一種基于波動(dòng)方程正演去除直達(dá)波的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地震資料數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于波動(dòng)方程正演去除直 達(dá)波的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在原始地震資料中，直達(dá)波與折射波能量較強(qiáng)，對(duì)于反射信號(hào)來(lái)講是一種干擾波， 如不加W處理會(huì)嚴(yán)重干擾淺層的反射信號(hào)；常規(guī)的處理方法是采用切除法來(lái)消除直達(dá)波與 折射波的影響；但是在切除直達(dá)波和折射波的同時(shí)也切除掉了遠(yuǎn)偏移距的有效信號(hào)，往往 會(huì)丟失大量有用的淺層地質(zhì)構(gòu)造反射信息，隨著遠(yuǎn)偏移距的信息越來(lái)越被人們所重視，近 年來(lái)越來(lái)越多地采用濾波法來(lái)衰減直達(dá)波和折射波，運(yùn)樣可W在衰減直達(dá)波和折射波的同 時(shí)保護(hù)遠(yuǎn)偏移距的有效反射信號(hào)，無(wú)疑是一種較好的處理方法。根據(jù)地震波傳播理論，直 達(dá)波是沿地表傳播的，它的線性時(shí)距函數(shù)與反射波的呈雙曲線關(guān)系的時(shí)距函數(shù)存在著較 大的差異。SVD理論在地震勘探領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。李文杰等提出利用SVD濾波法衰減地震記 錄中的直達(dá)波和折射波而突出淺層反射波場(chǎng)。為利用直達(dá)波與折射波的線性特征，張興巖 等提出用T-P變換衰減直達(dá)波。首先在T-P域中將有效信號(hào)濾除，僅保留直達(dá)波和折射 波信息，然后采用自適應(yīng)減法從原始數(shù)據(jù)中減去直達(dá)波和折射波信息，運(yùn)種方法能更有效 地衰減掉直達(dá)波和折射波，保護(hù)遠(yuǎn)偏移距信號(hào)。地震學(xué)家們最早用有限差分法來(lái)解決波的 傳播問(wèn)題要追溯到40多年前，大部分早期的研究地震波傳播的有限差分方法基于二階位 移方程。Alterman和Karal(1968)最早將有限差分方法應(yīng)用于均勻介質(zhì)的地震波數(shù)值模 擬。Boore(1972)將有限差分法用于模擬非均勻介質(zhì)中地震波的傳播。A1化rd(1974)研究 了聲波方程有限差分模擬的精確性。Kelly等人（1976)研究了用有限差分制作合成地震記 錄的方法。Mdariga(1976)提出了一種較為先進(jìn)的交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分方法，并首先將其應(yīng) 用于模擬彈性介質(zhì)內(nèi)圓形擴(kuò)展破裂產(chǎn)生的波動(dòng)。virieux(1984, 1986)提出了在交錯(cuò)網(wǎng)格中 用一階速度一應(yīng)力方程來(lái)代替二階位移方程并分別對(duì)SH波和P-SV波進(jìn)行了數(shù)值模擬。計(jì) 算中采用計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置周圍半個(gè)網(wǎng)格長(zhǎng)度的值來(lái)進(jìn)行差分計(jì)算，而傳統(tǒng)的規(guī)則網(wǎng)格二階 方程需要在計(jì)算節(jié)點(diǎn)周圍一個(gè)網(wǎng)格長(zhǎng)度的值來(lái)差分計(jì)算，因此在模型參數(shù)相同的情況下 模擬精度有了很大提高。并且一階速度一應(yīng)力方程不需要對(duì)彈性參數(shù)進(jìn)行求導(dǎo)，因此也更 加適用于復(fù)雜介質(zhì)的模擬。由于交錯(cuò)網(wǎng)格的運(yùn)些優(yōu)點(diǎn)，目前時(shí)間域有限差分地震波模擬中 大多數(shù)都采用了交錯(cuò)網(wǎng)格的方法。針對(duì)Virieux所用的二階差分精度，Levander(1988)采 用了四階空間算子模擬P-SV波地震記錄，使得模擬精度得到進(jìn)一步提高。D油lain(1986) 在求解二階聲波方程時(shí)，采用化ylor級(jí)數(shù)展開并將差分節(jié)點(diǎn)對(duì)稱的表達(dá)式求和發(fā)現(xiàn)可W 消去除了二階導(dǎo)數(shù)外直到任意階差分誤差內(nèi)的所有階的導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，并且差分格式也非常簡(jiǎn) 單。運(yùn)一發(fā)現(xiàn)使得有限差分的精度得到極大提高，并從模擬結(jié)果中指出時(shí)間四階，空間十 階的模擬精度與時(shí)間四階頻率域模擬方法相當(dāng)。高階差分模擬的不足是增加了一定的計(jì)算 時(shí)間，穩(wěn)定性也比低階要差些，不過(guò)從整體計(jì)算精度和計(jì)算時(shí)間權(quán)衡來(lái)考慮，高階差分的 效率相對(duì)于低階差分來(lái)說(shuō)要高得多?；痑se(1990)將高階差分方法運(yùn)用到求解二階彈性波 方程。Graves(1990)給出了S維速度一應(yīng)力方程交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分法彈性波傳播的模擬 方法。董良國(guó)（2000)用類似D油lain的方法得到了一階導(dǎo)數(shù)的高階差分近似，并將其應(yīng) 用到一階速度一應(yīng)力彈性波方程的模擬中。由于交錯(cuò)網(wǎng)格的彈性參數(shù)不在一個(gè)網(wǎng)格上定 義，因此在計(jì)算時(shí)實(shí)際上是用不同位置的彈性參數(shù)，彈性參數(shù)之間位置不匹配的在不均勻 介質(zhì)中實(shí)際上是波場(chǎng)的一種各向異性的行為，當(dāng)波場(chǎng)遇到強(qiáng)烈的密度差時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn) 定的問(wèn)題。為避免運(yùn)個(gè)問(wèn)題，Saenger(2000)提出了一種新型的交錯(cuò)網(wǎng)格來(lái)模擬彈性介質(zhì) 具有強(qiáng)烈差異的彈性波傳播。與Virieux提出的交錯(cuò)網(wǎng)格不同，Virieux提出的交錯(cuò)網(wǎng)格 將一個(gè)位置的彈性參數(shù)，應(yīng)力和位移速度分布在四個(gè)位置，可W看作在一個(gè)單元矩形的四 個(gè)頂點(diǎn)上，Saenger提出的交錯(cuò)網(wǎng)格將單元矩形旋轉(zhuǎn)了 45度，并且將位移速度和密度放置 于一個(gè)位置，拉梅系數(shù)和應(yīng)力放置于一個(gè)位置，運(yùn)樣在分別計(jì)算位移速度及應(yīng)力時(shí)都只用 到一個(gè)位置上彈性參數(shù)。運(yùn)樣就可W穩(wěn)定地計(jì)算具有強(qiáng)彈性性質(zhì)差異的介質(zhì)?，F(xiàn)在通常把 Virieux提出的交錯(cuò)網(wǎng)格形式稱為標(biāo)準(zhǔn)交錯(cuò)網(wǎng)格（SSG)，把Saenger提出的交錯(cuò)網(wǎng)格形式稱 為旋轉(zhuǎn)交錯(cuò)網(wǎng)格巧SG)。在原始地震資料中，直達(dá)波與折射波傳播距離短、能量較強(qiáng)，與反射 波之間干設(shè)，對(duì)于反射信號(hào)來(lái)講是一種干擾波，如不加W處理會(huì)嚴(yán)重干擾淺層的反射信號(hào) 的疊加效果。在進(jìn)行疊前逆時(shí)偏移時(shí)，直達(dá)波在逆時(shí)偏移中必須切除，因?yàn)橹边_(dá)波與反射 信息無(wú)關(guān)。從成像條件觀點(diǎn)來(lái)看，直達(dá)波上的每點(diǎn)都滿足成像時(shí)間，會(huì)給成像剖面上造成 嚴(yán)重的干擾。同樣直達(dá)波與反射信息無(wú)關(guān)，在進(jìn)行全波形反演時(shí)，直達(dá)波能量較強(qiáng)，會(huì)對(duì)反 演結(jié)果造成干擾，所W必須切除。
[0003] 目前去除直達(dá)波的技術(shù)方案：
[0004] (1)切除法 陽(yáng)〇化]拾取直達(dá)波，在直達(dá)波及W上的記錄賦值給成0。（說(shuō)明：方法簡(jiǎn)單，但是需人工交 互拾取直達(dá)波，人工干預(yù)過(guò)多，效率很低，并且切除了大量遠(yuǎn)偏移距的有效信號(hào)，往往會(huì)丟 失大量有用的淺層地質(zhì)構(gòu)造反射信息。）
[0006] (2)濾波法（李文杰，魏修成，劉洋，吳長(zhǎng)江，張朝峰，SVD濾波法在直達(dá)波和折射波 衰減處理中的應(yīng)用。2004年10月，石油勘探與開發(fā)。）
[0007] 技術(shù)方案：
[0008] ①處理的對(duì)象：針對(duì)二維地震記錄；
[0009] ②計(jì)算流程：定義參數(shù)，參數(shù)初始化；讀取數(shù)據(jù)，確定直達(dá)波濾波帶；計(jì)算時(shí)窗長(zhǎng) 度；計(jì)算奇異值譜；對(duì)記錄進(jìn)行高通濾波。（說(shuō)明：能在一定程度上改善地震記錄質(zhì)量，但是 濾波參數(shù)較難確定。）
[0010] (3)數(shù)學(xué)變換去除法（張興巖，方中于，史文英，但志偉，孫雷鳴，基于I-P變換的 直達(dá)波與折射波衰減方法研究及應(yīng)用。西部探礦工程，2015年第1期。） W11] 技術(shù)方案：
[0012] ①處理的對(duì)象：針對(duì)二維時(shí)間域地震記錄；
[0013] ②計(jì)算流程：定義參數(shù)，參數(shù)初始化；讀取數(shù)據(jù)；對(duì)時(shí)間域地震記錄進(jìn)行內(nèi)切除， 動(dòng)校正；對(duì)內(nèi)切除后的地震記錄進(jìn)行T-p變換到I-p域；對(duì)I-p域數(shù)據(jù)進(jìn)行直達(dá)波衰減； 用T-P反變換轉(zhuǎn)到時(shí)間域；反動(dòng)校正；自適應(yīng)相減。（說(shuō)明：能較好的衰減直達(dá)波，但是仍 然使用了切除手段，在地震記錄質(zhì)量較差的情況下，效果不理想，并且參數(shù)選擇不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生 假象。）
[0014] 現(xiàn)有的期初直達(dá)波方法存在需預(yù)先知道直達(dá)波的特征，過(guò)多的人工干預(yù)，容易損 失有效信號(hào)，產(chǎn)生額外的假象，參數(shù)不容易確定，過(guò)程繁瑣，去除直達(dá)波不徹底，計(jì)算的效率 和精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于波動(dòng)方程正演去除直達(dá)波的方法，旨在解決現(xiàn)有 的期初直達(dá)波方法存在需預(yù)先知道直達(dá)波的特征，過(guò)多的人工干預(yù)，容易損失有效信號(hào)，產(chǎn) 生額外的假象，參數(shù)不容易確定，過(guò)程繁瑣，去除直達(dá)波不徹底，計(jì)算的效率和精度較低的 問(wèn)題。
[0016] 本發(fā)明是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于波動(dòng)方程正演去除直達(dá)波的方法，所述基于波動(dòng) 方程正演去除直達(dá)波的方法
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