CN116224439B - 强各向异性层状vti介质高效射线追踪方法、设备和介质 - Google Patents

强各向异性层状vti介质高效射线追踪方法、设备和介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法、设备和介质，涉及地球物理正演技术领域，该方法包括：基于克里斯托费尔频散理论推导VTI介质中高频近似假设条件下程函方程qP波、qSV波和qSH波慢度平面表达公式；推导水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz的解析表达式；推导qP波、qSV波和qSH波的射线路径和走时表达式；推导在已知射线水平路径条件下目标函数表达式，并通过高斯牛顿法推导反演求解迭代公式；推导反演中的初始值大小；推导出最大水平路径取值及该射线路径和走时；综合射线路径和走时即可确定该次射线追踪结果。本发明解决基于现有技术计算VTI介质射线路径和走时精度差、效率低的问题。

Description

强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法、设备和介质
技术领域
本发明涉及地球物理正演技术领域，具体涉及一种强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法、设备和介质。
背景技术
各向异性对地震波传播的振幅和传播时间有明显的影响。层状VTI介质广泛应用于地震叠前时间偏移和页岩水力压裂中的微震监测。它们的成像质量关键取决于正演计算的准确性。两点射线追踪方法，如射击法和弯曲法，已被证实是一种实用的方法来寻找射线路径和旅行时间。与各向同性介质不同，地震波在VTI介质中会分裂为qP波、qSV波和qSH波，三种波均需要精确计算它们的群速度旅行时间和射线路径。在各向异性介质中，程函方程依赖于相速度角，而在射线路径依赖于群速度角。计算过程中很难找到群速度角与其对应的群速度矢量之间的确切关系。一些近似公式，如Byun近似式和Sena近似式，在弱各向异性介质中表现良好，而在强各向异性地层中误差较大。另一种选择是预先在群速度和群角之间建立字典，然而，计算过程中查找字典中的大量信息大大降低了计算效率。因此，传统方法在计算强各向异性VTI介质射线追踪时，存在计算精度低、耗时大的问题，不适用于工业生产应用。研究表明，慢度系数可以在qP波和qSV波中形成四次曲面，而在qSH波中可以形成二次曲面。VTI介质中的群速度有其射线参数的解析式，适用于强各向异性介质。因此，与传统方法利用角度作为自变量不同，可以利用慢度作为自变量计算群速度，进而可以推导出射线路径和走时关于慢度的解析公式，最终通过高斯牛顿法快速迭代获得慢度大小，推导获得各层的射线路径和走时大小。相对于传统方法，基于慢度为自变量的方程适用于任意强度各向异性介质，计算效率更高，结果更加精确。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供一种强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法、设备和介质，其旨在解决基于现有技术计算VTI介质射线路径和走时精度差、效率低的问题。
为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：
第一方面，本发明提供一种强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法，其包括如下步骤：
基于克里斯托费尔频散理论推导VTI介质中高频近似假设条件下程函方程qP波、qSV波和qSH波慢度平面表达公式；
通过慢度平面推导水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz的解析表达式；
通过VTI介质水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz推导qP波、qSV波和qSH波的射线路径和走时表达式；
通过参数变换，将原慢度参数为自变量的射线路径表达式转换为单层最大水平路径为自变量的射线路径表达式，推导在已知射线水平路径条件下目标函数表达式，并通过高斯牛顿法推导反演求解迭代公式；
通过寻求离散值拟合射线路径中水平分量路径曲线，推导反演中的初始值大小；
通过水平射线路径公式推导出最大水平路径取值，根据最大水平路径取值推导出该射线路径和走时；
综合射线路径和走时即可确定该次射线追踪结果。
第二方面，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行，以实现如上所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法。
第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明实施例的一种强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法，其基于克里斯托费尔频散理论推导VTI介质中高频近似假设条件下程函方程qP波、qSV波和qSH波慢度平面表达公式；通过慢度平面推导水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz的解析表达式；通过Vx和Vz推导qP波、qSV波和qSH波的射线路径和走时表达式；通过参数变换转换为单层最大水平路径为自变量的射线路径表达式；通过高斯牛顿法推导反演求解迭代公式；通过离散值拟合射线路径推导反演中的初始值大小。本方法的优势在于可以高效、高精度地获得任意各向异性VTI介质中的旅行时间和射线路径。在强各向异性VTI介质中，直达波和反射波的射线路径是精确的。该方法的提出，有利于提高地震叠前时间偏移和页岩水力压裂中微震监测正演计算的准确性，为油气资源的低成本高效开采提供了良好的技术基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法的流程图；
图2为本发明实施例的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法慢度平面示意图；
图3为本发明实施例的VTI介质射线追踪中射线路径轨迹示意图；
图4为本发明实施例的VTI介质存储设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
实施例：
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下文中所用的词语“示例性”的意思为“用作例子、实施例或说明性”。作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
为更好地理解本发明实施例提供的技术方案，下面对本发明实施例提供的技术方案的技术背景做一些简单介绍，以便更好理解本发明的技术构思。
各向异性对地震波传播的振幅和传播时间有明显的影响。层状VTI介质广泛应用于地震叠前时间偏移和页岩水力压裂中的微震监测。它们的成像质量关键取决于正演计算的准确性。传统方法在计算强各向异性VTI介质射线追踪时，存在计算精度低、耗时大的问题，不适用于工业生产应用。
而VTI介质中的群速度有其射线参数的解析式，适用于强各向异性介质。因此，与传统方法利用角度作为自变量不同，可以利用慢度作为自变量计算群速度，进而可以推导出射线路径和走时关于慢度的解析公式，最终通过高斯牛顿法可以快速迭代获得慢度大小，推导获得各层的射线路径和走时大小。相对于传统方法，基于慢度为自变量的方程适用于任意强度各向异性介质，计算效率更高，结果更加精确。基于此，如图1所示，本发明提供了一种强各向异性层状VTI介质射线高效射线追踪方法，其可以包括如下步骤：
步骤1：基于克里斯托费尔频散理论推导VTI介质中高频近似假设条件下程函方程qP波、qSV波和qSH波慢度平面表达公式。
具体的，如图2所示，该算法主要根据里斯托费尔频散理论推导VTI介质中高频近似假设条件下程函方程qP波、qSV波和qSH波慢度平面表达公式：
由于VTI介质中qP波和qSV波耦合在一起，因此它们对应的程函方程为一个四次慢度平面：
其中，α0和β0代表沿对称轴P波和SV波的速度大小；ε代表qP波水平和垂直方向的速度比值；γ代表qSH波水平和垂直方向的速度比值；δ代表qP波在垂直方向的改变率。px和pz是水平方向和垂直方向慢度矢量。
由于qP波速度更快，因此qP波的慢度矢量是以下方程的根：
由于qSV波速度较慢，因此qSV波的慢度矢量是以下方程的根：
VTI介质qSH波的程函方程为一个二次慢度平面：
qSH波的慢度矢量是以下方程的根：
步骤2：通过慢度平面推导水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz的解析表达式。
具体的，如图3所示，VTI介质射线追踪中射线路径在不同层位受速度的影响，轨迹不同。为了正确计算射线路径，需要根据慢度推导射线轨迹的表达式。首先，通过慢度平面推导水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz的解析表达式。其步骤包括：
水平方向群速度Vx可以被慢度表示为：
垂直方向群速度Vz可以被慢度表示为：
其中，S(px,pz)在qP波、qSV波和qSH波中分别代表SqP(px,pz)、SqSV(px,pz)和SqSH(px,pz)。
步骤3：通过VTI介质水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz推导qP波、qSV波和qSH波的射线路径和走时表达式。
具体的，通过VTI介质水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz推导qP/qSV/qSH波的射线路径和走时表达式的步骤包括：
水平方向第k层射线路径可以表示为：
由于存在以下关系：
因此，水平方向射线路径最终可以表示为：
其中，
Zk是第k层的层位厚度,pxk和pzk分别是第k层的水平慢度和垂直慢度。
再次，通过VTI介质水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz推导qP波、qSV波和qSH波的射线路径和走时表达式。其步骤包括：
水平方向总的射线路径可以表示为：
l代表所有的层位个数。
通过VTI介质水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz推导qP波、qSV波和qSH波的射线路径和走时表达式。其步骤包括：
水平方向第k层射线走时可以表示为：
水平方向总的射线走时可以表示为：
一旦水平慢度px确定，射线路径和走时均可以通过上式计算获得。
步骤4：通过参数变换，将原慢度参数为自变量的射线路径表达式转换为单层最大水平路径为自变量的射线路径表达式。推导在已知射线水平路径条件下目标函数表达式，通过高斯牛顿法推导反演求解迭代公式。
具体的，为了提高计算结果的准确度，需要通过参数变换将原慢度参数为自变量的射线路径表达式转换为单层最大水平路径为自变量的射线路径表达式。其步骤包括：
确定水平路径为自变量的慢度转换公式：
其中，pmin是射线路径经过的层位中最小的水平慢度。其可以表示为：
推导在已知射线水平路径条件下目标函数表达式，并通过高斯牛顿法推导反演求解迭代公式。其步骤包括：
确定水平路径为自变量的目标函数表达式为：
其中，
推导在已知射线水平路径条件下目标函数表达式，并通过高斯牛顿法推导反演求解迭代公式。其步骤包括：
高斯牛顿法可以表示为：
qxi是qx的初始值,Δqx是泰勒展开式的矫正项。以上方程可以表示为关于Δqx一元二次方程：
B2＝f'(qxi)
C2＝f(qxi)
以上方程的解可以表示为：
可以通过以下迭代更新模型参数直至收敛，
qx(i+1)＝qxi+Δqx
推导在已知射线水平路径条件下目标函数表达式，并通过高斯牛顿法推导反演求解迭代公式。其步骤包括：
确定牛顿迭代收敛过程各个公式的解析表达式：
反演过程中不断更新水平路径qx直至最终的收敛。
步骤5：通过寻求离散值拟合射线路径中水平分量路径曲线，推导反演中的初始值大小，方便快速迭代获得反演解。
具体的，其具体步骤包括：
构建分线线性函数来控制初始值的选取，其公式可以表示为：
qx＝a1*X+b1
a1和b1为根据离散点的水平距离X拟合获得线段斜率和截距。
通过牛顿迭代法可以最终获得正确的水平路径qx，再根据以下公式即可推导VTI介质的射线路径和走时信息：
步骤6：通过水平射线路径公式推导出最大水平路径取值，根据最大水平路径取值推导出该射线路径走时。
具体的，最终，通过以上计算方法，可以精确、高效的计算强各向异性VTI介质中的射线路径和走时信息。
需要说明的是，所述射线追踪方法是基于克里斯托费尔频散理论推导VTI介质中高频近似假设条件下程函方程qP波、qSV波和qSH波慢度平面表达公式。
由于各向异性介质中沿不同方向传播的射线速度不同，S波可以分裂SH波和SV波，连同体波P波，共形成三种不同的波形qP波、qSV波和qSH波。
另外，本发明实施例的方法以慢度为自变量，分别计算VTI介质中的qP渤、qSV波和qSH波的慢度平面。
此外，所述的射线追踪方法，确定克里斯托费尔频散理论条件下qP波和qSV波的慢度平面。
综上所述，本发明提出的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法，基于克里斯托费尔频散理论推导VTI介质中高频近似假设条件下程函方程qP波、qSV波和qSH波慢度平面表达公式；通过慢度平面推导水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz的解析表达式；通过Vx和Vz推导qP波、qSV波和qSH波的射线路径和走时表达式；通过参数变换转换为单层最大水平路径为自变量的射线路径表达式；通过高斯牛顿法推导反演求解迭代公式；通过离散值拟合射线路径推导反演中的初始值大小。因此，该方法计算精度高、效率快，且适用于任意强度各向异性介质，有利于提高地震叠前时间偏移和页岩水力压裂中的微震监测正演计算的准确性，为油气资源的低成本高效开采提供了良好的技术基础。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行，以实现如上所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法。
可以理解的是，存储器可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选地，该存储器包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储根据服务器的使用所创建的数据等。
处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器利用各种接口和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选地，处理器可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器可集成中央处理器(Central Processing Unit，CPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统和应用程序等；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器中，单独通过一块芯片进行实现。
由于该电子设备是本发明实施例的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法对应的电子设备，并且该电子设备解决问题的原理与该方法相似，因此该电子设备的实施可以参见上述方法实施例的实施过程，重复之处不再赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-onlyMemory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-OnlyMemory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-OnlyMemory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
由于该存储介质是本发明实施例的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法对应的存储介质，并且该存储介质解决问题的原理与该方法相似，因此该存储介质的实施可以参见上述方法实施例的实施过程，重复之处不再赘述。
在一些可能的实施方式中，本发明实施例的方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在计算机设备上运行时，程序代码用于使计算机设备执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的隔水管卡盘远程控制方法的步骤。其中，用于执行各个实施例的可执行的计算机程序代码或“代码”可以用诸如C、C++、C#、Smalltalk、Java、JavaScript、Visual Basic、结构化查询语言(例如，Transact-SQL)、Perl之类的高级编程语言或者用各种其它编程语言编写。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种终端设备，如图4所示，其包括至少一个存储器(memory)30；处理器(processor)31；显示屏32；以及，还可以包括通信接口(Communications Interface)33和总线34。其中，存储器30、处理器31、显示屏32和通信接口33可以通过总线34完成相互间的通信。显示屏32设置为显示初始设置模式中预设的用户引导界面。通信接口33可以传输信息。处理器31可以调用存储器30中的逻辑指令，以执行上述实施例中的方法。
此外，上述的存储器30中的逻辑指令可以通过软件功能单元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。
存储器30作为一种计算机可读存储介质，可设置为存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令或模块。处理器31通过运行存储在存储器30中的软件程序、指令或模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的方法。
存储器30可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器30可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。例如，U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。
此外，上述存储介质以及终端设备中的多条指令处理器加载并执行的具体过程在上述方法中已经详细说明，在这里就不再一一陈述。
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发明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。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法，其特征在于，包括如下步骤：
基于克里斯托费尔频散理论推导VTI介质中高频近似假设条件下程函方程qP波、qSV波和qSH波慢度平面表达公式；
通过慢度平面推导水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz的解析表达式；
通过VTI介质水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz推导qP波、qSV波和qSH波的射线路径和走时表达式；
通过参数变换，将原慢度参数为自变量的射线路径表达式转换为单层最大水平路径为自变量的射线路径表达式，推导在已知射线水平路径条件下目标函数表达式，并通过高斯牛顿法推导反演求解迭代公式；
通过寻求离散值拟合射线路径中水平分量路径曲线，推导反演中的初始值大小；
通过水平射线路径公式推导出最大水平路径取值，根据最大水平路径取值推导出该射线路径和走时；
综合射线路径和走时即可确定该次射线追踪结果。
2.根据权利要求1所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法，其特征在于，基于克里斯托费尔频散理论推导VTI介质中高频近似假设条件下程函方程qP波、qSV波和qSH波慢度平面表达公式，具体步骤包括：
由于各向异性介质中沿不同方向传播的射线速度不同，S波可以分裂为SH波和SV波，连同体波P波，共形成三种不同的波形qP波、qSV波和qSH波；
以慢度为自变量，分别计算VTI介质中的qP波、qSV波和qSH波的慢度平面；
确定克里斯托费尔频散理论条件下qP波和qSV波的慢度平面，具体步骤包括：
由于VTI介质中qP波和qSV波耦合在一起，因此它们对应的程函方程为一个四次慢度平面：
式中，α0和β0代表沿对称轴P波和SV波的速度大小；ε代表qP波水平和垂直方向的速度比值；γ代表qSH波水平和垂直方向的速度比值；δ代表qP波在垂直方向的改变率，px和pz是水平方向和垂直方向慢度矢量；
计算水平方向和垂直方向慢度矢量px和pz，具体步骤包括：
由于qP波速度更快，因此qP波的慢度矢量是以下方程的根：
由于qSV波速度较慢，因此qSV波的慢度矢量是以下方程的根：
确定克里斯托费尔频散理论条件下，qSH波的慢度平面，具体步骤包括：
qSH波对应的程函方程为一个二次慢度平面：
qSH波的慢度矢量是以下方程的根：
3.根据权利要求1所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法，其特征在于，通过慢度平面推导水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz的解析表达式，具体步骤包括：
水平方向群速度Vx可以被慢度表示为：
垂直方向群速度Vz可以被慢度表示为：
S(px,pz)在qP波、qSV波和qSH波中分别代表SqP(px,pz),SqSV(px,pz)和SqSH(px,pz)。
4.根据权利要求1所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法，其特征在于，通过VTI介质水平方向群速度Vx和垂直方向群速度Vz推导qP波、qSV波和qSH波的射线路径和走时表达式，具体步骤包括：
水平方向第k层射线路径可以表示为：
由于存在以下关系：
因此，水平方向射线路径最终可以表示为：
其中
Zk是第k层的层位厚度,pxk和pzk分别是第k层的水平慢度和垂直慢度；
水平方向总的射线路径可以表示为：
l代表所有层位个数。
5.根据权利要求1所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法，其特征在于，通过参数变换，将原慢度参数为自变量的射线路径表达式转换为单层最大水平路径为自变量的射线路径表达式，具体步骤包括：
确定水平路径为自变量的慢度转换公式：
其中，pmin是射线路径经过的层位中最小的水平慢度，其可以表示为：
推导在已知射线水平路径条件下目标函数表达式，具体步骤包括：
确定水平路径为自变量的目标函数表达式为：
其中
通过高斯牛顿法推导反演求解迭代公式，具体步骤包括：
高斯牛顿法可以表示为：
qxi是qx的初始值,Δqx是泰勒展开式的矫正项，以上方程可以表示为关于Δqx一元二次方程：
B2＝f'(qxi)
C2＝f(qxi)
以上方程的解可以表示为：
可以通过以下迭代更新模型参数直至收敛
qx(i+1)＝qxi+Δqx。
6.根据权利要求1所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法，其特征在于，推导在已知射线水平路径条件下目标函数表达式，具体步骤包括：
确定水平路径为自变量的目标函数表达式为：
其中
7.根据权利要求1所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法，其特征在于，通过寻求离散值拟合射线路径中水平分量路径曲线，推导反演中的初始值大小，具体步骤包括：
构建分线线性函数来控制初始值的选取，其公式可以表示为：
qx＝a1*X+b1
a1和b1为根据离散点的水平距离X拟合获得的射线斜率和截距。
8.根据权利要求1所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法，其特征在于，
通过水平射线路径公式推导出最大水平路径取值，根据最大水平路径取值推导出该射线路径走时，具体步骤包括：
通过牛顿迭代法可以最终获得正确的水平路径qx，再根据以下公式即可推导VTI介质的射线路径和走时信息：
Tk为水平方向第k层射线走时，T为水平方向总的射线走时。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行，以实现如权利要求1至8任一所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现权利要求1至8任一所述的强各向异性层状VTI介质高效射线追踪方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5737220A (en) * 1993-06-07 1998-04-07 Schlumberger Technology Corporation Method of determining earth elastic parameters in anisotropic media
CN106291687A (zh) * 2016-07-21 2017-01-04 中国地质科学院地质研究所 各向异性多波高斯束叠前深度偏移成像方法
CN107229067A (zh) * 2017-05-27 2017-10-03 中国科学院测量与地球物理研究所 层状模型各向异性射线追踪方法和系统
CN107290780A (zh) * 2017-08-03 2017-10-24 中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司 射线方程获取方法、高斯束计算方法及叠前深度偏移方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10379247B2 (en) * 2015-10-26 2019-08-13 Schlumberger Technology Corporation Method and system for estimating formation slowness

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5737220A (en) * 1993-06-07 1998-04-07 Schlumberger Technology Corporation Method of determining earth elastic parameters in anisotropic media
CN106291687A (zh) * 2016-07-21 2017-01-04 中国地质科学院地质研究所 各向异性多波高斯束叠前深度偏移成像方法
CN107229067A (zh) * 2017-05-27 2017-10-03 中国科学院测量与地球物理研究所 层状模型各向异性射线追踪方法和系统
CN107290780A (zh) * 2017-08-03 2017-10-24 中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司 射线方程获取方法、高斯束计算方法及叠前深度偏移方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Linearized Group Velocity Approach for Two-point qPRay Tracing in a Layered Orthorhombic Medium;Daley P.F. et al;JOURNAL OF SEISMIC EXPLORATION;第25卷(第1期);87-101 *
Approximate Relation between the Ray Vector and the Wave Normal in Weakly Anisotropic Media;Psencik I et al;STUDIA GEOPHYSICA ET GEODAETICA;第46卷(第4期);793-807 *
三维VTI介质初至波走时层析速度和各向异性参数建模方法研究;蔡俊雄;乐友喜;曾勉;;天然气地球科学(第11期);1771-1777 *
何现启 ; 张清 ; 彭凌星 ; 朱自强 ; .黏弹性EDA介质中地震波传播特征弱各向异性近似研究.地球物理学进展.2018,(第01期),211-18. *
蔡俊雄 ; 乐友喜 ; 曾勉 ; .三维VTI介质初至波走时层析速度和各向异性参数建模方法研究.天然气地球科学.2017,(第11期),1771-1777. *
黏弹性EDA介质中地震波传播特征弱各向异性近似研究;何现启;张清;彭凌星;朱自强;;地球物理学进展(第01期);211-18 *

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