CN104237940B - 一种基于动力学特征的绕射波成像方法及装置 - Google Patents

一种基于动力学特征的绕射波成像方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104237940B
CN104237940B CN201410515142.1A CN201410515142A CN104237940B CN 104237940 B CN104237940 B CN 104237940B CN 201410515142 A CN201410515142 A CN 201410515142A CN 104237940 B CN104237940 B CN 104237940B
Authority
CN
China
Prior art keywords
imaging
amp
point
delta
information
Prior art date
Application number
CN201410515142.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104237940A (zh
Inventor
赵惊涛
李明
张研
李洪辉
周波
Original Assignee
中国石油天然气股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 中国石油天然气股份有限公司 filed Critical 中国石油天然气股份有限公司
Priority to CN201410515142.1A priority Critical patent/CN104237940B/zh
Publication of CN104237940A publication Critical patent/CN104237940A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104237940B publication Critical patent/CN104237940B/zh

Links

Abstract

本发明涉及一种基于动力学特征的绕射波成像方法及装置,根据地震成像数据获得反射波倾角场;任意取成像点,记录由炮点至成像点的射线走时信息以及成像点的入射角信息;获得出射角对应地表出射线的走时信息;将出射线与地面的交点定为初始稳相点;记录成像点到各个地表观测点的走时信息,该走时信息与由炮点至成像点的射线走时信息求和得到绕射射线走时信息;取出各道地震记录中相应时间的振幅数值,确定实际稳相点;建立绕射波振幅系数曲线方程,由绕射射线走时信息、出射角对应地表出射线的走时信息和实际稳相点获得绕射射线的振幅衰减值;绕射射线的振幅衰减值与对应地振幅数值加权后求和,得到地下成像空间范围内对应各个成像点的成像结果。

Description

一种基于动力学特征的绕射波成像方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及勘探地震领域,属于地震资料成像技术范畴,特别涉及一种基于动力 学特征的绕射波成像方法及装置。

背景技术

[0002] 随着油气田勘探与开发的发展,小尺度地质体的探测越来越引起工业界的重视。 该类地质异常体通常以绕射波存在于地震数据中。因此,从地震数据中挖掘出有用的绕射 信息,在生产中具有重要的应用价值。目前,地震勘探主要以反射勘探为主,反射勘探无法 突破瑞丽准则限制,因此,不能有效识别该类地质体。

[0003] 本质上讲,绕射波是这些复杂构造地质异常体地震波信息的载体。复杂储层造成 地震波场中绕射波发育,因此,绕射波成像技术在碳酸盐岩储层、火成岩储层等油气勘探中 具有重要的意义。

[0004] 通过研究绕射波传播规律,发现常规反射波成像方法不利于绕射成像,究其原因 主要有两方面:

[0005] 其一,地质体产生的绕射能量通常约为反射能量0.01~0.1倍,为弱信号,常淹没 在反射波成像结果中。

[0006] 其二,常规反射波偏移方法,在成像核函数选取上压制绕射波,如稳相法偏移 (Chen,2004)、菲涅尔孔径偏移(Buske,et al·,2009)、波路径偏移(Sun et al·,2001, 2003)等。

[0007] 因此,实现绕射波成像,必需解决两个问题:反射波去除与绕射波成像核函数构 建。

[0008] 国内外,关于反射波去除方法已有多种,其中,基于信号分解的有Harlan变换 (!1已1'1&116七&1:.,1984)、1^(1〇11变换(211&1^,2005)、平面波破坏滤波〇1&11616七&1.,2006; Fomel et al.,2006,2007)、偏移倾角道集反射波去除法(Klokov and Fomel,2012)等;基 于聚焦类的有聚焦-切除-反聚焦(Khaidukov et al.,2004)、共反射面元叠加 (Dell and Gajewski,2011;Asgedom et al.,2011)、多聚焦(Berkovitch et al.,2009)等;基于修正 成像核函数的有菲涅尔外孔径成像(Zhang,2004)、反稳相点成像方法(Moser and Howard, 2008)等。另外,公开号CN102455439A的专利申请文件公开的是基于绕射波与反射波在倾角 道集差异实现的一种绕射波分离方法,公开号CN102520443A的专利申请文件公开保护的是 去除与绕射波重合的反射占优能量,实现绕射波成像。

[0009] 上述绕射波成像方法大多利用绕射波与反射波运动学特征差异分离绕射波,进而 成像,研究侧重于反射波去除,成像原理上基于绕射叠加成像公式。经典的绕射叠加成像公 式建立在惠更斯-菲涅尔原理基础上,在具体实施方式上以离散的基本绕射为单元实现地 质体成像。基本绕射只是数学上的近似,与地下空间真正的绕射波在动力学特征上存在很 大差异,因此,不能很好处理绕射波成像问题。

发明内容

[0010] 为了解决现有技术的问题,本发明提出一种基于动力学特征的绕射波成像方法及 装置,该方法发展了经典的绕射叠加成像公式,充分考虑了绕射波特有的动力学特征,特别 适用于小断层、裂缝、溶洞等小尺度地质异常体的成像。

[0011] 为实现上述目的,本发明提供了一种基于动力学特征的绕射波成像方法,包括:

[0012] 根据地震成像数据获得反射波倾角场;

[0013] 根据所述地震成像数据映射得到地下成像空间范围,从所述地下成像空间范围内 任意取成像点,计算获得由炮点至成像点的射线,并记录所述由炮点至成像点的射线走时 信息以及成像点的入射角信息;

[0014] 根据所述反射波倾角场和所述成像点的入射角信息获得反射波的出射角信息,利 用所述反射波的出射角信息获得出射角对应地表出射线的走时信息;同时,将所述出射线 与地面的交点定为初始稳相点;

[0015] 记录所述成像点到各个地表观测点的走时信息,该走时信息与所述由炮点至成像 点的射线走时信息求和得到绕射射线走时信息;并通过所述绕射射线走时信息取出各道地 震记录中相应时间的振幅数值;

[0016] 找出所述初始稳相点相邻的地表观测点,从所述地表观测点获取的地震数据中确 定出实际稳相点;

[0017] 建立绕射波振幅系数曲线方程,由所述绕射射线走时信息、出射角对应地表出射 线的走时信息和实际稳相点计算出各支绕射射线的振幅衰减值;

[0018] 各支绕射射线的振幅衰减值与对应地所述振幅数值加权后求和,求和的结果为所 述地下成像空间范围内对应各个成像点的成像结果。

[0019] 可选的,在本发明一实施例中,所述建立绕射波振幅系数曲线方程的步骤包括:

[0020] 给出以通数形式表示的绕射波动力学特征表达式:W⑴=aiexp (bit);其中ai,bi 为待定系数;

[0021] 通过优化反演算法,与一致渐进展开绕射理论对所述绕射波动力学特征表达式进 行求解,对计算出的理论值求残差,确定待定系数m,h,建立绕射波振幅系数曲线方程。

[0022] 可选的,在本发明一实施例中,所述获取反射波倾角场的步骤包括:

[0023] 通过局部平面波微分方程,建立反射波倾角与所述地震成像数据之间的非线性关 系表达式;

[0024] 由正则化迭代逼近方式,对所述反射波倾角与所述地震成像数据之间的非线性关 系表达式求解,计算出反射波倾角场。

[0025]可选的,在本发明一实施例中,所述反射波的出射角信息通过斯奈尔定理获取。

[0026]可选的,在本发明一实施例中,所述成像结果的表达式为:

Figure CN104237940BD00061

[0028]其中,¥(1/^,111/^)表示像空间任意成像点绕射波成像结果;1]〇:(:1,1^8,以1')表 示观测点j Δ r记录地震道的炮点k Δ S激发的地震记录;Kmin,Kmax分别表示炮点的最小与最 大位置;Jmin, Jmax表示观测点的最小与最大位置;A (kA S,1 Δ χ,ηιΔ Z,j Δ r)为与射线理论有 关的振幅补偿项;td (kA S,1 Δ X,j Δ r)为绕射射线走时信息;|W(A Tdr) |为各支绕射射线的 振幅衰减值绝对值,Js为确定的实际稳相点的位置。

[0029] 为实现上述目的,本发明还提供了一种基于动力学特征的绕射波成像装置,包括:

[0030] 反射波倾角场获取单元,用于根据地震成像数据获得反射波倾角场;

[0031] 炮点至成像点射线信息获取单元,用于根据所述地震成像数据映射得到地下成像 空间范围,从所述地下成像空间范围内任意取成像点,计算获得由炮点至成像点的射线,并 记录所述由炮点至成像点的射线走时信息以及成像点的入射角信息;

[0032] 反射波出射线信息获取单元,用于根据所述反射波倾角场和所述成像点的入射角 信息获得反射波的出射角信息,利用所述反射波的出射角信息获得出射角对应地出射线的 走时信息;同时,将所述出射线与地面的交点定为初始稳相点;

[0033] 绕射射线走时信息获取单元,用于记录所述成像点到各个地表观测点的走时信 息,该走时信息分别与所述由炮点至成像点的射线走时信息求和为绕射射线走时信息;并 由绕射射线走时信息取出各道地震记录中相应时间的振幅数值;

[0034] 实际稳相点确定单元,用于找出所述初始稳相点相邻的地表观测点,从所述地表 观测点获取的地震数据中确定出实际稳相点;

[0035] 振幅衰减值获取单元,用于建立绕射波振幅系数曲线方程,计算出各支绕射射线 的振幅衰减值;该数值通过输入所述绕射射线走时信息、出射角对应地表出射线的走时信 息和实际稳相点信息得出;

[0036]成像结果获取单元,用于各支绕射射线的振幅衰减值与对应地所述振幅数值加权 后求和,求和的结果为所述地下成像空间范围内对应各个成像点的成像结果。

[0037]可选的,在本发明一实施例中,所述振幅衰减值获取单元包括建立振幅衰减值表 达式模块和系数确定模块;其中,

[0038] 所述建立振幅衰减值表达式模块,用于给出以e指数形式表示的绕射波动力学特 征表达式:W⑴=aiexp (bit);其中,ai,bi为待定系数,W⑴表示振幅衰减值;

[0039] 所述系数确定模块,用于通过优化反演算法,与一致渐进展开绕射理论对所述绕 射波动力学特征表达式进行求解,计算出的理论值求残差,确定待定系数m,h,建立绕射波 振幅系数曲线方程。

[0040] 可选的,在本发明一实施例中,所述反射波倾角场获取单元包括:反射波倾角表达 式建立模块和迭代求解模块;其中,

[0041] 所述反射波倾角表达式建立模块,用于通过局部平面波微分方程,建立反射波倾 角与所述地震成像数据之间的非线性关系表达式;

[0042] 所述迭代求解模块,用于由正则化迭代逼近方式,对所述反射波倾角与所述地震 成像数据之间的非线性关系表达式求解,计算出反射波倾角场。

[0043]可选的,在本发明一实施例中,所述反射波出射线信息获取单元通过斯奈尔定理 获取反射波的出射角信息。

[0044]可选的,在本发明一实施例中,所述成像结果获取单元生成的成像结果的表达式 为:

Figure CN104237940BD00081

[0046] 其中,V(1 Δ x,mA z)表示地下成像空间任意成像点绕射波成像结果;U(td,kA s, j A r)表示观测点j Δ r记录地震道的炮点k Δ s激发的地震记录;Kmin,Kmax分别表示炮点的最 小与最大位置;Jmin, Jmax表示观测点的最小与最大位置;A (k As,lAx,mAz,jAr)为与射线 理论有关的振幅补偿项;td (kA S,1 Δ X,j Δ r)为绕射射线走时信息;W(A Tdi·)为各支绕射射 线的振幅衰减值,5为确定的实际稳相点的位置。

[0047] 上述技术方案具有如下有益效果:本技术方案发展了经典的绕射叠加成像公式, 充分考虑了绕射波特有的动力学特征,能够有效识别绕射波存在的地质体,随着油气田勘 探与开发的发展,小尺度地质体的探测越来越引起工业界的重视。该类地质异常体通常以 绕射波存在于地震数据中。因此,采用本技术方案从地震数据中挖掘出有用的绕射信息,在 生产中具有重要的应用价值。

附图说明

[0048] 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作简单地介绍,显而易见的,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的前提下,还可以 根据这些附图获得其他的附图。

[0049] 图1为本发明提出的一种基于动力学特征的绕射波成像方法流程图;

[0050] 图2为本发明提出的一种基于动力学特征的绕射波成像装置框图;

[0051]图3为本实施例的方法流程图;

[0052]图4a为本实施例的现场米集的单炮地震记录不意图;

[0053]图4b为本实施例的反射波成像结果示意图;

[0054] 图4c为本实施例的反射波倾角扫描结果示意图;

[0055] 图4d为本实施例的绕射波成像结果示意图。

具体实施方式

[0056] 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,所描述的实施例仅仅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。

[0057] 如图1所示,为本发明提出的一种基于动力学特征的绕射波成像方法流程图。包 括:

[0058] 步骤101):根据地震成像数据获得反射波倾角场;

[0059] 为更精确的求取反射波倾角场,通过局部平面波微分方程,建立了反射波倾角与 地震数据之间的非线性关系。由正则化迭代逼近方式,计算出反射波倾角场。

[0060] 步骤102):根据所述地震成像数据映射得到地下成像空间范围,从所述地下成像 空间范围内任意取成像点,计算获得由炮点至成像点的射线,并记录所述由炮点至成像点 的射线走时信息以及成像点的入射角信息;

[0061] 步骤103):根据所述反射波倾角场和所述成像点的入射角信息获得反射波的出射 角信息,利用所述反射波的出射角信息获得出射角对应地表出射线的走时信息;同时,将所 述出射线与地面的交点定为初始稳相点;

[0062] 步骤104):记录所述成像点到各个地表观测点的走时信息,该走时信息与所述由 炮点至成像点的射线走时信息求和得到绕射射线走时信息;并通过所述绕射射线走时信息 取出各道地震记录中相应时间的振幅数值;

[0063] 步骤105):找出所述初始稳相点相邻的地表观测点,从所述地表观测点获取的地 震数据中确定出实际稳相点;

[0064] 由于求得的反射波倾角场与真实的地质构造倾角之间存在一定的偏差,因此需要 在初始稳相点附近进行搜索,寻找真正的稳相点位置。相邻道数参数需要用户给定,较大的 搜索范围需要更多的计算时间。

[0065] 步骤106):建立绕射波振幅系数曲线方程,由所述绕射射线走时信息、出射角对应 地表出射线的走时信息和实际稳相点计算出各支绕射射线的振幅衰减值;

[0066] 绕射波振幅系数的求取是该发明的核心内容之一。在绕射理论中,表征绕射波动 力学特征的理论主要是两种,一种是克希霍夫积分法,一种是几何绕射理论。克希霍夫积分 法由格林函数得出,但该理论边界条件难以满足;而经典的几何绕射理论在绕射波与反射 波相切的区域失效。绕射波传播规律指出,在这些区域绕射波能量最强,因此在绕射波成像 过程中抗噪性较强。为克服该缺陷,光学界又发展了一致渐进展开绕射理论,该发明技术就 是建立在该理论框架下的一种绕射波成像方法。

[0067] 步骤107):各支绕射射线的振幅衰减值与对应地所述振幅数值加权后求和,求和 的结果为所述地下成像空间范围内对应各个成像点的成像结果。

[0068] 经典的绕射成像方法是基于惠更斯-菲涅尔原理实现的,在具体实现方式上对于 反射波与绕射波成像是不同的。对于反射波成像,该公式通过相切包络机制重构地下空间 构造,而对于绕射波而言,由聚焦方式实现。但一致渐进展开绕射理论明确指出,绕射波在 经过几何阴影区边界后,会发生极性反转,因此经典的绕射成像公式对于绕射波成像不利。 另一方面,在石油工业界,为提高反射波成像信噪比,经常采用高斯束偏移、稳相法偏移等 方法,该方法都在一定程度上压制了绕射波成像。基于上述考虑,发展了考虑绕射波动力学 特征的绕射波成像技术。

[0069] 步骤106所述的绕射波振幅系数通过e指数拟合方法得以实现。一致渐进展开绕射 波理论给出的波场,关系式如下所示:

Figure CN104237940BD00091

[0071] 其中,F (ζ)为菲涅尔积分,具体形式由下式给出:

Figure CN104237940BD00092

[0073]其中,

Figure CN104237940BD00101

[0075] tD,tR分别表不绕射波与反射波走时,ω为角频率。

[0076] W (w)上下两式中的菲涅尔积分F (〇符号相反,表示绕射波极性反转,W (w)为复数, 其绝对值表征绕射波振幅衰减特性。

[0077] 由于绕射波振幅系数是以菲涅尔积分的形式给出的,因此,求解非常困难,不利于 实际应用。观测该积分公式发现,菲涅尔积分函数式为e指数,因此本发明改用e指数拟合方 式。

[0078] e指数拟合公式,一般形式如下式给出:f⑴=aiexp (bit)其中ai,bi,为待求项。

[0079] 通过求取拟合函数给出的数值与理论计算值之间的残差,反演待求参数,残差评 定采用最小二乘准则,表示为:4.x]二II/M _7丨丨2,

[0080] /表示理论数值,X = [ai,bj τ;求取】在七=[af,的梯度,如下:

Figure CN104237940BD00102

[0082] 因此求取的Hessian矩阵为:

Figure CN104237940BD00103

[0084] 通过信赖域搜索方式,可将上述求解过程表示为:

[0085] 对于第k次迭代,

Figure CN104237940BD00104

[0087] subjectto | ξ||ΐ2< Δ k.

[0088] 为求解上式中的ξ参数,引入拉格朗日参数λ,将其转换为求解一个无约束最小问 题,如下式所示:

[0089] L(A, ξ) = φ^ξ) + A(A^-II ξ\?^ ) min.

[0090] 直接得出ξ参数解的形式为:

[0091] ξ = ξ (λ) = - (Hk+AI) -^ ·

[0092] 而对于第k次迭代,朗格朗日参数λ,可通过下式给出的非线性方程求解:

[0093] ||Ck(A)||i2=Ak.

[0094] 最终,通过牛顿寻根法,得出朗格朗日参数λ,

Figure CN104237940BD00105

[0097] 从而,更新待求参数:Xk+1 = Xk+|k

[0098] 经过一系列求解计算,得出待求参数如下所示:

[0099] x=[a*;b^f = [0,477,-0,72]7

[0100] 因此,该菲涅尔积分绝对值可表示为:

[0101] IPF(Δ7Α.) |= 0.477e-0 72~

[0102] 其中,△ Tdr为绕射波与稳相点处反射波走时差的绝对值。

[0103] 步骤107基于动力学的绕射波成像公式,具体内容如下陈述:

[0104] 经典的绕射叠加成像公式,如下所示:

Figure CN104237940BD00111

[0106] 其中,V (1 Δ x,mA z)表示地下成像空间任意成像点的绕射波成像结果;U(td,kA s,j Δ r)表示观测点j Δ r记录道的炮点k Δ s激发的地震记录;Kmin,Kmax分别表示炮点的最小 与最大位置;Jmin, Jmax表示观测点的最小与最大位置;A (kA s,lAx,mAz,jAr)为与射线理 论有关的振幅补偿项;td (k Δ s,1 Δ X,j Δ r)为绕射射线走时。

[0107] 考虑了绕射波运动学特征后的,绕射波成像公式为:

Figure CN104237940BD00112

[0109] 其中,5为确定的稳相点位置。

[0110] 在自然界中,绕射波主要以两种形式存在,一种是边缘绕射波,其产生与反射波紧 密相关,动力学特征由W (△ Tdr)表示,对应于成像公式第一项;另外一种又称为散射波,为空 间各方向尺度小于一个菲涅尔半径地质体的地震响应,在本发明中其能量关于出射角变化 按照均匀分布特征进行成像,为成像公式第二项。

[0111] 如图2所示,为本发明提出的一种基于动力学特征的绕射波成像装置框图。包括:

[0112] 反射波倾角场获取单元201,用于根据地震成像数据获得反射波倾角场;

[0113] 炮点至成像点射线信息获取单元202,用于根据所述地震成像数据映射得到地下 成像空间范围,从所述地下成像空间范围内任意取成像点,计算获得由炮点至成像点的射 线,并记录所述由炮点至成像点的射线走时信息以及成像点的入射角信息;

[0114] 反射波出射线信息获取单元203,用于根据所述反射波倾角场和所述成像点的入 射角信息获得反射波的出射角信息,利用所述反射波的出射角信息获得出射角对应地出射 线的走时信息;同时,将所述出射线与地面的交点定为初始稳相点;

[0115] 绕射射线走时信息获取单元204,用于记录所述成像点到各个地表观测点的走时 信息,该走时信息分别与所述由炮点至成像点的射线走时信息求和为绕射射线走时信息; 并由绕射射线走时信息取出各道地震记录中相应时间的振幅数值;

[0116] 实际稳相点确定单元205,用于找出所述初始稳相点相邻的地表观测点,从所述地 表观测点获取的地震数据中确定出实际稳相点;

[0117] 振幅衰减值获取单元206,用于建立绕射波振幅系数曲线方程,计算出各支绕射射 线的振幅衰减值;该数值通过输入所述绕射射线走时信息、出射角对应地表出射线的走时 信息和实际稳相点信息得出;

[0118] 成像结果获取单元207,用于各支绕射射线的振幅衰减值与对应地所述振幅数值 加权后求和,求和的结果为所述地下成像空间范围内对应各个成像点的成像结果。实施例

[0119] 通过现场采集的地震数据实例分析,说明基于动力学特征的绕射波成像方法在裂 缝、小断层等不连续地质体成像中的应用效果,具体技术流程如图3所示。

[0120] (1)利用中间放炮两边接收观测方式采集地震记录,地震接收道数480个,道间距 10米,时间样点数1251个,间隔4毫秒,预处理阶段需要去除面波、折射波、直达波等干扰波, 所示单炮记录如图4a所示,地震数据中绕射波发育特征明显。

[0121] (2)利用给定的偏移速度场,得出常规地震成像结果,如图4b所示,通过倾角扫描 方式,求得反射波倾角场,存储在磁盘上,如图4c所示,并且读入偏移速度场与倾角场到计 算设备内存内;

[0122] (3)读入除去噪声的单炮地震数据;

[0123] ⑷由两点射线追踪,计算出炮点到地下空间任意成像点的走时与入射角信息;

[0124] (5)根据入射角、倾角与速度场,利用点-面射线追踪,计算出由成像点到地表观测 面的走时与射线地面出射位置xo;

[0125] (6)由两点射线追踪,计算出由该成像点到各个地震接收点的走时,该走时与由炮 点至成像点的射线走时求和得到绕射射线走,并通过所述绕射射线走时从地震记录中找到 相应时间的振幅值,存储在内存中;

[0126] (7)根据计算出的xo,在地震各个接收道中,找到距其最近的位置Ro,这里采用逐一 比较的方式完成该项操作。

[0127] (8)由地震接收道Ro位置向左移动5道作为初始搜索点,以初始搜索点为中心开窗 口,窗口大小设为20道地震记录,分别求和窗口中心两边的地震数据,然后分别取绝对值求 和;由地震接收道Ro左侧第5道至右侧第5道,重复该求和过程,绝对值求和最大位置对应实 际稳相点。这里要求,绝对值求和最大值与最小值比值范围为3到50倍,否则,判别为散射 波,执行成像公式第二项,其中相邻道个数及窗口大小由用户给定。

[0128] ⑶利用基于动力学的绕射成像公式,计算出每个地震道绕射振幅系数值,对各个 地震样点值进行加权求和,并将结果赋予成像点;

[0129] (10)对地下成像空间其它样点重复上述步骤⑷~(9);

[0130] (11)对每个地震记录进行上述步骤(3)~(9),完成整个成像过程,得出的绕射波 成像结果,如图4d所示。与反射波成像结果图4b相比,本技术方案考虑了动力学特征的绕射 波成像技术具有更高的分辨率,其成像结果在断点、小断层、裂缝等不连续性地质体刻画上 具有更好的显示度。

[0131] 最后需要说明的是:上述仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方 案;尽管本说明书对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的技术人员仍然可以对本发 明进行修改或等同替换,一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均应涵 盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1. 一种基于动力学特征的绕射波成像方法,其特征在于,包括: 根据地震成像数据获得反射波倾角场; 根据所述地震成像数据映射得到地下成像空间范围,从所述地下成像空间范围内任意 取成像点,计算获得由炮点至成像点的射线,并记录所述由炮点至成像点的射线走时信息 以及成像点的入射角信息; 根据所述反射波倾角场和所述成像点的入射角信息获得反射波的出射角信息,利用所 述反射波的出射角信息获得出射角对应地表出射线的走时信息;同时,将所述出射线与地 面的交点定为初始稳相点; 记录所述成像点到各个地表观测点的走时信息,该走时信息与所述由炮点至成像点的 射线走时信息求和得到绕射射线走时信息;并通过所述绕射射线走时信息取出各道地震记 录中相应时间的振幅数值; 找出所述初始稳相点相邻的地表观测点,从所述地表观测点获取的地震数据中确定出 实际稳相点; 建立绕射波振幅系数曲线方程,由所述绕射射线走时信息、出射角对应地表出射线的 走时信息和实际稳相点计算出各支绕射射线的振幅衰减值; 各支绕射射线的振幅衰减值与对应地所述振幅数值加权后求和,求和的结果为所述地 下成像空间范围内对应各个成像点的成像结果。
2. 如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述建立绕射波振幅系数曲线方程的步骤包 括: 给出以e指数形式表示的绕射波动力学特征表达式:W(t) =aiexp(bit);其中ai,bi为待 定系数; 通过优化反演算法,与一致渐进展开绕射理论对所述绕射波动力学特征表达式进行求 解,计算出的理论值求残差,确定待定系数,建立绕射波振幅系数曲线方程。
3. 如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述获取反射波倾角场的步骤包括: 通过局部平面波微分方程,建立反射波倾角与所述地震成像数据之间的非线性关系表 达式; 由正则化迭代逼近方式,对所述反射波倾角与所述地震成像数据之间的非线性关系表 达式求解,计算出反射波倾角场。
4. 如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述反射波的出射角信息通过斯奈尔定 理获取。
5. 如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述成像结果的表达式为:
Figure CN104237940BC00021
其中,ν(ΙΔχ,ηιΔζ)表示地下成像空间任意成像点绕射波成像结果;U (td,kA s, j Δ r) 表示观测点j Δ r记录地震道的炮点k Δ S激发的地震记录;Kmin,Kmax分别表示炮点的最小与 最大位置;Jmin, Jmax表示观测点的最小与最大位置;A (kA S, 1 Δ x,mA Z,j Δ r)为与射线理论 有关的振幅补偿项;td (kA S,1 Δ X,j Ar)为绕射射线走时信息;|W(A Tdr) I为各支绕射射线 的振幅衰减绝对值,Js为确定的实际稳相点的位置;1 Αχ表示地下成像空间范围的横向坐 标位置;mA ζ表示地下成像空间范围的深度坐标位置;△ Tdr表示绕射波与稳相点处反射波 走时差的绝对值;在自然界中,绕射波主要以两种形式存在,一种是边缘绕射波,其产生与 反射波紧密相关,动力学特征由W(ATdr)表示,对应于成像结果表达式中的第一项;另外一 种又称为散射波,为空间各方向尺度小于一个菲涅尔半径地质体的地震响应,在本技术方 案中其能量关于出射角变化按照均匀分布特征进行成像,为成像结果表达式中的第二项。
6. -种基于动力学特征的绕射波成像装置,其特征在于,包括: 反射波倾角场获取单元,用于根据地震成像数据获得反射波倾角场; 炮点至成像点射线信息获取单元,用于根据所述地震成像数据映射得到地下成像空间 范围,从所述地下成像空间范围内任意取成像点,计算获得由炮点至成像点的射线,并记录 所述由炮点至成像点的射线走时信息以及成像点的入射角信息; 反射波出射线信息获取单元,用于根据所述反射波倾角场和所述成像点的入射角信息 获得反射波的出射角信息,利用所述反射波的出射角信息获得出射角对应地出射线的走时 信息;同时,将所述出射线与地面的交点定为初始稳相点; 绕射射线走时信息获取单元,用于记录所述成像点到各个地表观测点的走时信息,该 走时信息分别与所述由炮点至成像点的射线走时信息求和为绕射射线走时信息;并由绕射 射线走时信息取出各道地震记录中相应时间的振幅数值; 实际稳相点确定单元,用于找出所述初始稳相点相邻的地表观测点,从所述地表观测 点获取的地震数据中确定出实际稳相点; 振幅衰减值获取单元,用于建立绕射波振幅系数曲线方程,计算出各支绕射射线的振 幅衰减值;该数值通过输入所述绕射射线走时信息、出射角对应地表出射线的走时信息和 实际稳相点信息得出; 成像结果获取单元,用于各支绕射射线的振幅衰减值与对应地所述振幅数值加权后求 和,求和的结果为所述地下成像空间范围内对应各个成像点的成像结果。
7. 如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述振幅衰减值获取单元包括建立振幅衰减 值表达式模块和系数确定模块;其中, 所述建立振幅衰减值表达式模块,用于给出以e指数形式表示的绕射波动力学特征表 达式:W⑴=aiexp (bit);其中,ai,bi为待定系数,W⑴表示振幅衰减值; 所述系数确定模块,用于通过优化反演算法,与一致渐进展开绕射理论对所述绕射波 动力学特征表达式进行求解,计算出的理论值求残差,确定待定系数ai,bi,建立绕射波振幅 系数曲线方程。
8. 如权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述反射波倾角场获取单元包括:反射波 倾角表达式建立模块和迭代求解模块;其中, 所述反射波倾角表达式建立模块,用于通过局部平面波微分方程,建立反射波倾角与 所述地震成像数据之间的非线性关系表达式; 所述迭代求解模块,用于由正则化迭代逼近方式,对所述反射波倾角与所述地震成像 数据之间的非线性关系表达式求解,计算出反射波倾角场。
9. 如权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述反射波出射线信息获取单元通过斯 奈尔定理获取反射波的出射角信息。
10.如权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述成像结果获取单元生成的成像结果 的表达式为:
Figure CN104237940BC00041
其中,ν(ΙΔχ,ηιΔζ)表示地下成像空间任意成像点绕射波成像结果;U (td,kA s, j Δ r) 表示观测点j Δ r记录地震道的炮点k Δ S激发的地震记录;Kmin,Kmax分别表示炮点的最小与 最大位置;Jmin, Jmax表示观测点的最小与最大位置;A (kA S, 1 Δ x,mA Z,j Δ r)为与射线理论 有关的振幅补偿项;td (kA S,1 Δ χ, j Ar)为绕射射线走时信息;|W(A Tdr) I为各支绕射射线 的振幅衰减绝对值,Js为确定的实际稳相点的位置;1 Αχ表示地下成像空间范围的横向坐 标位置;mA ζ表示地下成像空间范围的深度坐标位置;△ Tdr表示绕射波与稳相点处反射波 走时差的绝对值;在自然界中,绕射波主要以两种形式存在,一种是边缘绕射波,其产生与 反射波紧密相关,动力学特征由W(ATdr)表示,对应于成像结果表达式中的第一项;另外一 种又称为散射波,为空间各方向尺度小于一个菲涅尔半径地质体的地震响应,在本技术方 案中其能量关于出射角变化按照均匀分布特征进行成像,为成像结果表达式中的第二项。
CN201410515142.1A 2014-09-29 2014-09-29 一种基于动力学特征的绕射波成像方法及装置 CN104237940B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410515142.1A CN104237940B (zh) 2014-09-29 2014-09-29 一种基于动力学特征的绕射波成像方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410515142.1A CN104237940B (zh) 2014-09-29 2014-09-29 一种基于动力学特征的绕射波成像方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104237940A CN104237940A (zh) 2014-12-24
CN104237940B true CN104237940B (zh) 2017-03-08

Family

ID=52226384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410515142.1A CN104237940B (zh) 2014-09-29 2014-09-29 一种基于动力学特征的绕射波成像方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104237940B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105988135B (zh) * 2015-02-11 2018-09-14 中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司 基于投影菲涅尔带的三维起伏地表高斯束正演模拟方法
CN104730571A (zh) * 2015-03-11 2015-06-24 中国科学院地质与地球物理研究所 一种利用绕射再聚焦识别小尺度地质体的方法与装置
US20170052458A1 (en) * 2015-08-21 2017-02-23 Globalfoundries Inc. Diffractive overlay mark
CN105607121B (zh) * 2016-02-02 2016-12-21 中国矿业大学(北京) 一种煤炭陷落柱识别方法和装置
CN106772593B (zh) * 2016-11-10 2018-07-24 中国矿业大学(北京) 绕射波的成像方法及装置
CN106772592B (zh) * 2016-11-10 2018-08-07 中国矿业大学(北京) 绕射波聚焦能量的分析方法及装置
CN106526668A (zh) * 2016-11-14 2017-03-22 中国石油化工股份有限公司 原始波形提取与成像方法
CN108693559A (zh) * 2017-04-05 2018-10-23 中国石油化工股份有限公司 地震波联合成像方法及系统
CN107861154B (zh) * 2017-11-08 2018-11-20 中国矿业大学(北京) 断层走向识别方法和装置
CN107918147B (zh) * 2017-11-20 2018-12-14 中国矿业大学(北京) 绕射波成像方法和装置
CN109143343B (zh) * 2018-11-14 2019-11-05 中国矿业大学(北京) 绕射波成像方法、装置和电子设备
CN109581486A (zh) * 2018-12-10 2019-04-05 上海宝冶集团有限公司 一种隧道溶洞的检测方法、装置和计算机可读存储介质
CN110031900A (zh) * 2019-05-27 2019-07-19 中国矿业大学(北京) 绕射波成像方法、装置、电子设备和存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102520443A (zh) * 2011-12-13 2012-06-27 中国科学院地质与地球物理研究所 一种绕射波叠前偏移的方法
CA2841775A1 (en) * 2011-07-19 2013-01-24 Halliburton Energy Services, Inc. System and method for moment tensor migration imaging
CN102455439B (zh) * 2010-11-02 2013-10-23 中国石油大学(北京) 基于克希霍夫积分法的绕射波场分离方法
CN103941289A (zh) * 2014-05-09 2014-07-23 中国科学院地质与地球物理研究所 一种绕射点成像的方法和设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6904368B2 (en) * 2002-11-12 2005-06-07 Landmark Graphics Corporation Seismic analysis using post-imaging seismic anisotropy corrections

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102455439B (zh) * 2010-11-02 2013-10-23 中国石油大学(北京) 基于克希霍夫积分法的绕射波场分离方法
CA2841775A1 (en) * 2011-07-19 2013-01-24 Halliburton Energy Services, Inc. System and method for moment tensor migration imaging
CN102520443A (zh) * 2011-12-13 2012-06-27 中国科学院地质与地球物理研究所 一种绕射波叠前偏移的方法
CN103941289A (zh) * 2014-05-09 2014-07-23 中国科学院地质与地球物理研究所 一种绕射点成像的方法和设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
地震勘探中的边缘绕射波及其动力学识别方法;赵惊涛 等;《地球物理学进展》;20110228;第26卷(第1期);第194-206页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104237940A (zh) 2014-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Neidell et al. Stratigraphic Modeling and Interpretation--Geophysical Principles and Techniques: Section 3. Stratigraphic Models from Seismic Data
Chopra et al. Seismic attributes—A historical perspective
Fernández et al. Three-dimensional reconstruction of geological surfaces: An example of growth strata and turbidite systems from the Ainsa basin (Pyrenees, Spain)
US8213261B2 (en) Method for geophysical and geological interpretation of seismic volumes in the domains of depth, time, and age
Willis et al. Spatial orientation and distribution of reservoir fractures from scattered seismic energy
Dell et al. Common-reflection-surface-based workflow for diffraction imaging
US4953142A (en) Model-based depth processing of seismic data
EP1611461B1 (en) Method for simulating local prestack depth migrated seismic images
Toomey et al. Tomographic imaging of the shallow crustal structure of the East Pacific Rise at 9° 30′ N
Sheehan et al. An evaluation of methods and available software for seismic refraction tomography analysis
Lehmann et al. Topographic migration of georadar data: Implications for acquisition and processingTopographic Migration of Georadar Data
US20100149917A1 (en) Method For Geophysical and Geological Interpretation of Seismic Volumes In The Domains of Depth, Time, and Age
US6014342A (en) Method of evaluating a subsurface region using gather sensitive data discrimination
Kent et al. Distribution of magma beneath the East Pacific Rise between the Clipperton transform and the 9 17′ N Deval from forward modeling of common depth point data
RU2457513C2 (ru) Способы и системы для обработки микросейсмических данных
Lomask et al. Flattening without picking
Wu et al. Directional illumination analysis using beamlet decomposition and propagation
US5862100A (en) Method and system for detecting hydrocarbon reservoirs using statistical normalization of amplitude-versus-offset indicators based upon seismic signals
Klotzsche et al. Full‐waveform inversion of cross‐hole ground‐penetrating radar data to characterize a gravel aquifer close to the Thur River, Switzerland
Maraschini et al. A new misfit function for multimodal inversion of surface waves
WO2003027710A2 (de) Verfahren zur bestimmung lokaler ähnlichkeit aus seismischen 3d-messdaten
Tang et al. Processing array acoustic-logging data to image near-borehole geologic structures
CN1576885A (zh) 地震信号处理和勘察的方法和装置
AU742887B2 (en) Hydrocarbon edge detection using seismic amplitude
EA011519B1 (ru) Способы моделирования геологической среды и построения сейсмических изображений с использованием итерационного и избирательного обновления

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
GR01 Patent grant
C14 Grant of patent or utility model