CN111665563A - 基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,包括:步骤1,建立复杂构造区的速度模型;步骤2,从目标点激发地震波,使得波场上行至地表并接收;步骤3,当上行波场达到地表后,应用观测系统获得相应的地震记录;步骤4,由采集的地震记录,通过单程波外推技术,进行反向外推;步骤5,采用叠前深度偏移的零时刻成像原理对波场进行成像;步骤6,获得整个空间上的聚焦分辨率图像;步骤7,获得震源、检波点对目标点成像质量影响的分析结果;步骤8,进行观测系统排列的调整及优化。该基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法能够精确地对地震观测系统的垂向成像效果进行评价分析。
Description
技术领域
本发明涉及地震采集观测系统评价领域,特别是涉及到一种基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法。
背景技术
在三维勘探的观测系统设计中,除了希望获得高质量、高信噪比的数据之外,还希望获得更高的成像精度,但基于层状介质假设的设计方法无法很好地反映叠前偏移成像精度。目前观测系统评价方法所得到的覆盖次数和面元分析结果对成像精度的评价比较有限,且无垂向成像效果的评价方法。为此我们发明了一种新的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于聚焦分析的垂向分辨率评价方法,针对给定的观测系统,确定其叠前深度偏移的垂向分辨率,同时为了提高计算效率,提出了并行计算基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价的方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现:基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,该基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法包括:步骤1,建立复杂构造区的速度模型;步骤2,从目标点激发地震波,使得波场上行至地表并接收;步骤3,当上行波场达到地表后,应用观测系统获得相应的地震记录;步骤4,由采集的地震记录,通过单程波外推技术,进行反向外推;步骤5,采用叠前深度偏移的零时刻成像原理对波场进行成像;步骤6,获得整个空间上的聚焦分辨率图像;步骤7,获得震源、检波点对目标点成像质量影响的分析结果;步骤8,进行观测系统排列的调整及优化。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现:
在步骤1中,根据需要选择地震照明效果不佳的区域作为评价的目标点,收集工区前期地质、地震、测录井和钻井资料,结合地震解释成果和地质认识,建立工区纵波速度模型,并根据勘探要求确定地质目标。
在步骤2中,从目标点激发震源,采用高阶有限差分离散双程声波波动方程进行波场模拟。
在步骤3中,根据步骤2中模拟的地震波场传播至地表,应用地表布设的观测排列对波场进行采样处理,分别得到震源排列对应的记录和检波点排列对应的记录。
在步骤4中,由地表向目标点深度进行波场延拓,聚焦算子采用傅立叶有限差分算子,将步骤3中地表检波点所得共聚焦点道集,作为波场外推的边界,其计算过程完全模拟地震波上行波传播的逆过程,由此,将震源排列成像分辨率Rs,检波点排列成像分辨率Rd定义如式(1):
其中:I表示单位矩阵,S、D分别表示随着深度聚焦后的震源、检波点采样记录,Fs、Fd表示震源、检波点聚焦算子。
在步骤5中,在深度延拓的过程中,采用叠前深度偏移的零时刻成像原理对波场进行成像,根据公式(2)获取当前深度的在各个方向的成像分辨率值。
在步骤6中,根据等式(1)中震源、检波点分辨率的定义,对所有深度进行步骤5中的成像处理,获得整个空间上的聚焦分辨率图像,在聚焦过程中,针对前人无垂向分辨率评价的方法,垂向、横向分辨率图像提取方法按照下式进行:
Rxoy(x,y)=U(x,y,z=sz,t=0) (2)
其中:R表示各个平面内的聚焦分辨率图像,U表示在延拓记录,sx,sy,sz表示目标点坐标,XOZ与YOZ为垂向分辨率函数,XOY为横向分辨率函数。
在步骤7中,通过对震源和检波点排列分辨率图像进行处理,分别获得震源、检波点对目标点成像质量的影响,将震源和检波点排列聚焦图像的乘积作为当前观测系统在该目标区域的总成像分辨率图像。
在步骤7中,在滚动排列情况中,检波点排列的成像分辨率与炮点排列有关,将滚动排列情况下的检波点排列成像分辨率RD_roll定义如式(3)所示:
其中,s为当前炮索引,NumShot为观测系统总炮数,RD为当前炮对应的检波点聚焦束结果。
在步骤7中,在实际处理中,当炮点数目过多,会导致计算量过大,采用等式(4),每一次聚焦过程中,隐式差分计算完成相邻深度记录的更新,其中,p表示不同深度的延拓记录,a、a*是与模型、频率等固有参数的变量;因此,多炮情况下的检波点聚焦过程存在独立性,即实现p1,p2,p3和p4的聚焦计算可并行处理;
其中,z表示深度,k表示当前深度,1表示单位1。
在步骤8中,根据分辨率图像的结果进行观测系统排列的调整及优化,分辨率图像能量团越集中,成像分辨率越高。
本发明中的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,是针对复杂构造区面向地质目标的叠前深度偏移垂向分辨率的评价方法,能够精确地对地震观测系统的垂向成像效果进行评价分析。本发明的主要优势在于:(1)在共聚焦点模拟的计算过程中采用声波波动方程方法,波动方程能够精确地描述地震波场在地下介质中的传播特征,在复杂构造地区具有更好的适用性。(2)该方法中垂向分辨率的评价计算基于波动方程叠前深度偏移技术,其评价结果与真实偏移结果更为接近。(3)根据该方法中获得的垂向分辨率图形,能够从空间上,直观地评价当前观测系统对目标点的成像精度和质量,克服了以往只能从横向上评价目标点成像精度方法的不足。(4)本发明针对计算效率问题,提出了并行计算算法。
附图说明
图1为本发明的一个具体实例中用于实验的工区三维模型示意图;
图2为本发明的一个具体实例中三维工区的观测系统图;
图3为本发明的一个具体实例中所计算所得纵向分辨率图;
图4为本发明的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法的一个具体实例的流程图。
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,并配合附图所示,作详细说明如下。
如图4所示,图4为本发明的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法的流程图。
步骤101,建立复杂构造区的速度模型,根据需要选择地震照明效果不佳的区域作为评价的目标点。收集工区前期地质、地震、测录井和钻井资料,结合地震解释成果和地质认识,建立如图1所示的工区纵波速度模型,并根据勘探要求确定地质目标,这里定为(X=100,Y=80,Z=40)。
步骤102,从目标点激发地震波,使得波场上行至地表并接收。
由于聚焦计算对象是震源与下行波传播算子、检波点与上行波算子,首先要生成对应的聚焦点道集。其过程为,从目标点激发震源,采用高阶有限差分离散双程声波波动方程进行波场模拟。
步骤103,当上行波场达到地表后,应用当前评价的观测系统(图2)获得相应的地震记录。
根据步骤102中模拟的地震波场传播至地表,应用地表布设的观测排列对波场进行采样处理,分别得到震源排列对应的记录和检波点排列对应的记录。
步骤104,由采集的地震记录,通过单程波外推技术,进行反向外推,即由地表向目标点深度进行波场延拓。聚焦算子采用傅立叶有限差分算子,将步骤103中地表检波点所得共聚焦点道集,作为波场外推的边界,其计算过程完全模拟地震波上行波传播的逆过程。由此,可将震源排列成像分辨率Rs,检波点排列成像分辨率Rd定义如式(1):
其中:I表示单位矩阵,S、D分别表示随着深度聚焦后的震源、检波点采样记录,Fs、Fd表示震源、检波点聚焦算子。
步骤105,在深度延拓的过程中,采用叠前深度偏移的零时刻成像原理对波场进行成像,根据下面的等式(2)可获取当前深度的在各个方向的成像分辨率值。
步骤106,根据等式(1)中震源、检波点分辨率的定义,对所有深度进行(5)中的成像处理,获得整个空间上的聚焦分辨率图像。在聚焦过程中,针对前人无垂向分辨率评价的方法,本发明提出垂向、横向分辨率图像提取方法按照下式进
Rxoy(x,y)=U(x,y,z=sz,t=0) (2)
其中:R表示各个平面内的聚焦分辨率图像,U表示在延拓记录,sx,sy,sz表示目标点坐标,XOZ与YOZ为垂向分辨率函数,XOY为横向分辨率函数。
步骤107,通过对震源和检波点排列分辨率图像进行上述处理,可分别获得震源、检波点对目标点成像质量的影响。将震源和检波点排列聚焦图像的乘积作为当前观测系统在该目标区域的总成像分辨率图像。如图3所示,分别为XOY,XOZ和YOZ方向上总成像分辨率图像的结果。
在滚动排列情况中,检波点排列的成像分辨率与炮点排列有关。本发明将滚动排列情况下的检波点排列成像分辨率RD_roll定义如式(3)所示。
其中,s为当前炮索引,NumShot为观测系统总炮数,RD为当前炮对应的检波点聚焦束结果。
在实际处理中,当炮点数目过多,会导致计算量过大,本发明创新性的给出以下并行解决方案,如等式(4)中,每一次聚焦过程中,隐式差分计算完成相邻深度记录的更新。其中,p表示不同深度的延拓记录,a、a*是与模型、频率等固有参数的变量。因此,多炮情况下的检波点聚焦过程存在独立性,即实现p1,p2,p3和p4的聚焦计算可并行处理。
其中,z表示深度,k表示当前深度,1表示单位1。
步骤108,根据上述分辨率图像的结果进行观测系统排列的调整及优化。一般情况下,分辨率图像能量团越集中,成像分辨率越高。
本发明的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,是对复杂构造地区,面向特定地下目标的观测系统叠前偏移成像质量和成像精度的评价方法。该方法基于聚焦分析和叠前深度偏移原理,并结合声波波动方程模拟和混合域单程波外推技术,获得当前观测系统情况下,叠前偏移垂向分辨率的计算结果。
Claims (11)
1.基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,其特征在于,该基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法包括:
步骤1,建立复杂构造区的速度模型;
步骤2,从目标点激发地震波,使得波场上行至地表并接收;
步骤3,当上行波场达到地表后,应用观测系统获得相应的地震记录;
步骤4,由采集的地震记录,通过单程波外推技术,进行反向外推;
步骤5,采用叠前深度偏移的零时刻成像原理对波场进行成像;
步骤6,获得整个空间上的聚焦分辨率图像;
步骤7,获得震源、检波点对目标点成像质量影响的分析结果;
步骤8,进行观测系统排列的调整及优化。
2.根据权利要求1所述的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,其特征在于,在步骤1中,根据需要选择地震照明效果不佳的区域作为评价的目标点,收集工区前期地质、地震、测录井和钻井资料,结合地震解释成果和地质认识,建立工区纵波速度模型,并根据勘探要求确定地质目标。
3.根据权利要求1所述的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,其特征在于,在步骤2中,从目标点激发震源,采用高阶有限差分离散双程声波波动方程进行波场模拟。
4.根据权利要求1所述的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,其特征在于,在步骤3中,根据步骤2中模拟的地震波场传播至地表,应用地表布设的观测排列对波场进行采样处理,分别得到震源排列对应的记录和检波点排列对应的记录。
6.根据权利要求5所述的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,其特征在于,在步骤5中,在深度延拓的过程中,采用叠前深度偏移的零时刻成像原理对波场进行成像,获取当前深度的在各个方向的成像分辨率值。
7.根据权利要求6所述的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,其特征在于,在步骤6中,根据等式(1)中震源、检波点分辨率的定义,对所有深度进行步骤5中的成像处理,获得整个空间上的聚焦分辨率图像,在聚焦过程中,针对前人无垂向分辨率评价的方法,垂向、横向分辨率图像提取方法按照下式进行:
Rxoy(x,y)=U(x,y,z=sz,t=0) (2)
其中:R表示各个平面内的聚焦分辨率图像,U表示在延拓记录,sx,sy,sz表示目标点坐标,XOZ与YOZ为垂向分辨率函数,XOY为横向分辨率函数。
8.根据权利要求1所述的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,其特征在于,在步骤7中,通过对震源和检波点排列分辨率图像进行处理,分别获得震源、检波点对目标点成像质量的影响,将震源和检波点排列聚焦图像的乘积作为当前观测系统在该目标区域的总成像分辨率图像。
11.根据权利要求1所述的基于聚焦分析的叠前偏移垂向分辨率评价方法,其特征在于,在步骤8中,根据分辨率图像的结果进行观测系统排列的调整及优化,分辨率图像能量团越集中,成像分辨率越高。
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