CN106338760B - 误差补偿的起伏地表偏移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种误差补偿的起伏地表偏移方法，该方法包括：进行低测信息约束的层析速度反演，得到浅层的速度模型；进行基于Rytov近似的角度域反射波层析速度反演；采用波动方程延拓重构法和sin函数加权法，得到起伏地表叠前深度偏移速度模型；把波动方程基准面校正与深度成像有机结合，实现了自非水平观测界面的偏移过程；进行误差补偿，利用互相关条件进行偏移成像；以及将所有炮的偏移叠加结果，将偏移结果在基准面、起伏面或者浮动面上显示。该误差补偿的起伏地表偏移方法利用误差补偿算子进行波场延拓和相关成像，该方法在实际地震资料中进行了应用，获得了较为理想的偏移成像效果，具有较好的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及地震资料处理应用领域，特别是涉及到一种误差补偿的起伏地表偏移方法。
背景技术
山前带地震资料由于高陡岩层出露或巨厚砾石层覆盖、冲积作用与表层风化剥蚀等复杂地表条件，表层结构纵横向变化剧烈，原始地震资料的波场复杂，常规偏移方法难取得好的效果。波动方程叠前深度偏移成像效果依赖于初始速度模型精度。而有的地震资料信噪比低、一致性差，有时伴随速度反转变化，传统速度建模方法效果不理想。虽然全波形反演（FWI）方法是最近研究的热点技术之一，但是这些工区资料的复杂性，造成FWI误差泛函的强非线性，难以提供满足精度要求的叠前深度偏移的速度场。为此我们发明了一种新的误差补偿的起伏地表偏移方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过联合建模建立速度模型，利用直接下延法的思想，利用误差补偿算子进行波场延拓和相关成像的误差补偿的起伏地表偏移方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：误差补偿的起伏地表偏移方法，该误差补偿的起伏地表偏移方法包括：步骤1，进行低测信息约束的层析速度反演，得到浅层的速度模型；步骤2，进行基于Rytov近似的角度域反射波层析速度反演；步骤3，采用波动方程延拓重构法和sin函数加权法，将两者有机结合在一起，得到起伏地表叠前深度偏移速度模型；步骤4，把波动方程基准面校正与深度成像有机结合，实现自非水平观测界面的偏移过程；步骤5，求取波场延拓算子的累积误差，进行误差补偿，利用互相关条件进行偏移成像；以及步骤6，将所有炮的偏移叠加结果，将偏移结果在基准面、起伏面或者浮动面上显示。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，依小折射和微测井数据为约束条件，与旅行时残差一起构成目标函数，建立近地表层析反演建立近地表速度模型通过求解朗格朗日约束的目标函数最小二乘解，得到低降速带的速度更新量，得到精细的浅层速度信息；低测信息约束的层析速度反演，得到浅层的速度模型；对输出的深度域模型进行横向共中心点号范围、异常速度值剔除、深度范围的优选和适当外推。
在步骤2中，通过走时Rytov灵敏度矩阵的求取，获取逐层的旅行时残差，得到慢度更新量，从而转化为速度更新量，得到高精度的中深层的速度场；有井资料时，可以利用井信息约束，提高速度精度。
在步骤3中，浅层和中深层速度存在空缺区域时，采用波动方程延拓重构法解决模型的融合问题；sin函数加权法解决浅层和中深层存在融合区域时的情况，最终将两个速度模型有机结合在一起，得到起伏地表叠前深度偏移速度模型。
在步骤4中，借用波场直接下延法波场“逐步累加”思想，将基准面定在地震测线所在区域地形的最高点或最高点之上的某一高度的水平面上，在基准面与观测界面之间填充任意速度；输入炮集数据和起伏地表速度场，将速度场网格化；逐炮开始从基准面开始以零波场开始向下延拓，每延拓一个步长，检测是否有新的波场存在，也就是否到达了真实地表，则叠加该波场，继续延拓；把波动方程基准面校正与深度成像有机结合，实现自非水平观测界面的偏移过程，以有效消除地形起伏变化对地下构造的影响。
在步骤5中，通过求解波动方程，进行波长外推过程中对微分方程近似和差分方程近似这些误差进行计算，求取波场延拓算子的累积误差；在频率-空间有限差分算子延拓过程中对其进行补偿，利用互相关条件进行偏移成像。
本发明中的误差补偿的起伏地表偏移方法，将近地表约束的初至层析建模方法得到浅层速度模型和Rytov近似的角度域层析速度反演或者处理系统速度谱分析方法得到中深层速度模型，利用波动方程延拓重构或者sin函数加权法，将两者联合起来建立统一的初始速度模型，利用直接下延法的基于误差补偿的傅立叶有限差分叠前深度偏移算法，最终形成了针对西部地震资料的起伏地表偏移算法流程。本发明通过联合建模建立速度模型，利用直接下延法的思想，利用误差补偿算子进行波场延拓和相关成像，其方法流程在实际地震资料中进行了应用，获得了较为理想的偏移成像效果，具有较好的推广应用前景。
附图说明
图1为本发明的误差补偿的起伏地表偏移方法的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的一实施例中起伏地表准确速度模型的示意图；
图3为本发明的一实施例中层析速度反演浅层速度模型的示意图；
图4为本发明的一实施例中浅层和Rytov近似的中深层联合的速度模型的示意图；
图5为本发明的一实施例中浮动面偏移剖面的示意图；
图6为本发明的一实施例中基于误差补偿的起伏地表偏移剖面的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的误差补偿的起伏地表偏移方法的流程图。在步骤101，依小折射和微测井数据为约束条件，与旅行时残差一起构成目标函数，建立近地表层析反演建立近地表速度模型通过求解朗格朗日约束的目标函数最小二乘解，得到低降速带的速度更新量，得到精细的浅层速度信息。低测信息约束的层析速度反演，得到浅层的速度模型。对输出的深度域模型进行横向共中心点（cdp）号范围、异常速度值剔除、深度范围的优选和适当外推。图2为测试所用的起伏地表准确的速度模型。图3为利用层析速度反演的浅层深度域速度模型。从图3中可以看到，在横向cdp号范围上简单扩边后，可以和准确速度模型很好吻合，利用初至反演的起伏地表以及下覆地层的形态都非常清晰。流程进入到步骤102。
在步骤102，基于Rytov近似的角度域反射波层析速度反演。角度域成像点道集中，成像点位置、入射角和地层倾角能唯一的确定地震波的传播路径，从而有效解决多路径引起的成像假象问题。通过走时Rytov灵敏度矩阵的求取，获取逐层的旅行时残差，得到慢度更新量，从而转化为速度更新量，得到高精度的中深层的速度场。有井资料时，可以利用井信息约束，提高速度精度。流程进入到步骤103。
在步骤103，浅层和中深层速度存在空缺区域时，采用波动方程延拓重构法解决模型的融合问题，相对各种常规插值法而言，它具有更高的融合精度。sin函数加权法解决浅层和中深层存在融合区域时的情况，最终将两个速度模型有机结合在一起，得到起伏地表叠前深度偏移速度模型。图4为反演的中深层速度模型和图2合二为一的结果。从图4联合建模的层速度场中可以隐约看到层位的形态。流程进入到步骤104。
在步骤104，借用波场直接下延法波场“逐步累加”思想，将基准面定在地震测线所在区域地形的最高点或最高点之上的某一高度的水平面上，在基准面与观测界面之间填充任意速度。输入炮集数据和起伏地表速度场，将速度场网格化。逐炮开始从基准面开始以零波场开始向下延拓，每延拓一个步长，检测是否有新的波场存在，也就是否到达了真实地表，则叠加该波场，继续延拓。把波动方程基准面校正与深度成像有机结合，实现了自非水平观测界面的偏移过程，可以有效消除地形起伏变化对地下构造的影响。流程进入到步骤105。
在步骤105，用频率-空间域有限差分法求解单程波方程进行波场外推时，会引入两种误差，一是微分方程近似，二是差分方程近似（三维情况下还有方位角误差）。在起伏地表情况下，这种误差的引入会更严重的影响双复杂地质体的成像质量。通过求解波动方程，进行波长外推过程中对这种误差进行计算，求取波场延拓算子的累积误差。在频率-空间有限差分算子延拓过程中对其进行补偿，利用互相关条件进行偏移成像。流程进入到步骤106。
在步骤106，由于步骤105中是逐炮偏移，将所有炮的偏移结果进行叠加，将最终偏移剖面在基准面、起伏面或者浮动面上输出。图5为按照道距显示的常规的处理流程浮动面偏移剖面。图6为按照道距显示的采用基于误差补偿的起伏地表的偏移方法的剖面。从图5和图6的偏移剖面对比可以看出，采用误差补偿的偏移算法结果信噪比高、5000m左右的同相轴连续性明显变好、断层也更加清楚、干脆。
Claims (3)
1.误差补偿的起伏地表偏移方法，其特征在于，该方法包括：
步骤1，进行低测信息约束的层析速度反演，得到浅层的速度模型；
步骤2，进行基于Rytov近似的角度域反射波层析速度反演；
步骤3，采用波动方程延拓重构法和sin函数加权法，将两者有机结合在一起，得到起伏地表叠前深度偏移速度模型；
步骤4，把波动方程基准面校正与深度成像有机结合，实现非水平观测界面的偏移过程；
步骤5，求取波场延拓算子的累积误差，进行误差补偿，利用互相关条件进行偏移成像；以及
步骤6，将所有炮的偏移叠加结果在基准面、起伏面或者浮动面上显示；
在步骤3中，浅层和中深层速度存在空缺区域时，采用波动方程延拓重构法解决模型的融合问题，sin函数加权法解决浅层和中深层存在融合区域时的情况；最终将两个速度模型有机结合在一起，得到起伏地表叠前深度偏移速度模型；
在步骤4中，运用波场直接下延法中波场“逐步累加”的思想，将基准面定在地震测线所在区域地形的最高点或最高点之上的某一高度的水平面上，在基准面与观测界面之间填充任意速度；输入炮集数据和起伏地表速度场，将速度场网格化；逐炮从基准面开始以零波场向下延拓，每延拓一个步长，检测是否有新的波场存在，即是否已到达真实地表，若有则叠加该波场，若没有则继续延拓。
2.根据权利要求1所述的误差补偿的起伏地表偏移方法，其特征在于，在步骤2中，通过走时Rytov灵敏度矩阵的求取，获取逐层的旅行时残差，得到慢度更新量，从而转化为速度更新量，得到高精度的中深层的速度场；有井资料时，可以利用井信息约束，提高速度精度。
3.根据权利要求1所述的误差补偿的起伏地表偏移方法，其特征在于，在步骤5中，通过求解波动方程，在波长外推过程中，计算微分方程和差分方程的近似误差，求取波场延拓算子的累积误差；在频率-空间有限差分算子延拓过程中对其进行补偿，利用互相关条件进行偏移成像。
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