CN114428341A - 振幅保真地震成像方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

振幅保真地震成像方法、装置、电子设备及介质 Download PDF

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CN114428341A CN202011065329.8A CN202011065329A CN114428341A CN 114428341 A CN114428341 A CN 114428341A CN 202011065329 A CN202011065329 A CN 202011065329A CN 114428341 A CN114428341 A CN 114428341A
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seismic
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Abstract

本申请公开了一种振幅保真地震成像方法、装置、电子设备及介质。该方法可以包括：将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集；计算观测系统的角度域照明补偿因子；根据角度域照明校正因子与无照明校正的非保幅角度域成像道集，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。本发明结合逆时偏移和单程波照明分析，准确校正由成像传播算子和观测系统照明不均带来的成像振幅失真问题，得到角度域振幅保真道集，为后续弹性参数反演提供可靠数据基础。

Description

振幅保真地震成像方法、装置、电子设备及介质
技术领域
本发明涉及石油勘探领域，更具体地，涉及一种振幅保真地震成像方法、装置、电子设备及介质。
背景技术
地震成像是认识地下地质构造和地层属性的重要途径，常规地震成像技术以面向地质构造成像为主，成像结果不具有振幅保幅性，给地下岩性和储层物性预测带来了较大偏差。振幅保真地震成像方法旨在构造成像的同时给出地下介质反射系数信息，而反射系数正是利用地震资料分析岩石物理参数的基础。
文献目前公开的振幅保真地震成像方法主要分为两类：基于射线的Kirchhoff保幅成像和基于单程波动方程的保幅成像。Kirchhoff类保幅成像是通过在偏移叠加中应用权函数来消除由波场几何扩散引起的振幅损失，然而射线仅是地震波动方程的高频近似，无法准确描述复杂介质中的波传播旅行时和振幅，对于复杂介质，这种基于几何扩散因子补偿的Kirchhoff类保幅成像已不再适用；基于单程波波动方程的保幅成像方法已广泛应用到地震资料处理中，单程波传播算子在保幅特性上，与射线相比有了本质提升，但它仍不是真振幅传播算子。对速度仅随深度变化的介质，可以通过反射透射系数校正来得到真振幅传播算子，但对速度存在横向变化的复杂介质，这种校正不再适用。目前大部分研究也是试图得到横向变化介质中的振幅保真单程波传播算子。此外，逆时偏移是一类基于全波波动方程的地震成像方法，传播算子是具有振幅保真特性的，但当前的逆时偏移方法未充分考虑采集系统对地下储层目标照明带来的振幅不均问题，因此当前的逆时偏移主要还是面向复杂介质的构造成像，振幅保真不够。
因此，有必要开发一种面向复杂介质的振幅保真地震成像方法、装置、电子设备及介质。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种振幅保真地震成像方法、装置、电子设备及介质，其能够结合逆时偏移和单程波照明分析，既发挥了全波波动方程真振幅传播算子的优点，又发挥了单程波算子计算高效的优点，准确校正由成像传播算子和观测系统照明不均带来的成像振幅失真问题，得到角度域振幅保真道集，为后续弹性参数反演提供可靠数据基础。
第一方面，本公开实施例提供了一种振幅保真地震成像方法，包括：
将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集；
计算观测系统的角度域照明补偿因子；
根据所述角度域照明校正因子与所述无照明校正的非保幅角度域成像道集，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
优选地，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集包括：
针对地震波场中任何一点，选取一个测量窗并旋转，计算各个方向上的地震波场，通过角度域相关成像条件，获得不同传播方向的平面波分量，即为无照明校正的非保幅角度域成像道集。
优选地，计算观测系统角度域照明补偿因子包括：
通过单程波波动方程模拟每一个震源和每一个检波点的格林函数，通过局部平面波分解技术，计算角度域照明校正因子。
优选地，单程波波动方程为：
Figure BDA0002713591000000031
其中，U为上行波，代表检波点波场；D为下行波，代表震源波场，x,y,z分别是地下空间某点的沿测线方向、垂直测线方向和深度方向坐标值，
Figure BDA0002713591000000032
是波场频率，υ是地下点(x,y,z)处的地震波传播速度，i为虚数单位。
优选地，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集包括：
针对所述无照明校正的非保幅角度域成像道集，通过对应角度的角度域照明校正因子进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
优选地，还包括：
将所述振幅保真的地震成像道集按角度叠加，获得振幅保真的地震成像剖面。
作为本公开实施例的一种具体实现方式，
第二方面，本公开实施例还提供了一种振幅保真地震成像装置，包括：
角度分解模块，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集；
计算模块，计算观测系统的角度域照明补偿因子；
振幅修正模块，根据所述角度域照明校正因子与所述无照明校正的非保幅角度域成像道集，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
优选地，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集包括：
针对地震波场中任何一点，选取一个测量窗并旋转，计算各个方向上的地震波场，通过角度域相关成像条件，获得不同传播方向的平面波分量，即为无照明校正的非保幅角度域成像道集。
优选地，计算观测系统角度域照明补偿因子包括：
通过单程波波动方程模拟每一个震源和每一个检波点的格林函数，通过局部平面波分解技术，计算角度域照明校正因子。
优选地，单程波波动方程为：
Figure BDA0002713591000000041
其中，U为上行波，代表检波点波场；D为下行波，代表震源波场，x,y,z分别是地下空间某点的沿测线方向、垂直测线方向和深度方向坐标值，
Figure BDA0002713591000000042
是波场频率，υ是地下点(x,y,z)处的地震波传播速度，i为虚数单位。
优选地，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集包括：
针对所述无照明校正的非保幅角度域成像道集，通过对应角度的角度域照明校正因子进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
优选地，还包括：
将所述振幅保真的地震成像道集按角度叠加，获得振幅保真的地震成像剖面。
第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
存储器，存储有可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的振幅保真地震成像方法。
第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的振幅保真地震成像方法。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的局部平面波分解技术的示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的地震波场地下角度域分解的示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的振幅保真地震成像方法的步骤的流程图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的地质模型的示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的常规地震成像中反射界面的振幅的示意图。
图6示出了根据本发明的一个实施例的根据本方法得到的振幅保真成像中反射界面振幅的示意图。
图7示出了根据本发明的一个实施例的一种振幅保真地震成像装置的框图。
附图标记说明：
201、角度分解模块；202、计算模块；203、振幅修正模块。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
本发明提供一种振幅保真地震成像方法，包括：
将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集；在一个示例中，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集包括：针对地震波场中任何一点，选取一个测量窗并旋转，计算各个方向上的地震波场，通过角度域相关成像条件，获得不同传播方向的平面波分量，即为无照明校正的非保幅角度域成像道集。
图1示出了根据本发明的一个实施例的局部平面波分解技术的示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的地震波场地下角度域分解的示意图，source表示地震采集时的震源，receiver表示地震采集时的检波点。
具体地，采用局部平面波分解技术，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，针对地震波场(震源波场和检波点波场)中任何一点，选取一个测量窗并旋转，计算各个方向上的地震波场，获得震源波场和检波点波场不同传播方向的平面波分量
Figure BDA0002713591000000061
和
Figure BDA0002713591000000062
其中，
Figure BDA0002713591000000063
是成像空间任意一点的坐标，θs是相比垂直方向的震源波场传播角度，θr是相比垂直方向的检波点波场传播角度，
Figure BDA0002713591000000064
是震源波场平面波分量，
Figure BDA0002713591000000065
是检波点波场平面波分量，这两个波场分量可通过图1所示的局部平面波分解技术计算得到，通过角度域相关成像条件
Figure BDA0002713591000000066
其中，θr是震源波场平面波分量和检波点波场平面波分量之间的夹角，
Figure BDA0002713591000000067
是成像空间中成像点
Figure BDA0002713591000000068
处、成像夹角为θr的地震成像值，得到不同传播方向的平面波分量，如图2所示，即计算得到无照明校正的非保幅角度域成像道集。
计算观测系统的角度域照明补偿因子；在一个示例中，计算观测系统角度域照明补偿因子包括：通过单程波波动方程模拟每一个震源和每一个检波点的格林函数，通过局部平面波分解技术，计算角度域照明校正因子。
在一个示例中，单程波波动方程为：
Figure BDA0002713591000000071
其中，U为上行波，代表检波点波场；D为下行波，代表震源波场，x,y,z分别是地下空间某点的沿测线方向、垂直测线方向和深度方向坐标值，
Figure BDA0002713591000000072
是波场频率，υ是地下点(x,y,z)处的地震波传播速度，i为虚数单位。
具体地，通过单程波波动方程模拟每一个震源和每一个检波点的格林函数，通过局部平面波分解技术，计算角度域照明校正因子。相比全波波动方程，单程波方程计算更加高效，且足以适应复杂介质中的照明场描述。
根据角度域照明校正因子与无照明校正的非保幅角度域成像道集，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。在一个示例中，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集包括：针对无照明校正的非保幅角度域成像道集，通过对应角度的角度域照明校正因子进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
在一个示例中，还包括：将振幅保真的地震成像道集按角度叠加，获得振幅保真的地震成像剖面。
具体地，针对无照明校正的非保幅角度域成像道集，通过对应角度的角度域照明校正因子进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集，将振幅保真的地震成像道集按角度叠加，获得振幅保真的地震成像剖面。
本发明还提供一种振幅保真地震成像装置，包括：
角度分解模块，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集；在一个示例中，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集包括：针对地震波场中任何一点，选取一个测量窗并旋转，计算各个方向上的地震波场，通过角度域相关成像条件，获得不同传播方向的平面波分量，即为无照明校正的非保幅角度域成像道集。
具体地，采用局部平面波分解技术，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，针对地震波场(震源波场和检波点波场)中任何一点，选取一个测量窗并旋转，计算各个方向上的地震波场，获得震源波场和检波点波场不同传播方向的平面波分量
Figure BDA0002713591000000081
和
Figure BDA0002713591000000088
其中，
Figure BDA0002713591000000082
是成像空间任意一点的坐标，θs是相比垂直方向的震源波场传播角度，θr是相比垂直方向的检波点波场传播角度，
Figure BDA0002713591000000083
是震源波场平面波分量，
Figure BDA0002713591000000084
是检波点波场平面波分量，这两个波场分量可通过图1所示的局部平面波分解技术计算得到，通过角度域相关成像条件
Figure BDA0002713591000000085
其中，θr是震源波场平面波分量和检波点波场平面波分量之间的夹角，
Figure BDA0002713591000000086
是成像空间中成像点
Figure BDA0002713591000000087
处、成像夹角为θr的地震成像值，得到不同传播方向的平面波分量，如图2所示，即计算得到无照明校正的非保幅角度域成像道集。
计算模块，计算观测系统的角度域照明补偿因子；在一个示例中，计算观测系统角度域照明补偿因子包括：通过单程波波动方程模拟每一个震源和每一个检波点的格林函数，通过局部平面波分解技术，计算角度域照明校正因子。
在一个示例中，单程波波动方程为：
Figure BDA0002713591000000091
其中，U为上行波，代表检波点波场；D为下行波，代表震源波场，x,y,z分别是地下空间某点的沿测线方向、垂直测线方向和深度方向坐标值，
Figure BDA0002713591000000092
是波场频率，υ是地下点(x,y,z)处的地震波传播速度，i为虚数单位。
具体地，通过单程波波动方程模拟每一个震源和每一个检波点的格林函数，通过局部平面波分解技术，计算角度域照明校正因子。相比全波波动方程，单程波方程计算更加高效，且足以适应复杂介质中的照明场描述。
振幅修正模块，根据角度域照明校正因子与无照明校正的非保幅角度域成像道集，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。在一个示例中，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集包括：针对无照明校正的非保幅角度域成像道集，通过对应角度的角度域照明校正因子进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
在一个示例中，还包括：将振幅保真的地震成像道集按角度叠加，获得振幅保真的地震成像剖面。
具体地，针对无照明校正的非保幅角度域成像道集，通过对应角度的角度域照明校正因子进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集，将振幅保真的地震成像道集按角度叠加，获得振幅保真的地震成像剖面。
本发明还提供一种电子设备，电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述的振幅保真地震成像方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的振幅保真地震成像方法。
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出四个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
实施例1
图3示出了根据本发明的一个实施例的振幅保真地震成像方法的步骤的流程图。
如图3所示，该振幅保真地震成像方法包括：步骤101，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集；步骤102，计算观测系统的角度域照明补偿因子；步骤103，根据角度域照明校正因子与无照明校正的非保幅角度域成像道集，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
图4示出了根据本发明的一个实施例的地质模型的示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的常规地震成像中反射界面的振幅的示意图。
图6示出了根据本发明的一个实施例的根据本方法得到的振幅保真成像中反射界面振幅的示意图。
以图4所示模型为例，该模型包含四个地层界面，界面深度不同，形态不同，有水平界面、倾斜界面以及弯曲界面，四个界面处的反射系数都是相同的。由于地面观测系统对四个界面，以及同一界面的不同部位照明是不均匀的，从而引起地震成像轴的振幅大小不均匀，常规地震成像中反射界面的振幅如图5所示，由于照明不均引起的振幅失真如果得不到校正，将会影响后续基于振幅属性的地震反演结果，从而得到错误的弹性参数信息，误导储层识别。采用本发明提出的振幅保真地震成像方法得到的振幅保真成像中反射界面振幅如图6所示，可以校正常规地震成像中振幅失真的问题，消除观测系统带来的负面影响。
实施例2
图7示出了根据本发明的一个实施例的一种振幅保真地震成像装置的框图。
如图7所示，该振幅保真地震成像装置，包括：
角度分解模块201，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集；
计算模块202，计算观测系统的角度域照明补偿因子；
振幅修正模块203，根据角度域照明校正因子与无照明校正的非保幅角度域成像道集，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
作为可选方案，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集包括：
针对地震波场中任何一点，选取一个测量窗并旋转，计算各个方向上的地震波场，通过角度域相关成像条件，获得不同传播方向的平面波分量，即为无照明校正的非保幅角度域成像道集。
作为可选方案，计算观测系统角度域照明补偿因子包括：
通过单程波波动方程模拟每一个震源和每一个检波点的格林函数，通过局部平面波分解技术，计算角度域照明校正因子。
作为可选方案，单程波波动方程为：
Figure BDA0002713591000000111
其中，U为上行波，代表检波点波场；D为下行波，代表震源波场，x,y,z分别是地下空间某点的沿测线方向、垂直测线方向和深度方向坐标值，
Figure BDA0002713591000000121
是波场频率，υ是地下点(x,y,z)处的地震波传播速度，i为虚数单位。
作为可选方案，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集包括：
针对无照明校正的非保幅角度域成像道集，通过对应角度的角度域照明校正因子进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
作为可选方案，还包括：
将振幅保真的地震成像道集按角度叠加，获得振幅保真的地震成像剖面。
实施例3
本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述振幅保真地震成像方法。
根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。
该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。
该处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。
本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
实施例4
本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的振幅保真地震成像方法。
根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。
上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：CD－ROM和DVD)、磁光存储介质(例如：MO)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如：ROM盒)。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种振幅保真地震成像方法，其特征在于，包括：
将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集；
计算观测系统的角度域照明补偿因子；
根据所述角度域照明校正因子与所述无照明校正的非保幅角度域成像道集，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
2.根据权利要求1所述的振幅保真地震成像方法，其中，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集包括：
针对地震波场中任何一点，选取一个测量窗并旋转，计算各个方向上的地震波场，通过角度域相关成像条件，获得不同传播方向的平面波分量，即为无照明校正的非保幅角度域成像道集。
3.根据权利要求1所述的振幅保真地震成像方法，其中，计算观测系统角度域照明补偿因子包括：
通过单程波波动方程模拟每一个震源和每一个检波点的格林函数，通过局部平面波分解技术，计算角度域照明校正因子。
4.根据权利要求3所述的振幅保真地震成像方法，其中，单程波波动方程为：
Figure FDA0002713590990000011
其中，U为上行波，代表检波点波场；D为下行波，代表震源波场，x,y,z分别是地下空间某点的沿测线方向、垂直测线方向和深度方向坐标值，
Figure FDA0002713590990000021
是波场频率，υ是地下点(x,y,z)处的地震波传播速度，i为虚数单位。
5.根据权利要求1所述的振幅保真地震成像方法，其中，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集包括：
针对所述无照明校正的非保幅角度域成像道集，通过对应角度的角度域照明校正因子进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
6.根据权利要求1所述的振幅保真地震成像方法，其中，还包括：
将所述振幅保真的地震成像道集按角度叠加，获得振幅保真的地震成像剖面。
7.一种振幅保真地震成像装置，其特征在于，包括：
角度分解模块，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集；
计算模块，计算观测系统的角度域照明补偿因子；
振幅修正模块，根据所述角度域照明校正因子与所述无照明校正的非保幅角度域成像道集，进行成像振幅修正，获得振幅保真的地震成像道集。
8.根据权利要求7所述的振幅保真地震成像装置，其中，将逆时偏移中的震源波场和检波点波场进行角度分解，获得无照明校正的非保幅角度域成像道集包括：
针对地震波场中任何一点，选取一个测量窗并旋转，计算各个方向上的地震波场，通过角度域相关成像条件，获得不同传播方向的平面波分量，即为无照明校正的非保幅角度域成像道集。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器，存储有可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现权利要求1-6中任一项所述的振幅保真地震成像方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的振幅保真地震成像方法。
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