CN109709602B - 一种远探测声波偏移成像方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种远探测声波偏移成像方法、装置及系统，所述方法包括对目标工区的远探测声波测井数据进行反射波提取，获得反射波数据；利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，获得正传波场以及反传波场；对所述正传波场以及反传波场进行互相关成像，获得逆时偏移成像结果。利用本说明书各实施例，可以有效解决传波场正演模拟过程中的数值频散问题，并进一步消除由数值频散引起的偏移假象。

Description

一种远探测声波偏移成像方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，特别地，涉及一种远探测声波偏移成像方法、装置及系统。

背景技术

远探测声波测井将声波探测仪器放置井下特定深度，采用特定声源模式激发，井筒内产生的挠曲波会以纵波和横波形式辐射至地层深部，当遇到井旁缝洞等反射体时反射回井筒内由探测仪器接收。与常规阵列声波利用井筒波探测地层物性相比，远探测声波测井创造性地在测井中利用反射波，将原有1-3米范围的探测深度提升至数十米(单极纵波远探测)，甚至几十米(偶极横波远探测)，很好地填补了测井和地震之间勘探的尺度空白。

远探测声波测井资料核心处理方法主要包括两部分：反射波提取和偏移成像。偏移成像源自地面地震勘探，主要技术为将地面接收到的发射信号恢复成地下几何空间构造。逆时偏移需要计算正演和反传波场进行互相关成像，其中，有限差分算法为逆时偏移正演常用的数值模拟方法。但其计算精度一直受制于数值频散问题，甚至出现由数值频散引起的单个反射同相轴对应多个成像同相轴的偏移假象，从严重影响了逆时偏移成像的精度。

发明内容

本说明书实施例的目的在于提供一种远探测声波偏移成像方法、装置及系统，可以有效解决传波场正演模拟过程中的数值频散问题，并进一步消除由数值频散引起的偏移假象。

本说明书提供一种远探测声波偏移成像方法、装置及系统是包括如下方式实现的：

一种远探测声波偏移成像方法，包括：

对目标工区的远探测声波测井数据进行反射波提取，获得反射波数据；

利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，获得正传波场以及反传波场；

对所述正传波场以及反传波场进行互相关成像，获得逆时偏移成像结果。

本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，包括：

基于平面波假设，将速度和应力分量的平面波解形式代入时空域有限差分方程，并结合欧拉方程、变量代换及三角函数泰勒级数展开，确定所述时空域有限差分方程的差分系数；

基于所述差分系数，利用所述时空域有限差分方程对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理。

本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，包括：

对目标工区的远探测声波测井数据进行纵横波时差提取，根据提取的纵横波时差确定偏移速度以及密度数据；

根据所述偏移速度以及密度数据，利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理。

本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述差分系数包括：

其中，M表示差分阶数，a_M表示表示差分阶数M对应的差分系数，

v表示速度，σ表示应力，h表示时间以及空间网格大小。

本说明书提供的所述方法的另一个实施例中，所述对目标工区的远探测声波测井数据进行反射波提取，包括：

利用中值滤波、FK滤波以及多尺度相关对比中的一种或者多种对远探测声波测井数据进行反射波提取，并采用倾斜中值滤波去除无效地层反射波，获得反射波数据。

另一方面，本说明书实施例还提供一种远探测声波偏移成像装置，所述装置包括：

反射波提取模块，用于对目标工区的远探测声波测井数据进行反射波提取，获得反射波数据；

有限差分处理模块，用于利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，获得正传波场以及反传波场；

偏移成像模块，用于对所述正传波场以及反传波场进行互相关成像，获得逆时偏移成像结果。

本说明书提供的所述装置的另一个实施例中，所述有限差分处理模块包括：

差分系数确定单元，用于基于平面波假设，将速度和应力分量的平面波解形式代入时空域有限差分方程，并结合欧拉方程、变量代换及三角函数泰勒级数展开，确定所述时空域有限差分方程的差分系数；

第一有限差分处理单元，用于基于所述差分系数，利用所述时空域有限差分方程对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理。

本说明书提供的所述装置的另一个实施例中，所述有限差分处理模块包括：

纵横波时差提取单元，用于对目标工区的远探测声波测井数据进行纵横波时差提取；

计算单元，用于根据提取的纵横波时差确定偏移速度以及密度数据；

第二有限差分处理单元，用于根据所述偏移速度以及密度数据，利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理。

另一方面，本说明书实施例还提供一种远探测声波偏移成像设备，包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：

对目标工区的远探测声波测井数据进行反射波提取，获得反射波数据；

利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，获得正传波场以及反传波场；

对所述正传波场以及反传波场进行互相关成像，获得逆时偏移成像结果。

另一方面，本说明书实施例还提供一种远探测声波偏移成像系统，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现上述任意一个实施例所述方法的步骤。

本说明书一个或多个实施例提供的一种远探测声波偏移成像方法、装置及系统，可以利用逆时偏移成像方法对横波远探测声波测井进行偏移成像处理，以提高成像精度。进一步的，可以利用时空域有限差分方法进行逆时偏移成像中的正传波场和反传波场计算，通过同时考虑时间和空间差分，可以有效解决传波场正演模拟过程中的数值频散问题，提高逆时偏移成像的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书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说明书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为本说明书提供的一种远探测声波偏移成像方法实施例的流程示意图；

图2为本说明书提供的一个实施例中的利用常规有限差分计算所得震源正传波场示意图；

图3为本说明书提供的一个实施例中的利用时空域有限差分计算所得震源正传波场示意图；

图4为本说明书提供的另一个实施例中的利用常规有限差分计算所得检波反传波场示意图；

图5为本说明书提供的另一个实施例中的利用时空域有限差分计算所得检波反传波场示意图；

图6为本说明书提供的另一个实施例中的利用常规有限差分方法获得的叠加结果示意图；

图7为本说明书提供的另一个实施例中的利用时空域有限差分方法获得的叠加结果示意图；

图8是本说明书提供的一种远探测声波偏移成像装置实施例的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于说明书一个或多个实施例，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，都应当属于本说明书实施例方案保护的范围。

偏移成像源自地面地震勘探，主要技术为将地面接收到的发射信号恢复成地下几何空间构造，其中，逆时偏移需要对正传波场和反传波场进行互相关成像。通常利用正演模拟计算获得正传波场和反传波场，而有限差分算法为逆时偏移正演常用的数值模拟方法，但其计算精度一直受制于数值频散问题，甚至出现由数值频散引起的单个反射同相轴对应多个成像同相轴的偏移假象，从严重影响了逆时偏移成像的精度。

相应的，本说明书实施例提供了一种远探测声波偏移成像方法，可以利用逆时偏移成像方法对横波远探测声波测井进行偏移成像处理，以提高成像精度。进一步的，可以利用时空域有限差分方法进行逆时偏移成像中的正传波场和反传波场计算，通过同时考虑时间和空间差分，可以有效解决传波场正演模拟过程中的数值频散问题，提高逆时偏移成像的精度。

图1是本说明书提供的所述一种远探测声波偏移成像方法实施例流程示意图。虽然本说明书提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者部分合并后更少的操作步骤或模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序或装置的模块结构不限于本说明书实施例或附图所示的执行顺序或模块结构。所述的方法或模块结构的在实际中的装置、服务器或终端产品应用时，可以按照实施例或者附图所示的方法或模块结构进行顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境、甚至包括分布式处理、服务器集群的实施环境)。

具体的一个实施例如图1所示，本说明书提供的远探测声波偏移成像方法的一个实施例中，所述方法可以包括：

S2：对目标工区的远探测声波测井数据进行反射波提取，获得反射波数据。

可以收集目标工区的远探测声波测井资料。远探测声波测井资料可以通过远探测声波测井内的探测仪采集，将声波探测仪器放置井下特定深度，采用特定声源模式激发，井筒内产生的挠曲波会以纵波和横波形式辐射至地层深部，当遇到井旁缝洞等反射体时反射回井筒内由探测仪器接收。所述远探测声波测井资料可以包括单极纵波数据以及四分量偶极横波数据。其中，单极纵波数据可以包括纵波慢度曲线和单级纵波反射波数据，偶极声波数据可以包括四分量偶极横波慢度曲线和四分量偶极横波反射波数据。

还可以收集远探测声波测井对应的记录仪器类型、采样点数、采样间隔等测量参数，用于偏移处理的观测系统设计。

然后，可以对目标工区的远探测声波测井数据进行反射波提取，获得反射波数据。本说明书的一个实施例中，可以结合使用中值滤波、FK滤波和多尺度相关对比法对远探测声波测井数据进行反射波提取，并采用倾斜中值滤波去除无效地层反射波，以有效消除直达波以及无效地层反射波的影响，保证获得的反射波数据的准确性，进而提供逆时偏移成像结果的准确性。

其中，所述中值滤波可以包括基于共偏移距道集中直达波和反射波的差异进行直达波预测，从而消除直达波，获得反射波。所述FK(频率-波数)滤波可以包括基于频率-波数域直达波和反射波的差异进行反射波提取。具体实施时，可以参考测井数据的数据特征，有针对性的结合使用中值滤波、FK滤波和多尺度相关对比法进行反射波提取，以保证反射波提取的准确性。

S4：利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，获得正传波场以及反传波场。

所述有限差分模拟处理包括对地震波数据处理的过程中，将微分方程中的偏导数用差商进行代替，得到相应的差分方程，通过解差分方程得到微分方程解的近似值。所述时空域有限差分方法可以包括同时考虑时间和空间差分对数据进行有限差分模拟处理，获得数据差分形式的方法。

本说明书的一些实施例中，可以基于时空域有限差分频散关系推导有限差分方程的差分系数，然后，基于得到的差分系数，利用时空域有限差分方程对震源子波进行计算，获得正传波场；以及，利用时空域有限差分方程对反射波进行计算，获得反传波场。

一些实施方式中，可以将二维声波方程的一阶速度-应力形式表示为：

式中，v_x、v_z、σ_xx和σ_zz分别表示不同分量的速度和应力变量，ρ和λ分别表示密度和拉梅参数，

和

分别表示时间和空间方向偏导。

将公式(1)写成差分形式。为得到(1)式的离散差分形式，可以把观测对应的地下介质分布区域离散化，把他们剖分成小网格，相应的差分方程可以表示为：

式中，n表示变量在时间网格的位置，l_x和l_z表示变量在空间网格的位置，Δt和Δx、Δz分别表示时间和空间网格间隔，δ_x和δ_z表示空间差分，2N表示空间差分阶数，a_m表示差分系数。

对于常规有限差分，其差分系数满足公式(3)：

本说明书一个或者多个实施例中，可以利用时空域差分有限差分频散关系推导有限差分方程的差分系数。具体实施时，可以基于平面波假设，将速度和应力分量的平面波解形式带入差分公式，结合欧拉方程、变量代换及三角函数泰勒级数展开，化简方程并求解得到时空域有限差分的差分系数。

不同分量平面波解可表示为：

式中，A、B、C和D表示振幅，ω表示频率，k_x和k_z表示波数，其中，k_x＝kcosθ,k_z＝ksinθ。

可以定义变量：

其中，m表示差分阶数，a_m表示不同差分阶数的差分系数，可以定义Δx＝Δz＝h，即空间方向网格大小相同，均为h。将上述参数带入差分公式(2)可得：

ρAT＝-CX

ρBT＝-DZ

CT＝-λAX-λBZ

DT＝-λAX-λBZ (6)

将变量代换以及化简后，可得：

然后，可以结合三角函数的泰勒展开

并设

对比k^2j-1系数可得：

其中，f(θ)＝sin^2j-1θ+cos^2j-1θ为周期函数，为计算简便可设θ＝0，可得：

将公式(9)写成矩阵形式，可以表示为：

然后，可以基于公式(10)限定的差分系数表现形式，利用有限差分方程对地震子波进行有限差分模拟处理，获得由震源激发的沿时间正向传播的各网格节点处的正传波场，以及利用有限差分方程对反射波进行有限差分模拟处理，获得检波点对应的沿时间反向传播的各网格节点处的反传波场。具体的有限差分处理过程可以参考常规差分实施方式进行，将相应的差分系数代替为本申请实施例给出的基于时空域确定的差分系数进行既可，这里不做赘述。

当然，本说明书上述实施例推导过程中的平面波假设、网格大小设置为相同数值以及周期函数的θ设置为零，均为方便计算的一种假设形式。具体实施时，也可以参考相关替代的更为优化的计算方法，如采用变网格大小进行有限差分模拟处理或者将周期函数的θ设置为其他值等，这里不做限定。

本说明书的一个实施例中，可以对目标工区的远探测声波测井数据进纵横波时差提取，根据提取的纵横波时差确定偏移速度以及密度数据；以及，根据所述偏移速度以及密度数据，利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行处理。

一些实施方式中，可以获取远探测声波测井数据中的横波数据以及纵波数据，并进一步确定纵、横波对应的波形曲线、增益曲线以及延迟曲线等数据，然后，基于STC(Slowness Time Coherence，慢速时间相关法)、波形匹配等算法提取纵横反射波时差。

纵横波时差表示井壁附近地层信息的曲线，可以根据提取的纵横波时差构建偏移速度模型以及密度模型，所述偏移速度模型以及密度模型分别包括网格离散化的偏移速度以及目标工区岩石密度数据。一些实施方式中，可以利用所述纵横波时差关系确定二维速度数据以及密度数据，然后进行平滑处理，得到速度及密度模型。

然后，可以结合本实施例确定的速度及密度模型，利用上述差分方程计算用于成像的正传波场或者反传波场。

S6：对所述正传波场以及反传波场进行互相关成像，获得逆时偏移成像结果。

可以对利用时空域有限差分计算所得正传和反传波场进行多炮互相关成像，然后，再进行多炮叠加偏移处理，获得逆时偏移成像结果。

相应的，本说明书还提供了一个具体的实例，以更好的说明本申请实施例方案的可行性及实用性。如下：

收集某井远探测声波测井资料，测量仪器选取XMAC-F1，四分量偶极横波资料时间采样点数为400，时间采样间隔为36微秒，深度采样间隔为0.1524米，单级纵波时间采样点数为672个，时间采样间隔为12微妙，深度采样间隔为0.1524米。

选择中值滤波和FK滤波相结合的方法进行反射波提取，选择倾斜中值滤波消除无效地层反射波。然后，可以考虑仪器旋转利用坐标变换将采集到的数据矫正到大地坐标，再利用四分量偶极数据的特性确定反射体方位。并提取纵横波时差，建立偏移速度以及密度模型。

选择雷克子波作为震源，基于上述步骤确定的数据，分别使用常规有限差分和时空域有限差分计算所得震源正传波场，如图2及图3所示。图2表示利用常规有限差分计算所得震源正传波场，图3表示利用时空域有限差分计算所得震源正传波场。通过比较可得出，时空域有限差分计算结果无数值频散现象，起到了提高模拟精度的作用。

将反射波波形输入作为震源，分别使用常规有限差分和时空域有限差分计算所得检波反传波场，如图4及图5所示。图4表示利用常规有限差分计算所得检波反传波场，图5表示利用时空域有限差分计算所得检波反传波场。通过比较可得出，时空域有限差分技术可有效解决波场反传模拟过程中的数值频散问题。

分别对上述常规有限差分和时空域有限差分计算所得正传和反传波场进行多炮互相关成像，偏移后叠加结果如图6及图7所示。图6表示利用常规有限差分方法获得的叠加结果，图7表示利用时空域有限差分方法获得的叠加结果。对比可知，基于时空域有限差分的逆时偏移技术在解决正演算子中数值频散问题的同时，还消除了由数值频散引起的偏移假象，从而提高了逆时偏移成像精度。

然后，可以根据确定的反射体方位确定井旁裂缝和溶洞储层发育位置，结合逆时偏移成像结果图中异常部分，可以有效确定出隐蔽储层发育的位置及其所在层位、深度。显然，利用本说明书实施例确定逆时偏移成像结果图，可以更为准确的确定隐蔽储层发育的位置。

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。具体的可以参照前述相关处理相关实施例的描述，在此不做一一赘述。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书一个或多个实施例提供的一种远探测声波偏移成像方法，可以利用逆时偏移成像方法对横波远探测声波测井进行偏移成像处理，以提高成像精度。进一步的，可以利用时空域有限差分方法进行逆时偏移成像中的正传波场和反传波场计算，通过同时考虑时间和空间差分，可以有效解决传波场正演模拟过程中的数值频散问题，提高逆时偏移成像的精度。

基于上述所述的远探测声波偏移成像方法，本说明书一个或多个实施例还提供一种远探测声波偏移成像装置。所述的装置可以包括使用了本说明书实施例所述方法的系统、软件(应用)、模块、组件、服务器等并结合必要的实施硬件的装置。基于同一创新构思，本说明书实施例提供的一个或多个实施例中的装置如下面的实施例所述。由于装置解决问题的实现方案与方法相似，因此本说明书实施例具体的装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。具体的，图8表示说明书提供的一种远探测声波偏移成像装置实施例的模块结构示意图，如图8所示，所述装置可以包括：

反射波提取模块102，可以用于对目标工区的远探测声波测井数据进行反射波提取，获得反射波数据；

有限差分处理模块104，可以用于利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，获得正传波场以及反传波场；

偏移成像模块106，可以用于对所述正传波场以及反传波场进行互相关成像，获得逆时偏移成像结果。

利用上述实施例中的方案，可以有效解决传波场正演模拟过程中的数值频散问题，并进一步消除由数值频散引起的偏移假象。

本说明书的另一个实施例中，所述有限差分处理模块104可以包括：

差分系数确定单元，可以用于基于平面波假设，将速度和应力分量的平面波解形式代入时空域有限差分方程，并结合欧拉方程、变量代换及三角函数泰勒级数展开，确定所述时空域有限差分方程的差分系数；

第一有限差分处理单元，可以用于基于所述差分系数，利用所述时空域有限差分方程对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理。

本说明书的另一个实施例中，所述有限差分处理模块104可以包括：

纵横波时差提取单元，可以用于对目标工区的远探测声波测井数据进行纵横波时差提取；

计算单元，可以用于根据提取的纵横波时差确定偏移速度以及密度数据；

第二有限差分处理单元，可以用于根据所述偏移速度以及密度数据，利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理。

需要说明的，上述所述的装置根据方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式。具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。

本说明书一个或多个实施例提供的一种远探测声波偏移成像装置，可以利用逆时偏移成像方法对横波远探测声波测井进行偏移成像处理，以提高成像精度。进一步的，可以利用时空域有限差分方法进行逆时偏移成像中的正传波场和反传波场计算，通过同时考虑时间和空间差分，可以有效解决传波场正演模拟过程中的数值频散问题，提高逆时偏移成像的精度。

本说明书提供的上述实施例所述的方法或装置可以通过计算机程序实现业务逻辑并记录在存储介质上，所述的存储介质可以计算机读取并执行，实现本说明书实施例所描述方案的效果。因此，本说明书还提供一种远探测声波偏移成像设备，包括处理器及存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：

对目标工区的远探测声波测井数据进行反射波提取，获得反射波数据；

利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，获得正传波场以及反传波场；

对所述正传波场以及反传波场进行互相关成像，获得逆时偏移成像结果。

所述存储介质可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。所述存储介质有可以包括：利用电能方式存储信息的装置如，各式存储器，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置如，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置如，CD或DVD。当然，还有其他方式的可读存储介质，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。

需要说明的，上述所述的设备根据方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式。具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。

上述实施例所述的一种远探测声波偏移成像设备，可以利用逆时偏移成像方法对横波远探测声波测井进行偏移成像处理，以提高成像精度。进一步的，可以利用时空域有限差分方法进行逆时偏移成像中的正传波场和反传波场计算，通过同时考虑时间和空间差分，可以有效解决传波场正演模拟过程中的数值频散问题，提高逆时偏移成像的精度。

本说明书还提供一种远探测声波偏移成像系统，所述系统可以为单独的远探测声波偏移成像系统，也可以应用在多种石油勘探系统中。所述的系统可以为单独的服务器，也可以包括使用了本说明书的一个或多个所述方法或一个或多个实施例装置的服务器集群、系统(包括分布式系统)、软件(应用)、实际操作装置、逻辑门电路装置、量子计算机等并结合必要的实施硬件的终端装置。所述远探测声波偏移成像系统可以包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现上述任意一个或者多个实施例中所述方法的步骤。

需要说明的，上述所述的系统根据方法或者装置实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。

上述实施例所述的一种远探测声波偏移成像系统，可以通过利用逆时偏移成像方法对横波远探测声波测井进行偏移成像处理，以提高成像精度。具体的，可以利用时空域有限差分方法进行逆时偏移成像中的正传波场和反传波场计算。通过同时考虑时间和空间差分，可以有效解决传波场正演模拟过程中的数值频散问题，进一步消除由数值频散引起的偏移假象，提高逆时偏移成像的精度。

需要说明的是，本说明书上述所述的装置或者系统根据相关方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照方法实施例的描述，在此不作一一赘述。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，对于硬件+程序类、存储介质+程序实施例而言，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。

尽管本说明书实施例内容中提到的差分系数确定、正演模拟等获取、定义、交互、计算、判断等操作和数据描述，但是，本说明书实施例并不局限于必须是符合标准数据模型/模板或本说明书实施例所描述的情况。某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、存储、判断、处理方式等获取的实施例，仍然可以属于本说明书的可选实施方案范围之内。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

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。

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、商品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、商品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，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例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，本说明书一个或多个实施例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。

本说明书一个或多个实施例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本说明书一个或多个实施例，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。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述并不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种远探测声波偏移成像方法，其特征在于，包括：

对目标工区的远探测声波测井的四分量偶极横波慢度曲线和四分量偶极横波反射波数据进行反射波提取，获得反射波数据；

利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，获得正传波场以及反传波场，包括：将二维声波方程的一阶速度-应力形式表示为：

式中，v_x、v_z、σ_xx和σ_zz分别表示不同分量的速度和应力变量，ρ和λ分别表示密度和拉梅参数，

和

分别表示时间和空间方向偏导；

将上述一阶速度-应力形式写成差分形式，得到时空域有限差分方程：

式中，n表示变量在时间网格的位置，l_x和l_z表示变量在空间网格的位置，Δt和Δx、Δz分别表示时间和空间网格间隔，δ_x和δ_z表示空间差分，N表示空间差分阶数，a_m表示差分系数；

基于平面波假设，将速度和应力分量的平面波解形式带入所述时空域有限差分方程，结合欧拉方程、变量代换及三角函数泰勒级数展开，得到时空域有限差分的差分系数；

基于得到的差分系数，利用所述时空域有限差分方程对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，获得正传波场以及反传波场；

对所述正传波场以及反传波场进行互相关成像，获得逆时偏移成像结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，包括：

对目标工区的远探测声波测井数据进行纵横波时差提取，根据提取的纵横波时差确定偏移速度以及密度数据；

根据所述偏移速度以及密度数据，利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述差分系数包括：

其中，M表示差分阶数，a_M表示差分阶数M对应的差分系数，

v表示速度，σ表示应力，h表示时间以及空间网格大小。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对目标工区的远探测声波测井数据进行反射波提取，包括：

利用中值滤波、FK滤波以及多尺度相关对比中的一种或者多种对远探测声波测井数据进行反射波提取，并采用倾斜中值滤波去除无效地层反射波，获得反射波数据。

5.一种远探测声波偏移成像装置，其特征在于，所述装置包括：

反射波提取模块，用于对目标工区的远探测声波测井的四分量偶极横波慢度曲线和四分量偶极横波反射波数据进行反射波提取，获得反射波数据；

有限差分处理模块，用于利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，获得正传波场以及反传波场，包括：将二维声波方程的一阶速度-应力形式表示为：

式中，v_x、v_z、σ_xx和σ_zz分别表示不同分量的速度和应力变量，ρ和λ分别表示密度和拉梅参数，

和

分别表示时间和空间方向偏导；

将上述一阶速度-应力形式写成差分形式，得到时空域有限差分方程：

式中，n表示变量在时间网格的位置，l_x和l_z表示变量在空间网格的位置，Δt和Δx、Δz分别表示时间和空间网格间隔，δ_x和δ_z表示空间差分，N表示空间差分阶数，a_m表示差分系数；

基于平面波假设，将速度和应力分量的平面波解形式带入所述时空域有限差分方程，结合欧拉方程、变量代换及三角函数泰勒级数展开，得到时空域有限差分的差分系数；

基于得到的差分系数，利用所述时空域有限差分方程对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理，获得正传波场以及反传波场；

偏移成像模块，用于对所述正传波场以及反传波场进行互相关成像，获得逆时偏移成像结果。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述有限差分处理模块包括：

纵横波时差提取单元，用于对目标工区的远探测声波测井数据进行纵横波时差提取；

计算单元，用于根据提取的纵横波时差确定偏移速度以及密度数据；

第二有限差分处理单元，用于根据所述偏移速度以及密度数据，利用时空域有限差分方法分别对震源子波以及所述反射波进行有限差分模拟处理。

7.一种远探测声波偏移成像系统，其特征在于，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1-4中任意一项所述方法的步骤。

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