄶M微分算子，在波數(shù)域進(jìn)行波場分離，將縱橫波波場反變換回空間域，得到該參考模型下的波場分離結(jié)果；利用變異函數(shù)計(jì)算各個(gè)參考模型相對于初始模型的權(quán)重系數(shù)；在空間域?qū)Ω鱾€(gè)參考模型下的波場分離結(jié)果進(jìn)行加權(quán)插值處理得到初始模型的波場分離結(jié)果。本發(fā)明實(shí)施達(dá)到了在保證波場分離的分離結(jié)果準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)上，減少了計(jì)算量的效果。
【專利說明】波場分離方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣勘探【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種波場分離方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著油氣勘探程度的加深，對更高精度的成像和反演的需求也越來越迫切。常規(guī)的縱波地震勘探雖然應(yīng)用廣泛，但是對于特定的復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的成像精度不夠，因此，發(fā)展基于彈性波理論的多波多分量地震勘探技術(shù)有一定的現(xiàn)實(shí)意義。彈性矢量波場逆時(shí)偏移技術(shù)采用全波波動方程，會獲得更加豐富的細(xì)節(jié)信息，不論在各向同性介質(zhì)或者是各向異性介質(zhì)中，彈性矢量波對地下介質(zhì)的成像效果都要優(yōu)于單純的聲波成像效果。但是彈性波逆時(shí)偏移面臨的一個(gè)最大的問題是傳統(tǒng)的互相關(guān)成像條件不分離彈性矢量波場，只是對波場的垂直分量和水平分量分別成像，然而對垂直分量和水平分量分別成像，在物理上毫無意義，因?yàn)榭v橫波混雜在一起會造成串?dāng)_和假象，這就需要在成像前，先對矢量波場進(jìn)行分離。
[0003]目前，矢量波場分離主要有兩種方法:
[0004]I)通過求解Christoffel方程,得到qP,qSV和qSH波的精確頻散關(guān)系,其中，q是quas1-的縮寫，因?yàn)樵诟飨虍愋越橘|(zhì)中，只有在特定方向，縱波和橫波的偏振方向才是水平和垂直波傳播方向的，嚴(yán)格上并不是真正的P波和S波，近似頻散關(guān)系之后，再進(jìn)行傅里葉反變換得到相應(yīng)的波動方程。目前有一種方式是假設(shè)橫波速度為零，推導(dǎo)出VTI介質(zhì)qP波頻散方程，再經(jīng)過傅里葉反變換，從而得到VTI介質(zhì)qP波頻率-空間域的波動方程。
[0005]2)利用地震波場的偏振特性對矢量波場進(jìn)行分離，在各向同性介質(zhì)中，利用Helmholtz定理對矢量波場分別求取散度和旋度得到縱波和橫波，其本質(zhì)是將矢量波場分別向水平波數(shù)和垂直波數(shù)方向進(jìn)行投影。根據(jù)在各向異性介質(zhì)中，縱波和橫波的偏振方向并不一定是水平或者垂直波數(shù)方向的特點(diǎn)，通過求解波數(shù)域ChristofTel方程，得到縱橫波的偏振向量，并分別將矢量波場分別投影到相應(yīng)的偏振方向上，從而得到qP波和qSV波。后來，將該方法推廣到三維各向異性介質(zhì)中的縱橫波分離，并利用擬微分算子，在空間域進(jìn)行縱橫波分離，將Dellinger的理論從均勻介質(zhì)推廣到非均勻介質(zhì)，為了提高分離效率，還提出了在混合域分離的方法，即，根據(jù)模型參數(shù)選擇一些參考模型，在波數(shù)域進(jìn)行分離，然后在空間域插值得到該模型參數(shù)下的縱橫波波場。主要的插值方式有兩種，一種是構(gòu)建一個(gè)聯(lián)系各向異性參數(shù)和偏振向量的解析函數(shù)，計(jì)算插值系數(shù)，但該函數(shù)是基于弱各向異性理論建立的，對于強(qiáng)各向異性介質(zhì)，存在偏差，將導(dǎo)致插值出現(xiàn)問題，另一種是使用空間插值的方法，采用了 IDW(Inverse Distance Weights)算法，IDW算法基于相似相近的原則，受非均勻分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)影響比較大，數(shù)據(jù)點(diǎn)越多，插值越準(zhǔn)確，但如果選擇的數(shù)據(jù)點(diǎn)距離一致，其權(quán)重也一致，難以有效區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)的空間構(gòu)性。
[0006]然而，為了達(dá)到很好的精確度，目前對各向異性的處理都是在空間域進(jìn)行的，這樣雖然可以保證精確度，但是計(jì)算量很大，計(jì)算效率比較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種波場分離方法，以減少波場分離的計(jì)算量，該方法包括:
[0008]計(jì)算初始模型各向異性參數(shù)分布的變異函數(shù)值，擬合得到該初始模型的變異函數(shù)；
[0009]利用所述變異函數(shù)和參考點(diǎn)搜索策略，從初始模型中選取N個(gè)參考模型，其中，N為正整數(shù)；
[0010]將空間域的矢量彈性波場變換至波數(shù)域；
[0011]對選取的N個(gè)參考模型中的每個(gè)參考模型執(zhí)行以下操作:根據(jù)參考模型計(jì)算得到擬微分算子，并采用自褶積窗函數(shù)截?cái)鄶M微分算子；對該參考模型下的矢量彈性波場在波數(shù)域進(jìn)行波場分離；將在波數(shù)域進(jìn)行分離后的縱橫波波場反變換回空間域，得到該參考模型下的波場分離結(jié)果；
[0012]利用所述變異函數(shù)計(jì)算各個(gè)參考模型相對于初始模型的權(quán)重系數(shù)；
[0013]根據(jù)計(jì)算得到的各個(gè)參考模型的權(quán)重系數(shù)，在空間域?qū)Ω鱾€(gè)參考模型下的波場分離結(jié)果進(jìn)行加權(quán)插值處理；
[0014]將插值處理后得到的結(jié)果作為初始模型的波場分離結(jié)果。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，所述自褶積窗函數(shù)是按照以下方式得到的:
[0016]選擇主瓣和旁瓣性能高于預(yù)定閾值的窗函數(shù)作為原始窗函數(shù)；
[0017]對所述原始窗函數(shù)做L次自褶積運(yùn)算得到自褶積后的窗函數(shù)，其中，L為正整數(shù)；
[0018]對自褶積后的窗函數(shù)與原始窗函數(shù)進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，得到所述自褶積窗函數(shù)。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，按照以下公式計(jì)算初始模型各向異性參數(shù)分布的變異函數(shù)值:
[0020]

【權(quán)利要求】
1.一種波場分離方法,其特征在于,包括: 計(jì)算初始模型各向異性參數(shù)分布的變異函數(shù)值，擬合得到該初始模型的變異函數(shù)； 利用所述變異函數(shù)和參考點(diǎn)搜索策略，從初始模型中選取N個(gè)參考模型，其中，N為正整數(shù)； 將空間域的矢量彈性波場變換至波數(shù)域； 對選取的N個(gè)參考模型中的每個(gè)參考模型執(zhí)行以下操作:根據(jù)參考模型計(jì)算得到擬微分算子，并采用自褶積窗函數(shù)截?cái)鄶M微分算子；對該參考模型下的矢量彈性波場在波數(shù)域進(jìn)行波場分離；將在波數(shù)域進(jìn)行分離后的縱橫波波場反變換回空間域，得到該參考模型下的波場分離結(jié)果； 利用所述變異函數(shù)計(jì)算各個(gè)參考模型相對于初始模型的權(quán)重系數(shù)； 根據(jù)計(jì)算得到的各個(gè)參考模型的權(quán)重系數(shù)，在空間域?qū)Ω鱾€(gè)參考模型下的波場分離結(jié)果進(jìn)行加權(quán)插值處理； 將插值處理后得到的結(jié)果作為初始模型的波場分離結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述自褶積窗函數(shù)是按照以下方式得到的: 選擇主瓣和旁瓣性能高于預(yù)定閾值的窗函數(shù)作為原始窗函數(shù)； 對所述原始窗函數(shù)做L次自褶積運(yùn)算得到自褶積后的窗函數(shù)，其中，L為正整數(shù)； 對自褶積后的窗函數(shù)與原始窗函數(shù)進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，得到所述自褶積窗函數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下公式計(jì)算初始模型各向異性參數(shù)分布的變異函數(shù)值:
其中，μ (h)表示變異函數(shù)值，Φ = f [ δ +2( ε - δ ) sin2( α - θ )]sin2(a - θ )，/=?/2(1-C;'。) , ^ λ ε、δ表不橫向各向同性TI介質(zhì)各向異性的系數(shù)，Θ表不具有傾斜對稱軸的橫向各向同性TTI介質(zhì)對稱軸的傾角，H1 = (/7,.表示插值參考點(diǎn)的位置增量，i = l,2...η,其中，η表示插值參考點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，按照以下公式計(jì)算各個(gè)參考模型相對于初始模型的權(quán)重系數(shù):
其中，Wk表示權(quán)重系數(shù)，(ε k, δ k, Θ k)表示插值參考點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，按照以下方式選擇插值參考點(diǎn): 根據(jù)所述初始模型計(jì)算得到多個(gè)分散的變異函數(shù)值； 對得到的多個(gè)分散的變異函數(shù)值進(jìn)行擬合，得到理論變異函數(shù)模型； 根據(jù)所述變異函數(shù)模型確定變異函數(shù)中的各個(gè)參數(shù)的參數(shù)值； 遍歷初始模型中不同數(shù)值的ε、δ、Θ出現(xiàn)的概率，選取在擬合的變異函數(shù)臨界值之內(nèi)的，出現(xiàn)概率最大的點(diǎn)作為插值參考點(diǎn)。
6.一種波場分離裝置，其特征在于，包括: 變異函數(shù)求取模塊，用于計(jì)算初始模型各向異性參數(shù)分布的變異函數(shù)值，擬合得到該初始模型的變異函數(shù)； 參考模型選取模塊，用于利用所述變異函數(shù)和參考點(diǎn)搜索策略，從初始模型中選取N個(gè)參考模型，其中，N為正整數(shù)； 域變換模塊，用于將空間域的矢量彈性波場變換至波數(shù)域； 第一波場分離模塊，用于對選取的N個(gè)參考模型中的每個(gè)參考模型執(zhí)行以下操作:根據(jù)參考模型計(jì)算得到擬微分算子，并采用自褶積窗函數(shù)截?cái)鄶M微分算子；對該參考模型下的矢量彈性波場在波數(shù)域進(jìn)行波場分離；將在波數(shù)域進(jìn)行分離后的縱橫波波場反變換回空間域，得到該參考模型下的波場分離結(jié)果； 權(quán)重系數(shù)計(jì)算模塊，用于利用所述變異函數(shù)計(jì)算各個(gè)參考模型相對于初始模型的權(quán)重系數(shù)； 插值模塊，用于根據(jù)計(jì)算得到的各個(gè)參考模型的權(quán)重系數(shù)，在空間域?qū)Ω鱾€(gè)參考模型下的波場分離結(jié)果進(jìn)行加權(quán)插值處理； 第二波場分離模塊，用于將插值處理后得到的結(jié)果作為初始模型的波場分離結(jié)果。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一波場分離模塊還用于按照以下方式計(jì)算自褶積窗函數(shù): 選擇主瓣和旁瓣性能高于預(yù)定閾值的窗函數(shù)作為原始窗函數(shù)； 對所述原始窗函數(shù)做L次自褶積運(yùn)算得到自褶積后的窗函數(shù)，其中，L為正整數(shù)； 對自褶積后的窗函數(shù)與原始窗函數(shù)進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，得到所述自褶積窗函數(shù)。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述變異函數(shù)求取模塊具體用于按照以下公式計(jì)算初始模型各向異性參數(shù)分布的變異函數(shù)值；
其中，μ (h)表示變異函數(shù)值，Φ = f [ δ +2( ε - δ ) sin2( α - θ )]sin2(a - θ )，^ > U、ε、δ表示橫向各向同性TI介質(zhì)各向異性的系數(shù)，Θ表示具有傾斜對稱軸的橫向各向同性TTI介質(zhì)對稱軸的傾角，H1 = (/7,.表示插值參考點(diǎn)的位置增量，? = 1,2...η,其中，η表示插值參考點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述權(quán)重系數(shù)計(jì)算模塊具體用于按照以下公式計(jì)算各個(gè)參考模型相對于初始模型的權(quán)重系數(shù):
其中，Wk表示權(quán)重系數(shù)，(ε k, δ k, Θ k)表示插值參考點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述權(quán)重系數(shù)計(jì)算模塊按照以下方式選擇插值參考點(diǎn): 根據(jù)所述初始模型計(jì)算得到多個(gè)分散的變異函數(shù)值； 對得到的多個(gè)分散的變異函數(shù)值進(jìn)行擬合，得到理論變異函數(shù)模型； 根據(jù)所述變異函數(shù)模型確定變異函數(shù)中的各個(gè)參數(shù)的參數(shù)值； 遍歷初始模型中不同數(shù)值的ε、δ、Θ出現(xiàn)的概率，選取在擬合的變異函數(shù)臨界值之內(nèi)的，出現(xiàn)概率最大的點(diǎn)作為插值參考點(diǎn)。
【文檔編號】G01V1/28GK104133241SQ201410373374
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】王之洋, 劉洪
申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所