一種無(wú)射線追蹤的回折波低階多項(xiàng)式層析成像方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無(wú)射線追蹤的回折波低階多項(xiàng)式層析成像方法及裝置，該方法包括：拾取疊前炮集，對(duì)拾取的疊前炮集以單炮為單位分選初至數(shù)據(jù)，對(duì)分選后的初至數(shù)據(jù)按照偏移距遞增方式排序，形成0～x范圍內(nèi)的初至曲線；以偏移距為橫坐標(biāo)、初至?xí)r間為縱坐標(biāo)，對(duì)0～x范圍內(nèi)的初至曲線進(jìn)行低階多項(xiàng)式最小二乘法整體擬合，得到每一單炮初至對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)；整體擬合選擇的多項(xiàng)式為多項(xiàng)式根加權(quán)求和進(jìn)行快速積分的多項(xiàng)式；根據(jù)多項(xiàng)式系數(shù)獲得對(duì)應(yīng)地每一單炮初至的慢度曲線；根據(jù)每一單炮初至的慢度曲線獲得選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的速度和深度；根據(jù)選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的速度和深度插值成三維速度場(chǎng)。
【專利說(shuō)明】一種無(wú)射線追蹤的回折波低階多項(xiàng)式層析成像方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地震數(shù)據(jù)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種無(wú)射線追蹤的回折波低階多項(xiàng)式層析成像方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]旅行時(shí)層析成像方法是地震數(shù)據(jù)處理中，利用地震波旅行時(shí)對(duì)地下介質(zhì)進(jìn)行速度成像的重要方法。旅行時(shí)層析成像的首要步驟是將介質(zhì)速度場(chǎng)參數(shù)化。依據(jù)速度參數(shù)化時(shí)對(duì)地下構(gòu)造情況的認(rèn)識(shí)和簡(jiǎn)化，通常將旅行時(shí)層析成像方法劃分為3類情形:
[0003](I)速度場(chǎng)全離散化的旅行時(shí)層析成像方法。本類方法將介質(zhì)速度場(chǎng)參數(shù)化為離散網(wǎng)格，設(shè)定速度分布在離散網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上。節(jié)點(diǎn)間的速度為常數(shù)，也可以漸變。本類方法的優(yōu)勢(shì)是對(duì)地下速度分布無(wú)任何假定，可以適應(yīng)任意復(fù)雜或簡(jiǎn)單的速度場(chǎng)，缺點(diǎn)是由于波在速度場(chǎng)中的傳播為強(qiáng)非線性問(wèn)題，因此求解時(shí)形成超定或欠定方程組，且未知數(shù)的數(shù)量極大，導(dǎo)致求解困難和存在多解性，需要對(duì)求解盡可能進(jìn)行約束，例如建立高精度的初始速度模型；
[0004](2)層狀介質(zhì)的折射波旅行時(shí)層析成像方法。本類方法限定介質(zhì)為層狀模型，波以折射波形式傳播。折射波旅行時(shí)層析成像是一個(gè)線性反演過(guò)程，優(yōu)點(diǎn)是反演較為穩(wěn)定。但層狀介質(zhì)的假設(shè)并不總是對(duì)應(yīng)真實(shí)的地質(zhì)情況，尤其是復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，因此本類方法對(duì)地下介質(zhì)過(guò)于簡(jiǎn)化，應(yīng)用受到限制；另外本類方法同樣存在多解性的問(wèn)題；
[0005](3)連續(xù)介質(zhì)回折波旅行時(shí)層析成像方法。連續(xù)介質(zhì)即是限定介質(zhì)為厚度極小的薄層，地震波在其中以回折波形式傳播，自炮點(diǎn)向下傳播到一定深度后回折至接收點(diǎn)。該類技術(shù)限定地下為連續(xù)介質(zhì)中應(yīng)用，回折波旅行時(shí)層析成像最大優(yōu)點(diǎn)是能充分對(duì)近地表尤其是極淺層進(jìn)行采樣。另外，回折波還能到達(dá)比傳統(tǒng)射線更深的深度，因此在淺層和深層可以得到較其他方法更高精度的速度模型。
[0006]對(duì)于上述三種方法來(lái)說(shuō)，在實(shí)際地震資料中，低信噪比資料的初至拾取誤差將嚴(yán)重影響慢度精度，并且地下介質(zhì)中頻繁出現(xiàn)的低速帶以及速度突變所引起的地震波初至曲線不連續(xù)也使初至曲線求導(dǎo)運(yùn)算非常困難。常規(guī)處理均采用初至曲線局部平滑來(lái)克服這些問(wèn)題，但局部平滑使初至曲線偏離連續(xù)介質(zhì)應(yīng)有的變化趨勢(shì)，從而使反演的回折點(diǎn)速度不可靠；另外，回折點(diǎn)深度的積分計(jì)算量很大，是體現(xiàn)計(jì)算效率的關(guān)鍵點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種無(wú)射線追蹤的回折波低階多項(xiàng)式層析成像方法及裝置，克服無(wú)射線追蹤回折波層析成像技術(shù)在計(jì)算慢度曲線時(shí)受到低速帶、速度突變引起的初至曲線不連續(xù)，以及低信噪比資料上拾取的初至誤差的影響。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種無(wú)射線追蹤的回折波低階多項(xiàng)式層析成像方法，該方法包括:
[0009]拾取疊前炮集，對(duì)拾取的疊前炮集以單炮為單位分選初至數(shù)據(jù)，對(duì)分選后的初至數(shù)據(jù)按照偏移距遞增方式排序，形成O~X范圍內(nèi)的初至曲線；其中，X為偏移距；
[0010]以偏移距為橫坐標(biāo)、初至?xí)r間為縱坐標(biāo)，對(duì)O~X范圍內(nèi)的初至曲線進(jìn)行低階多項(xiàng)式最小二乘法整體擬合，得到每一單炮初至對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)；其中，所述整體擬合選擇的多項(xiàng)式為:多項(xiàng)式根加權(quán)求和進(jìn)行快速積分的多項(xiàng)式；
[0011]根據(jù)所述多項(xiàng)式系數(shù)獲得對(duì)應(yīng)地每一單炮初至的慢度曲線；
[0012]根據(jù)所述每一單炮初至的慢度曲線獲得選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的速度和深度；
[0013]根據(jù)選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的速度和深度插值成三維速度場(chǎng)。
[0014]優(yōu)選地，所述選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的速度獲取方法為:
[0015]對(duì)每一單炮初至的慢度曲線在O~X范圍內(nèi)任取M點(diǎn)為回折波回折點(diǎn)；
[0016]求出點(diǎn)i對(duì)應(yīng)位置的慢度曲線值的倒數(shù)，得到點(diǎn)i的速度；其中，i = 1，2，…，M。
[0017]優(yōu)選地，所述選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的深度獲取方法為:
[0018]對(duì)點(diǎn)i的深度采用積分公式獲得；其中，所述積分公式為:

【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)射線追蹤的回折波低階多項(xiàng)式層析成像方法，其特征在于，該方法包括: 拾取疊前炮集，對(duì)拾取的疊前炮集以單炮為單位分選初至數(shù)據(jù)，對(duì)分選后的初至數(shù)據(jù)按照偏移距遞增方式排序，形成O?X范圍內(nèi)的初至曲線；其中，X為偏移距； 以偏移距為橫坐標(biāo)、初至?xí)r間為縱坐標(biāo)，對(duì)O?X范圍內(nèi)的初至曲線進(jìn)行低階多項(xiàng)式最小二乘法整體擬合，得到每一單炮初至對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)；其中，所述整體擬合選擇的多項(xiàng)式為:多項(xiàng)式根加權(quán)求和進(jìn)行快速積分的多項(xiàng)式； 根據(jù)所述多項(xiàng)式系數(shù)獲得對(duì)應(yīng)地每一單炮初至的慢度曲線； 根據(jù)所述每一單炮初至的慢度曲線獲得選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的速度和深度； 根據(jù)選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的速度和深度插值成三維速度場(chǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的速度獲取方法為: 對(duì)每一單炮初至的慢度曲線在O?X范圍內(nèi)任取M點(diǎn)為回折波回折點(diǎn)； 求出點(diǎn)i對(duì)應(yīng)位置的慢度曲線值的倒數(shù)，得到點(diǎn)i的速度；其中，i = 1，2，…，M0
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的深度獲取方法為: 對(duì)點(diǎn)i的深度采用積分公式獲得；其中，所述積分公式為:
r包、 Zi=-1 cosh-1 -辦、dx π( dt\
X^xJiy 其中，Zi為回折點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的深度，Xi為點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的偏移距。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述每一單炮初至的慢度曲線獲取的方法為: 根據(jù)所述多項(xiàng)式系數(shù)獲得多項(xiàng)式表達(dá)式； 對(duì)所述多項(xiàng)式表達(dá)式進(jìn)行求導(dǎo)，獲得每一單炮初至的慢度曲線。
5.一種無(wú)射線追蹤的回折波低階多項(xiàng)式層析成像裝置，其特征在于，該裝置包括: 初至曲線獲取單元，用于拾取疊前炮集，對(duì)拾取的疊前炮集以單炮為單位分選初至數(shù)據(jù)，對(duì)分選后的初至數(shù)據(jù)按照偏移距遞增方式排序，形成O?X范圍內(nèi)的初至曲線；其中，X為偏移距； 擬合單元，用于以偏移距為橫坐標(biāo)、初至?xí)r間為縱坐標(biāo)，對(duì)O?X范圍內(nèi)的初至曲線進(jìn)行低階多項(xiàng)式最小二乘法整體擬合，得到每一單炮初至對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)；其中，所述整體擬合選擇的多項(xiàng)式為:多項(xiàng)式根加權(quán)求和進(jìn)行快速積分的多項(xiàng)式； 慢度曲線獲取單元，用于根據(jù)所述多項(xiàng)式系數(shù)獲得對(duì)應(yīng)地每一單炮初至的慢度曲線；回折波回折點(diǎn)的速度和深度獲取單元，用于根據(jù)所述每一單炮初至的慢度曲線獲得選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的速度和深度； 插值單元，用于根據(jù)選定的每個(gè)單炮初至對(duì)應(yīng)地回折波回折點(diǎn)的速度和深度插值成三維速度場(chǎng)。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述回折波回折點(diǎn)的速度和深度獲取單元包括:回折波回折點(diǎn)獲取模塊和第一計(jì)算模塊；其中， 所述回折波回折點(diǎn)獲取模塊，用于對(duì)每一單炮初至的慢度曲線在O~X范圍內(nèi)任取M點(diǎn)為回折波回折點(diǎn)； 所述第一計(jì)算模塊，用于求出點(diǎn)i對(duì)應(yīng)位置的慢度曲線值的倒數(shù)，得到點(diǎn)i的速度；其中，i = 1，2，-,M0
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述回折波回折點(diǎn)的速度和深度獲取單元還包括第二計(jì)算模塊；其中， 所述第二計(jì)算模塊，用于對(duì)點(diǎn)i的深度采用積分公式獲得；其中，所述積分公式為:
其中，Zi為回折點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的深度，Xi為點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的偏移距。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述慢度曲線獲取單元包括:多項(xiàng)式獲取模塊和求導(dǎo)模塊；其中， 所述多項(xiàng)式獲取模塊，用于根據(jù)所述多項(xiàng)式系數(shù)獲得多項(xiàng)式表達(dá)式； 所述求導(dǎo)模塊，用于對(duì)所述多項(xiàng)式表達(dá)式進(jìn)行求導(dǎo)，獲得每一單炮初至的慢度曲線。
【文檔編號(hào)】G01V1/28GK104181592SQ201410431389
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】熊登, 柯本喜 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司