CN112578432B - 一种正交各向异性介质ovt域成像道集提取方法及系统 - Google Patents

一种正交各向异性介质ovt域成像道集提取方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种正交各向异性介质OVT域成像道集提取方法及系统，该方法包括：S1、计算正交各向异性介质的旅行时场信息；S2、将地震波场按照所述旅行时场信息进行逐炮外推，获取成像结果；S3、通过所述成像结果提取正交各向异性OVT域成像道集。该系统包括：计算模块，用于计算正交各向异性介质的旅行时场信息；成像模块，用于将地震波场按照所述旅行时场信息进行逐炮外推，获取成像结果；提取模块，用于通过所述成像结果提取正交各向异性OVT域成像道集。本发明为速度分析和储层描述提供高质量、信息丰富的成像道集，有效提高速度分析和储层描述的精度。

Description

一种正交各向异性介质OVT域成像道集提取方法及系统
技术领域
本发明属于油气勘探开发中的各向异性介质地震成像技术领域，具体涉及一种正交各向异性介质OVT域成像道集提取方法及系统。
背景技术
各向同性介质地震成像技术较为成熟，各种先进的成像方法和道集提取方法都获得了较好的效果，包括逆时偏移(RTM)成像方法和OVT域成像道集提取方法等。其中，OVT域成像道集提取方法又称为五维空间成像道集提取方法，指的是道集信息包含三维直角坐标系的三个坐标，以及偏移距和方位角。但是，基于各向同性介质的OVT域成像道集提取方法较为成熟，基于各向异性介质的提取方法发展缓慢。
现阶段，TTI各向异性介质地震成像技术发展较快，但是，TTI各向异性介质的方位成像道集提取还处于分方位处理阶段，首先将地震数据划分为多个方位数据，在每个方位内对数据进行成像，然后在各个方位内提取成像道集，此成像道集即分方位成像道集。分方位成像道集的方位信息较少，取决于方位划分的数量，该方法提取的不是真正意义的OVT域成像道集，而是OVT域成像道集的一种近似，精度相对较低、应用效果较差。
以上是现阶段使用较为广泛的两种介质的方位成像道集提取方法，第一类方法在各向同性介质中应用较为成熟、效果较好；第二类方法是TTI各向异性介质中的分方位成像道集提取方法，属于OVT域成像道集提取方法的近似，尚未成熟，发展较慢。对于正交各向异性介质这种更加复杂的介质，OVT域成像道集的提取暂未有人进行研究。
发明内容
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
为克服现有技术的问题，本发明提供一种正交各向异性介质OVT域成像道集提取方法，包括：
S1、计算正交各向异性介质的旅行时场信息；
S2、将地震波场按照所述旅行时场信息进行逐炮外推，获取成像结果；
S3、通过所述成像结果提取正交各向异性OVT域成像道集。
可选地，所述步骤S1包括：采用正交各向异性介质射线追踪方法，逐一计算每个炮点的旅行时信息，在每个网格处，采用波场外推方法计算相邻网格的旅行时信息，得到全部炮点所有网格的旅行时信息，形成正交各向异性介质的旅行时场。
可选地，所述步骤S2中所述成像结果I保留偏移距h和方位角φ信息，所述成像结果I为：
Figure SMS_1
其中，i是复数，ω是圆频率，A是振幅，D是地震数据，xcdp是cdp的x坐标，ycdp是cdp的y坐标，h是延拓步长，e是自然数。
可选地，所述步骤S3包括：对所述成像结果采用以下公式进行OVT域五维映射，
Figure SMS_2
其中，i是复数，ω是圆频率，A是振幅，D是地震数据，xcdp是cdp的x坐标，ycdp是cdp的y坐标，h是延拓步长，e是自然数。
可选地，所述步骤S3之后，包括：将所述正交各向异性OVT域成像道集输出，输出时，纵坐标为深度，横坐标为先偏移距后方位角，且从小到大排列。
本发明提供一种正交各向异性介质OVT域成像道集提取系统，包括：
计算模块，用于计算正交各向异性介质的旅行时场信息；
成像模块，用于将地震波场按照所述旅行时场信息进行逐炮外推，获取成像结果；
提取模块，用于通过所述成像结果提取正交各向异性OVT域成像道集。
可选地，所述计算模块用于：采用正交各向异性介质射线追踪方法，逐一计算每个炮点的旅行时信息，在每个网格处，采用波场外推方法计算相邻网格的旅行时信息，得到全部炮点所有网格的旅行时信息，形成正交各向异性介质的旅行时场。
可选地，所述成像结果I保留偏移距h和方位角φ信息，所述成像结果I为：
Figure SMS_3
其中，i是复数，ω是圆频率，A是振幅，D是地震数据，xcdp是cdp的x坐标，ycdp是cdp的y坐标，h是延拓步长，e是自然数。
可选地，所述提取模块用于：对所述成像结果采用以下公式进行OVT域五维映射，
Figure SMS_4
其中，i是复数，ω是圆频率，A是振幅，D是地震数据，xcdp是cdp的x坐标，ycdp是cdp的y坐标，h是延拓步长，e是自然数。
可选地，所述系统进一步包括输出模块，用于将所述正交各向异性OVT域成像道集输出，输出时，纵坐标为深度，横坐标为先偏移距后方位角，且从小到大排列。
本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行本发明任一实施例提供的方法中的步骤。
本发明提供一种适用于正交各向异性介质的OVT域成像道集提取方法及系统，为速度分析和储层描述提供高质量、信息丰富的成像道集，有效提高速度分析和储层描述的精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的适用于正交各向异性介质的OVT域成像道集提取方法的流程示意图。
图2为本发明实施例提供的适用于正交各向异性介质的OVT域成像道集提取系统的结构示意图。
图3A为对各向同性介质提取的OVT域成像道集。
图3B为对正交各向异性介质提取的OVT域成像道集。
图4A为对各向同性介质提取的OVT域成像道集。
图4B为对正交各向异性介质提取的OVT域成像道集。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，本发明提供一种正交各向异性介质OVT域成像道集提取方法，包括：
S1、计算正交各向异性介质的旅行时场信息；
在执行步骤S1之前，先输入数据，数据包括正交各向异性参数模型(VP0,ε1,ε2,δ1,δ2,δ3)，以及预处理后的共中心点(CMP)道集数据，以及射线追踪和偏移成像所需的采集系统参数，例如深度信息、偏移距、方位角等参数。
采用正交各向异性介质射线追踪方法，逐一计算每个炮点的旅行时信息，在每个网格处，采用波场外推方法计算相邻网格的旅行时信息，得到全部炮点所有网格的旅行时信息，形成正交各向异性介质的旅行时场。更具体地，计算时，从炮点位置开始，计算地震波传播到地下每一点的旅行时，形成一个完整的地下介质的旅行时场。
正交各向异性介质旅行时场采用下述公式1计算：
Figure SMS_5
式中，x,y,z是三维直角坐标系坐标；θ,φ是射线出射角；t是射线旅行时；τ是射线追踪时间步长；V是正交各向异性介质相速度，公式如下：
Figure SMS_6
其中，
Figure SMS_7
式中，VP0是相速度纵向速度；ε1,ε2,δ1,δ2,δ3是正交各向异性参数。
S2、将地震波场按照所述旅行时场信息进行逐炮外推，获取成像结果；
采用正交各向异性介质Kirchhoff偏移成像方法，将检波器接收到的地震波场按照步骤S1得到的正交各向异性介质的旅行时场进行逐炮外推，得到成像结果I，作为成像道集提取的基础。外推方程如下：
Figure SMS_8
其中，I为成像结果，i是复数，ω是圆频率，A是振幅，D是地震数据，xcdp是cdp的x坐标，ycdp是cdp的y坐标，h是延拓步长，e是自然数
可见，本实施例中，成像过程中，采用OVT域五维不降维映射，保留三个坐标x,y,z、偏移距h和方位角φ信息。
S3、通过所述成像结果提取正交各向异性OVT域成像道集。
将成像结果进行OVT域五维映射，同时采用GPU流和文理内存技术，有效降低存储、提高运算效率，输出OVT域成像道集。
本实施例中，采用以下公式(4)进行OVT域五维映射，
Figure SMS_9
其中，i是复数，ω是圆频率，A是振幅，D是地震数据，xcdp是cdp的x坐标，ycdp是cdp的y坐标，h是延拓步长，e是自然数。
在图1对应的实施例的基础上，本发明另一实施例提供的正交各向异性介质OVT域成像道集提取方法，在步骤S3之后，进一包括步骤：
将所述正交各向异性OVT域成像道集输出，输出时，纵坐标为深度，横坐标为先偏移距后方位角，且从小到大排列。
OVT域成像道集输出时，纵坐标为深度，横坐标为先偏移距后方位角，且从小到大排列。更具体地，纵坐标为深度信息，横坐标先放最小偏移距的所有方位角道集，方位角按从小到大排列，然后再放其他偏移距的道集，偏移距按从小到大排列，以此类推，直到所有点的成像道集输出完为止。
本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行上述任一实施例提供的方法中的步骤。
如图2所示，本发明提供一种正交各向异性介质OVT域成像道集提取系统，包括：计算模块10、成像模块20、提取模块30。其中：
计算模块10用于计算正交各向异性介质的旅行时场信息；采用正交各向异性介质射线追踪方法，逐一计算每个炮点的旅行时信息，在每个网格处，采用波场外推方法计算相邻网格的旅行时信息，得到全部炮点所有网格的旅行时信息，形成正交各向异性介质的旅行时场。更具体地，计算时，从炮点位置开始，计算地震波传播到地下每一点的旅行时，形成一个完整的地下介质的旅行时场。正交各向异性介质旅行时场采用公式(1)计算。
成像模块20与计算模块10相连，成像模块20用于将地震波场按照所述旅行时场信息进行逐炮外推，获取成像结果；更具体地，采用正交各向异性介质Kirchhoff偏移成像方法，将检波器接收到的地震波场正交各向异性介质的旅行时场进行逐炮外推，利用公式(3)得到成像结果I，作为成像道集提取的基础。本实施例中，成像过程中，采用OVT域五维不降维映射，保留三个坐标x,y,z、偏移距h和方位角φ信息。
提取模块30与成像模块20相连，提取模块30用于通过所述成像结果提取正交各向异性OVT域成像道集。更具体地，采用公式(4)将成像结果进行OVT域五维映射，同时采用GPU流和文理内存技术，有效降低存储、提高运算效率，输出OVT域成像道集。
在本发明的一个实施例中，该系统进一步包括输出模块，该输出模块用于将所述正交各向异性OVT域成像道集输出，输出时，纵坐标为深度，横坐标为先偏移距后方位角，且从小到大排列。更具体地，纵坐标为深度信息，横坐标先放最小偏移距的所有方位角道集，方位角按从小到大排列，然后再放其他偏移距的道集，偏移距按从小到大排列，以此类推，直到所有点的成像道集输出完为止。
下面对本发明的技术方案进行验证，采用某工区实际资料进行成像道集提取，对各向同性和正交各向异性两种介质进行了OVT域成像道集提取，结果如图3A至图4B所示，可以看出，正交各向异性介质OVT域成像道集有效消除了方位差异，道集更平、能量更真实，符合实际地质规律，更加有利于进行AVO分析和精细储层描述。
本发明提供的正交各向异性介质OVT域成像道集提取方法及系统充分利用正交各向异性介质的5个参数，基于正交各向异性介质射线追踪方程，采用波场外推得到准确的旅行时场信息；采用正交各向异性Kirchhoff偏移方法进行OVT域成像道集提取；在Kirchhoff偏移成像过程中采用不降维映射，保留三维坐标、偏移距和方位角这五个信息，实现五维OVT域成像道集提取；五维OVT域成像道集输出方式为，纵坐标为深度，横坐标为先偏移距后方位角，且从小到大排列。
本发明采用正交各向异性介质射线追踪方法计算旅行时场，充分利用正交各向异性参数信息，有效提高了旅行时场的数值精度，采用OVT域五维不降维映射及GPU平台集成，保留了方位角信息、节省了存储空间，提取的OVT域成像道集相比于其他方法更加符合地质规律，波组特征和能量相对关系更加有利于进行AVO分析，进行精细的储层描述。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (7)

1.一种正交各向异性介质OVT域成像道集提取方法，其特征在于，包括：
S1、计算正交各向异性介质的旅行时场信息；
S2、将地震波场按照所述旅行时场信息进行逐炮外推，获取成像结果；
S3、通过所述成像结果提取正交各向异性介质OVT域成像道集：成像过程中，采用不降维映射，保留三维坐标、偏移距和方位角这五个信息，实现五维OVT域成像道集提取；
所述步骤S2中所述成像结果I保留偏移距h和方位角φ信息，所述成像结果I为：
Figure FDA0004067883650000011
其中，i是复数，ω是圆频率，A是振幅，D是地震数据，xcdp是cdp的x坐标，ycdp是cdp的y坐标，h是延拓步长，e是自然数；
所述步骤S3包括：对所述成像结果采用以下公式进行OVT域五维映射：
Figure FDA0004067883650000012
2.根据权利要求1所述正交各向异性介质OVT域成像道集提取方法，其特征在于，所述步骤S1包括：采用正交各向异性介质射线追踪方法，逐一计算每个炮点的旅行时信息，在每个网格处，采用波场外推方法计算相邻网格的旅行时信息，得到全部炮点所有网格的旅行时信息，形成正交各向异性介质的旅行时场。
3.根据权利要求1所述正交各向异性介质OVT域成像道集提取方法，其特征在于，所述步骤S3之后，包括：将所述正交各向异性介质OVT域成像道集输出，输出时，纵坐标为深度，横坐标为先偏移距后方位角，且从小到大排列。
4.一种正交各向异性介质OVT域成像道集提取系统，其特征在于，包括：
计算模块，用于计算正交各向异性介质的旅行时场信息；
成像模块，用于将地震波场按照所述旅行时场信息进行逐炮外推，获取成像结果；所述成像结果I保留偏移距h和方位角φ信息，所述成像结果I为：
Figure FDA0004067883650000021
其中，i是复数，ω是圆频率，A是振幅，D是地震数据，xcdp是cdp的x坐标，ycdp是cdp的y坐标，h是延拓步长，e是自然数；
提取模块，用于通过所述成像结果提取正交各向异性介质OVT域成像道集：成像过程中，采用不降维映射，保留三维坐标、偏移距和方位角这五个信息，实现五维OVT域成像道集提取；对所述成像结果采用以下公式进行OVT域五维映射：
Figure FDA0004067883650000022
5.根据权利要求4所述正交各向异性介质OVT域成像道集提取系统，其特征在于，所述计算模块用于：采用正交各向异性介质射线追踪方法，逐一计算每个炮点的旅行时信息，在每个网格处，采用波场外推方法计算相邻网格的旅行时信息，得到全部炮点所有网格的旅行时信息，形成正交各向异性介质的旅行时场。
6.根据权利要求4所述正交各向异性介质OVT域成像道集提取系统，其特征在于，所述系统进一步包括输出模块，用于将所述正交各向异性介质OVT域成像道集输出，输出时，纵坐标为深度，横坐标为先偏移距后方位角，且从小到大排列。
7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，其特征在于，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行上述权利要求1～3任一项所述的方法中的步骤。
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