CN107561583A - 用于高斯束叠前深度偏移的局部角度计算方法及成像方法 - Google Patents
用于高斯束叠前深度偏移的局部角度计算方法及成像方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107561583A CN107561583A CN201710648243.XA CN201710648243A CN107561583A CN 107561583 A CN107561583 A CN 107561583A CN 201710648243 A CN201710648243 A CN 201710648243A CN 107561583 A CN107561583 A CN 107561583A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- angle
- ray
- mrow
- msub
- local angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Abstract
本发明提供了一种用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的局部角度计算方法及成像方法。所述局部角度计算方法包括：根据局部角度域成像原理，得到局部角度参数求解公式；基于高斯射线束，获取任意一成像点射线参数；将射线参数带入局部角度参数求解公式，得到局部角度参数；根据局部角度参数，建立局部角度索引表。所述成像方法包括在局部角度域成像时，根据炮点、成像点、接收点关系，从所述局部角度计算方法中所获取的角度参数进行成像。本发明能够获得适用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的可靠的角度索引表，既适用于复杂构造成像，又可为深度域偏移速度分析与模型建立提供高效的偏移引擎。
Description
技术领域
本发明涉及地震分析领域，具体来讲，涉及一种适用于角度域高斯束叠前深度偏移的局部角度计算方法及成像方法。
背景技术
高斯束叠前深度偏移作为基尔霍夫(Kirchhoff)偏移方法的一种有效改进，不但可以对多次波至进行成像，还克服了Kirchhoff偏移中存在的焦散问题，同时又保留了Kirchhoff偏移高效、灵活的优点以及对陡倾构造成像的能力，使其成像精度接近波动方程偏移，但计算效率远远高于波动方程偏移。高斯束方法最早由Cerveny(1972，2001)引入地球物理领域，并应用于地震波场模拟中。高斯射线束偏移方法因其具有灵活性、面向局部目标的成像能力以及计算成本等优势，在复杂构造成像尤其是速度模型建立过程中得到了广泛应用。目前主要地震数据处理软件中的深度域偏移及速度模型构建均采用高斯射线束偏移方法。
角度域高斯射线束叠前深度偏移算法的核心在于稳健、快速地计算地震射线的走时与方向信息。就目前而言，虽然经过了10余年的研究，发表了不少的文献，但就如何高保真地提取地下方位角和反射角信息，也只是最近一些年才成为现实。针对叠前时间偏移的Kirchhoff的高保真方位角和反射角道集信息的获取，在2008年和2011年才相继完成。最近实现的方位保真局部角度域Kirchhoff深度成像方法，利用了广义拉冬变换抽取全方位、高分辨率角度有关的反射率信息，并产生了角度域道集。该偏移技术已集成到帕拉代姆(Paradigm)公司的商业软件中，取得了良好的应用效果。但基于高斯束偏移的角度域成像算法还尚未实现，因此具有研究价值。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的局部角度计算方法，所述计算方法可以包括以下步骤：根据局部角度域成像原理，得到局部角度参数求解公式；获取高斯射线束上任意一成像点的射线参数；将射线参数带入局部角度参数求解公式，得到局部角度参数；根据局部角度参数，建立局部角度索引表。
在本发明的用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的局部角度计算方法的一个示例性实施例中，所述局部角度可以包括入射角γ、散射方位角φ、照明矢量倾角以及照明矢量方位角所述局部角度参数求解公式可通过下列方程得到：
其中，PS为入射射线单位慢度矢量，Pr为散射射线单位慢度矢量，Pm为入射慢度矢量和散射慢度矢量之和，Pm为单位照明矢量，x、y与z分别代表沿坐标轴的单位矢量，pmz为照明矢量的垂向分量。
在本发明的用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的局部角度计算方法的一个示例性实施例中，所述射线参数可以包括入射射线单位慢度矢量和散射射线单位慢速矢量。
在本发明的用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的局部角度计算方法的一个示例性实施例中，所述获取任意一成像点射线参数的步骤可包括：当成像点在射线上时，通过常规运动学射线追踪得到成像点射线参数；当成像点不在射线上时，获得射线参数的步骤可包括：
S1：根据旁轴走时理论，得到成像点走时，其中，成像点走时可通过下式近似表示：
其中，T(m)为源点到中心射线上参考点m的实值走时，qT＝(qI,qJ)为描述波前正交坐标系中n点位置的二维矢量，M(m)为走时的二阶偏导数；
S2：对S1步骤中的成像点走时求空间偏导数，得到成像点射线参数。
本发明的另一方面提供了一种角度域高斯射线束叠前深度偏移的成像方法。所述成像方法可通过如上所述计算的局部角度进行成像。
与现有技术相比，根据本发明的方法能够为高斯射线束叠前深度偏移提供一个可靠的角度表，既适用于复杂构造成像，又可为深度域偏移速度分析与模型建立提供高效的偏移引擎。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了根据本发明示例性实施例的某一成像点处地震波局部角度特征示意图。
图2示出了根据本发明示例性实施例的三维射线中心坐标系示意图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的局部角度计算方法及成像方法。
在本发明的一个示例性实施例中，一种用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的局部角度计算方法可通过以下步骤实现：
(1)根据局部角度域成像原理，推导得出局部角度计算公式。
在图1中，点S表示某炮点的位置，点R表示某检波点的位置，点S和点R均位于地表面；曲线S等时线表示某炮点等时线，曲线R等时线表示某检波点等时线。
如图1所示，在三维情况下，入射慢度矢量PS和散射慢度矢量Pr共同描述了散射点m处波的传播方向特征。入射与散射慢度矢量之和Pm称为照明矢量。根据地震勘探的需要，可用两类、四个角度共同定义局部传播方向。第一类是描述入射与散射(包括绕射和反射)方向特征的两个角度，即入射角γ(散射张角θ的一半)和散射方位角(即局部入射与散射慢度所在平面的方位角)φ。第二类是描述局部照明方向的两个角度，即照明矢量的倾角与方位角
这里，上述四个角度参数可以根据射线理论，由走时的空间梯度计算得到；亦可以根据波动理论，借助于波场局部方向分解隐式获得。
当基于射线理论，由走时的空间梯度计算，四个角度参数的获得方法可包括：
根据矢量运算法则，所述四个局部角度参数分别满足：
其中，x、y与z分别代表沿坐标轴的单位矢量，其中y指向正北方向并作为定义方位角的参考方法，PS为入射射线单位慢度矢量，Pr为散射射线单位慢度矢量，Pm为入射慢度矢量和散射慢度矢量之和，Pm为单位照明矢量，pmz为照明矢量的垂向分量。可见，获得角度参数的关键是得到成像点处的入射慢度矢量和散射慢度矢量，从而得到入射单位慢度矢量和散射单位慢度矢量。
(2)获取高斯射线束上任意一成像点的射线参数。
在运动学射线追踪过程中，成像点的落点存在两种情形。当成像点落在追踪到的射线上时，此时，可通过常规运动学射线追踪直接可以得到该成像点的慢度矢量，即得到该成像点的入射单位慢度矢量和散射单位慢度矢量；当成像点落在追踪到的射线周围时，即成像点未落在追踪到的射线上时，可根据旁走走时理论得到高斯射线束周围任意一成像点的走时，然后，通过对该成像点的走时求空间偏导数，即可得到高斯射线束周围任意一成像点的射线参数，具体步骤可以包括：
例如，在图2的三维射线中心坐标系(射线中心坐标系为波前正交坐标系)中，e1，e2，e3为三维射线中心坐标系的单位向量，rayΩ为中心射线。
如图2所示，在三维射线中心坐标系中，射线周围任意一点n点的走时可以利用泰勒展开式近似的表示为：
其中，T(m)为源点到中心射线上参考点m的实值走时，qT＝(qI,qJ)为描述波前正交坐标系中n点位置的二维矢量，这里的(qI,qJ)即为图2中表示的(q1,q2)，M(m)为走时的二阶偏导数。这里，M(m)在三维介质中可以为2×2矩阵，在二维介质中可以为一个标量。
例如，在三维介质中，可假设方程(2)即可转化为：
此时，将三维射线中心坐标系转变为笛卡尔坐标系，对其方程(3)分别在x、y、z方向上求其空间偏导数，方程(3)转化为：
其中，i对应x、y和z分量，i＝1,2,3。于是，通过方程(4)得到n点的射线慢度矢量为：
通过方程(5)可计算得到x、y、z方向上的射线慢度矢量P1、P2、P3，最终可以得到高斯束上n点的单位慢度矢量为：
P(n)＝ν(n)(P1,P2,P3) (6)
其中，ν(n)为成像点n处的地震波相速度。
针对入射射线和散射射线不同的n点位置二维矢量、走时二阶偏导数等参数，分别使用方程(2)至方程(6)，得到入射射线单位慢度矢量和散射射线单位慢度矢量。
(4)将得到的射线参数带入所述局部角度参数求解公式，获得局部角度参数。
将落在高斯射线束上的成像点或者落在高斯射线束周围成像点的入射单位慢度矢量和散射单位慢度矢量带入方程(1a)至(1d)，即可得到成像点处的四个局部角度参数。
(5)根据获得的局部角度参数，建立局部角度参数索引表。
角度参数索引表的建立能够准确、方便、快捷的实现角度域成像，在偏移过程中可以直接索引来成像，不需要其他复杂的计算。
在本发明另一示例性实施例中，角度域高斯射线束叠前深度偏移的成像方法可包括：在局部角度域成像时，可根据炮点-成像点-接收点关系，根据实际射线路径的走时，局部角度域成像需要的角度参数进行局部角度域成像。这里，获得实际射线路径的走时属于常规操作。
综上所述，本发明的方法能够提供适用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的角度表，获取的角度表稳定、可靠。本发明除了像传统高斯束叠前深度偏移那样输出成像剖面和炮检距域的共成像点道集，还遵循地震波在成像点处的局部方向特征、获得入射角度域和照明角度域的成像结果。本发明既适用于复杂构造成像，又可为深度域偏移速度分析与模型建立提供高效的偏移引擎，具有很高的研究价值。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
Claims (5)
1.一种用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的局部角度计算方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：
根据局部角度域成像原理，得到局部角度参数求解公式；
获取高斯射线束上任意一成像点的射线参数；
将射线参数带入局部角度参数求解公式，得到局部角度参数；
根据局部角度参数，建立局部角度索引表。
2.根据权利要求1所述的用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的局部角度计算方法，其特征在于，所述局部角度包括入射角γ、散射方位角φ、照明矢量倾角以及照明矢量方位角所述局部角度参数求解公式通过下列方程得到：
<mrow>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mi>&theta;</mi>
<mo>=</mo>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mi>&gamma;</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>S</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>S</mi>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>|</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mi>&phi;</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<mi>y</mi>
<mo>)</mo>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<mi>y</mi>
<mo>|</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>|</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，PS为入射射线单位慢度矢量，Pr为散射射线单位慢度矢量，Pm为入射慢度矢量和散射慢度矢量之和，Pm为单位照明矢量，x、y与z分别代表沿坐标轴的单位矢量，为照明矢量的垂向分量。
3.根据权利要求1所述的用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的局部角度计算方法，其特征在于，所述射线参数包括入射射线单位慢度矢量和散射射线单位慢速矢量。
4.根据权利要求2所述的用于角度域高斯射线束叠前深度偏移的局部角度计算方法，其特征在于，获取任意一成像点射线参数的步骤包括：
当成像点在射线上时，通过常规运动学射线追踪得到成像点射线参数；
当成像点不在射线上时，获得射线参数的步骤包括：
S1：根据旁轴走时理论，得到成像点走时，其中，成像点走时通过下式近似表示：
<mrow>
<mi>T</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mi>T</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>m</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<msup>
<mi>q</mi>
<mi>T</mi>
</msup>
<mi>Re</mi>
<mo>&lsqb;</mo>
<mi>M</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>m</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&rsqb;</mo>
<mi>q</mi>
</mrow>
其中，T(m)为源点到中心射线上参考点m的实值走时，qT＝(qI,qJ)为描述波前正交坐标系中n点位置的二维矢量，M(m)为走时的二阶偏导数；
S2：对S1步骤中的成像点走时求空间偏导数，得到成像点射线参数。
5.一种角度域高斯射线束叠前深度偏移的成像方法，其特征在于，所述方法包括在局部角度域成像时，根据炮点、成像点、接收点关系，从权利要求1至4中任意一项的方法中所获取的局部角度参数进行成像。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710648243.XA CN107561583A (zh) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | 用于高斯束叠前深度偏移的局部角度计算方法及成像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710648243.XA CN107561583A (zh) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | 用于高斯束叠前深度偏移的局部角度计算方法及成像方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107561583A true CN107561583A (zh) | 2018-01-09 |
Family
ID=60974933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710648243.XA Pending CN107561583A (zh) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | 用于高斯束叠前深度偏移的局部角度计算方法及成像方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107561583A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108363101A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-08-03 | 西安石油大学 | 一种斜井井间地震高斯束叠前深度偏移成像方法 |
| CN111624648A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-09-04 | 中油奥博(成都)科技有限公司 | 一种起伏地表变偏移距vsp积分叠前深度偏移方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102540250A (zh) * | 2010-12-08 | 2012-07-04 | 同济大学 | 基于方位保真角度域成像的裂缝型油气储层地震探测方法 |
| CN102565852A (zh) * | 2010-12-08 | 2012-07-11 | 同济大学 | 针对储层含油气性检测的角度域叠前偏移数据处理方法 |
| CN102841375A (zh) * | 2012-09-06 | 2012-12-26 | 中国石油大学(华东) | 一种复杂条件下基于角度域共成像点道集的层析速度反演方法 |
| CN105629299A (zh) * | 2015-12-19 | 2016-06-01 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司 | 角度域叠前深度偏移的走时、角度表获取方法及成像方法 |
-
2017
- 2017-08-01 CN CN201710648243.XA patent/CN107561583A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102540250A (zh) * | 2010-12-08 | 2012-07-04 | 同济大学 | 基于方位保真角度域成像的裂缝型油气储层地震探测方法 |
| CN102565852A (zh) * | 2010-12-08 | 2012-07-11 | 同济大学 | 针对储层含油气性检测的角度域叠前偏移数据处理方法 |
| CN102841375A (zh) * | 2012-09-06 | 2012-12-26 | 中国石油大学(华东) | 一种复杂条件下基于角度域共成像点道集的层析速度反演方法 |
| CN105629299A (zh) * | 2015-12-19 | 2016-06-01 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司 | 角度域叠前深度偏移的走时、角度表获取方法及成像方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 段鹏飞 等: "TI介质局部角度域高斯束叠前深度偏移成像", 《地球物理学报》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108363101A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-08-03 | 西安石油大学 | 一种斜井井间地震高斯束叠前深度偏移成像方法 |
| CN108363101B (zh) * | 2018-02-02 | 2019-07-02 | 西安石油大学 | 一种斜井井间地震高斯束叠前深度偏移成像方法 |
| CN111624648A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-09-04 | 中油奥博(成都)科技有限公司 | 一种起伏地表变偏移距vsp积分叠前深度偏移方法 |
| CN111624648B (zh) * | 2020-06-05 | 2022-04-01 | 中油奥博(成都)科技有限公司 | 一种起伏地表变偏移距vsp积分叠前深度偏移方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102939546B (zh) | 用于在地震处理中的局部属性匹配的系统和方法 | |
| CN106094029A (zh) | 利用偏移距矢量片地震数据预测储层裂缝的方法 | |
| CN105629299A (zh) | 角度域叠前深度偏移的走时、角度表获取方法及成像方法 | |
| CN102819040A (zh) | 基于中心扩散加倾角属性的三维地震层位自动追踪方法 | |
| CN108845358B (zh) | 断层及构造异常体识别方法及装置 | |
| CN102636809B (zh) | 一种传播角度域共成像点道集的生成方法 | |
| CN105549077B (zh) | 基于多级多尺度网格相似性系数计算的微震震源定位方法 | |
| CN104459770B (zh) | 一种高维地震数据规则化方法 | |
| Ripperger et al. | Seismic wave simulation in the presence of real volcano topography | |
| CN108303736B (zh) | 各向异性ti介质最短路径射线追踪正演方法 | |
| CN109254327B (zh) | 三维强磁性体的勘探方法及勘探系统 | |
| CN109459787B (zh) | 基于地震槽波全波形反演的煤矿井下构造成像方法及系统 | |
| CN104360396B (zh) | 一种海上井间tti介质三种初至波走时层析成像方法 | |
| CN106338766B (zh) | 基于分步傅里叶算法的叠前时间偏移方法 | |
| CN108957538A (zh) | 一种虚拟震源二维波前构建地震波走时计算方法 | |
| CN103698810A (zh) | 混合网最小走时射线追踪层析成像方法 | |
| CN107561583A (zh) | 用于高斯束叠前深度偏移的局部角度计算方法及成像方法 | |
| Bai et al. | Seismic wavefront evolution of multiply reflected, transmitted, and converted phases in 2D/3D triangular cell model | |
| CN107918157A (zh) | 三分量p波初动震源机制反演方法及装置 | |
| CN106842314B (zh) | 地层厚度的确定方法 | |
| Fehler et al. | Improved relative locations of clustered earthquakes using constrained multiple event location | |
| CN102478663B (zh) | 一种三维地震观测系统偏移噪声获取方法及装置 | |
| Zhou et al. | An iterative factored topography-dependent eikonal solver for anisotropic media | |
| Zhang et al. | Joint tomographic inversion of first‐arrival and reflection traveltimes for recovering 2‐D seismic velocity structure with an irregular free surface | |
| CN108508479B (zh) | 一种空地井立体重磁数据协同目标位置反演方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 216, No. 216, Huayang Avenue, Tianfu New District, Sichuan, Sichuan Applicant after: China National Petroleum Corporation Chuanqing Drilling Engineering Geophysical Exploration Company Ltd. Address before: 610213 No. 1, No. 1, No. 1, Huayang Avenue, Huayang Town, Shuangliu County, Chengdu, Sichuan Applicant before: China National Petroleum Corporation Chuanqing Drilling Engineering Geophysical Exploration Company Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180330 Address after: No. 189, fan Yangxi Road, Zhuozhou City, Baoding, Hebei Applicant after: Dongfang Geophysical Exploration Co., Ltd., China Petrochemical Corp. Address before: No. 216, No. 216, Huayang Avenue, Tianfu New District, Sichuan, Sichuan Applicant before: China National Petroleum Corporation Chuanqing Drilling Engineering Geophysical Exploration Company Ltd. |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180109 |