逆时偏移成像方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地质勘探技术领域，特别涉及一种逆时偏移成像方法和装置。
【背景技术】
[0002] 逆时偏移(RTM)技术以全声波方程为基础，完全遵从声波介质中波动的物理规律， 以较高的精度完整地模拟出地震波场传播过程的各种波现象，使之更加适合于速度剧烈变 化的复杂构造地区的地震波成像问题，尤其是当波场中具有回转波和棱镜反射现象的时 候，逆时偏移(RTM)可以表现出超越单程波动方程偏移的优势。
[0003] 由于逆时偏移(RTM)在时间-空间域中是通过差分法来模拟地震波的传播的，因此 这种方式可以比较容易并自然地推广到非均匀各向异性介质的成像问题中去。逆时偏移 (RTM)的这些重要特点使得它在地震勘探行业迅速成为复杂地区成像的首选方法，是一种 重要的针对复杂构造成像的前沿技术。对逆时偏移(RTM)的研究的焦点在于如何在确保成 像精度的前提下，提髙逆时偏移(RTM)的作业效率。
[0004] 针对声波、弹性波方程的波场模拟是基于波动方程的偏移成像方法的基础，常用 的数值计算方法包括:有限元方法和有限差分方法，其中，有限元方法在处理非规则网格时 具有很大的灵活性，但是不足之处在于缺乏应用于高阶算法的能力，特别是考虑与频率相 关的频散。相比之下，有限差分能够很好的适用于高阶算法，而且针对有限差分的算法优化 方法有很多（例如:在深度Z方向采用变网格），这种方法对于深层速度大的地方可以采用较 大的Z方向网格，而且不会减少模拟的高频精度
[0005] 随着逆时偏移(RTM)等技术的广泛应用，对于提高波场模拟计算效率的要求更加 迫切，因此，会考虑到是否可以在水平方向也采用变化的网格。
[0006] 然而，如何在水平方向（X\Y)和垂直方向（Z)同时采用变化的网格进行成像，目前 尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例提供了一种逆时偏移成像方法，以达到在水平方向和垂直方向同时 采用变化的网格进行成像的目的，该方法包括：
[0008] S1:获取一炮数据；
[0009] S2:读取所述一炮数据的炮点的成像空间对应的深度域速度场，并将所述深度域 速度场由规则网格变换至金字塔网格；
[0010] S3:读取所述成像空间对应的各向异性参数3和￡，并将所述各向异性参数3和￡的 坐标由规则网格变换至金字塔网格；
[0011] S4:读取所述成像空间对应的对称轴倾角参数Θ、对称轴方位角参数φ，并将所述 对称轴倾角参数Θ和对称轴方位角参数Φ的坐标由规则网格变换至金字塔网格；
[0012] S5:通过放置一个子波对所述炮点进行激发，通过金字塔网格的耦合二阶偏微分 方程对激发产生的波场进行有限差分波场模拟得到所述炮点对应的波场；
[0013] S6:通过金字塔网格的耦合二阶偏微分方程对所述一炮数据进行有限差分波场模 拟得到检波点对应的波场；
[0014] S7:应用互相关成像条件对所述炮点对应的波场和所述检波点对应的波场进行成 像；
[0015] S8:将成像结果插值至规则网格，将插值至规则网格的成像结果作为所述炮点的 单炮成像结果；
[0016] 对多个炮重复上述S1至S8得到所述多个炮的单炮成像结果，将所述多个炮的单炮 成像结果进行叠加得到逆时偏移成像剖面。
[0017] 在一个实施方式中，按照以下公式将坐标由规则网格变换至金字塔网格：
[0018]
[0019] 其中，（x，y，z)表示规则网格的坐标系，（Xp，yp，Zp)表示金字塔网格的坐标系，α表 示坐标变换系数。
[0020] 在一个实施方式中，金字塔网格的耦合二阶偏微分方程为：
[0021]
[0022]其中，
[0023]
[0024] 其中
P表示P波 波场，q表示q波波场，vpz表示P波的速度，vsz表示S波的速度。
[0025] 在一个实施方式中，在通过金字塔网格的耦合二阶偏微分方程对激发产生的波场 进行有限差分波场模拟得到所述炮点对应的波场的过程中包括:按照预定时间间隔对所述 炮点对应的波场进行波场压缩，并将压缩后的结果存储在本地磁盘中；
[0026] 所述应用互相关成像条件对所述炮点对应的波场和所述检波点对应的波场进行 成像，包括:从所述本地磁盘中解压缩并读取所述炮点对应的波场;应用互相关成像条件对 所述检波点对应的波场和解压缩出来的所述炮点对应的波场，进行成像。
[0027] 在一个实施方式中，将成像结果插值至规则网格包括:将所述成像结果在X方向、Y 方向和Z方向插值至所述规则网格中。
[0028] 本发明实施例还提供了一种逆时偏移成像装置，以达到在水平方向和垂直方向同 时采用变化的网格进行成像的目的，该装置包括：
[0029]获取模块，用于获取一炮数据；
[0030] 第一变换模块，用于读取所述一炮数据的炮点的成像空间对应的深度域速度场， 并将所述深度域速度场由规则网格变换至金字塔网格；
[0031] 第二变换模块，用于读取所述成像空间对应的各向异性参数δ和ε，并将所述各向 异性参数S和ε的坐标由规则网格变换至金字塔网格；
[0032] 第三变换模块，用于读取所述成像空间对应的对称轴倾角参数Θ、对称轴方位角参 数Φ，并将所述对称轴倾角参数Θ和对称轴方位角参数Φ的坐标由规则网格变换至金字塔 网格；
[0033] 炮点差分模拟模块，用于通过放置一个子波对所述炮点进行激发，通过金字塔网 格的耦合二阶偏微分方程对激发产生的波场进行有限差分波场模拟得到所述炮点对应的 波场；
[0034] 检波点差分模拟模块，用于通过金字塔网格的耦合二阶偏微分方程对所述一炮数 据进行有限差分波场模拟得到检波点对应的波场；
[0035] 成像模块，用于应用互相关成像条件对所述炮点对应的波场和所述检波点对应的 波场进行成像；
[0036] 插值模块，用于将成像结果插值至规则网格，将插值至规则网格的成像结果作为 所述炮点的单炮成像结果。
[0037] 在一个实施方式中，所述第一变换模块和所述第二变换模块具体用于按照以下公 式将坐标由规则网格变换至金字塔网格：
[0038]
[0039] 其中，（x，y，z)表示规则网格的坐标系，（Xp，yp，zp)表示金字塔网格的坐标系，α表 示坐标变换系数。
[0040] 在一个实施方式中，金字塔网格的耦合二阶偏微分方程为：
[0041]
[0042] 其中，
[0043]
[0044] 其中，
，口表不卩波 波场，q表示q波波场，vpz表示P波的速度，vsz表示S波的速度。
[0045] 在一个实施方式中，所述炮点差分模拟模块在通过金字塔网格的耦合二阶偏微分 方程对激发产生的波场进行有限差分波场模拟得到所述炮点对应的波场的过程中，还按照 预定时间间隔对所述炮点对应的波场进行波场压缩，并将压缩后的结果存储在本地磁盘 中；所述成像模块具体用于从所述本地磁盘中解压缩并读取所述炮点对应的波场;应用互 相关成像条件对所述检波点对应的波场和解压缩出来的所述炮点对应的波场，进行成像。
[0046] 在一个实施方式中，所述插值模块具体用于将所述成像结果在X方向、Y方向和Z方 向插值至所述规则网格中。
[0047] 在本例中，通过将地震数据由规则网格变换至金字塔网格，通过金字塔网格的TTI 地震各向异性介质进行逆时偏移成像，且基于金字塔网格的耦合二阶偏微分方程实现波动 方程的差分求解，因此，能够在不影响成像效果的前提下，显著提高计算效率、降低内存消 耗，并最终解决速度急剧变化的三维复杂构造成像问题。通过上述方式解决了现有技术中 无法在水平方向和垂直方向同时采用变化的网格进行成像的技术问题，达到了在水平方向 和垂直方向同时采用变化的网格进行成像的目的。
【附图说明】
[0048]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中：
[0049] 图1是根据本发明实施例的逆时偏移成像方法流程图；
[0050] 图2是根据本发明实施例的原始网格和金字塔网格的关系示意图；
[0051] 图3是根据本发明实施例的金字塔网格与规则网格逆时偏移炮点波场快照比较；
[0052] 图4是根据本发明实施例的金字塔网格与规则网格逆时偏移检波点波场快照比 较；
[0053] 图5是根据本发明实施例的金字塔网格TTI介质逆时偏移单炮偏移结果；
[0054]图6是根据本发明实施例的将单炮偏移结果从金字塔网格插值到规则网格的结果 示意图；
[0055] 图7是根据本发明实施例的TTI介质各向异性逆时偏移16炮偏移叠加结果的金字 塔网格与规则网格的比较示意图；
[0056] 图8是根据本发明实施例的逆时偏移成像装置结构框图。
【具体实施方式】
[0057] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附