专利名称：一种陡倾角地层及裂缝地震偏移方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及针对陡倾角地层及裂缝的地震数据叠前深度偏移成像方法，具体来说就是一种利用双反射叠前偏移方法、实现针对陡倾角地层及裂缝成像的地震偏移方法和装置。
背景技术：
长期以来，陡倾角地层及裂缝地震成像难题都是制约复杂构造区地震勘探进程的瓶颈，尤其是裂缝成像对于天然气勘探具有重要意义，但是传统叠前深度偏移方法在解决陡倾角地层及裂缝地震成像问题时存在很多困难。传统叠前深度偏移方法一般是利用一次反射波进行成像，而将其它类型的地震波视为噪音，所谓的一次反射波如图Ia所示，其波场传播路径为炮点10-地下反射层12-检波点14，如果要利用一次反射波对陡倾角地层或裂缝进行成像，就必须直接记录到来自这些陡倾角地层或裂缝的反射波，但是这就要求地震野外采集数据的孔径非常大，而采用常规地震勘探方法，极少有可能记录到这些反射波。而图Ib和图Ic所示为双反射波，根据两次反射发生次序的不同，双反射波可以分为两大类HV型双反射波(图Ib所示)和VH型双反射波(图Ic所示)。与传统的一次反射波不同，对于HV型双反射波(图Ib所示)而言， 其传播路径为炮点10-地下水平界面16-陡倾角地层或裂缝18-检波点14 ；对于VH型双反射波(图Ic)而言，其传播路径为炮点10-陡倾角地层或裂缝18-地下水平界面16-检波点14，基于双反射波的上述传播特性，能够实现针对陡倾角地层及裂缝的偏移成像，而正演模拟研究也表明了该类地震波的存在，同时，利用双反射波对陡倾角地层及裂缝进行偏移成像时，地震采集数据的孔径可以相当小，一般的野外采集设计均能满足要求。而传统叠前深度偏移方法在面对陡倾角地层及裂缝地震成像问题时存在以下困难首先，传统的KirchhofT积分法和单程波叠前深度偏移方法由于自身算法的限制，仅能够对一次反射波进行成像，无法实现与陡倾角地层及裂缝相关的双反射波的偏移成像；其次，逆时偏移虽然是基于对双程声波方程的直接求解，能够对包括双反射波在内的不同类型的地震波均能准确成像、且无倾角限制，但是在面对实际地震资料陡倾角裂缝偏移成像问题时，仍然遇到很多困难由于逆时偏移为全波场成像，不压制一次反射波的能量，而一次波的能量要比双反射波强得多，从而会掩盖与陡倾角裂缝相关的双反射波成像能量；同时，逆时偏移需要非常大的计算量，并且对速度模型精度要求极高，但逆时偏移本身无法提供有效的速度建模方法。
发明内容
本发明实施例是提供一种具有较高计算效率、专门针对陡倾角地层及裂缝成像的地震数据叠前偏移方法和装置。
为达上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种陡倾角地层及裂缝地震偏移方法，所述方法包括输入地震数据，所述地震数据包括通过预处理得到的共炮点道集地震数据、深度域偏移速度模型以及常规叠前深度偏移结果；利用所述常规叠前深度偏移结果，在深度域定义一个基础地下水平反射层；对输入的所述共炮点道集地震数据进行重新排列，生成共检波点道集地震数据， 所述共炮点道集地震数据用于HV型双反射波的叠前偏移，所述共检波点道集地震数据用于对VH型双反射波的叠前偏移；利用保幅傅里叶有限差分延拓算子并采用所述深度域偏移速度模型对所述共炮点道集地震数据进行逐层延拓处理，得到延拓后的共炮点道集地震数据；利用有限差分旅行时计算方法并采用所述深度域偏移速度模型，同时根据所述基础地下水平反射层，计算HV型双反射波偏移中需要的第一旅行时信息；根据所述延拓后的共炮点道集地震数据和所述第一旅行时信息，并利用成像条件对HV型双反射波以步长Δ ζ进行逐层成像，得到HV型双反射波的偏移结果；利用保幅傅里叶有限差分延拓算子并采用所述深度域偏移速度模型对所述共检波点道集地震数据进行逐层延拓处理，得到延拓后的共检波点道集地震数据；利用有限差分旅行时计算方法并采用所述深度域偏移速度模型，同时根据所述基础地下水平反射层，计算VH型双反射波偏移中需要的第二旅行时信息；根据所述延拓后的共检波点道集地震数据和所述第二旅行时信息，并利用成像条件对VH型双反射波以步长Δ ζ进行逐层成像，得到VH型双反射波的偏移结果；对所述HV型双反射波的偏移结果和所述VH型双反射波的偏移结果进行叠加成像，获得目标区的陡倾角地层及裂缝成像结果。另一方面，为达上述目的，本发明实施例提供了一种陡倾角地层及裂缝地震偏移装置，所述装置包括地震数据输入单元，用于输入地震数据，所述地震数据包括通过预处理得到的共炮点道集地震数据、深度域偏移速度模型以及常规叠前深度偏移结果；基础地下水平反射层定义单元，用于利用所述常规叠前深度偏移结果，在深度域定义一个基础地下水平反射层；共检波点道集地震数据生成单元，用于对输入的所述共炮点道集地震数据进行重新排列，生成共检波点道集地震数据，所述共炮点道集地震数据用于HV型双反射波的叠前偏移，所述共检波点道集地震数据用于对VH型双反射波的叠前偏移；共炮点道集地震数据延拓处理单元，用于利用保幅傅里叶有限差分延拓算子并采用所述深度域偏移速度模型对所述共炮点道集地震数据进行逐层延拓处理，得到延拓后的共炮点道集地震数据；第一旅行时信息计算单元，用于利用有限差分旅行时计算方法并采用所述深度域偏移速度模型，同时根据所述基础地下水平反射层，计算HV型双反射波偏移中需要的第一旅行时信息；HV型双反射波的偏移结果生成单元，用于根据所述延拓后的共炮点道集地震数据和所述第一旅行时信息，并利用成像条件对HV型双反射波以步长Δ ζ进行逐层成像，得到HV型双反射波的偏移结果；共检波点道集地震数据延拓处理单元，用于利用保幅傅里叶有限差分延拓算子并采用所述深度域偏移速度模型对所述共检波点道集地震数据进行逐层延拓处理，得到延拓后的共检波点道集地震数据；第二旅行时信息计算单元，用于利用有限差分旅行时计算方法并采用所述深度域偏移速度模型，同时根据所述基础地下水平反射层，计算VH型双反射波偏移中需要的第二旅行时信息；VH型双反射波的偏移结果生成单元，用于根据所述延拓后的共检波点道集地震数据和所述第二旅行时信息，并利用成像条件对VH型双反射波以步长Δζ进行逐层成像，得到VH型双反射波的偏移结果；陡倾角地层及裂缝成像结果生成单元，用于对所述HV型双反射波的偏移结果和所述VH型双反射波的偏移结果进行叠加成像，获得目标区的陡倾角地层及裂缝成像结果。本发明实施例提供的上述方法及装置的有益技术效果在于本发明实施例基于双反射叠前偏移方法，实现了专门针对陡倾角地层及裂缝的地震成像，该方法将与陡倾角地层及裂缝相关的双反射波作为有效信号，对包括一次反射波在内的其它各种类型的地震波进行压制，从而能够得到高质量的陡倾角地层及裂缝成像结果。同时，本发明实施例在实现双反射叠前偏移方法的过程中，采用保幅傅里叶有限差分算子进行延拓，并采用有限差分方法进行旅行时计算，因此，本发明实施例的方法及装置具有较好的保幅性和横向变速适应能力。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图Ia是现有技术的一次反射波的示意图；图Ib是现有技术的HV型双反射波的示意图；图Ic是现有技术的VH型双反射波的示意图；图2是本发明实施例的陡倾角地层及裂缝地震偏移方法的流程图；图加是本发明实施例的有限差分旅行时计算的矩形网格示意图；图3a是本发明实施例的陡倾角地层速度模型；图北是本发明实施例的陡倾角地层模型的双反射偏移结果；图如是本发明实施例的裂缝速度模型；图4b是本发明实施例的裂缝模型的双反射偏移结果；图5是本发明实施例的陡倾角地层及裂缝地震偏移装置的功能框图；图6是本发明实施例的共炮点道集地震数据延拓处理单元508的具体功能框图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例是提供一种具有较高计算效率、专门针对陡倾角地层及裂缝成像的地震数据叠前偏移新方法。图2为本发明实施例的一种陡倾角地层及裂缝地震偏移方法的流程图。如图2所示，本发明实施例的双反射叠前偏移方法，具体步骤包括202、输入地震数据，所述地震数据包括通过对野外采集的地震数据进行预处理得到的共炮点道集地震数据、通过常规叠前深度偏移处理得到的深度域偏移速度模型以及常规叠前深度偏移结果；204、利用常规叠前深度偏移结果，在深度域定义一个基础地下水平反射层；该水平反射层的深度应该大于所要研究的陡倾角地层或裂缝的深度，并且应是一个强反射层位，同时还应是偏移速度模型的层位之一。另外，该水平层不一定是完全水平的反射层位，可以是局部带有一定倾角的强反射界面。206、将步骤202中输入的共炮点道集地震数据进行重新排列，生成共检波点道集地震数据，这两种道集数据分别用于不同类型双反射波的叠前偏移，从而能够保证程序实现的一致性；在本发明实施例中，为了程序实现的一致性，对于HV和VH两种不同类型的双反射波分别采用不同类型的地震数据进行偏移处理首先，HV型双反射波(图lb)的传播路径为炮点-地下水平界面-陡倾角地层或裂缝-检波点，对于该类双反射波，采用共炮点道集地震数据进行偏移处理；而VH型双反射波(图Ic)的传播路径为炮点-陡倾角地层或裂缝-地下水平界面-检波点，对于该类双反射波，采用共检波点道集地震数据进行偏移处理。208、利用保幅傅里叶有限差分延拓算子对共炮点道集地震数据进行逐层延拓处理；在本发明实施例中，对于HV型双反射波，利用共炮点道集地震数据^； 行偏移处理，首先选取延拓算子对每一个共炮点道集地震数据以步长△ ζ进行逐层延拓，延拓过程中所用到的速度模型为步骤202中输入的深度域偏移速度模型。在本发明实施例中，延拓算子采用的是保幅傅里叶有限差分延拓算子，该算子兼有相移法和有限差分方法的优点， 对于地下剧烈横向变速具有很强的适应能力，同时通过增加振幅恢复项能够有效提高偏移结果的保幅性，并且能够补偿地震波传播过程中的能量损失，尤其是有利于改善深层成像质量。对共炮点道集地震数据戶“Hi)利用保幅傅里叶有限差分算子进行延拓的具体实现过程如下所示首先，输入共炮点道集数据的单程波场，根据公式(1)，计算得到对应的声压波场ps{x,z,m) = J^lps{x,z,m)⑴其中
权利要求
1.一种陡倾角地层及裂缝地震偏移方法，其特征在于，所述方法包括输入地震数据，所述地震数据包括通过预处理得到的共炮点道集地震数据、深度域偏移速度模型以及常规叠前深度偏移结果；利用所述常规叠前深度偏移结果，在深度域定义一个基础地下水平反射层； 对输入的所述共炮点道集地震数据进行重新排列，生成共检波点道集地震数据，所述共炮点道集地震数据用于HV型双反射波的叠前偏移，所述共检波点道集地震数据用于对 VH型双反射波的叠前偏移；利用保幅傅里叶有限差分延拓算子并采用所述深度域偏移速度模型对所述共炮点道集地震数据进行逐层延拓处理，得到延拓后的共炮点道集地震数据；利用有限差分旅行时计算方法并采用所述深度域偏移速度模型，同时根据所述基础地下水平反射层，计算HV型双反射波偏移中需要的第一旅行时信息；根据所述延拓后的共炮点道集地震数据和所述第一旅行时信息，并利用成像条件对HV 型双反射波以步长Δ ζ进行逐层成像，得到HV型双反射波的偏移结果；利用保幅傅里叶有限差分延拓算子并采用所述深度域偏移速度模型对所述共检波点道集地震数据进行逐层延拓处理，得到延拓后的共检波点道集地震数据；利用有限差分旅行时计算方法并采用所述深度域偏移速度模型，同时根据所述基础地下水平反射层，计算VH型双反射波偏移中需要的第二旅行时信息；根据所述延拓后的共检波点道集地震数据和所述第二旅行时信息，并利用成像条件对 VH型双反射波以步长Δ ζ进行逐层成像，得到VH型双反射波的偏移结果；对所述HV型双反射波的偏移结果和所述VH型双反射波的偏移结果进行叠加成像，获得目标区的陡倾角地层及裂缝成像结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基础地下水平反射层的深度大于所要研究的陡倾角地层或裂缝的深度，所述基础地下水平反射层是一个强反射层位，并且是所述深度域偏移速度模型的层位之一。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基础地下水平反射层是水平的反射层位，或者是局部带有一定倾角的强反射界面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用保幅傅里叶有限差分延拓算子并采用所述深度域偏移速度模型对所述共炮点道集地震数据进行逐层延拓处理，得到延拓后的共炮点道集地震数据包括根据输入的共炮点道集数据的单程波场，获得对应的声压波场 根据所述声压波场，获得针对背景速度的相移项； 根据所述针对背景速度的相移项，获得针对背景速度的振幅恢复项； 根据所述针对背景速度的振幅恢复项，获得针对变速扰动的时移项； 根据所述针对变速扰动的时移项，获得针对变速扰动的振幅恢复项； 根据所述针对变速扰动的振幅恢复项，获得有限差分补偿项； 根据所述有限差分补偿项，获得有限差分补偿的振幅恢复项，其中所述有限差分补偿的振幅恢复项为延拓后的共炮点道集地震数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一旅行时信息为=Thv= T1 (s， h)+T2(h，ο)，其中，T1 (s，h)为从炮点s到所述基础地下水平反射层上反射点h的旅行时，T2(h, ο)为从所述基础地下水平反射层上反射点h到地下目标成像网格点ο的旅行时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二旅行时信息为TVH= T1 (r， h)+T2(h，o)，其中，T1 (r,h)为从检波点r到所述基础地下水平反射层上反射点h的旅行时， T2(h, ο)为从所述基础地下水平反射层上反射点h到地下目标成像网格点ο的旅行时。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用有限差分旅行时计算方法并采用所述深度域偏移速度模型，同时根据所述基础地下水平反射层，计算HV型双反射波偏移中需要的第一旅行时信息包括采用所述有限差分旅行时计算方法分别计算所述T1 (s，h)和所述T2 (h，ο)，所述有限差分进行旅行时计算方法包括如下关系式
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标区的陡倾角地层及裂缝成像结果满足下列关系式I (nx, nz) = Ihv (nx, nz)+IVH(nx, nz)其中，I(nx，nz)表示目标区的陡倾角地层及裂缝成像结果，Ihv (ηχ,ηζ)表示HV型双反射波偏移结果，Ivh(nx, nz)表示VH型双反射波偏移结果。
9.一种陡倾角地层及裂缝地震偏移装置，其特征在于，所述装置包括地震数据输入单元，用于输入地震数据，所述地震数据包括通过预处理得到的共炮点道集地震数据、深度域偏移速度模型以及常规叠前深度偏移结果；基础地下水平反射层定义单元，用于利用所述常规叠前深度偏移结果，在深度域定义一个基础地下水平反射层；共检波点道集地震数据生成单元，用于对输入的所述共炮点道集地震数据进行重新排列，生成共检波点道集地震数据，所述共炮点道集地震数据用于HV型双反射波的叠前偏移，所述共检波点道集地震数据用于对VH型双反射波的叠前偏移；共炮点道集地震数据延拓处理单元，用于利用保幅傅里叶有限差分延拓算子并采用所述深度域偏移速度模型对所述共炮点道集地震数据进行逐层延拓处理，得到延拓后的共炮点道集地震数据；第一旅行时信息计算单元，用于利用有限差分旅行时计算方法并采用所述深度域偏移速度模型，同时根据所述基础地下水平反射层，计算HV型双反射波偏移中需要的第一旅行时信息；HV型双反射波的偏移结果生成单元，用于根据所述延拓后的共炮点道集地震数据和所述第一旅行时信息，并利用成像条件对HV型双反射波以步长Δ ζ进行逐层成像，得到HV型双反射波的偏移结果；共检波点道集地震数据延拓处理单元，用于利用保幅傅里叶有限差分延拓算子并采用所述深度域偏移速度模型对所述共检波点道集地震数据进行逐层延拓处理，得到延拓后的共检波点道集地震数据；第二旅行时信息计算单元，用于利用有限差分旅行时计算方法并采用所述深度域偏移速度模型，同时根据所述基础地下水平反射层，计算VH型双反射波偏移中需要的第二旅行时信息；VH型双反射波的偏移结果生成单元，用于根据所述延拓后的共检波点道集地震数据和所述第二旅行时信息，并利用成像条件对VH型双反射波以步长Δ ζ进行逐层成像，得到VH 型双反射波的偏移结果；陡倾角地层及裂缝成像结果生成单元，用于对所述HV型双反射波的偏移结果和所述 VH型双反射波的偏移结果进行叠加成像，获得目标区的陡倾角地层及裂缝成像结果。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述基础地下水平反射层的深度大于所要研究的陡倾角地层或裂缝的深度，所述基础地下水平反射层是一个强反射层位，并且是所述深度域偏移速度模型的层位之一。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述基础地下水平反射层是水平的反射层位，或者是局部带有一定倾角的强反射界面。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述共炮点道集地震数据延拓处理单元具体包括第一计算模块，用于根据输入的共炮点道集数据的单程波场，获得对应的声压波场 第二计算模块，用于根据所述声压波场，获得针对背景速度的相移项； 第三计算模块，用于根据所述针对背景速度的相移项，获得针对背景速度的振幅恢复项；第四计算模块，用于根据所述针对背景速度的振幅恢复项，获得针对变速扰动的时移项；第五计算模块，用于根据所述针对变速扰动的时移项，获得针对变速扰动的振幅恢复项；第六计算模块，用于根据所述针对变速扰动的振幅恢复项，获得有限差分补偿项； 第七计算模块，用于根据所述有限差分补偿项，获得有限差分补偿的振幅恢复项，其中所述有限差分补偿的振幅恢复项为延拓后的共炮点道集地震数据。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一旅行时信息为THV= I\(s， h)+T2(h，ο)，其中，T1 (s，h)为从炮点s到所述基础地下水平反射层上反射点h的旅行时， T2(h, ο)为从所述基础地下水平反射层上反射点h到地下目标成像网格点ο的旅行时。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二旅行时信息为TVH= 1\0·， h)+T2(h，o)，其中，T1 (r,h)为从检波点r到所述基础地下水平反射层上反射点h的旅行时， T2(h, ο)为从所述基础地下水平反射层上反射点h到地下目标成像网格点ο的旅行时。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一旅行时信息计算单元，具体用于采用所述有限差分旅行时计算方法分别计算所述T1 (s，h)和所述T2 (h，0)，所述有限差分进行旅行时计算方法包括如下关系式
16.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述陡倾角地层及裂缝成像结果生成单元，具体用于基于如下关系式获得所述目标区的陡倾角地层及裂缝成像结果 I (nx, nz) = Ihv (nx, nz)+IVH(nx, nz)其中，I(nx，nz)表示目标区的陡倾角地层及裂缝成像结果，Ihv (ηχ,ηζ)表示HV型双反射波偏移结果，Ivh(nx, nz)表示VH型双反射波偏移结果。
全文摘要
本发明提供一种陡倾角地层及裂缝地震偏移方法和装置，该方法包括输入地震数据；定义基础地下水平反射层；生成共检波点道集地震数据；利用保幅傅里叶有限差分延拓算子对共炮点道集地震数据进行逐层延拓处理；利用有限差分旅行时计算方法计算HV型双反射波偏移中的旅行时；对HV型双反射波进行逐层成像；利用保幅傅里叶有限差分延拓算子对共检波点道集地震数据进行逐层延拓处理；利用有限差分旅行时计算方法计算VH型双反射波偏移中的旅行时；对VH型双反射波进行逐层成像；对HV和VH两种不同双反射波的偏移结果进行叠加成像，得到目标区的陡倾角地层及裂缝成像结果。该方法计算效率较高，能得到高质量的陡倾角地层及裂缝成像结果。
文档编号G01V1/28GK102540253SQ20111045637
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者吕彬, 王宇超, 胡自多, 苏勤, 雍学善 申请人:中国石油天然气股份有限公司