基于变分系数的地震绕射波成像方法及系统

技术领域

本发明属于地球物理勘探领域，更具体地，涉及一种基于变分系数的地震绕射波成像方法及系统。

背景技术

在地震波由地表向地下传播的过程中经常会遇到地质异常体，这些地质异常体通常为任何小于或能与地震波波长相比拟的不均匀体，例如地下溶洞、断层和礁体等。当地震波通过这些弹性不连续的间断点时，可以把这种不连续的间断点看成新的震源，由此新震源产生一种新的扰动向弹性空间四周传播，这种波场定义为绕射波波场。

在原始炮集记录中以及地震叠加剖面中，通过双曲线可以观察到绕射波的存在。因此，利用绕射波波场进行成像，能够实现地质异常体的检测。具体地，现有的地震绕射波成像方法通常利用地震数据获得反射波波场，而后利用成像点的走时信息，选取各道地震记录中相应的振幅数值；利用反射波波场和绕射波波场的形态不同，将反射波与绕射波分离；建立振幅系数的双曲线方程，结合绕射波的走时信息和对应的振幅数值进行加权求和后，得到地下成像空间范围内各个绕射点的成像结果。在得到绕射点的成像结果之后，基于成像结果即可实现地质异常体的检测。然而，现有的地震绕射波成像方法的成像精度较低，抗噪性较差，进而不利于后续的地质异常体的检测和描述。

发明内容

本发明的目的在于解决现有地震绕射波成像方法的成像精度低和抗噪性差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于变分系数的地震绕射波成像方法及系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于变分系数的地震绕射波成像方法，该方法包括以下步骤：

基于原始地震数据获取共中心点道集；

对所述共中心点道集进行动矫正，得到矫正共中心点道集，并获取所述矫正共中心点道集的走时信息；

将所述矫正共中心点道集进行共中心点叠加，得到叠加剖面；

建立基于走时信息的变分系数方程；

建立基于变分系数的基尔霍夫积分方程；

基于所述基尔霍夫积分方程对所述叠加剖面的振幅信息进行积分计算，得到目标振幅信息；

基于所述目标振幅信息获取地震绕射波成像结果。

作为优选的是，所述基于原始地震数据获取共中心点道集包括：

对所述原始地震数据进行预处理；

根据预获取的测网信息对预处理后的地震数据进行共中心点分类，得到共中心点道集。

作为优选的是，所述对所述共中心点道集进行动矫正，得到矫正共中心点道集，并获取所述矫正共中心点道集的走时信息包括：

对所述共中心点道集进行速度分析，采用动校正方法将所述共中心点道集拉平，得到矫正共中心点道集；

对所述矫正共中心点道集进行速度分析，获取叠加速度的速度谱；

基于所述速度谱获取所述矫正共中心点道集的走时信息。

作为优选的是，所述矫正共中心点道集的走时信息为

作为优选的是，所述叠加剖面为

作为优选的是，所述变分系数方程为：

上式中，b和c均为常数，γ为绕射波衰减的走时与绕射波顶部的时差比，γ＝(t

作为优选的是，所述基尔霍夫积分方程为：

上式中，w为变分系数，aper为成像过程中由成像准则确定的集和路径。

作为优选的是，在所述基于所述基尔霍夫积分方程对所述叠加剖面的振幅信息进行积分计算，得到目标振幅信息之前，还包括：

确定成像条件，并根据所述成像条件确定成像准则；

根据所述成像准则获取所述成像过程中由成像准则确定的集和路径。

作为优选的是，所述基于变分系数的地震绕射波成像方法还包括：

根据所述地震绕射波成像结果对地质异常体进行勾画。

根据本发明的第二方面，提供了一种基于变分系数的地震绕射波成像系统，该系统包括处理器和存储器，所述处理器执行所述存储器中保存的计算机程序时实现上述任一种基于变分系数的地震绕射波成像方法。

本发明的有益效果在于：

本发明的基于变分系数的地震绕射波成像方法，第一步基于原始地震数据获取共中心点道集；第二步对所述共中心点道集进行动矫正，得到矫正共中心点道集，并获取所述矫正共中心点道集的走时信息；第三步将所述矫正共中心点道集进行共中心点叠加，得到叠加剖面；第四步建立基于走时信息的变分系数方程；第五步建立基于变分系数的基尔霍夫积分方程；第六步基于所述基尔霍夫积分方程对所述叠加剖面的振幅信息进行积分计算，得到目标振幅信息；最后基于所述目标振幅信息获取地震绕射波成像结果。

本发明的基于变分系数的地震绕射波成像方法，根据地震波经过地质异常体产生绕射波的现象，结合变分系数的绕射波成像的方法，计算基于基尔霍夫积分方程的振幅数值，提取基于走时信息的振幅值，根据成像条件，确定成像准则，输出最终成像结果，提取地质异常体的信息。本发明的基于变分系数的地震绕射波成像方法，能够保留绕射波的信息，并且成像精度较高，不容易受反射波波场以及其他地震噪声的影响，具有很好的稳定性。

本发明的基于变分系数的地震绕射波成像系统与上述基于变分系数的地震绕射波成像方法属于一个总的发明构思，故与上述基于变分系数的地震绕射波成像方法具有相同的有益效果，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，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方式中，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实施例1的基于变分系数的地震绕射波成像方法的实现流程图；

图2示出了根据本发明的实施例1的矫正共中心点道集的图像；

图3示出了根据本发明的实施例1的变分系数值随走时的变化曲线图；

图4示出了根据本发明的实施例1的加入变分系数的基尔霍夫积分得到的振幅值结果图；

图5示出了根据本发明的实施例1的绕射波成像结果；

图6示出了根据本发明的实施例1的反射波成像结果；

图7示出了根据本发明的实施例1的绕射波成像结果与反射波成像结果的叠加结果；

图8示出了根据本发明的实施例1的绕射波成像和反射波成像的数据体。

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。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例1：图1示出了本发明实施例的基于变分系数的地震绕射波成像方法的实现流程图。参照图1，本发明实施例的基于变分系数的地震绕射波成像方法包括以下步骤：

步骤S100、基于原始地震数据获取共中心点道集；

步骤S200、对所述共中心点道集进行动矫正，得到矫正共中心点道集，并获取所述矫正共中心点道集的走时信息；

步骤S300、将所述矫正共中心点道集进行共中心点叠加，得到叠加剖面；

步骤S400、建立基于走时信息的变分系数方程；

步骤S500、建立基于变分系数的基尔霍夫积分方程；

步骤S600、基于所述基尔霍夫积分方程对所述叠加剖面的振幅信息进行积分计算，得到目标振幅信息；

步骤S700、基于所述目标振幅信息获取地震绕射波成像结果。

进一步地，本发明实施例中，步骤S100所述的基于原始地震数据获取共中心点道集包括：

对所述原始地震数据进行预处理；

根据预获取的测网信息对预处理后的地震数据进行共中心点分类，得到共中心点道集；

其中，对所述原始地震数据进行预处理具体为：滤除原始地震数据中的目标噪声。

再进一步地，本发明实施例中，步骤S200所述的对所述共中心点道集进行动矫正，得到矫正共中心点道集，并获取所述矫正共中心点道集的走时信息包括：

对所述共中心点道集进行速度分析，采用动校正方法将所述共中心点道集拉平，得到矫正共中心点道集；

对所述矫正共中心点道集进行速度分析，获取叠加速度的速度谱；

基于所述速度谱获取所述矫正共中心点道集的走时信息。

再进一步地，在本发明实施例的步骤S200中，所述矫正共中心点道集的走时信息为

再进一步地，在本发明实施例的步骤S300中，所述叠加剖面为

再进一步地，在本发明实施例的步骤S400中，所述变分系数方程为：

上式中，b和c均为常数，γ为绕射波衰减的走时与绕射波顶部的时差比，γ＝(t

再进一步地，在本发明实施例的步骤S500中，所述基尔霍夫积分方程为：

上式中，w为变分系数，aper为成像过程中由成像准则确定的集和路径。

再进一步地，本发明实施例中，在步骤S600所述的基于所述基尔霍夫积分方程对所述叠加剖面的振幅信息进行积分计算，得到目标振幅信息之前，还包括：

确定成像条件，并根据所述成像条件确定成像准则；

根据所述成像准则获取所述成像过程中由成像准则确定的集和路径。

再进一步地，本发明实施例的基于变分系数的地震绕射波成像方法还包括以下步骤：

根据所述地震绕射波成像结果对地质异常体进行勾画。具体地，基于地震绕射波成像结果，并用数据体并勾画出地质异常体。

以下基于一个具体示例说明本发明实施例的基于变分系数的地震绕射波成像方法的有益效果：

图2示出了矫正共中心点道集。

图3示出了变分系数值随走时的变化曲线，根据图3可知，随着走时的增加，变分系数值的衰减趋势逐渐变缓。

图4示出了加入变分系数的基尔霍夫积分得到的振幅值结果，根据图4可知，地质上的断层、裂缝等地质异常体可以从图像中明显的观察出来。

图5、图6和图7分别示出了本具体示例对应的工区数据体切片的绕射波成像结果、反射波成像结果和两者的叠加成像结果。

图8示出了经绕射波成像得到地质异常体的检测结果和反射波成像的数据体，暗色代表地质异常体的检测结果，亮色代表反射界面。

本发明实施例提出了一种新的专门用于地震绕射波成像的方法，根据地震波经过不连续间断点产生新的震源的现象，结合绕射波波场的特点，将经过预处理得到的地震数据进行分类生成共中心点道集，而后利用动校正将道集拉平叠加，生成叠加剖面，通过独有的变分系数方程与基尔霍夫积分相结合的方法，计算出地质异常体的振幅值。当地层中含有断层、溶洞和礁体等地质异常体时，计算得到的振幅值会发生异常变化，并且随着异常体本身的能量变化而变化。采用本发明实施例的基于变分系数的地震绕射波成像方法能够较好地识别出地下介质中含有的地质异常体信息，有利于断裂、溶洞、礁体等地质异常体的预测和描述。

实施例2：在实施例1提出了一种基于变分系数的地震绕射波成像方法的基础上，本发明实施例提出了一种基于变分系数的地震绕射波成像系统。

本发明实施例的基于变分系数的地震绕射波成像系统包括处理器和存储器，所述处理器执行所述存储器中保存的计算机程序时实现实施例1提出的基于变分系数的地震绕射波成像方法。

本发明实施例的基于变分系数的地震绕射波成像系统，通过将地震数据分类来构建共中心点道集；利用动校正分析获取叠加速度，将道集拉平；将共中心点道集进行叠加生成叠加剖面；设计基于走时信息的变分系数方程；构建基于变分系数的基尔霍夫积分方程；将振幅信息进行积分计算；最终获得振幅值信息；最后，根据振幅值信息实现地质异常体的检测。本发明实施例的基于变分系数的地震绕射波成像系统具有较高的成像精度和较好的抗噪性，有利于地质异常体的检测和描述。

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。