專(zhuān)利名稱(chēng)：地震數(shù)據(jù)模擬和偏移的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及使用有限差分模擬算子對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬和偏移的方法和系統(tǒng)，尤其是為了解決使用用于地震數(shù)據(jù)模擬和偏移的低階有限差分模擬算子而導(dǎo)致的時(shí)間頻散的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
3D地震數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確偏移實(shí)現(xiàn)了地下油氣藏的正確解釋。地震偏移本質(zhì)上是地震波傳播的逆過(guò)程；所以，對(duì)盡可能準(zhǔn)確地模擬地震波傳播已經(jīng)投入了許多努力。模擬地震波傳播的一種方法是有限差分模擬。在有限差分模擬中，使用有限差分(FD)方法近似波動(dòng)方程的解。這種方法能夠產(chǎn)生多個(gè)近似解，根據(jù)其階數(shù)命名，例如二階FD和四階FD，這指明了它們?nèi)绾螠?zhǔn)確地表示波動(dòng)方程的真實(shí)解。當(dāng)使用二階FD解模擬地震波傳播時(shí)，由于FD解的準(zhǔn)確度低所以最終的合成地震數(shù)據(jù)具有嚴(yán)重的時(shí)間頻散。更高階的FD解比如四階FD產(chǎn)生時(shí)間頻散更少的合成地震數(shù)據(jù)。更高階解的改進(jìn)準(zhǔn)確度以計(jì)算成本高為代價(jià)。例如，四階FD地震模擬要求二階FD兩倍的計(jì)算操作。能夠用于改進(jìn)模擬準(zhǔn)確度的另一種方法是偽解析算子比如偽拉普拉斯算子。這種方法類(lèi)似于二階FD模擬只不過(guò)它修改了空間和時(shí)間導(dǎo)數(shù)，所以它們具有相反的符號(hào)，并且通過(guò)調(diào)整系數(shù)，導(dǎo)數(shù)誤差將彼此抵消，從而降低結(jié)果的不準(zhǔn)確度。這種方法比二階FD模擬更準(zhǔn)確并且計(jì)算成本不如四階FD模擬昂貴。不過(guò)，偽解析方法仍然比二階FD模擬昂貴。當(dāng)根據(jù)逆時(shí)偏移(RTM)考慮時(shí)，與使用更高階FD模擬或偽解析方法相關(guān)聯(lián)的計(jì)算成本變得甚至更重要。在逆時(shí)偏移中，震源波場(chǎng)向前傳播到地下，往往使用FD或偽解析模擬，而記錄的地震數(shù)據(jù)集向回傳播到地下。兩個(gè)波場(chǎng)經(jīng)由成像條件在地下位置匹配，往往為零延遲互相關(guān)，以產(chǎn)生圖像。記 錄的地震數(shù)據(jù)集是已經(jīng)穿過(guò)了地下的地震能量的真實(shí)結(jié)果，因此沒(méi)有從近似的FD或偽解析模擬產(chǎn)生的時(shí)間頻散。為了使向前傳播的合成地震數(shù)據(jù)與向回傳播的記錄地震數(shù)據(jù)匹配，必須解決時(shí)間頻散。所以，當(dāng)前的RTM方法使用更高階的FD或偽解析模擬。FD地震模擬和RTM的當(dāng)前實(shí)踐使用偽拉普拉斯算子或更高階的FD方法。這些方法比常規(guī)的二階FD模擬更準(zhǔn)確并且計(jì)算成本更昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，解決時(shí)間頻散的方法包括把地震數(shù)據(jù)集從時(shí)域變換到傅里葉頻域以獲得頻域地震數(shù)據(jù)集，將頻域時(shí)變?yōu)V波器應(yīng)用到所述頻域地震數(shù)據(jù)集以獲得濾波后的頻域地震數(shù)據(jù)集，以及把所述濾波后頻域地震數(shù)據(jù)集從所述頻域變換到所述時(shí)域以獲得時(shí)域?yàn)V波后地震數(shù)據(jù)集。所述頻域時(shí)變?yōu)V波器基于所述波動(dòng)方程有限差分解中固有的有效相速度。所述頻域時(shí)變?yōu)V波器可以被應(yīng)用到由低階有限差分模擬產(chǎn)生的合成地震數(shù)據(jù)集。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述頻域時(shí)變?yōu)V波器可以在逆時(shí)偏移以前被應(yīng)用到記錄的地震數(shù)據(jù)。然后所述逆時(shí)偏移可以使用低階有限差分模擬向前傳播所述震源波場(chǎng)。本發(fā)明也可以被實(shí)踐為解決使用低階有限差分模擬地震處理方法中的時(shí)間頻散的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括提供表示受關(guān)注地下區(qū)域信息的設(shè)備，以及與所述設(shè)備通信并被配置為接收所述數(shù)據(jù)和響應(yīng)所述數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼的計(jì)算機(jī)處理器。所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼可以包括域變換模塊，能夠從時(shí)域變換到頻域和/或從所述頻域變換到所述時(shí)域，以及應(yīng)用頻域時(shí)變?yōu)V波器的頻域?yàn)V波器應(yīng)用模塊。所述系統(tǒng)還可以包括用戶(hù)界面。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)可以包括逆時(shí)偏移模塊。本發(fā)明也可以被實(shí)踐為包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的制成品，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上具有計(jì)算機(jī)可讀代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀代碼被配置為實(shí)施解決低階有限差分波動(dòng)傳播中時(shí)間頻散的方法。所述方法可以包括把地震數(shù)據(jù)集從時(shí)域變換到傅里葉頻域以獲得頻域地震數(shù)據(jù)集，將頻域時(shí)變?yōu)V波器應(yīng)用到所述頻域地震數(shù)據(jù)集以獲得濾波后的頻域地震數(shù)據(jù)集，以及把所述濾波后頻域地震數(shù)據(jù)集從所述頻域變換到所述時(shí)域以獲得時(shí)域?yàn)V波后地震數(shù)據(jù)集。所述頻域時(shí)變?yōu)V波器基于所述波動(dòng)方程有限差分解中固有的有效相速度。提供以上發(fā)明內(nèi)容段落是為了以簡(jiǎn)化形式引入選定的若干概念，以下在具體實(shí)施方式
段落中將進(jìn)一步介紹。發(fā)明內(nèi)容不意味著標(biāo)識(shí)權(quán)利要求主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，也不意味著用于限制權(quán)利要求主題的范圍。不僅如此，權(quán)利要求主題不被限制為解決本公開(kāi)的任何部分中指出的任何或全部缺點(diǎn)的實(shí)施。


關(guān)于以下說(shuō)明、隨后的權(quán)利要求書(shū)和附圖，本發(fā)明的這些和其他特征將變得更好
理解，其中: 圖1是流程圖，展示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，進(jìn)行地震數(shù)據(jù)模擬的方法；圖2顯示了使用常規(guī)二階FD方法傳播的子波，以及對(duì)該子波應(yīng)用本發(fā)明的頻域時(shí)變?yōu)V波器的結(jié)果；圖3是使用常規(guī)二階FD方法的地震數(shù)據(jù)模擬與使用本發(fā)明的地震數(shù)據(jù)模擬的對(duì)比實(shí)例；圖4是流程圖，展示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行逆時(shí)偏移(RTM)的方法；圖5是使用常規(guī)二階FD方法的逆時(shí)偏移與使用本發(fā)明的逆時(shí)偏移的對(duì)比實(shí)例；圖6示意地展示了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明可以在系統(tǒng)和由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)方法的一般語(yǔ)境中介紹和實(shí)施。這樣的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可以包括若干程序、例程、對(duì)象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，能夠用于執(zhí)行具體的任務(wù)和處理抽象的數(shù)據(jù)類(lèi)型。本發(fā)明的軟件實(shí)施可以以不同的語(yǔ)言編寫(xiě)，在各種各樣的計(jì)算平臺(tái)和環(huán)境中應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的范圍和基本原理不限于任何具體的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)。不僅如此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，使用硬件和軟件配置的任何一種或結(jié)合都可以實(shí)踐本發(fā)明，包括但是不限于具有單和/或多計(jì)算機(jī)處理器的系統(tǒng)、手持設(shè)備、可編程的消費(fèi)者電子設(shè)備、小型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)等。本發(fā)明還可以在分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)施，其中任務(wù)由通過(guò)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的服務(wù)器或其他處理設(shè)備執(zhí)行。在分布式計(jì)算環(huán)境中，在包括存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備的本地和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)都可以有程序模塊。同樣，計(jì)算機(jī)處理器使用的制成品比如⑶、預(yù)錄制磁盤(pán)或其他等同設(shè)備，可以包括計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)介質(zhì)及其上記錄的程序裝置，用于指揮計(jì)算機(jī)處理器促進(jìn)本發(fā)明的實(shí)施和實(shí)踐。這樣的設(shè)備和制成品同樣落入本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)?，F(xiàn)在參考附圖，將介紹本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明能夠以無(wú)數(shù)種方式實(shí)施，包括例如作為系統(tǒng)(包括計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng))、方法(包括計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法)、裝置、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、圖形用戶(hù)界面、網(wǎng)絡(luò)入口或者有形地固定在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下討論了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。附圖僅僅展示了本發(fā)明的典型實(shí)施例，所以不應(yīng)當(dāng)視為對(duì)其范圍和廣度的限制。本發(fā)明涉及解決有限差分地震數(shù)據(jù)模擬中的時(shí)間頻散，并且，例如而非限制，能夠被用于降低由低階有限差分模擬產(chǎn)生的合成地震數(shù)據(jù)中的時(shí)間頻散，或者在使用低階有限差分模擬作為其向前傳播算子的逆時(shí)偏移以前把時(shí)間頻散引入到記錄地震數(shù)據(jù)中。時(shí)間頻散通過(guò)頻域時(shí)變?yōu)V波器表現(xiàn)其特征。本發(fā)明人已經(jīng)確定，有可能根據(jù)在波動(dòng)方程的有限差分解中固有的有效相速度產(chǎn)生頻域時(shí)變?yōu)V波器。低階有限差分解，比如二階解，將是不準(zhǔn)確的并將在由低階有限差分(FD)模擬產(chǎn)生的合成地震數(shù)據(jù)中引入時(shí)間頻散。另外，本發(fā)明人已經(jīng)確定，通過(guò)對(duì)由低階FD模擬產(chǎn)生的合成地震數(shù)據(jù)應(yīng)用頻域時(shí)變?yōu)V波器，能夠降低時(shí)間頻散。此外，有可能使用負(fù)的頻域時(shí)變?yōu)V波器對(duì)記錄的地震數(shù)據(jù)添加時(shí)間頻散，使得它能夠用作對(duì)利用低階FD模擬作為其向前傳播算子的逆時(shí)偏移方法的輸入。在這點(diǎn)上，圖1的流程圖中展示了根據(jù)本發(fā)明方法100的實(shí)例。在步驟10，合成地震數(shù)據(jù)集從時(shí)域被變換到頻域。例如由快速傅氏變換可以做到。在某實(shí)施例中，合成地震數(shù)據(jù)集由低階有限差分(FD)模擬算子產(chǎn)生，比如而不限于二階FD模擬算子。低階FD模擬算子是基于波動(dòng)方程的有限 差分解并且已知是不準(zhǔn)確的但是仍被使用的算子，因?yàn)樗?jì)算成本比高階FD模擬算子低。在步驟12，把頻域時(shí)變?yōu)V波器應(yīng)用到現(xiàn)在在頻域的合成地震數(shù)據(jù)。這種頻域時(shí)變?yōu)V波器的設(shè)計(jì)基于波動(dòng)方程有限差分解中固有的有效相速度。作為可以如何構(gòu)造濾波器的實(shí)例，對(duì)于3D聲波方程=等式 I
Ot其中P是波場(chǎng)，t是傳播時(shí)間而V是速度，二階有限差分解可以寫(xiě)為:/ν + Δ/)-2/ν) + "(7 — Δ/) = ArF2V2/)等式 2取等式2的傅里葉變換得出 (2cos (ω Δ t) ~2) P (ω，k) =_ Δ t2V2k2P (ω，k)等式 3其中k是波數(shù)。從這個(gè)結(jié)果有可能確定二階FD解的有效相速度。在這種情況下，
等式3的有效相速度Va能夠表示為:
權(quán)利要求
1.一種用于解決低階有限差分地震波傳播中的時(shí)間頻散的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，包括: a.把地震數(shù)據(jù)集從時(shí)域變換到頻域以獲得頻域地震數(shù)據(jù)集； b.將頻域時(shí)變?yōu)V波器應(yīng)用到所述頻域地震數(shù)據(jù)集以獲得濾波后的頻域地震數(shù)據(jù)集；以及 c.把所述濾波后的頻域地震數(shù)據(jù)集從所述頻域變換到所述時(shí)域以獲得時(shí)域的濾波后的地震數(shù)據(jù)集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述頻域時(shí)變?yōu)V波器基于有效相速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述地震數(shù)據(jù)集是由低階有限差分模擬算子產(chǎn)生的合成地震數(shù)據(jù)集。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，所述低階有限差分模擬算子是二階有限差分模擬算 子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述地震數(shù)據(jù)集是記錄的地震數(shù)據(jù)集。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括使用所述時(shí)域的濾波后的地震數(shù)據(jù)集作為逆時(shí)偏移的輸入。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，所述逆時(shí)偏移使用所述濾波后的頻域地震數(shù)據(jù)集作為輸入。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，所述逆時(shí)偏移使用低階有限差分模擬算子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述低階有限差分模擬算子是二階有限差分模擬算子。
10.一種用于解決使用低階有限差分模擬地震處理方法中的時(shí)間頻散的系統(tǒng)，包括: a.用于提供表示受關(guān)注地下區(qū)域的信息的設(shè)備；以及 b.計(jì)算機(jī)處理器，與所述設(shè)備通信并且被配置為接收所述數(shù)據(jù)和響應(yīng)所述數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼包括: 1.域變換模塊，用于從時(shí)域變換到頻域和/或從所述頻域變換到所述時(shí)域；以及 .頻域?yàn)V波器應(yīng)用模塊，用于應(yīng)用頻域時(shí)變?yōu)V波器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用戶(hù)接口。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中，表示所述受關(guān)注地下區(qū)域的信息包括由低階有限差分模擬算子產(chǎn)生的合成地震數(shù)據(jù)集。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中，表示所述受關(guān)注地下區(qū)域的信息包括記錄的地震數(shù)據(jù)集。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括逆時(shí)偏移模塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，所述逆時(shí)偏移模塊使用低階有限差分模擬算子。
全文摘要
公開(kāi)了解決低階有限差分地震波傳播中時(shí)間頻散的系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。本方法的實(shí)施例包括把地震數(shù)據(jù)集從時(shí)域變換到頻域以獲得頻域地震數(shù)據(jù)集；將頻域時(shí)變?yōu)V波器應(yīng)用到頻域地震數(shù)據(jù)集以獲得濾波后的頻域地震數(shù)據(jù)集；以及把濾波后的頻域地震數(shù)據(jù)集從頻域變換到時(shí)域以獲得時(shí)域的濾波后的地震數(shù)據(jù)集。所述頻域時(shí)變?yōu)V波器基于波動(dòng)方程有限差分解中固有的有效相速度。
文檔編號(hào)G06F19/00GK103229075SQ201280003864
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者張林彬, 單國(guó)建, 王躍 申請(qǐng)人:雪佛龍美國(guó)公司