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弹性矢量逆时偏移成像方法

阅读：339发布：2021-02-27

IPRDB可以提供弹性矢量逆时偏移成像方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于勘探地球物理学领域，具体地，涉及一种弹性矢量逆时偏移成像方法。本发明以多分量地震资料作为输入，利用弹性波传播算子进行波场延拓，构建弹性矢量地震波场，并利用解耦延拓方程法获取解耦的纵、横波场；采用带有震源照明补偿的纵、横波场的矢量点积构建弹性波互相关成像条件，得到多分量地震资料弹性矢量逆时偏移成像结果；对成像结果进行低频噪音压制，得到最终弹性波逆时偏移成像结果。本发明解决了矢量纵、横波场的标量成像问题，提高了弹性逆时偏移在复杂构造情况下的成像精度。，下面是弹性矢量逆时偏移成像方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.弹性矢量逆时偏移成像方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：根据介质模型、给定的震源子波，实现波场正向外推，利用解耦延拓方程法获得解耦的矢量纵、横波场；具体实现方法如下：(1)、根据预先设定的介质模型，加载震源子波，利用弹性波传播算子，实现地震波场的正向时间延拓，构建震源矢量波场；

(2)、在震源波场正向时间延拓过程中，利用解耦延拓方程法获得震源波场解耦的矢量纵、横波场数据；

步骤2：根据介质模型，将多分量地震资料作为边值条件，实现地震波场的逆时外推，利用解耦延拓方程法获得解耦的矢量纵、横波场；具体实现方法如下：(1)、根据预先设定的介质模型，将地面记录的多分量地震资料作为边值条件，利用弹性波传播算子，实现地震波场的逆时延拓，构建检波矢量波场；

(2)、在检波波场逆时延拓过程中，利用解耦延拓方程法获得检波波场解耦的矢量纵、横波场数据；

步骤3：利用震源波场照明补偿的矢量波场点积互相关成像条件进行成像，获得标量的成像结果；具体实现方法为利用步骤1得到的震源波场解耦的矢量纵、横波场与步骤2得到的检波波场解耦的矢量纵、横波场进行矢量点积互相关运算，得到多分量地震资料弹性矢量逆时偏移标量成像结果；具有震源波场照明补偿的矢量波场点积互相关成像条件如下所示：其中：IPP表示PP成像结果，IPS是PS成像结果，ISP是SP成像结果，ISS是SS成像结果，t表示时间，T0表示地震记录接收时长，表示震源波场纵波质点振动速度场，表示检波波场纵波质点振动速度场，表示震源波场横波质点振动速度场，表示检波波场横波质点振动速度场，符号·表示矢量点积；

步骤4：对获得的成像结果进行低频噪音压制，获得最终的成像结果；具体实施采用拉普拉斯滤波算法对成像剖面进行滤波处理，得到最终的成像结果。

说明书全文

弹性矢量逆时偏移成像方法

技术领域

[0001] 本发明属于勘探地球物理学领域，具体地，涉及一种弹性矢量逆时偏移成像方法。

背景技术

[0002] 目前针对多分量地震资料的偏移成像可以分为两个体系：其一是标量偏移成像体系，在该体系下，多分量地震资料首先被分解为纵波资料和横波资料，然后分别进行PP和PS
偏移成像；其二是多分量联合弹性逆时偏移成像体系，该体系直接将多分量地震资料联合
作为矢量弹性波场的边值条件，基于弹性波动方程进行波场重构，最终获得分量成像结果
或弹性波场成像结果，是一种理论上精确的成像方法。通常情况，以获得弹性波场成像值为
最终结果的多分量联合弹性逆时偏移成像方法在应用成像条件之前利用亥姆霍兹分解进
行波场分离，但是由此获得的纵波和横波相对于原始输入波场的振幅和相位均发生了变
化，使得波场分离结果保幅性不足。

[0003] 近些年来，解耦延拓方程法逐渐发展成为一种实用的获取纵、横波场的方法。解耦延拓方程法可以获取振幅和相位一致的解耦的纵波和横波，但是解耦后的纵、横波场均为
矢量场，利用这些矢量波场无法直接获取标量的成像结果，这给后续解释工作带来了困难。

发明内容

[0004] 为了解决矢量波场无法直接获取标量成像结果的问题，本发明提供弹性矢量逆时偏移成像方法，基于弹性矢量波场点积互相关的弹性矢量逆时偏移成像，可以获取标量形
式的弹性逆时偏移成像结果。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

[0006] 弹性矢量逆时偏移成像方法，步骤如下：

[0007] 步骤1：根据介质模型、给定的震源子波，实现波场正向外推，利用解耦延拓方程法获得解耦的纵、横波场；

[0008] 步骤2：根据介质模型，将多分量地震资料作为边值条件，实现地震波场的逆时外推，利用解耦延拓方程法获得解耦的纵、横波场；

[0009] 步骤3：利用震源波场照明补偿的矢量波场点积互相关成像条件进行成像，获得标量的成像结果；

[0010] 步骤4：对获得的成像结果进行低频噪音压制，获得最终的成像结果。

[0011] 相对于现有技术，本发明的有益效果如下：提供了一种弹性矢量逆时偏移成像实施方法，基于矢量点积构建的弹性波互相关成像条件可以利用矢量波场得到标量成像结
果，避免了由分量成像造成的成像剖面过多而难于进一步解释的困难。

附图说明

[0012] 图1是弹性矢量逆时偏移成像方法的流程示意图；

[0013] 图2-1是根据Marmosi2构建的弹性介质模型的纵波速度场；

[0014] 图2-2是根据Marmosi2构建的弹性介质模型的横波速度场；

[0015] 图3-1是在x方向上5.8千米至12.4千米区域内正向外推至1s时刻采用解耦延拓方程法分离后的震源波场的矢量纵波沿x方向的分量；

[0016] 图3-2是在x方向上5.8千米至12.4千米区域内正向外推至1s时刻采用解耦延拓方程法分离后的震源波场的矢量纵波沿z方向的分量；

[0017] 图3-3是在x方向上5.8千米至12.4千米区域内正向外推至1s时刻采用解耦延拓方程法分离后的震源波场的矢量横波沿x方向的分量；

[0018] 图3-4是在x方向上5.8千米至12.4千米区域内正向外推至1s时刻采用解耦延拓方程法分离后的震源波场的矢量横波沿z方向的分量；

[0019] 图4-1是在x方向上5.8千米至12.4千米区域内逆时延拓至1s时刻采用解耦延拓方程法分离后的检波波场的矢量纵波沿x方向的分量；

[0020] 图4-2是在x方向上5.8千米至12.4千米区域内逆时延拓至1s时刻采用解耦延拓方程法分离后的检波波场的矢量纵波沿z方向的分量；

[0021] 图4-3是在x方向上5.8千米至12.4千米区域内逆时延拓至1s时刻采用解耦延拓方程法分离后的检波波场的矢量横波沿x方向的分量；

[0022] 图4-4是在x方向上5.8千米至12.4千米区域内逆时延拓至1s时刻采用解耦延拓方程法分离后的检波波场的矢量横波沿z方向的分量；

[0023] 图5-1是采用矢量点积构建的弹性波互相关成像条件获得的在x方向上5.8千米至12.4千米区域内的PP成像剖面；

[0024] 图5-2是采用矢量点积构建的弹性波互相关成像条件获得的在x方向上5.8千米至12.4千米区域内的PS成像剖面；

[0025] 图5-3是采用矢量点积构建的弹性波互相关成像条件获得的在x方向上5.8千米至12.4千米区域内的SP成像剖面；

[0026] 图5-4是采用矢量点积构建的弹性波互相关成像条件获得的在x方向上5.8千米至12.4千米区域内的SS成像剖面；

[0027] 图6-1是最终的叠加以后并进行拉普拉斯滤波的PP成像剖面；

[0028] 图6-2是最终的叠加以后并进行拉普拉斯滤波的PS成像剖面；

[0029] 图6-3是最终的叠加以后并进行拉普拉斯滤波的SP成像剖面；

[0030] 图6-4是最终的叠加以后并进行拉普拉斯滤波的SS成像剖面。

具体实施方式

[0031] 如图1所示，弹性矢量逆时偏移方法，步骤如下：

[0032] 步骤1：根据介质模型、给定的震源子波，实现波场正向外推，利用解耦延拓方程法获得解耦的纵、横波场，具体方法如下：

[0033] (1)、根据预先设定的介质模型，加载震源子波，利用弹性波传播算子，实现地震波场的正向时间延拓，构建震源矢量波场：

[0034] 利用如下的一阶速度-应力弹性波方程

[0035]

[0036] 构建震源波场正向外推交错网格有限差分算子，其中ρ是密度，C是弹性介质刚度矩阵，v＝(vx,vy,vz)T表示质点振动速度矢量场，上标符号“T”表示转置，vx表示质点振动速度矢量场沿x方向的分量，vy表示质点振动速度矢量场沿y的分量，vz表示质点振动速度矢量
场沿z的分量，τ＝(σxx,σyy,σzz,τyz,τxz,τxy)T是应力张量，σxx、σyy和σzz是正应力，τyz、τxz和τxy是切应力，表示质点振动速度矢量场在时间方向上的导数，表示应力张量在时间方向上
的导数，L是微分矩阵，

[0037]

[0038] 其中，lx，ly和lz分别表示沿x，y和z方向上的导数，在各向同性介质中刚度矩阵C表示为

[0039]

[0040] 其中λ和μ是拉梅系数。对上述波动方程进行离散化得到如下的弹性波延拓算子：

[0041]

[0042] 其中，τS表示震源波场离散应力场，vS表示震源波场离散质点振动速度场，η是边界吸收系数，在目标区域内吸收系数η＝0，在边界吸收区域内吸收系数η＝200(0.5-0.5cos(πr/R))，r＝1,2,...,R，R是吸收层的厚度，π表示圆周率，Δt为时间采样间隔，nΔt表示整时间点，(n+1/2)Δt为半时间节点，n＝1,2,...,N，T0＝NΔt表示总的地震记录接收时长，Df和bD分别表示高阶交错网格有限差分矩阵算子，具体表达式为

[0043]

[0044] 和

[0045]

[0046] 其中和表示沿x方向的向前和向后交错网格差分格式，和表示沿y方向的向前和向后交错网格差分格式，其中和表示沿z方向的向前和向后交错网格差分格
式，具体格式如下：

[0047]

[0048]

[0049]

[0050]

[0051]

[0052]

[0053] 其中，Δx，Δy和Δz分别为沿x，y和z方向上的采样间隔，是2M阶交错网格有限差分系数，f(i,j,k)是空间网格点(i,j,k)的光滑函数。

[0054] (2)、在震源波场正向时间延拓过程中，利用解耦延拓方程法获得解耦的震源波场的纵、横波数据：

[0055] 在波场延拓过程中利用解耦延拓方程法获得解耦的纵、横波场数据，首先通过公式(3)计算震源波场纵波应力波场：

[0056]

[0057] 其中震源波场纵波应力场，表示纵波应力波场在时间方向上的导数，表示散度算子，再通过纵波应力场获得震源纵波的质点振动速度场：

[0058]

[0059] 其中表示震源波场纵波质点振动速度场，表示震源波场纵波的质点振动速度场在时间方向上的导数，表示梯度算子，表示震源波场纵波的质点振动
速度矢量场沿x方向的分量，表示震源波场纵波的质点振动速度矢量场沿y的分量，表
示震源波场纵波的质点振动速度矢量场沿z的分量，最后从震源总波场vS中减去震源波场
纵波场获得震源波场横波场，即

[0060]

[0061] 其中表示震源波场横波的质点振动速度场，表示震源波场横波的质点振动速度矢量场沿x方向的分量，表示震源波场横波的质点振动速度矢量场沿y
的分量，表示震源波场横波的质点振动速度矢量场沿z的分量。在说明书文字描述之外，
还可以在说明书附图中直观的体现本发明，附图3-1是对根据附图2-1和图2-2给定的速度
模型在x方向上5.8千米至12.4千米区域计算的弹性波场分离后得到的震源纵波场沿x方向
的分量；附图3-2是对根据附图2-1和图2-2给定的速度模型在x方向上5.8千米至12.4千米
区域计算的弹性波场分离后得到的震源纵波场沿z方向的分量；附图3-3是对根据附图2-1
和图2-2给定的速度模型在x方向上5.8千米至12.4千米区域计算的弹性波场分离后得到的
震源横波场沿x方向的分量，附图3-4是对根据附图2-1和图2-2给定的速度模型在x方向上
5.8千米至12.4千米区域计算的弹性波场分离后得到的震源横波场沿z方向的分量。从附图
3-1至附图3-4可以明显看到波场被分离开来。

[0062] 步骤2：根据介质模型，将多分量地震资料作为边值条件，实现地震波场的逆时外推，利用解耦延拓方程法获得解耦的纵、横波场，具体方法如下：

[0063] (1)、根据预先设定的介质模型，将地面记录的多分量地震资料作为边值条件，利用弹性波传播算子，实现地震波场的逆时延拓，构建检波矢量波场：

[0064] 将多分量地震数据当作边值条件，加载到如下的逆时外推方程中

[0065]

[0066] 其中，τR表示检波波场离散应力场，vR表示检波波场离散质点振动速度场，η是边界吸收系数，在目标区域内吸收系数η＝0，在边界吸收区域内吸收系数η＝200(0.5-0.5cos(πr/R))，r＝1,2,...,R，R是吸收层的厚度，π表示圆周率，Δt为时间采样间隔，nΔt表示整时间点，(n+1/2)Δt为半时间节点，n＝1,2,...,N，T0＝NΔt表示总的地震记录接收时长，Df和Db分别表示高阶交错网格有限差分矩阵算子，具体表达式为

[0067]

[0068] 和

[0069]

[0070] 其中和表示沿x方向的向前和向后交错网格差分格式，和表示沿y方向的向前和向后交错网格差分格式，其中和表示沿z方向的向前和向后交错网格差分
格式，具体格式如下：

[0071]

[0072]

[0073]

[0074]

[0075]

[0076]

[0077] 其中，Δx，Δy和Δz分别为沿x，y和z方向上的采样间隔，是2M阶交错网格有限差分系数，f(i,j,k)是空间网格点(i,j,k)的光滑函数。

[0078] (2)、在检波波场逆时延拓过程中，利用解耦延拓方程法获得解耦的检波波场的纵、横波数据：

[0079] 在波场延拓过程中利用解耦延拓方程法获得解耦的纵、横波场数据，首先通过公式(7)计算检波波场纵波应力场：

[0080]

[0081] 其中检波波场纵波应力场，表示检波波场纵波应力场在时间方向上的导数，表示散度算子，再通过检波波场纵波应力场获得检波波场纵波的质点振动速度场：

[0082]

[0083] 其中表示检波波场纵波质点振动速度场，表示检波波场纵波的质点振动速度场在时间方向上的导数，表示梯度算子，表示检波波场纵波的质点振动
速度矢量场沿x方向的分量，表示检波波场纵波的质点振动速度矢量场沿y的分量，表
示检波波场纵波的质点振动速度矢量场沿z的分量，最后从检波波场总波场vR中减去检波
波场纵波场获得检波波场横波场，即

[0084]

[0085] 其中表示检波波场横波的质点振动速度场，表示检波波场横波的质点振动速度矢量场沿x方向的分量，表示检波波场横波的质点振动速度矢量场沿
y的分量，表示检波波场横波的质点振动速度矢量场沿z的分量。附图4-1是检波波场通过
解解耦延拓方程法得到的矢量纵波场沿x方向的分量；附图4-2是检波波场通过解耦延拓方
程法得到的矢量纵波场沿z方向的分量；附图4-3是检波波场通过解耦延拓方程法得到的矢
量横波场沿x方向的分量，附图4-4是检波波场通过解耦延拓方程法得到的矢量横波场沿z
方向的分量。从附图4-1至附图4-4可以明显看到波场被分离开来。

[0086] 步骤3：利用震源波场照明补偿的矢量波场点积互相关成像条件进行成像，获得标量的成像结果，具体方法如下：

[0087] 利用步骤1得到的震源波场解耦纵、横波与步骤2得到的检波波场解耦纵、横波进行如下的

[0088]

[0089] 矢量点积互相关成像，并进行震源照明补偿，得到多分量地震资料弹性矢量逆时偏移标量成像结果。其中IPP表示PP成像结果，IPS是PS成像结果，ISP是SP成像结果，ISS是SS成像结果，t表示时间，T0表示地震记录接收时长，表示震源波场纵波质点振
动速度场，表示震源波场纵波的质点振动速度矢量场沿x方向的分量，表示震源波场
纵波的质点振动速度矢量场沿y的分量，表示震源波场纵波的质点振动速度矢量场沿z的
分量，表示检波波场纵波质点振动速度场，表示检波波场纵波的质点振
动速度矢量场沿x方向的分量，表示检波波场纵波的质点振动速度矢量场沿y的分量，
表示检波波场纵波的质点振动速度矢量场沿z的分量，表示震源波场横波
的质点振动速度场，表示震源波场横波的质点振动速度矢量场沿x方向的分量，表示
震源波场横波的质点振动速度矢量场沿y的分量，表示震源波场横波的质点振动速度矢
量场沿z的分量，表示检波波场横波的质点振动速度场，表示检波波场
横波的质点振动速度矢量场沿x方向的分量，表示检波波场横波的质点振动速度矢量场
沿y的分量，表示检波波场横波的质点振动速度矢量场沿z的分量，符号·表示矢量点积。
在说明书文字描述之外，还可以在说明书附图中直观的体现本发明，图5-1是利用基于照明
补偿的矢量点积构建的弹性波互相关成像条件获得的PP成像剖面；图5-2是利用基于照明
补偿的矢量点积构建的弹性波互相关成像条件获得的PS成像剖面；图5-3是利用基于照明
补偿的矢量点积构建的弹性波互相关成像条件获得的SP成像剖面；图5-4是利用基于照明
补偿的矢量点积构建的弹性波互相关成像条件获得的SS成像剖面。

[0090] 步骤4：对获得的成像结果进行低频噪音压制，具体实施方法如下：

[0091] 利用如下拉普拉斯滤波算法

[0092]

[0093] 对成像剖面进行滤波处理，得到最终的成像结果。其中表示拉普拉斯算子，和分别是进行拉普拉斯滤波后的PP、PS、SP和SS成像剖面。图6-1是最
终的叠加并进行拉普拉斯滤波的PP成像剖面。图6-2是最终的叠加并进行拉普拉斯滤波的
PS成像剖面，图6-3是最终的叠加并进行拉普拉斯滤波的SP成像剖面，图6-4是最终的叠加
并进行拉普拉斯滤波的SS成像剖面。

标题	发布/更新时间	阅读量
转移的定时-专利编号CN1335036A	2020-05-11	181
时移视频通信-专利编号CN102577367A	2020-05-12	221
一种时间相移器-专利编号CN108871220A	2020-05-13	325
时间偏移估计-专利编号CN108369809A	2020-05-11	783
时间偏移估计-专利编号CN111095404A	2020-05-11	285
实时协议流迁移-专利编号CN101690136A	2020-05-12	182
转移的定时-专利编号CN1212041C	2020-05-11	1074
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