CN115793058A - 局部路径频变复旅行时的计算方法、装置、设备及介质 - Google Patents

局部路径频变复旅行时的计算方法、装置、设备及介质 Download PDF

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CN115793058A CN202310079400.5A CN202310079400A CN115793058A CN 115793058 A CN115793058 A CN 115793058A CN 202310079400 A CN202310079400 A CN 202310079400A CN 115793058 A CN115793058 A CN 115793058A
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Abstract

本发明提供一种局部路径频变复旅行时的计算方法、装置、设备及介质，涉及油气勘探领域，方法包括：获取目标区域的地震速度模型、品质因子模型、炮点位置及对应的地震波速度，并对目标区域进行规则网格化以得到网格；基于地震速度模型构建程函方程；求解程函方程，得到横向方向和深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时；基于横向方向和深度方向射线参数以及炮点位置，确定网格的射线传播角度和长度；基于品质因子模型及网格的射线传播角度和长度，确定耗散旅行时；基于非吸收衰减旅行时和耗散旅行时，得到频变复旅行时。基于此，本发明实现了含流体吸收衰减介质的频变复旅行时的计算，进而能实现含流体吸收衰减介质偏移成像和层析成像。

Description

局部路径频变复旅行时的计算方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及油气勘探领域，尤其涉及一种局部路径频变复旅行时的计算方法、装置、设备及介质。
背景技术
油气资源储存在地下岩石的孔隙中，而地下岩石对应的介质类型可视作为含流体吸收衰减介质类型，而在此种类型的介质下的旅行时存在频变和衰减，故此种旅行称之为频变复旅行时。
而频变复旅行时的计算因不满足最小旅行时原则，故无法采用常规的旅行时计算方法，也因此，当需采用射线方法观测含流体吸收衰减介质中的油气资源时，将因射线方法所需的频变复旅行时无法计算导致无法观测。也因此，如何计算介质内的频变复旅行时以完成观测是现阶段需克服的难点之一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种局部路径频变复旅行时的计算方法、装置、设备及介质，以解决如何计算介质内的频变复旅行时以完成油气勘探的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种局部路径频变复旅行时的计算方法，包括：
获取目标区域的地震速度模型、品质因子模型、炮点位置及所述炮点位置对应的地震波速度，并对所述目标区域进行规则网格化操作，得到所述目标区域对应的多个网格；
基于所述地震速度模型构建程函方程，其中，所述程函方程表示从所述炮点位置产生的地震波沿不同射线方向在各个所述网格的传播情况；
基于所述炮点位置及所述地震波速度求解所述程函方程，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时；
基于所述横向方向射线参数、所述深度方向射线参数及所述炮点位置，确定每个所述网格的射线传播角度和射线路径长度；
基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，确定每个所述网格对应的耗散旅行时，其中，所述耗散旅行时表示由地下流体引起的地震波频散效应和振幅衰减；
基于所述非吸收衰减旅行时和每个所述网格对应的耗散旅行时，得到每个所述网格对应的频变复旅行时。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，所述程函方程包括：
Figure SMS_1
；
式中，
Figure SMS_2
表示非吸收衰减旅行时，
Figure SMS_3
表示地震速度模型，
Figure SMS_4
表示横向坐标，
Figure SMS_5
表示深度坐标；
所述基于所述炮点位置及所述地震波速度求解所述程函方程，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时，包括：
对所述程函方程中的非吸收衰减旅行时进行因式分解，得到所述非吸收衰减旅行时的解析部分和扰动量，其中，所述解析部分表示网格的位置到所述炮点位置的距离与所述地震波速度的比值；
获取所述扰动量的离散差分格式，并基于高斯-塞德尔迭代法对观测点的深度方向和横向方向进行预设次数的快速扫描计算，得到所述扰动量对应的稳定值；
基于所述解析部分和所述扰动量的稳定值，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，所述基于所述横向方向射线参数、所述深度方向射线参数及所述炮点位置，确定每个所述网格的射线传播角度和射线路径长度，包括：
基于所述横向方向射线参数和所述深度方向射线参数的比值的反正切函数值，得到每个所述网格的射线传播角度；
基于每个所述网格对应的位置及每个所述网格内的射线传播角度，得到每个所述网格内的射线路径长度。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，所述基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，确定每个所述网格对应的耗散旅行时，包括：
基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，通过局部球面非线性插值计算方式和快速扫描计算方式确定深度方向和横向方向的网格的耗散旅行时，其中，所述炮点位置所在的网格的耗散旅行时为0。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，所述网格对应的频变复旅行时的计算公式包括：
Figure SMS_6
；
式中，
Figure SMS_7
表示所述网格对应的频变复旅行时，
Figure SMS_8
表示所述网格的序号，
Figure SMS_9
表示圆频率，
Figure SMS_10
为参考圆频率，
Figure SMS_11
表示非吸收衰减旅行时，
Figure SMS_12
表示所述网格的耗散旅行时。
第二方面，本发明实施例提供一种局部路径频变复旅行时的计算装置，包括：
获取模块，用于获取目标区域的地震速度模型、品质因子模型、炮点位置及所述炮点位置对应的地震波速度，并对所述目标区域进行规则网格化操作，得到所述目标区域对应的多个网格；
构建模块，用于基于所述地震速度模型构建程函方程，其中，所述程函方程表示从所述炮点位置产生的地震波沿不同射线方向在各个所述网格的传播情况；
第一得到模块，用于基于所述炮点位置及所述地震波速度求解所述程函方程，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时；
确定模块，用于基于所述横向方向射线参数、所述深度方向射线参数及所述炮点位置，确定每个所述网格的射线传播角度和射线路径长度；
第二得到模块，用于基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，确定每个所述网格对应的耗散旅行时，其中，所述耗散旅行时表示由地下流体引起的地震波频散效应和振幅衰减；
第三得到模块，用于基于所述非吸收衰减旅行时和每个所述网格对应的耗散旅行时，得到每个所述网格对应的频变复旅行时。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，所述程函方程包括：
Figure SMS_13
；
式中，
Figure SMS_14
表示非吸收衰减旅行时，
Figure SMS_15
表示地震速度模型，
Figure SMS_16
表示横向坐标，
Figure SMS_17
表示深度坐标；
所述第一得到模块，包括：
分解子模块，用于对所述程函方程中的非吸收衰减旅行时进行因式分解，得到所述非吸收衰减旅行时的解析部分和扰动量，其中，所述解析部分表示网格的位置到所述炮点位置的距离与所述地震波速度的比值；
扫描子模块，用于基于高斯-塞德尔迭代法对观测点的深度方向和横向方向进行预设次数的快速扫描计算，得到所述扰动量对应的稳定值；
参数获取子模块，用于基于所述解析部分和所述扰动量的稳定值，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，所述确定模块，包括：
角度得到子模块，用于基于所述横向方向射线参数和所述深度方向射线参数的比值的反正切函数值，得到每个所述网格的射线传播角度；
长度得到子模块，用于基于每个所述网格对应的位置及每个所述网格内的射线传播角度，得到每个所述网格内的射线路径长度。
第三方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括存储器以及处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序在处理器上运行时执行如第一方面中任一种公开的局部路径频变复旅行时的计算方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序在处理器上运行时执行如第一方面中任一种公开的局部路径频变复旅行时的计算方法。
本发明提供的局部路径频变复旅行时的计算方法中，计算机设备首先获取目标区域的地震速度模型、品质因子模型、炮点位置及炮点位置对应的地震波速度，并对目标区域进行规则网格化操作以得到对应的多个网格；然后，基于地震速度模型构建程函方程；之后，基于炮点位置及地震波速度求解程函方程，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时；接着，基于横向方向射线参数、深度方向射线参数及炮点位置，确定每个网格的射线传播角度和射线路径长度；随后，基于品质因子模型及每个网格的射线传播角度和射线路径长度，确定每个网格对应的耗散旅行时；最后，基于非吸收衰减旅行时和每个网格对应的耗散旅行时，得到每个网格对应的频变复旅行时。基于此，本发明实现了含流体吸收衰减介质的频变复旅行时（也即局部路径频变复旅行时）的计算，进而能实现含流体吸收衰减介质偏移成像和层析成像，从而满足了现阶段油气勘探的需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
图1示出了本发明实施例提供的局部路径频变复旅行时的计算方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例提供的地震速度模型图；
图3示出了本发明实施例体提供的品质因子模型图；
图4示出了本发明实施例提供的非吸收衰减旅行时示意图；
图5示出了本发明实施例提供的耗散旅行时示意图；
图6示出了x=2500m且z=1200m位置的频变复旅行时的实部示意图；
图7示出了x=2500m且z=1200m位置的频变复旅行时的虚部示意图；
图8示出了本发明实施例提供的局部路径频变复旅行时的计算装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
为更清楚地说明本发明提供的各个实施例，故在此对现有技术进行简要说明，具体如下：
在油气勘探领域中，基于地震波正演技术的地震勘探方法是较为常见的油气勘探方式之一。而地震波正演技术是通过波形、振幅和旅行时等地震波信息来模拟地震波在真实地下介质中的传播情况。
进一步的，地震波正演技术主要分为波动方程方法、有限频方法及射线方法三大类，其中，射线方法因计算效率较高，且能够适应大部分地下沉积介质，故为较常用的地震波正演技术。而在射线方法主要是模拟地震波的振幅和旅行时信息，其中的旅行时信息常用于层析成像和叠前深度成像等成像系统。
更进一步的，当地下岩石的孔隙储存有油气资源时，则此种地下沉积介质的介质类型可视作含流体吸收衰减介质类型，而此介质类型中传播的地震波存在频变和衰减，故其对应的旅行时信息（也即频变复旅行时）将表征地震波的频变和衰减。
但是，常规旅行时的计算方法多是基于最小旅行时原则来完成，而因频变复旅行时不满足最小旅行时原则，导致频变复旅行时无法直接采用常规旅行时的计算方法来得到。
并且，因含流体吸收衰减介质类型的层析成像和叠前深度成像中需采用频变复旅行时，故导致现有技术下的频变复旅行时难以通过射线方法获取，使得油气勘探受阻。
实施例1
参照图1，示出了本发明实施例提供的第一种局部路径频变复旅行时的计算方法的流程示意图，本发明实施例提供的局部路径频变复旅行时的计算方法包括：
步骤S110，获取目标区域的地震速度模型、品质因子模型、炮点位置及所述炮点位置对应的地震波速度，并对所述目标区域进行规则网格化操作，得到所述目标区域对应的多个网格。
可以理解的是，地震速度模型用于描述在不同深度和不同横向位置下的地震波传播速度，品质因子模型用于描述在不同深度和不同横向位置下的地震波传播传播介质的品质因子，炮点位置代表地震波被激发的点位，炮点位置对应的地震波速度表示地震波被激发后其在炮点位置的速度。为更好地说明本发明实施例提供的地震速度模型和品质因子模型，请参考图2和图3，图2示出了本发明实施例提供的地震速度模型图，图3示出了本发明实施例体提供的品质因子模型图。
还可以理解的是，本发明实施例中的目标区域即指代介质类型为含流体吸收衰减介质类型的区域，也指代需进行油气勘测的区域。
需说明的是，本发明实施例中的计算机设备将基于射线方法完成的频变复旅行时的计算。并且，为使获取到的频变复旅行时能较为容易地在成像和层析中使用，故将本发明实施例的计算机设备将基于规则网格进行射线追踪。也因此，本发明实施例的计算机设备将对待检测区域（也即目标区域）进行规则网格化，以确定目标区域对应的多个规则网格，从而在后续步骤中确定每个网格中的射线路径以得到频变复旅行时。
步骤S120，基于所述地震速度模型构建程函方程，其中，所述程函方程表示从所述炮点位置产生的地震波沿不同射线方向在各个所述网格的传播情况。
也即，本发明实施例的计算机设备将基于程函方程确定从炮点位置产生的地震波在不同网格下的非吸收衰减旅行时，也即未因介质类型而产生频变和衰减的旅行时信息。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，前述程函方程包括：
Figure SMS_18
；
式中，
Figure SMS_19
表示非吸收衰减旅行时，
Figure SMS_20
表示地震速度模型，
Figure SMS_21
表示横向坐标，
Figure SMS_22
表示深度坐标。
步骤S130，基于所述炮点位置及所述地震波速度求解所述程函方程，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时。
也即，本发明实施例的计算机设备将基于预设代码/程序对程函方程进行求解，从而得到横向方向射线参数和深度方向射线参数，进而能基于横向方向射线参数和深度方向射线参数确定射线在每个网格的射线传播角度。
同时，计算机设备还将得到非吸收衰减旅行时，从而确定任意一个网格下的不因储存介质而发生频变和衰减的旅行时信息。
可选的，在一种可行方式中，本发明实施例中的计算机设备内存储有预设程序/代码，其用于对程函方程执行有限差分求解方法，进而得到前述横向方向射线参数、前述深度方向射线参数及前述非吸收衰减旅行时。
可选的，计算机设备基于有限差分求解方法进行求解时，因炮点位置附近的等时面曲率较大，易使得差分求解结果引起较大误差，故在本发明实施例提供的一种可行方式中，所述程函方程包括：
Figure SMS_23
；
式中，
Figure SMS_24
表示非吸收衰减旅行时，
Figure SMS_25
表示地震速度模型，
Figure SMS_26
表示横向坐标，
Figure SMS_27
表示深度坐标。
进而，上述步骤S130，包括：
对所述程函方程中的非吸收衰减旅行时进行因式分解，得到所述非吸收衰减旅行时的解析部分和扰动量，其中，所述解析部分表示网格的位置到所述炮点位置的距离与所述地震波速度的比值；
获取所述扰动量的离散差分格式，并基于高斯-塞德尔迭代法对观测点的深度方向和横向方向进行预设次数的快速扫描计算，得到所述扰动量对应的稳定值；
基于所述解析部分和所述扰动量的稳定值，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时。
也即，本发明实施例为降低因等时面曲率较大而导致的误差，故于程函方程中引入了因式分解，以得到非吸收衰减旅行时的解析部分和扰动量，具体可参考下式：
Figure SMS_28
；
Figure SMS_29
；
式中，
Figure SMS_30
表示非吸收衰减旅行时，
Figure SMS_31
表示规则网格中的一个观测点/计算点与炮点的距离。
Figure SMS_32
表示前述炮点位置对应的地震波速度；
Figure SMS_33
表示解析部分；
Figure SMS_34
表示扰动量（也代表差分计算部分）。
需说明的是，观测点/计算点可视作网格中心的位置。
而为求解扰动量，本发明实施例中的计算机设备还采用了扰动量的离散差分格式，具体可参考下式：
Figure SMS_35
；
Figure SMS_36
；
其中：
Figure SMS_37
式中，
Figure SMS_38
为当前观测点的横向网格标号，
Figure SMS_39
为当前观测点的深度网格标号，
Figure SMS_40
为网格宽度，
Figure SMS_41
为网格深度。可以理解的是，由
Figure SMS_42
和
Figure SMS_43
定义的网格为规则的矩形网格，故观测点分布于规则网格，观测点即为规则网格点。
进一步的，为求解程函方程，本发明实施例中的计算机设备将以采用快速扫描计算方式对观测点的横向方向和深度方向分别进行预设次数次来回扫描运算以完成一次高斯-塞德尔迭代，并当迭代到扰动量稳定不变时停止迭代，进而基于稳定的扰动量完成求解。在一种可行方式中，上述预设次数为4。
由此，本发明实施例的计算机设备将基于前述解析部分和前述扰动量的离散差分格式求解所述程函方程，以降低由等时面曲率导致的误差。
步骤S140，基于所述横向方向射线参数、所述深度方向射线参数及所述炮点位置，确定每个所述网格的射线传播角度和射线路径长度。
也即，本发明实施例将基于横向方向射线参数和深度方向射线参数确定每个网格的射线传播角度，并在确定射线传播角度后，基于射线传播角度确定网格内的局部射线长度，也即射线路径长度。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，上述步骤S140具体包括：
基于所述横向方向射线参数和所述深度方向射线参数的比值的反正切函数值，得到每个所述网格的射线传播角度；
基于每个所述网格对应的位置及每个所述网格内的射线传播角度，得到每个所述网格内的射线路径长度。
不难想到的是，射线传播角度的计算可参考下式：
Figure SMS_44
；
式中，
Figure SMS_45
表示射线传播角度，
Figure SMS_46
表示横向方向射线参数，
Figure SMS_47
表示深度方向射线参数。
可以理解的是，在程函方程的求解过程中，射线将从起始点指向当前计算点（也即网格位置），故射线的终点坐标为当前计算点，而网格内射线的起点坐标位于网格的边界。进而，基于已知晓的网格位置和射线传播角度，即可确定出网格内的射线传播路径（也即射线路径长度）。可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，射线路径长度计算过程包括：（1）确定网格内射线的起点坐标。（2）基于起点坐标和终点坐标构建网格内的射线路径，也即局部射线路径。
还可以理解的是，因不同网格内的射线传播角度不同，故各个网格内射线的起点坐标的确定方式亦存在差异，如当射线传播角度
Figure SMS_48
的绝对值小于等于45度且大于等于0度时（也即0°≤|
Figure SMS_49
|≤45°），则起点坐标的横向坐标
Figure SMS_50
和深度坐标
Figure SMS_51
的计算过程为：
Figure SMS_52
；
Figure SMS_53
；
式中，
Figure SMS_54
表示射线传播角度，
Figure SMS_55
表示网格深度；
Figure SMS_56
表示终点坐标的横向坐标，
Figure SMS_57
表示终点坐标的深度坐标。不难理解的是，
Figure SMS_58
和
Figure SMS_59
还表示当前网格的横向位置和深度位置。
而当45°＜|
Figure SMS_60
|≤90°时，则起点坐标的横向坐标
Figure SMS_61
和深度坐标
Figure SMS_62
的计算过程为：
Figure SMS_63
；
Figure SMS_64
；
式中，
Figure SMS_65
为网格宽度。
还可以理解的是，在确定起点坐标和终点坐标后，网格内的射线路径长度可表达为：
Figure SMS_66
；
式中，
Figure SMS_67
表示射线路径长度。
步骤S150，基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，确定每个所述网格对应的耗散旅行时，其中，所述耗散旅行时表示由地下流体引起的地震波频散效应和振幅衰减。
可以理解的是，相比于不描述频散和衰减的非吸收衰减旅行时，本发明实施例中的耗散旅行时将由地下流体引起的地震波频散效应和振幅衰减。进而在后续过程中将基于非吸收衰减旅行时和耗散旅行时完成各个网格内的频变复旅行时（也即局部路径频变复旅行时）的计算。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，上述步骤S160具体包括：
基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，通过局部球面非线性插值计算方式和快速扫描计算方式确定深度方向和横向方向的网格的耗散旅行时，其中，所述炮点位置所在的网格的耗散旅行时为0。
也即，本发明实施例将基于扫描计算方式，对横向和深度方向分别来回扫描计算，从而各个网格的耗散旅行时。
更为具体的，本发明的申请人还考虑到等时面在局部区域具有球面非线性特征，故采用基于传播角度取值的两点非线性插值法以及扫描计算方式来确定各个网格的耗散旅行时。不难理解的是，确定各个网格耗散旅行时的过程为一种递归过程，进而，将炮点位置所在的网格的耗散旅行时为0以作为初始值后，本发明实施例中的计算机设备将基于以初始值完成递归计算，最终得到所有网格点的耗散旅行时。
进一步的，在递归计算的每一步中，当前网格位置的耗散旅行时依赖于此网格位置周围的其它网格的耗散旅行时，其它网格的耗散旅行时将由基于对应的递归过程得到。
示范性的，设在一个当前网格内，射线传播角度的绝对值小于等于45°并且大于等于0°，射线的起点左右相邻的两个网格的横向坐标分别为
Figure SMS_68
和
Figure SMS_69
，两个网格对应的耗散旅行时分别为
Figure SMS_70
和
Figure SMS_71
，
Figure SMS_72
和
Figure SMS_73
已通过对应的递归过程计算得到，则当前网格对应的起始耗散旅行时（也即局部射线起始耗散旅行时）
Figure SMS_74
为：
Figure SMS_75
；
而当射线传播角度的绝对值小于等于90°且大于45°时，射线的起点上下相邻的两个网格的深度坐标分别为
Figure SMS_76
和
Figure SMS_77
，两个网格对应的耗散旅行时分别为
Figure SMS_78
和
Figure SMS_79
，
Figure SMS_80
和
Figure SMS_81
已通过对应的递归过程计算得到，则当前网格对应的起始耗散旅行时
Figure SMS_82
为：
Figure SMS_83
；
进一步的，在确定当前网格内的射线路径长度后，则当前网格的耗散旅行时
Figure SMS_84
的计算过程为：
Figure SMS_85
；
式中，
Figure SMS_86
表示射线路径长度，
Figure SMS_87
表示品质因子模型，
Figure SMS_88
表示地震速度模型，
Figure SMS_89
和
Figure SMS_90
分别表示当前网格的横向位置和深度位置。
步骤S160，基于所述非吸收衰减旅行时和每个所述网格对应的耗散旅行时，得到每个所述网格对应的频变复旅行时。
也即，本发明实施例将利用非吸收衰减旅行时和各个网格对应的耗散旅行时，确定非吸收衰减旅行时在发生衰减和频变后的相应结果，即频变复旅行时。可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，所述网格对应的频变复旅行时的计算公式包括：
Figure SMS_91
；
式中，
Figure SMS_92
表示所述网格对应的频变复旅行时，
Figure SMS_93
表示所述网格的序号，
Figure SMS_94
表示圆频率，
Figure SMS_95
为参考圆频率，
Figure SMS_96
表示非吸收衰减旅行时，
Figure SMS_97
表示所述网格的耗散旅行时。
基于此，本发明实施例实现了含流体吸收衰减介质的频变复旅行时（也即局部路径频变复旅行时）的计算，进而能实现含流体吸收衰减介质偏移成像和层析成像，从而满足了现阶段油气勘探的需要。
为更清楚地说明本发明实施例提供的局部路径频变复旅行时的计算方法，故在此给出某地区的局部路径频变复旅行时的计算实例，具体如下：
某地区的地震速度模型为v(x,z)，品质因子模型为q(x,z)，v(x,z)和q(x,z)可参考图2和图3，此地区的炮点位于x=2500m且z=0m的位置，炮点位置对应的地震波速度为1500m/s。
基于v(x,z)和炮点位置构建程函方程，得到式（1），即：
Figure SMS_98
； (1)
式（1）中，
Figure SMS_99
表示非吸收衰减旅行时。
因炮点位置及炮点位置附近的等时面曲率较大，直接对炮点位置进行有限差分将引入较大误差，故为降低等时面曲率带来的误差，引入非吸收衰减旅行时T对应的因式分解部分，则得到式（2），即：
Figure SMS_100
； (2)
式（2）中，
Figure SMS_101
；
Figure SMS_102
为计算点与炮点的距离；
Figure SMS_103
等于1500m/s；
Figure SMS_104
为扰动量，也为差分计算部分。
将式（2）带入式（1），得到式（3），即：
Figure SMS_105
； (3)
引入
Figure SMS_106
的离散差分格式，即式（4）和（5），如下所示：
Figure SMS_107
； (4)
Figure SMS_108
； (5)
其中：
Figure SMS_109
Figure SMS_110
Figure SMS_111
Figure SMS_112
上述式子中，
Figure SMS_113
为当前计算点的横向网格标号，
Figure SMS_114
为当前计算点的深度网格标号，
Figure SMS_115
为网格宽度，
Figure SMS_116
为网格深度，
Figure SMS_117
和
Figure SMS_118
均取10m。
因此地区被划分为规则网格，故每个网格为大小相同的矩形，进而计算点分布于各个网格点上，也因此，计算点即为规则网格点。同时，针对任一个网格，网格内的（局部）射线的终点为当前计算点，射线穿过网格到达当前计算点，也即，射线的起点位于网格的边界。
由此，将式（4）和（5）带入式（3），得到式（6），即：
Figure SMS_119
对式（6）进行求根，得到
Figure SMS_120
。
再基于
Figure SMS_121
构建局部射线参数
Figure SMS_122
和
Figure SMS_123
，得到：
Figure SMS_124
； (7)
Figure SMS_125
； (8)
再将
Figure SMS_126
带入式（2），得到非吸收衰减旅行时
Figure SMS_127
。为更好地说明本发明实施例中的非吸收衰减旅行时
Figure SMS_128
，请参考图4，示出了本发明实施例提供的非吸收衰减旅行时示意图。
需说明的是，在计算
Figure SMS_129
的过程中，首先将炮点位置的非吸收衰减旅行时设置为0；接着，采用快速扫描方式朝着计算点的横向和深度方向分别进行4次扫描以完成一次高斯-塞德尔迭代；当迭代到
Figure SMS_130
不发生改变后，也即，得到
Figure SMS_131
的稳定值后，停止迭代，并利用
Figure SMS_132
的稳定值计算横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时。
基于横向方向射线参数
Figure SMS_133
和深度方向射线参数
Figure SMS_134
确定射线传播角度
Figure SMS_135
，也即：
Figure SMS_136
； (9)
将当前计算点的网格点
Figure SMS_137
对应的横向坐标设为
Figure SMS_138
，网格点
Figure SMS_139
对应的深度坐标设为
Figure SMS_140
。则有：
当0°≤|
Figure SMS_141
|≤45°时，网格内射线的起点的横向坐标
Figure SMS_142
，深度坐标为
Figure SMS_143
。
而当45°＜|
Figure SMS_144
|≤90°时，网格内射线的起点的横向坐标
Figure SMS_145
，深度坐标为
Figure SMS_146
。
也因此，网格内的局部射线路径，即射线路径长度d1为：
Figure SMS_147
； (10)
耗散旅行时采用快速扫描计算方式完成，具体的，将炮点位置处的耗散旅行时设置为0以作为初始值，在基于初始值，分别对计算点的横方向和深度方向进行递归的来回扫描计算，最终得到所有网格点的耗散旅行时。在递归计算的每一步，当前计算点的耗散旅行时未知，而网格周围的其它网格点的耗散旅行时已经由先前完成的递归运算得到，故当前网格内射线的起点的相邻网格点的耗散旅行时已知。同时，等时面在局部区域具有球面非线性特征，由此，当0°≤|
Figure SMS_148
|≤45°时，当前网格点的左右相邻的两个网格点的横向坐标分别为
Figure SMS_149
和
Figure SMS_150
两个网格对应的耗散旅行时分别为
Figure SMS_151
和
Figure SMS_152
，则当前网格的起始耗散旅行时（局部射线起始耗散旅行时）
Figure SMS_153
为：
Figure SMS_154
；(11)
而当45°＜|
Figure SMS_155
|≤90°时，当前网格点的上下相邻的两个网格的深度坐标分别为
Figure SMS_156
和
Figure SMS_157
，两个网格对应的耗散旅行时分别为
Figure SMS_158
和
Figure SMS_159
，则当前网格对应的起始耗散旅行时
Figure SMS_160
为：
Figure SMS_161
；(12)
基于已确定的网格内射线的起点的耗散旅行时
Figure SMS_162
及网格内射线的局部射线路径长度，可知网格对应的耗散旅行时
Figure SMS_163
为：
Figure SMS_164
； (13)
为更好地说明此实例中的耗散旅行时，请参考图5，示出了本发明实施例提供的耗散旅行时示意图。
由此，针对任意一个网格，其对应的局部路径频变复旅行时为：
Figure SMS_165
； (14)
为更好地说明此实例中的频变复旅行时，请参考图6和图7，图6示出了x=2500m且z=1200m位置的频变复旅行时的实部示意图，图7示出了x=2500m且z=1200m位置的频变复旅行时的虚部示意图。
实施例2
与本发明实施例1提供的局部路径频变复旅行时的计算方法相对应的，本发明实施例2还提供一种局部路径频变复旅行时的计算装置，参照图8，示出了本发明实施例提供的局部路径频变复旅行时的计算装置的结构示意图，本发明实施例提供的局部路径频变复旅行时的计算装置200，包括：
获取模块210，用于获取目标区域的地震速度模型、品质因子模型、炮点位置及所述炮点位置对应的地震波速度，并对所述目标区域进行规则网格化操作，得到所述目标区域对应的多个网格；
构建模块220，用于基于所述地震速度模型构建程函方程，其中，所述程函方程表示从所述炮点位置产生的地震波沿不同射线方向在各个所述网格的传播情况；
第一得到模块230，用于基于所述炮点位置及所述地震波速度求解所述程函方程，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时；
确定模块240，用于基于所述横向方向射线参数、所述深度方向射线参数及所述炮点位置，确定每个所述网格的射线传播角度和射线路径长度；
第二得到模块250，用于基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，确定每个所述网格对应的耗散旅行时，其中，所述耗散旅行时表示由地下流体引起的地震波频散效应和振幅衰减；
第三得到模块260，用于基于所述非吸收衰减旅行时和每个所述网格对应的耗散旅行时，得到每个所述网格对应的频变复旅行时。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，所述程函方程包括：
Figure SMS_166
；
式中，
Figure SMS_167
表示非吸收衰减旅行时，
Figure SMS_168
表示地震速度模型，
Figure SMS_169
表示横向坐标，
Figure SMS_170
表示深度坐标；
所述第一得到模块，包括：
分解子模块，用于对所述程函方程中的非吸收衰减旅行时进行因式分解，得到所述非吸收衰减旅行时的解析部分和扰动量，其中，所述解析部分表示网格的位置到所述炮点位置的距离与所述地震波速度的比值；
扫描子模块，用于基于高斯-塞德尔迭代法对观测点的深度方向和横向方向进行预设次数的快速扫描计算，得到所述扰动量对应的稳定值；
参数获取子模块，用于基于所述解析部分和所述扰动量的稳定值，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，所述确定模块，包括：
角度得到子模块，用于基于所述横向方向射线参数和所述深度方向射线参数的比值的反正切函数值，得到每个所述网格的射线传播角度；
长度得到子模块，用于基于每个所述网格对应的位置及每个所述网格内的射线传播角度，得到每个所述网格内的射线路径长度。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，所第二得到模块还用于基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，通过局部球面非线性插值计算方式和快速扫描计算方式确定深度方向和横向方向的网格的耗散旅行时，其中，所述炮点位置所在的网格的耗散旅行时为0。
可选的，在本发明实施例提供的一种可行方式中，所述网格对应的频变复旅行时的计算公式包括：
Figure SMS_171
；
式中，
Figure SMS_172
表示所述网格对应的频变复旅行时，
Figure SMS_173
表示所述网格的序号，
Figure SMS_174
表示圆频率，
Figure SMS_175
为参考圆频率，
Figure SMS_176
表示非吸收衰减旅行时，
Figure SMS_177
表示所述网格的耗散旅行时。
本申请实施例提供的局部路径频变复旅行时的计算装置200能够实现实施例1对应的局部路径频变复旅行时的计算方法的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器以及处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序在处理器上运行时执行如实施例1中所述的局部路径频变复旅行时的计算方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序在处理器上运行时执行如实施例1中所述的局部路径频变复旅行时的计算方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种局部路径频变复旅行时的计算方法，其特征在于，包括：
获取目标区域的地震速度模型、品质因子模型、炮点位置及所述炮点位置对应的地震波速度，并对所述目标区域进行规则网格化操作，得到所述目标区域对应的多个网格；
基于所述地震速度模型构建程函方程，其中，所述程函方程表示从所述炮点位置产生的地震波沿不同射线方向在各个所述网格的传播情况；
基于所述炮点位置及所述地震波速度求解所述程函方程，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时；
基于所述横向方向射线参数、所述深度方向射线参数及所述炮点位置，确定每个所述网格的射线传播角度和射线路径长度；
基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，确定每个所述网格对应的耗散旅行时，其中，所述耗散旅行时表示由地下流体引起的地震波频散效应和振幅衰减；
基于所述非吸收衰减旅行时和每个所述网格对应的耗散旅行时，得到每个所述网格对应的频变复旅行时。
2.根据权利要求1所述的局部路径频变复旅行时的计算方法，其特征在于，所述程函方程包括：
Figure QLYQS_1
；
式中，
Figure QLYQS_2
表示非吸收衰减旅行时，
Figure QLYQS_3
表示地震速度模型，
Figure QLYQS_4
表示横向坐标，
Figure QLYQS_5
表示深度坐标；
所述基于所述炮点位置及所述地震波速度求解所述程函方程，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时，包括：
对所述程函方程中的非吸收衰减旅行时进行因式分解，得到所述非吸收衰减旅行时的解析部分和扰动量，其中，所述解析部分表示网格的位置到所述炮点位置的距离与所述地震波速度的比值；
获取所述扰动量的离散差分格式，并基于高斯-塞德尔迭代法对观测点的深度方向和横向方向进行预设次数的快速扫描计算，得到所述扰动量对应的稳定值；
基于所述解析部分和所述扰动量的稳定值，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时。
3.根据权利要求1所述的局部路径频变复旅行时的计算方法，其特征在于，所述基于所述横向方向射线参数、所述深度方向射线参数及所述炮点位置，确定每个所述网格的射线传播角度和射线路径长度，包括：
基于所述横向方向射线参数和所述深度方向射线参数的比值的反正切函数值，得到每个所述网格的射线传播角度；
基于每个所述网格对应的位置及每个所述网格内的射线传播角度，得到每个所述网格内的射线路径长度。
4.根据权利要求1所述的局部路径频变复旅行时的计算方法，其特征在于，所述基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，确定每个所述网格对应的耗散旅行时，包括：
基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，通过局部球面非线性插值计算方式和快速扫描计算方式确定深度方向和横向方向的网格的耗散旅行时，其中，所述炮点位置所在的网格的耗散旅行时为0。
5.根据权利要求1所述的局部路径频变复旅行时的计算方法，其特征在于，所述网格对应的频变复旅行时的计算公式包括：
Figure QLYQS_6
；
式中，
Figure QLYQS_7
表示所述网格对应的频变复旅行时，
Figure QLYQS_8
表示所述网格的序号，
Figure QLYQS_9
表示圆频率，
Figure QLYQS_10
为参考圆频率，
Figure QLYQS_11
表示非吸收衰减旅行时，
Figure QLYQS_12
表示所述网格的耗散旅行时。
6.一种局部路径频变复旅行时的计算装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标区域的地震速度模型、品质因子模型、炮点位置及所述炮点位置对应的地震波速度，并对所述目标区域进行规则网格化操作，得到所述目标区域对应的多个网格；
构建模块，用于基于所述地震速度模型构建程函方程，其中，所述程函方程表示从所述炮点位置产生的地震波沿不同射线方向在各个所述网格的传播情况；
第一得到模块，用于基于所述炮点位置及所述地震波速度求解所述程函方程，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时；
确定模块，用于基于所述横向方向射线参数、所述深度方向射线参数及所述炮点位置，确定每个所述网格的射线传播角度和射线路径长度；
第二得到模块，用于基于所述品质因子模型及每个所述网格的所述射线传播角度和所述射线路径长度，确定每个所述网格对应的耗散旅行时，其中，所述耗散旅行时表示由地下流体引起的地震波频散效应和振幅衰减；
第三得到模块，用于基于所述非吸收衰减旅行时和每个所述网格对应的耗散旅行时，得到每个所述网格对应的频变复旅行时。
7.根据权利要求6所述的局部路径频变复旅行时的计算装置，其特征在于，所述程函方程包括：
Figure QLYQS_13
；
式中，
Figure QLYQS_14
表示非吸收衰减旅行时，
Figure QLYQS_15
表示地震速度模型，
Figure QLYQS_16
表示横向坐标，
Figure QLYQS_17
表示深度坐标；
所述第一得到模块，包括：
分解子模块，用于对所述程函方程中的非吸收衰减旅行时进行因式分解，得到所述非吸收衰减旅行时的解析部分和扰动量，其中，所述解析部分表示网格的位置到所述炮点位置的距离与所述地震波速度的比值；
扫描子模块，用于基于高斯-塞德尔迭代法对观测点的深度方向和横向方向进行预设次数的快速扫描计算，得到所述扰动量对应的稳定值；
参数获取子模块，用于基于所述解析部分和所述扰动量的稳定值，得到横向方向射线参数、深度方向射线参数及非吸收衰减旅行时。
8.根据权利要求6所述的局部路径频变复旅行时的计算装置，其特征在于，所述确定模块，包括：
角度得到子模块，用于基于所述横向方向射线参数和所述深度方向射线参数的比值的反正切函数值，得到每个所述网格的射线传播角度；
长度得到子模块，用于基于每个所述网格对应的位置及每个所述网格内的射线传播角度，得到每个所述网格内的射线路径长度。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行如权利要求1-5任一项所述的局部路径频变复旅行时的计算方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行如权利要求1-5任一项所述的局部路径频变复旅行时的计算方法。
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