一種地震疊前偏移成像方法技術

本發明專利技術涉及一種地震疊前偏移成像方法，包括以下步驟：1）通過掃描地震記錄得到觀測系統信息和數據特征，計算得到偏移初始參數：2）從炮點位置發射高斯束中心射線，并計算其射線附近區域內的走時和振幅加權因子：3）從檢波點波場的各個高斯束中心位置發射射線，并計算其射線附近區域內的走時和振幅加權因子：4)利用炮點處的高斯束和檢波點位置的高斯束到地下某點處的走時和振幅加權因子，將地震記錄按走時信息和振幅加權因子信息歸位到該位置處：5）對每一個炮地震記錄均重復步驟1）至步驟4），得到所有炮的偏移結果，并按照相應的位置疊加，即得到該炮集的偏移疊加結果，再濾除波場路經上的假象，得到最終偏移結果。本發明專利技術能夠快速得到重點目標區域的偏移成像，可以廣泛用于各種油氣勘探過程中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種地下結構成像方法，特別是關于一種用于油氣勘探領域的地震疊前偏移成像方法。
技術介紹
地震勘探是·油氣勘探領域中最重要的方法之一，地震勘探獲得的地震波資料需要經過一系列的處理最終才能得到反映地下結構信息的地震剖面，而地震偏移成像技術是地震數據處理過程中最終獲得地震成像剖面的重要環節。隨著油氣勘探形勢的需要和計算機軟硬件的發展，地震偏移成像技術隨之更新換代，地震偏移成像技術經歷了從手工偏移到計算機數字偏移，疊后偏移到疊前偏移，時間域偏移到深度域偏移的階段。疊前深度域偏移可以對復雜的地質構造進行更為精確的成像，在過去的幾十年時間內，產生了許多具有各自優勢的偏移算法，如射線類方法，單程波偏移方法，逆時偏移方法等，其中射線類方法對速度模型要求不高，而且具有明顯的計算效率優勢。但是傳統的射線類方法也有著明顯的缺陷，如多路徑問題和焦散區的影響等。因此，針對其缺陷，在傳統射線基礎上發展出了高斯束偏移方法。高斯束是波動方程在特定射線附近的高頻近似解，利用高斯束作為偏移的基本工具可以克服標準射線方法在不規則區域(如焦散點，臨界點等)失效的缺陷。高斯束偏移具有射線方法的高效靈活的特點，又保留了波場的動力學特征。相比代表常規射線方法的KirchhofT(柯西霍夫)偏移方法，高斯束偏移方法能處理多路徑的問題和克服焦散區的影響；相比單程波偏移方法，高斯束偏移方法沒有角度限制，能處理大傾角構造，并能對回轉波成像；相比逆時偏移方法，高斯束偏移方法的計算效率高，對速度模型的精確性要求不高，能處理高頻數據，容易實現針對目標區域的成像處理。盡管高斯束偏移方法同其他偏移方法相比有諸多優點，但是由于其本身算法復雜，初始參數難選，計算策略的多樣性等問題，影響了高斯束作為偏移方法的發展和應用。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種能夠全自動優選參數，即使在不熟悉高斯束理論的情況下，也能快速地得到高質量成像剖面的地震疊前偏移成像方法。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案，包括以下步驟1)通過掃描地震記錄得到觀測系統信息和數據特征，計算得到偏移初始參數①掃描所需偏移的全部地震記錄，提取出觀測系統信息、采樣信息和有效頻帶范圍；②由觀測系統信息中的炮間距，檢波器間距，結合計算效率和成像精度的綜合考慮，計算出偏移孔徑；③針對單炮數據偏移計算，掃描該炮數據偏移孔徑內的速度模型，得到速度模型的最大速度、最小速度和平均速度，并結合地震記錄的有效頻帶，計算出每個高斯束的初始寬度和高斯束中心位置；④依據偏移孔徑、最大偏移距和速度模型的規模，估算出最大旅行時和射線的出射角范圍由檢波器和炮點位置處的地層速度、地震記錄的有效頻帶范圍、高斯束的初始寬度和出射角范圍，計算出高斯束中心射線的個數，以及每條射線的出射角度，并依據估算出的最大旅行時和地震記錄的采樣間隔，計算出高斯束中心射線的采樣間隔；⑥依據高斯束的初始寬度，計算出高斯窗大小，并以每個高斯束中心位置為中心點，對高斯窗中的地震記錄做高斯窗函數衰減并做傾斜疊加，將地震記錄由(offset, t)域轉換到(p, tau)域；其中offset是偏移距，t是時間，P是射線參數，每一個P對應每一條射線的出射角度，tau的實部對應的是中心射線沿射線中心坐標系經過的走時，tau的虛部是沿射線中心坐標系垂向方向的距離；2)從炮點位置發射高斯束中心射線，并計算其射線附近區域內的走時和振幅加權因子①以炮點位置為高斯束中心點，按照步驟I)中的步驟⑤計算出的射線角度射出N條射線，將偏移孔徑內的計算區域劃分成各個粗網格；②對所有射線進行計算，從每條射線的出射點開始按時間步進的方式遞歸地計算出射線的有效振幅區域內的各個點的走時和垂向距離，并由垂向距離計算得到振幅加權因子；3)從檢波點波場的各個高斯束中心位置發射射線，并計算其射線附近區域內的走時和振幅加權因子①以步驟I)中的步驟③計算出來的各個高斯束中心位置為中心，按照步驟I)中的步驟⑤計算出的射線角度分別射出N條射線，將偏移孔徑內的計算區域劃分成各個粗網格，按照步驟2)中的步驟②，從每條射線的出射點開始按時間步進的方式遞歸地計算出射線的有效振幅區域內的各個點的走時和垂向距離，并由垂向距離計算得到振幅加權因子；②將偏移孔徑內的各個點，以各個高斯束中心位置為出射點的各個射線的走時，與以炮點位置為出射點的各個射線的走時相加；以各個高斯束中心位置為出射點的各個射線的振幅加權因子，與以炮點位置為出射點的各個射線的振幅加權因子相乘，即得到該點對應的不同高斯束中心，不同角度的高斯束的走時和振幅加權因子；4)利用炮點處的高斯束和檢波點位置的高斯束到地下某點處的走時和振幅加權因子，將地震記錄按走時信息和振幅加權因子信息歸位到該位置處①將步驟3)的步驟②計算得到的走時和振幅加權因子，取相應的高斯束中心處的(p，tau)域的地震記錄，按照射線出射角度、走時和振幅加權因子，歸位至該點處；②將所有的高斯束中心、所有角度的高斯束對偏移孔徑內地下各點的貢獻疊加，即得到單炮偏移結果；5)對每一個炮地震記錄均重復步驟I)至步驟4)，得到所有炮的偏移結果，并按照相應的位置疊力口，即得到該炮集的偏移疊加結果，再濾除波場路經上的假象，得到最終偏移結果。所述步驟2)的步驟②中，在計算走時和垂向距離時，對計算偏移區域的笛卡爾坐標系中各網格點對應射線路經中垂向距離最近的點的搜索，采用圓球分段遞歸方式搜索，先將射線路經劃分成多個不同半徑的區段，再找到垂向距離最近的點存在的區段，在該區段中搜索出垂向距離最近的點，并得到笛卡爾坐標系中該網格點對應這條射線的走時和垂向距離。 其中步驟2)的步驟②和步驟3)的步驟①中，所述有效振幅區域是指大于中心射線處能量的1%的區域。其中步驟5)中，濾除波場路經上的假象是指對偏移疊加結果進行拉普拉斯濾波，去除波場路徑上的低頻假象。本專利技術由于采用以上技術方案，其具有以下優點1、本專利技術由于是依據觀測系統信息和資料本身的數據特征，自動優選偏移初始參數，使用全波至的高斯束疊加策略，并采用高效的遞歸算法計算射線附近區域波場和搜索點與射線的關系，因此容易實現針對目標區域和特定路徑角度的偏移，即使是在不熟悉高斯束理論的情況下，也能較快速的得到高質量的偏移成像剖面。2、本專利技術由于采用以射線方法為基礎，又具有波場的動力學特征的高斯束為偏移工具，因此對速度模型不敏感，降低了對速度建模的要求，更適合處理常規實際資料。3、本專利技術由于采用粗網格遞歸方法計算射線附近有效范圍內的區域，使得計算量大為減少，因此提高了計算效率。4、本專利技術由于在計算點與射線的關系、搜索笛卡爾坐標系下網格點對特定射線路徑的最短距離時，采用的是圓球分段遞歸的方式，因此大幅減少了搜索量，提高了計算效率。5、本專利技術由于采用全波至的高斯束疊加方法，雖然比用最陡降速法求得最小走時的方法效率低，但能保證多波至的正確歸位和成像精度，并且能夠容易地處理特定目標和特定角度的偏移，因此更為靈活。本專利技術提出的全自動優選參數的高效高精度高斯束疊前偏移方法，可以很方便地實現針對特定目標區域的偏移，能快速得到重點目標區域的偏移成像，為下一步的處理提供指導，它可以廣泛用于各種油氣勘探過程中。附圖說明·圖I是本專利技術高斯波束2是本專利技術利用高斯束作為偏移工具的原本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種地震疊前偏移成像方法，包括以下步驟：1）通過掃描地震記錄得到觀測系統信息和數據特征，計算得到偏移初始參數：①掃描所需偏移的全部地震記錄，提取出觀測系統信息、采樣信息和有效頻帶范圍；②由觀測系統信息中的炮間距，檢波器間距，結合計算效率和成像精度的綜合考慮，計算出偏移孔徑；③針對單炮數據偏移計算，掃描該炮數據偏移孔徑內的速度模型，得到速度模型的最大速度、最小速度和平均速度，并結合地震記錄的有效頻帶，計算出每個高斯束的初始寬度和高斯束中心位置；④依據偏移孔徑、最大偏移距和速度模型的規模，估算出最大旅行時和射線的出射角范圍；⑤由檢波器和炮點位置處的地層速度、地震記錄的有效頻帶范圍、高斯束的初始寬度和出射角范圍，計算出高斯束中心射線的個數，以及每條射線的出射角度，并依據估算出的最大旅行時和地震記錄的采樣間隔，計算出高斯束中心射線的采樣間隔；⑥依據高斯束的初始寬度，計算出高斯窗大小，并以每個高斯束中心位置為中心點，對高斯窗中的地震記錄做高斯窗函數衰減并做傾斜疊加，將地震記錄由(offset,t)域轉換到（p,tau）域；其中offset是偏移距，t是時間，p是射線參數，每一個p對應每一條射線的出射角度，tau的實部對應的是中心射線沿射線中心坐標系經過的走時，tau的虛部是沿射線中心坐標系垂向方向的距離；2）從炮點位置發射高斯束中心射線，并計算其射線附近區域內的走時和振幅加權因子：①以炮點位置為高斯束中心點，按照步驟1）中的步驟⑤計算出的射線角度射出N條射線，將偏移孔徑內的計算區域劃分成各個粗網格；②對所有射線進行計算，從每條射線的出射點開始按時間步進的方式遞歸地計算出射線的有效振幅區域內的各個點的走時和垂向距離，并由垂向距離計算得到振幅加權因子；3）從檢波點波場的各個高斯束中心位置發射射線，并計算其射線附近區域內的走時和振幅加權因子：①以步驟1）中的步驟③計算出來的各個高斯束中心位置為中心，按照步驟1）中的步驟⑤計算出的射線角度分別射出N條射線，將偏移孔徑內的計算區域劃分成各個粗網格，按照步驟2）中的步驟②，從每條射線的出射點開始按時間步進的方式遞歸 地計算出射線的有效振幅區域內的各個點的走時和垂向距離，并由垂向距離計算得到振幅加權因子；②將偏移孔徑內的各個點，以各個高斯束中心位置為出射點的各個射線的走時，與以炮點位置為出射點的各個射線的走時相加；以各個高斯束中心位置為出射點的各個射線的振幅加權因子，與以炮點位置為出射點的各個射線的振幅加權因子相乘，即得到該點對應的不同高斯束中心，不同角度的高斯束的走時和振幅加權因子；4)利用炮點處的高斯束和檢波點位置的高斯束到地下某點處的走時和振幅加權因子，將地震記錄按走時信息和振幅加權因子信息歸位到該位置處：①將步驟3）的步驟②計算得到的走時和振幅加權因子，取相應的高斯束中心處的（p,tau）域的地震記錄，按照射線出射角度、走時和振幅加權因子，歸位至該點處；②將所有的高斯束中心、所有角度的高斯束對偏移孔徑內地下各點的貢獻疊加，即得到單炮偏移結果；5）對每一個炮地震記錄均重復步驟1）至步驟4），得到所有炮的偏移結果，并按照相應的位置疊加，即得到該炮集的偏移疊加結果，再濾除波場路經上的假象，得到最終偏移結果。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉伊克，胡昊，常旭，王一博，
申請(專利權)人：中國科學院地質與地球物理研究所，
類型：發明
國別省市：