CN108445532A - 一种深度域反偏移方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种深度域反偏移方法及装置，该方法包括：获取地震观测数据；构建包括下行波场及上行波场的模拟地震波场并获取其深度偏移成像剖面；根据深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场；根据每一层的频率波数域波场及上行波场的相移因子，获取上一层的频率波数域上行波场并将其变换成对应的频率空间域上行波场；将每一层的频率空间域上行波场与频率空间域反射波场叠加，获得每一层的频率空间域地震波场；将顶层波场的频率空间域地震波场作频率域傅里叶逆变换，获得时间空间域地震数据；根据地震观测数据与时间空间域地震数据的残差优化深度偏移成像剖面，直至残差满足预设的目标函数最小化要求。本申请可提高深度域反偏移的精度。
Description
技术领域
本申请涉及勘探地震数据处理技术领域，尤其是涉及一种深度域反偏移方法及装置。
背景技术
地震数据处理的重要目的之一是通过深度偏移(Depth Migration)得到高质量的深度域图像。深度域图像的质量依赖于原始地震单炮数据的质量，其对于提高地震数据的信噪比及在整个地震数据处理中起着非常重要的作用。深度域反偏移(Depth DomainDemigration)是一种数字波场成像方法，在反偏移过程中如果速度模型不变，则反偏移就是偏移的逆运算。
目前最小二乘偏移技术作为一种深度域反偏移方法，其依赖于精确的速度模型，迭代过程中正演模拟波场和实际观测波场存在周波跳跃现象，以致于迭代过程无法收敛到可靠的结果，因此，目前现有的深度域反偏移方法的精度亟待提高。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种深度域反偏移方法及装置，以提高深度域反偏移的精度。
为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种深度域反偏移方法，包括：
获取工区的地震观测数据；
构建所述工区的模拟地震波场，并根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；所述模拟地震波场包括下行波场及上行波场；
根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场；
从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场；
将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场；
将顶层波场的频率空间域地震波场进行频率域傅里叶逆变换，获得时间空间域地震数据；
确定所述地震观测数据与所述时间空间域地震数据的残差，并根据所述残差优化所述深度偏移成像剖面，直至所述残差满足预设的目标函数最小化要求。
较佳的，所述下行波场包括：
且所述下行波场的相移因子为exp(-ikzΔz)；
所述上行波场包括且所述上行波场的相移因子为exp(ikzΔz)；
其中，x为地下介质中质点的平面位置，xs为震源的平面位置，z为地下介质中质点的深度位置，ω为地震频率，pz为地震波在传播过程中地下介质中每个质点的位移，PD(x,z,ω)为下行波场，PD(x,z＝0,ω)为零深度时的下行波场，δ(x-xs)为狄拉克函数；PU(x,z,ω)为上行波场，PU(x,z＝0,ω)为零深度时的上行波场，为地震观测数据，Δz为网格步长。
较佳的，所述根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面，包括：
将所述地震观测数据、所述下行波场的相移因子及预设的速度模型作为输入并求解所述模拟地震波场；
根据预设的互相关成像条件I(x,zj)＝PS(x,zj,ωl)PR(x,zj,ωl)j＝1,2,…,N，对求解后的模拟地震波场进行叠前深度偏移，获得所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；
其中，I(x,zj)为介质反射系数，PS(x,zj,ωl)为下行波场，PR(x,zj,ωl)为上行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
较佳的，所述根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场，包括：
根据公式获取所述工区的频率空间域反射波场；
对所述频率空间域反射波场沿x方向进行傅里叶变换，获得底层波场的频率波数域波场；
其中，为所述工区的频率空间域反射波场，I(x,zj)为介质反射系数，PS(x,zj,ωl)为下行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
较佳的，所述从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场，包括：
根据公式获取每一层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场；
将每一层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场沿层作kx的傅里叶逆变换，获得每一层波场对应的上一层波场的频率空间域上行波场；
其中，为当前层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场，为当前层波场的频率波数域上行波场，kx为x方向的波数，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
较佳的，根据以下公式将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场：
其中，为当前层波场的频率空间域地震波场，为当前层波场的频率空间域上行波场，I(x,zj-1)为介质反射系数，PS(x,zj-1,ωl)为当前层波场的下行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
另一方面，本申请实施例还提供了一种深度域反偏移装置，包括：
观测数据获取模块，用于获取工区的地震观测数据；
偏移剖面模拟模块，用于构建所述工区的模拟地震波场，并根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；所述模拟地震波场包括下行波场及上行波场；
第一波场获取模块，用于根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场；
第二波场获取模块，用于从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场；
第三波场获取模块，用于将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场；
模拟数据获取模块，用于将顶层波场的频率空间域地震波场进行频率域傅里叶逆变换，获得时间空间域地震数据；
偏移剖面优化模块，用于确定所述地震观测数据与所述时间空间域地震数据的残差，并根据所述残差优化所述深度偏移成像剖面，直至所述残差满足预设的目标函数最小化要求。
较佳的，所述下行波场包括：
且所述下行波场的相移因子为exp(-ikzΔz)；
所述上行波场包括且所述上行波场的相移因子为exp(ikzΔz)；
其中，x为地下介质中质点的平面位置，xs为震源的平面位置，z为地下介质中质点的深度位置，ω为地震频率，pz为地震波在传播过程中地下介质中每个质点的位移，PD(x,z,ω)为下行波场，PD(x,z＝0,ω)为零深度时的下行波场，δ(x-xs)为狄拉克函数；PU(x,z,ω)为上行波场，PU(x,z＝0,ω)为零深度时的上行波场，为地震观测数据，Δz为网格步长。
较佳的，所述根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面，包括：
将所述地震观测数据、所述下行波场的相移因子及预设的速度模型作为输入并求解所述模拟地震波场；
根据预设的互相关成像条件I(x,zj)＝PS(x,zj,ωl)PR(x,zj,ωl)j＝1,2,…,N，对求解后的模拟地震波场进行叠前深度偏移，获得所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；
其中，I(x,zj)为介质反射系数，PS(x,zj,ωl)为下行波场，PR(x,zj,ωl)为上行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
较佳的，所述根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场，包括：
根据公式获取所述工区的频率空间域反射波场；
对所述频率空间域反射波场沿x方向进行傅里叶变换，获得底层波场的频率波数域波场；
其中，为所述工区的频率空间域反射波场，I(x,zj)为介质反射系数，PS(x,zj,ωl)为下行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
较佳的，所述从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场，包括：
根据公式获取每一层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场；
将每一层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场沿层作kx的傅里叶逆变换，获得每一层波场对应的上一层波场的频率空间域上行波场；
其中，为当前层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场，为当前层波场的频率波数域上行波场，kx为x方向的波数，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
较佳的，根据以下公式将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场：
其中，为当前层波场的频率空间域地震波场，为当前层波场的频率空间域上行波场，I(x,zj-1)为介质反射系数，PS(x,zj-1,ωl)为当前层波场的下行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
另一方面，本申请实施例还提供了另一种深度域反偏移装置，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：
获取工区的地震观测数据；
构建所述工区的模拟地震波场，并根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；所述模拟地震波场包括下行波场及上行波场；
根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场；
从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场；
将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场；
将顶层波场的频率空间域地震波场进行频率域傅里叶逆变换，获得时间空间域地震数据；
确定所述地震观测数据与所述时间空间域地震数据的残差，并根据所述残差优化所述深度偏移成像剖面，直至所述残差满足预设的目标函数最小化要求。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例在不依赖于精确的速度模型的情况下实现了深度域反偏移，从而解决了反演过程中的正演模拟数据和实际观测数据存在周波跳跃的问题；并且本申请实施例通过相移实现反偏移，且能够确保最小二乘偏移流程收敛到可靠的结果，从而最终提高了深度域反偏移的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本申请一实施方式中深度域反偏移方法的流程图；
图2为本申请一实施方式中用于偏移的原始单炮地震记录；
图3为本申请一实施方式中深度域反偏移方法模拟得到的单炮地震记录；
图4为本申请一实施方式中原始单炮地震记录在正演后得到的深度偏移成像剖面；
图5为本申请一实施方式中模拟得到的单炮地震记录在正演后得到的深度偏移成像剖面；
图6为本申请一实施方式中深度域反偏移装置的结构框图；
图7为本申请另一实施方式中深度域反偏移装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
参考图1所示，本申请实施例的深度域反偏移方法可以包括以下步骤：
S101、获取工区的地震观测数据。
在本申请一实施方式中，可在工区沿炮线方向人工激发地震波，由检波器接收并记录地震波场，从而可得到地震观测数据ds,r＝d(xs,xr,t)，其中xs和xr分别代表震源和接收点的空间位置，t代表观测时间。在本申请一示例性实施方式中，得到的地震观测数据例如可以是如图2所示的用于偏移的原始单炮地震数据。
S102、构建所述工区的模拟地震波场，并根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；所述模拟地震波场包括下行波场及上行波场。
在本申请一实施方式中，构建的工区的模拟地震波场可以包括下行波场(即正传波场)及上行波场(即反传波场)，其中：
下行波场方程为：
上行波场方程为：
由于偏微分算子经过傅里叶变换以后在波数域表现为数乘的形式，因此可以比较容易的计算得到下行波场的相移因子为：exp(-ikzΔz)，以及上行波场的相移为：exp(ikzΔz)。
其中，x为地下介质中质点的平面位置，xs为震源的平面位置，z为地下介质中质点的深度位置，ω为地震频率，pz为地震波在传播过程中地下介质中每个质点的位移，PD(x,z,ω)为下行波场，PD(x,z＝0,ω)为零深度时的下行波场，δ(x-xs)为狄拉克函数；PU(x,z,ω)为上行波场，PU(x,z＝0,ω)为零深度时的上行波场，为地震观测数据，Δz为网格步长。
在本申请一实施方式中，上述构建所述工区的模拟地震波场可以变步长的网格化模型，因为地震波在地下介质传播的时候，浅层的速度低，深层的速度高，低速区域需要用密集的网格进行计算，高速区域可用稀疏的网格进行计算就可以满足精度要求，因此采用变步长网格进行剖分能够减少采用固定步长网格的规模，从而可减少计算量。在本申请一实施方式中，在确定每一层波场的变步长时，根据地震数据的主频和地震波传播的速度，可以确定网格步长的大小，速度模型中的最低速度可以确定最小的网格步长，最高速度可以确定最大的网格步长，根据最小的网格步长和最大的网格步长可以确定网格步长随深度变化的规律，从而建立变步长的网格剖分。
在本申请一实施方式中，所述根据地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面，可以包括以下步骤：
首先，可将所述地震观测数据、所述下行波场的相移因子(即exp(-ikzΔz))及预设的速度模型(V)作为输入并求解所述模拟地震波场，从可获得求解后的模拟地震波场；
然后，根据预设的互相关成像条件I(x,zj)＝PS(x,zj,ωl)PR(x,zj,ωl)j＝1,2,…,N，对求解后的模拟地震波场进行叠前深度偏移，从而可获得所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面。在本申请一示例性实施方式中，基于图2所示的原始单炮地震记录可正演得到如图4所示的深度偏移成像剖面
其中，I(x,zj)为介质反射系数，PS(x,zj,ωl)为下行波场，PR(x,zj,ωl)为上行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
S103、根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场。
在本申请一实施方式中，所述根据深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场可以包括以下步骤：
首先，可根据公式获取所述工区的频率空间域反射波场；
然后，对所述频率空间域反射波场可沿x方向进行傅里叶变换，从而可获得底层波场的频率波数域波场；
其中，为所述工区的频率空间域反射波场，I(x,zj)为介质反射系数，PS(x,zj,ωl)为下行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
S104、从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场。
在本申请一实施方式中，首先可根据公式获取每一层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场；
然后可将每一层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场沿层作kx的傅里叶逆变换，从而可获得每一层波场对应的上一层波场的频率空间域上行波场；
其中，为当前层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场，为当前层波场的频率波数域上行波场，kx为x方向的波数，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
S105、将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场。
在本申请一实施时方式中，可根据以下公式将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场：
其中，为当前层波场的频率空间域地震波场，为当前层波场的频率空间域上行波场，I(x,zj-1)为介质反射系数，PS(x,zj-1,ωl)为当前层波场的下行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
S106、将顶层波场的频率空间域地震波场进行频率域傅里叶逆变换，获得时间空间域地震数据。
在本申请一实施方式中，在经过步骤S104和步骤S105处理后，可获得顶层波场的频率空间域地震波场将进行频率域傅里叶逆变换，可获得时间空间域地震数据在本申请一示例性实施方式中，通过本申请实施方式，可模拟得到例如图3所示的单炮地震记录。
S107、确定所述地震观测数据与所述时间空间域地震数据的残差，并根据所述残差优化所述深度偏移成像剖面，直至所述残差满足预设的目标函数最小化要求。
在本申请一实施方式中，为了提高偏移剖面的精确度，可首先对所述地震观测数据和所述时间空间域地震数据求取残差，利用残差再进行上述正演可得到偏移剖面的修正量，从而可对初始深度偏移成像剖面进行修改。通过设立目标函数，多次迭代正演过程，使目标函数最小化，即使得野外记录的地震波场和正演模拟的地震波场误差逐渐减小值最小，从而实现了改进偏移剖面的精确度。在本申请一示例性实施方式中，利用模拟得到的单炮地震记录在正演后可得到如图5所示的深度偏移成像剖面图。
综上所述，本申请实施方式的深度域反偏移方法能够解决现有最小二乘偏移方法依赖于精确的速度模型的问题，消除了反演过程中正演模拟波场和实际观测波场存在周波跳跃的问题，确保了最小二乘偏移能够收敛到可靠的结果，从而可以提高用于偏移计算的单炮地震记录的信噪比，有利于深度域成像精度的提高。
参考图6所示，本申请一实施方式的深度域反偏移装置可以包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：
获取工区的地震观测数据；
构建所述工区的模拟地震波场，并根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；所述模拟地震波场包括下行波场及上行波场；
根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场；
从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场；
将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场；
将顶层波场的频率空间域地震波场进行频率域傅里叶逆变换，获得时间空间域地震数据；
确定所述地震观测数据与所述时间空间域地震数据的残差，并根据所述残差优化所述深度偏移成像剖面，直至所述残差满足预设的目标函数最小化要求。
参考图7所示，本申请一实施方式的深度域反偏移装置可以包括：
观测数据获取模块71，可以用于获取工区的地震观测数据；
偏移剖面模拟模块72，可以用于构建所述工区的模拟地震波场，并根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；所述模拟地震波场包括下行波场及上行波场；
第一波场获取模块73，可以用于根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场；
第二波场获取模块74，可以用于从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场；
第三波场获取模块75，可以用于将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场；
模拟数据获取模块76，可以用于将顶层波场的频率空间域地震波场进行频率域傅里叶逆变换，获得时间空间域地震数据；
偏移剖面优化模块77，可以用于确定所述地震观测数据与所述时间空间域地震数据的残差，并根据所述残差优化所述深度偏移成像剖面，直至所述残差满足预设的目标函数最小化要求。
虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (13)
1.一种深度域反偏移方法，其特征在于，包括：
获取工区的地震观测数据；
构建所述工区的模拟地震波场，并根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；所述模拟地震波场包括下行波场及上行波场；
根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场；
从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场；
将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场；
将顶层波场的频率空间域地震波场进行频率域傅里叶逆变换，获得时间空间域地震数据；
确定所述地震观测数据与所述时间空间域地震数据的残差，并根据所述残差优化所述深度偏移成像剖面，直至所述残差满足预设的目标函数最小化要求。
2.如权利要求1所述的深度域反偏移方法，其特征在于，所述下行波场包括：
且所述下行波场的相移因子为exp(-ikzΔz)；
所述上行波场包括且所述上行波场的相移因子为exp(ikzΔz)；
其中，x为地下介质中质点的平面位置，xs为震源的平面位置，z为地下介质中质点的深度位置，ω为地震频率，pz为地震波在传播过程中地下介质中每个质点的位移，PD(x,z,ω)为下行波场，PD(x,z＝0,ω)为零深度时的下行波场，δ(x-xs)为狄拉克函数；PU(x,z,ω)为上行波场，PU(x,z＝0,ω)为零深度时的上行波场，为地震观测数据，Δz为网格步长。
3.如权利要求2所述的深度域反偏移方法，其特征在于，所述根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面，包括：
将所述地震观测数据、所述下行波场的相移因子及预设的速度模型作为输入并求解所述模拟地震波场；
根据预设的互相关成像条件I(x,zj)＝PS(x,zj,ωl)PR(x,zj,ωl)j＝1,2,…,N，对求解后的模拟地震波场进行叠前深度偏移，获得所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；
其中，I(x,zj)为介质反射系数，PS(x,zj,ωl)为下行波场，PR(x,zj,ωl)为上行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
4.如权利要求2所述的深度域反偏移方法，其特征在于，所述根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场，包括：
根据公式获取所述工区的频率空间域反射波场；
对所述频率空间域反射波场沿x方向进行傅里叶变换，获得底层波场的频率波数域波场；
其中，为所述工区的频率空间域反射波场，I(x,zj)为介质反射系数，PS(x,zj,ωl)为下行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
5.如权利要求2所述的深度域反偏移方法，其特征在于，所述从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场，包括：
根据公式获取每一层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场；
将每一层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场沿层作kx的傅里叶逆变换，获得每一层波场对应的上一层波场的频率空间域上行波场；
其中，为当前层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场，为当前层波场的频率波数域上行波场，kx为x方向的波数，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
6.如权利要求2所述的深度域反偏移方法，其特征在于，根据以下公式将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场：
其中，为当前层波场的频率空间域地震波场，为当前层波场的频率空间域上行波场，I(x,zj-1)为介质反射系数，PS(x,zj-1,ωl)为当前层波场的下行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
7.一种深度域反偏移装置，其特征在于，包括：
观测数据获取模块，用于获取工区的地震观测数据；
偏移剖面模拟模块，用于构建所述工区的模拟地震波场，并根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；所述模拟地震波场包括下行波场及上行波场；
第一波场获取模块，用于根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场；
第二波场获取模块，用于从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场；
第三波场获取模块，用于将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场；
模拟数据获取模块，用于将顶层波场的频率空间域地震波场进行频率域傅里叶逆变换，获得时间空间域地震数据；
偏移剖面优化模块，用于确定所述地震观测数据与所述时间空间域地震数据的残差，并根据所述残差优化所述深度偏移成像剖面，直至所述残差满足预设的目标函数最小化要求。
8.如权利要求7所述的深度域反偏移装置，其特征在于，所述下行波场包括：
且所述下行波场的相移因子为exp(-ikzΔz)；
所述上行波场包括且所述上行波场的相移因子为exp(ikzΔz)；
其中，x为地下介质中质点的平面位置，xs为震源的平面位置，z为地下介质中质点的深度位置，ω为地震频率，pz为地震波在传播过程中地下介质中每个质点的位移，PD(x,z,ω)为下行波场，PD(x,z＝0,ω)为零深度时的下行波场，δ(x-xs)为狄拉克函数；PU(x,z,ω)为上行波场，PU(x,z＝0,ω)为零深度时的上行波场，为地震观测数据，Δz为网格步长。
9.如权利要求8所述的深度域反偏移装置，其特征在于，所述根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面，包括：
将所述地震观测数据、所述下行波场的相移因子及预设的速度模型作为输入并求解所述模拟地震波场；
根据预设的互相关成像条件I(x,zj)＝PS(x,zj,ωl)PR(x,zj,ωl)j＝1,2,…,N，对求解后的模拟地震波场进行叠前深度偏移，获得所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；
其中，I(x,zj)为介质反射系数，PS(x,zj,ωl)为下行波场，PR(x,zj,ωl)为上行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
10.如权利要求8所述的深度域反偏移装置，其特征在于，所述根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场，包括：
根据公式获取所述工区的频率空间域反射波场；
对所述频率空间域反射波场沿x方向进行傅里叶变换，获得底层波场的频率波数域波场；
其中，为所述工区的频率空间域反射波场，I(x,zj)为介质反射系数，PS(x,zj,ωl)为下行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
11.如权利要求8所述的深度域反偏移装置，其特征在于，所述从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场，包括：
根据公式获取每一层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场；
将每一层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场沿层作kx的傅里叶逆变换，获得每一层波场对应的上一层波场的频率空间域上行波场；
其中，为当前层波场对应的上一层波场的频率波数域上行波场，为当前层波场的频率波数域上行波场，kx为x方向的波数，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
12.如权利要求8所述的深度域反偏移装置，其特征在于，根据以下公式将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场：
其中，为当前层波场的频率空间域地震波场，为当前层波场的频率空间域上行波场，I(x,zj-1)为介质反射系数，PS(x,zj-1,ωl)为当前层波场的下行波场，zj为z方向第j个网格点的坐标，ωl为频率。
13.一种深度域反偏移装置，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：
获取工区的地震观测数据；
构建所述工区的模拟地震波场，并根据所述地震观测数据获取所述模拟地震波场的深度偏移成像剖面；所述模拟地震波场包括下行波场及上行波场；
根据所述深度偏移成像剖面获取底层波场的频率波数域波场；
从底层波场开始，根据所述工区内每一层波场的频率波数域波场及所述上行波场的相移因子，获取对应的上一层波场的频率波数域上行波场，并将所述频率波数域上行波场变换成对应的频率空间域上行波场；
将每一层波场的频率空间域上行波场与其频率空间域反射波场叠加，获得每一层波场的频率空间域地震波场；
将顶层波场的频率空间域地震波场进行频率域傅里叶逆变换，获得时间空间域地震数据；
确定所述地震观测数据与所述时间空间域地震数据的残差，并根据所述残差优化所述深度偏移成像剖面，直至所述残差满足预设的目标函数最小化要求。
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