一種適合井間地震大角度反射條件的延拓成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地震資料處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適合井間地震大角度反射條件 的延拓成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 井間地震由于其觀測(cè)方式特殊，其反射波成像方法一般分為VSP-⑶P成像、利用 走時(shí)場(chǎng)延拓成像和波動(dòng)方程延拓偏移成像等技術(shù)。VSP-CDP成像方法是通常采用的方法。 VSP-⑶P成像的優(yōu)點(diǎn)是算法穩(wěn)定、容易實(shí)現(xiàn)，但其缺點(diǎn)也很明顯，主要原因是該方法基于水 平層狀常速介質(zhì)假設(shè)，因而成像精度較低。井間地震的P0STMAP成像是在VSP-⑶P成像結(jié) 果基礎(chǔ)上再進(jìn)一步使繞射波收斂歸位，效果好于VSP-⑶P，與Kirchhoff積分法相當(dāng)，但是 難以適應(yīng)速度場(chǎng)的強(qiáng)橫向變化。同時(shí)，由于井間地震反射波以大角度反射為主，存在大量超 過(guò)臨界角的廣角反射，而目前的井間地震波動(dòng)方程偏移方法采用垂向延拓的思路進(jìn)行波場(chǎng) 延拓成像，并不適合接近廣角的井間地震反射條件，即使采用高精度的垂向波場(chǎng)延拓算子， 對(duì)大角度的陡傾構(gòu)造成像效果仍受影響，尤其是兩口井附近，垂向延拓單程波成像有很大 難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了消除井間地震大角度反射和廣角反射對(duì)反射波成像的波形拉伸和畸變效應(yīng)， 本發(fā)明提出了一種適合井間地震大角度反射條件的延拓成像方法，將大角度傳播信息在橫 向延拓方向上轉(zhuǎn)化為小角度，從而改善垂向大角度區(qū)域的成像效果。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：根據(jù)波動(dòng)方程成像原理，在去除直達(dá)波的情況下，對(duì)井 間地震波場(chǎng)進(jìn)行橫向延拓，具體為：震源波場(chǎng)向檢波器方向橫向外推延拓，反射波場(chǎng)向震源 方向外推延拓，兩種波場(chǎng)外推到同一位置時(shí)，按照相關(guān)成像條件進(jìn)行成像，從而實(shí)現(xiàn)橫向延 拓成像；對(duì)所有炮點(diǎn)都進(jìn)行上述的延拓成像后對(duì)多個(gè)延拓成像剖面進(jìn)行疊加即可獲取井間 地震深度域偏移成像剖面。
[0005] 其波動(dòng)方程建立方法如下：
[0006] 從單程波波動(dòng)方程出發(fā)：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適合井間地震大角度反射條件的延拓成像方法，其特征在于：根據(jù)波動(dòng)方程成 像原理，在去除直達(dá)波的情況下，對(duì)井間地震波場(chǎng)進(jìn)行橫向延拓，具體為：震源波場(chǎng)向檢波 器方向橫向外推延拓，反射波場(chǎng)向震源方向外推延拓，兩種波場(chǎng)外推到同一位置時(shí)，按照相 關(guān)成像條件進(jìn)行成像，從而實(shí)現(xiàn)橫向延拓成像；對(duì)所有炮點(diǎn)都進(jìn)行上述的延拓成像后對(duì)多 個(gè)延拓成像剖面進(jìn)行疊加即可獲取井間地震深度域偏移成像剖面； 其波動(dòng)方程建立方法如下： 從單程波波動(dòng)方程出發(fā)：
其中U(x，z，t)為地震波場(chǎng)，v(x，z)為介質(zhì)速度，土符號(hào)分別對(duì)應(yīng)反射波場(chǎng)和震源波 場(chǎng)；X為兩井平面內(nèi)的水平方向坐標(biāo)，Z為垂直方向坐標(biāo)，t為波傳播時(shí)間。 建立地震波場(chǎng)頻率域的一般延拓公式，如下：
其中，z' =Z+AZ，
kx為橫向波數(shù)，《為圓頻率，AZ為延拓步長(zhǎng)，u(x， Z，〇)為（X，Z)處的波場(chǎng)，U' (X，Z'，CO)為延拓到（X，Z')處的波場(chǎng)； 在井間地震資料應(yīng)用中，須分別對(duì)震源波場(chǎng)和反射波場(chǎng)進(jìn)行延拓； 其中，震源波場(chǎng)延拓公式為： Us'(x,z', 〇) =WjffJU^x,z,w)], (3) 反射波場(chǎng)延拓公式為： Up'(x,z',〇) = ￥/ff^[Up(x,z,w)], (4) 其中，WpW/為邊界條件算子，w2，w2'為延拓算子，井間地震波場(chǎng)延拓的算子使用了優(yōu) 化改進(jìn)的高精度頻率空間域有限差分算子； 當(dāng)反射面位于下行波初至與上行（反射）波出發(fā)時(shí)間相同的空間點(diǎn)上時(shí)，根據(jù)Claerbout基于這種成像概念提出用相關(guān)成像條件UID來(lái)估算地下界面的反射系數(shù)，其中 U=U〇,x,y,z)表示上行波延拓波場(chǎng)，D=D〇,x,y,z)表示下行波延拓波場(chǎng)；通過(guò)上、下行 波延拓波場(chǎng)零延遲（t=0時(shí)的波場(chǎng)成像）的互相關(guān)來(lái)求取成像值；在頻率域，乘積U( (〇, X， y，z)D+(?，x，y，z)即可表示零延遲的互相關(guān)；因此成像條件的數(shù)學(xué)形式可以寫(xiě)成
其中D+衷示D的共軛；x為兩井平面內(nèi)的水平方向坐標(biāo)，z為垂直方向坐標(biāo)，t為波傳 播時(shí)間； 在（5)式中，波場(chǎng)的比值計(jì)算存在數(shù)值計(jì)算不穩(wěn)定問(wèn)題；為了提高穩(wěn)定性，在分母加上 一個(gè)小正數(shù)〇，即
單炮入射波場(chǎng)較弱，按（6)式成像容易產(chǎn)生較強(qiáng)的噪音，在傳統(tǒng)的構(gòu)造成像中，通常采 用如下形式： J(x,y,z)= /U(w,x,y,z)D+(w,x,y,z)dw(7) 對(duì)多炮數(shù)據(jù)而言，成像公式的離散求和形式可以寫(xiě)成
其中Nw為總頻率個(gè)數(shù)，Ns為總炮數(shù)； 其成像條件如下：
具體成像方法是：在一定的頻率范圍內(nèi)，對(duì)成像空間涉及的所有炮記錄的震源延拓波 場(chǎng)與反射延拓波場(chǎng)的復(fù)共軛進(jìn)行相關(guān)求和； 其中，
為震源延拓波場(chǎng)的復(fù)共軛，U/ (x，z，《)為反射延拓波場(chǎng)，[?。， ?n]為成像的角頻率范圍，n為總的偏移炮數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種適合井間地震大角度反射條件的橫向延拓成像方法，其特 征在于：具體包括如下步驟： 1) 輸入速度場(chǎng)模型和去直達(dá)波后的共炮點(diǎn)道集數(shù)據(jù)，建立炮點(diǎn)和檢波器的深度點(diǎn)信 息，并輸入必要的偏移參數(shù)； 2) 計(jì)算背景速度和速度擾動(dòng)量作為偏移時(shí)需要的速度參數(shù)； 3) 對(duì)單炮數(shù)據(jù)，將震源波場(chǎng)向檢波器方向逐步延拓外推，使用波場(chǎng)延拓算子由震源波 場(chǎng)延拓公式計(jì)算出每一延拓步長(zhǎng)位置的波場(chǎng)值，并記錄下來(lái)； 4) 完成步驟3)后，將檢波器接收到的反射波場(chǎng)向震源方向外推，反射波場(chǎng)初始值為所 有檢波器記錄的波場(chǎng)，使用波場(chǎng)延拓算子由反射波場(chǎng)延拓公式計(jì)算出每一延拓步長(zhǎng)位置的 波場(chǎng)值，并記錄下來(lái)；然后讀取同一位置的震源波場(chǎng)按照相關(guān)成像條件進(jìn)行成像；直到外 推到震源位置停止； 5) 對(duì)井間地震資料的所有炮點(diǎn)都進(jìn)行上述的延拓成像過(guò)程，然后將所有共炮記錄的成 像結(jié)果進(jìn)行疊加，實(shí)現(xiàn)疊前深度偏移成像。
3. 如權(quán)利要求1或2任意一權(quán)利要求所述的一種適合井間地震大角度反射條件的延拓 成像方法，其特征在于：空間位置x和z是等價(jià)的，即可以在z方向?qū)Σ▓?chǎng)延拓成像，亦可以 在x方向?qū)Σ▓?chǎng)延拓成像；沿著z方向延拓成像稱(chēng)之為垂向延拓成像，沿著x方向成像稱(chēng)之 為橫向延拓成像。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種適合井間地震大角度反射條件的延拓成像方法，其特征在 于：在所述橫向延拓成像過(guò)程中，還包括區(qū)分出震源之上區(qū)域和震源之下區(qū)域，并將其中一 個(gè)區(qū)域的波進(jìn)行反相后再成像疊加的步驟。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適合井間地震大角度反射條件的延拓成像方法，在去除直達(dá)波的情況下，震源波場(chǎng)向檢波器方向橫向延拓，檢波器接收波場(chǎng)向震源方向橫向延拓，當(dāng)兩者波場(chǎng)延拓到同一位置時(shí)利用相關(guān)成像條件進(jìn)行成像，從而實(shí)現(xiàn)橫向延拓成像；對(duì)所有炮點(diǎn)成像并疊加即可獲取井間地震深度域偏移成像剖面。本發(fā)明將大角度傳播信息在橫向延拓方向上轉(zhuǎn)化為小角度，從而改善垂向大角度區(qū)域的成像效果。無(wú)需分離上下行反射波，避免了上下行反射波分離效果不佳的對(duì)成像結(jié)果的影響；既考慮了井間地震反射波資料的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征（時(shí)間信息等），又考慮了井間地震反射波資料的動(dòng)力學(xué)特征（振幅信息等）及井間地震觀測(cè)方式的特殊性，成像準(zhǔn)確、精度高。
【IPC分類(lèi)】G01V1-40
【公開(kāi)號(hào)】CN104570124
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310520254
【發(fā)明人】魏國(guó)華, 孟憲軍, 王延光, 孔慶豐, 左建軍, 魏洪泉, 李九生, 錢(qián)志, 武玉宏
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月29日