专利名称：保幅平面波叠前深度偏移方法
技术领域：
本发明涉及石油勘探中地震资料处理领域的叠前深度偏移技术，具体地涉及一种保幅平面波叠前深度偏移方法。
背景技术：
地震偏移理论与技术的发展是地震勘探形势、应用地球物理学以及计算机技术等相关领域飞速发展推动的结果。地震偏移成像提供着精度越来越高的成像结果，更好的服务于油气藏勘探。
基于波动方程的偏移方法被公认为是具有较好偏移效果的方法，其中包括了基于射线、单程波方程的和全声波方程的偏移方法。基于射线理论的KirchhofT积分法具有较高的计算效率，但对于复杂介质中的焦散、多重路径和干涉等现象，该方法显得无能为力。 基于全声波方程的叠前逆时偏移方法具有较高的计算精度，可以适应速度场的强横向变换，但是计算量大，计算效率比较低。相比较而言，基于单程波方程的偏移方法在可以适应速度场强横向变化的同时具有较高的计算效率。
在单程波叠前深度偏移方面，从早期开始就出现了相移加内插、分步傅里叶(文献[I])、傅里叶有限差分法(文献[2])以及相屏类的双域偏移方法。数学和物理领域新兴的理论和工具为波动方程偏移成像技术提供新的思路和方法，出现了相空间小波分析地震波场偏移成像的算法和Hamilton体系下地震波场延拓的辛群算法和李群算法。文献[3]将小波变换方法引入到单程波偏移方法中，提出了不同基函数下的小波束叠前深度偏移方法。
上述的单程波叠前深度偏移方法只能够保证走时的正确性，保证构造成像的准确性。随着勘探的深入，工业界希望在得到构造成像的同时，能够得到地下反射系数信息，也就是保幅偏移技术。基于文献[4]提出的单程波分裂方法，文献[5]将常规偏移方法改造为保幅的偏移算法并且证明其在高频渐近的意义下结果等价于KirchhofT反演的结果，在波场延拓过程中通过有限差分算法求的振幅补偿项补偿振幅损失。文献[6]、[7]和[8]采用了有限差分法保幅叠前深度偏移算子，但是，由于单程波保幅偏移中引入了振幅补偿项使得计算效率也随之降低，尤其是在处理大面积区块资料的时候更加制约了其应用。
引用文献
[I] Stoffa P. L . Split-step Fourier migration [J]. Geophysics, 1990，55(4):410-421
[2] Ristow D. and Riihl T. Fourier f inite-difference migration [J]. Geophy sics,1994，59(12):1882-1893
[3]ffu, R. S. , Y. Wang and M. Q. Luo. Beamlet migration using local cosine basis[J] · Geophysics, 2008，73(5):S207-S217
[4]张关泉.波动方程的上行波方程和下行波的耦合方程组.应用数学学报，1993，16(2) :251 263
[5]Zhang, Y. , G. Q. Zhang, and N. Bleistein. True amplitude wave equationmigrationarising from true amplitude one-way wave equations[J]:1nverse Problems, 2003b, 19，1113-1138
[6]张宇.振幅保真的单程波方程偏移理论[J].地球物理学报，2006，49(5): 1410-1430
[7]刘定进，印兴耀.傅立叶有限差分法保幅叠前深度偏移方法[J].地球物理学 报，2007，42(1) 11-16
[8]崔兴福，张关泉，吴雅丽.三位非均匀介质中真振幅地震偏移算子研究[J].地 球物理学报，2004，47 (3) =509-51
发明内容
本发明的目的在于提高单程波保幅叠前深度偏移的计算精度和效率，更好的服务 于岩性油气藏的勘探。
本发明的一个方面提供了一种保幅平面波叠前深度偏移方法，该方法包括
预处理步骤对原始炮集数据进行预处理，以得到统一基准面的炮集数据；
偏移步骤针对预定平面波入射角度范围中的各个平面波入射角度，基于保幅偏 移算子，获得对应于各个平面波入射角度的保幅偏移结果；以及
叠加步骤对所获得的对应于各个平面波入射角度的保幅偏移结果进行叠加，以 获得最终的偏移结果。
根据上述保幅平面波叠前深度偏移方法，可以提高偏移成像保幅程度，同时具有 较高的计算效率。
在速度场准确的情况下，该方法在得到高精度构造成像的同时，还可具有相对振 幅保持成像的能力，提供不同入射角平面波的成像结果，为后续的振幅随偏移距(AVO)和振 幅随角度变化(AVA)等提供更精确的道集和结果。
所包括的附图用来提供对本发明的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，例 示了本发明的优选实施方式，并与文字说明一起用来解释本发明的原理，其中
图1例示了根据本发明一个实施方式的保幅平面波叠前深度偏移方法的流程图2例示了根据本发明一个实施方式的保幅平面波叠前深度偏移方法的偏移步 骤的具体处理；
图3是根据一个示例的平层模型偏移试算效果图，其中(a)为平层模型速度场， (b)为单炮记录；
图4是基于传统分步傅里叶算子和保幅算子不同入射角度平面波偏移结果，其中 Ca)基于传统分步傅里叶算子，-30度入射平面波偏移；(b)基于传统分步傅里叶算子，O度 入射平面波偏移；(C)基于传统分步傅里叶算子，30度入射平面波偏移；(d)基于保幅算 子，-30度入射平面波偏移；(e)基于保幅算子，O度入射平面波偏移；(f)基于保幅算子，30 度入射平面波偏移；
图5是从基于分步傅里叶偏移算子和保幅算子的平面波偏移结果上拾取的层位 成像值对比，其中(a)对应于-30度入射角，(b)对应于O度入射角，(C)对应于30入射角；
图6是Marmousi模型速度场以及记录,其中(a)为速度模型，(b)为单炮记录,(C) 为垂直入射平面波合成记录；以及
图7是基于分步傅里叶偏移算子和保幅算子的对Marmousi模型的平面波偏移结果，选取了 21个射线参数，从-20度到20度，角度间隔是2度，其中(a)基于分步傅里叶偏移算子，(b)基于保幅算子。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行例示性描述。
参照图1，本发明的一个实施方式提供了一种保幅平面波叠前深度偏移方法，该方法包括
预处理步骤(SllO):对原始炮集数据进行预处理，以得到统一基准面的炮集数据；
偏移步骤(S120):针对预定平面波入射角度范围中的各个平面波入射角度，基于保幅偏移算子，获得对应于各个平面波入射角度的保幅偏移结果；以及
叠加步骤(S130):对所获得的对应于各个平面波入射角度的保幅偏移结果进行叠加，以获得最终的偏移结果。
在预处理步骤SllO中，优选地，还可以对所得到的炮集数据进行规则化，使得每炮具有相同道数。
下面，参照图2，对偏移步骤S120进行例示性描述。
在偏移步骤S120中，针对所述预定平面波入射角度范围(例如，-90度到90度)中的各个平面波入射 角度，执行以下处理
合成处理(S210):在地表构建各平面波入射角度的平面波合成算子，应用该平面波合成算子将多个单炮震源和单炮记录合成为平面波震源和平面波记录；
相位校正处理(S220):对合成的平面震源执行相位校正处理，使其能够满足保幅叠前深度偏移对炮集数据输入的要求；
波场延拓处理(S230):从基准面开始，基于保幅波场延拓算子，沿深度域方向对合成的所述平面波震源和所述平面波记录进行波场延拓；以及
成像处理(S240):在各个延拓深度层上应用反褶积成像条件成像，直至最大深度层。
合成处理S210可以通过以下方式来执行
通过将地表合成算子作用于各个单炮震源和单炮记录，来获得单个合成源和对应的合成记录；和
对所获得的多个合成源和合成记录进行线性叠加，来获得合成面源和对应的面源记录。
其中，所述单个合成源和对应的合成记录分别通过如下公式(I)、(2)获得
Ssyn(χ, Z0;w) =S(x, Z0;w) Γ (χ, ζ0;w, ρ)(I),
Psyn(χ, Z0;w) =P(χ, Z0;w) Γ (χ, ζ0;w, ρ)(2),
其中，Γ (χ, Z0;w, ρ)为地表合成算子，其是地表位置(X，Ztl)、频率w和射线参数ρ 的函数，S是单炮震源，P是单炮记录。
并且其中，所述合成面源和对应的合成记录分别通过如下公式(3)、(4)获得
权利要求
1.一种保幅平面波叠前深度偏移方法，该方法包括 预处理步骤对原始炮集数据进行预处理，以得到统一基准面的炮集数据； 偏移步骤针对预定平面波入射角度范围中的各个平面波入射角度，基于保幅偏移算子，获得对应于各个平面波入射角度的保幅偏移结果；以及 叠加步骤对所获得的对应于各个平面波入射角度的保幅偏移结果进行叠加，以获得最终的偏移结果。
2.根据权利要求1所述的保幅平面波叠前深度偏移方法，其中，在所述偏移步骤中，针对所述预定平面波入射角度范围中的各个平面波入射角度，执行以下处理 合成处理在地表构建各平面波入射角度的平面波合成算子，应用该平面波合成算子将多个单炮震源和单炮记录合成为平面波震源和平面波记录； 相位校正处理对合成的所述平面波震源执行相位校正处理，使其能够满足保幅叠前深度偏移对炮集数据输入的要求； 波场延拓处理从基准面开始，基于保幅波场延拓算子，沿深度域方向对合成的所述平面波震源和所述平面波记录进行波场延拓；以及 成像处理在各个延拓深度层上应用反褶积成像条件成像，直至最大深度层。
3.根据权利要求2所述的保幅平面波叠前深度偏移方法，其中，所述合成处理包括 通过将地表合成算子作用于各个单炮震源和单炮记录，来获得单个合成源和对应的合成记录；和 对所获得的多个合成源和合成记录进行线性叠加，来获得合成面源和对应的面源记录， 其中，所述单个合成源和对应的合成记录分别通过如下公式(I)、(2)获得
4.根据权利要求3所述的保幅平面波叠前深度偏移方法，其中，所述地表合成算子Γ (x, z0;w, ρ)作用于单炮震源或单炮记录上，使得震源产生一系列线性时移，它在频率域的表示形式为
5.根据权利要求3所述的保幅平面波叠前深度偏移方法，其特征在于，所述相位校正处理通过以下方式来执行将式(3)的合成后的平面波震源和式(4)的合成后的平面波记录代入以下保幅偏移方程
6.根据权利要求3所述的保幅平面波叠前深度偏移方法，其中，所述波场延拓处理通过以下方式执行 按照下行波场，将式(6)进一步展开为
7.根据权利要求3所述的保幅平面波叠前深度偏移方法，其中，所述成像处理通过以下方式执行 通过反褶积型的成像条件得到每个成像点位置的成像值，
8.根据权利要求1所述的保幅平面波叠前深度偏移方法，其中，所述预定平面波入射角度范围为-90度到90度。
全文摘要
本发明提供了一种保幅平面波叠前深度偏移方法。该方法包括对原始炮集数据进行预处理，以得到统一基准面的炮集数据；针对预定的不同入射角度平面波，基于保幅偏移算子，获得对应于各个平面波入射角度的保幅偏移结果；以及对所获得的对应于各个平面波入射角度的保幅偏移结果进行叠加，获得最终的成像结果。根据本发明的方法，在获得高精度平面波偏移成像结果的同时，还可以具有相对振幅保持性，实现了平面波保幅叠前深度偏移成像，为后续的振幅随偏移距和振幅随角度变化分析提供更精确的道集。
文档编号G01V1/28GK102998702SQ20121046492
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者叶月明, 庄锡进, 胡冰 申请人:中国石油天然气股份有限公司