各向异性高斯束逆时偏移方法、装置、电子设备及介质

技术领域

本发明涉及油气勘探开发中地震偏移成像技术领域，更具体地，涉及一种各向异性高斯束逆时偏移方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

地震偏移成像作为三大地震处理技术之一，在油气勘探中发挥着重要的作用。

(1)高斯束偏移方法

高斯束偏移是一种改进的射线算法，不仅具有较高的灵活性和计算效率，而且可以通过回转波实现陡倾地层的成像。其采用多条高斯束的加权积分来构建格林函数，由于每条独立的高斯束均表征了地下介质中的局部波场，而且在成像过程中是互相独立的，因此不存在波场的奇异区。为了适应精细化、复杂化的地震勘探，有关粘滞性、各向异性和弹性波介质的高斯束偏移算法和一些衍生束算法也逐步发展起来。然而受制于射线高频近似的假设，其成像精度存在一定的局限性。

(2)逆时偏移方法

逆时偏移基于全程波方程来进行波场延拓，主要包括：炮点处波场正向外推、接收点处波场反向延拓和成像条件选取。该方法不仅可以对陡倾角构造进行成像，而且能够处理强横向变速问题，拥有精确的相位和振幅信息，易于向弹性波介质、粘滞性介质和各向异性介质扩展。然而该方法计算量巨大，且对速度场的精确性要求较高。近些年，随着计算机水平不断进步，GPU加速和CUDA编码技术逐步开始应用于逆时偏移算法，进一步提高了逆时偏移的计算效率。然而由于实际地震资料的复杂性(观测系统的规则性、地震资料的品质和速度建模的精确性等)，逆时偏移在实际生产中的应用还有待发展。

因此，期待一种适用于复杂构造的粘声各向异性高斯束束逆时偏移算法，获取高质量偏移剖面，更好的为后续储层预测工作服务。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提出一种粘声各向异性高斯束逆时偏移方法、装置、电子设备及介质，能够有效校正地下介质中粘滞性和各向异性的影响，获取高质量偏移剖面，进一步提升成像质量，为后续储层预测提供可靠数据。

第一方面，本公开实施例提供了一种各向异性高斯束逆时偏移方法，应用于地震波场成像，包括：

通过高斯束加权积分构建格林函数；

通过所述格林函数实现正向波场的延拓和反向波场的延拓；

在进行波场延拓的过程中，通过相速度的运动学射线追踪方程求解高斯束，以对地下介质的各向异性对成像的影响进行校正；基于复值旅行时对地下介质的粘滞性对成像的影响进行校正；

将校正后的正向波场延拓和反向波场延拓沿时间方向进行互相关，求取单炮成像结果；

将所有单炮成像结果叠加，得到最终的成像结果。

作为本公开实施例的一种具体实现方式，所述格林函数为：

G(x,x

其中，θ为出射角，Φ为初始振幅系数，u(x,x

其中，G为格林函数，i为虚数单位，V(x

作为本公开实施例的一种具体实现方式，采用如下关系式实现反向波场的延拓：

其中，U

其中，U

作为本公开实施例的一种具体实现方式，采用如下关系式实现正向波场的延拓，

其中x

作为本公开实施例的一种具体实现方式，所述运动学射线追踪方程的形式如下：

其中P和Q为动力学射线追踪参数，M和N为射线中心坐标系下的方向，A,B,C,D为相关系数，有如下形式：

作为本公开实施例的一种具体实现方式，所述复值旅行时的公式为：

其中，t

将式(10)中的复值旅行时替代式(2)中的t，实现对粘滞性的校正。

作为本公开实施例的一种具体实现方式，通过以下关系式求取所述单炮成像结果，

I(x

其中，I(x

第二方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的各向异性高斯束逆时偏移方法。

第三方面，本公开实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机指令用于使计算机执行上述的各向异性高斯束逆时偏移方法。

第四方面，本公开实施例还提供了一种各向异性高斯束逆时偏移装置，包括：

构建模块，所述构建模块用于通过高斯束加权积分构建格林函数；

波场延拓模块，所述波场延拓模块用于通过所述格林函数实现正向波场的延拓和反向波场的延拓；

校正模块，所述校正模块用于在进行波场延拓的过程中，通过相速度的运动学射线追踪方程求解高斯束，以对地下介质的各向异性对成像的影响进行校正；基于复值旅行时对地下介质的粘滞性对成像的影响进行校正；

成像模块，所述成像模块用于将校正后的正向波场延拓和反向波场延拓沿时间方向进行互相关，求取单炮成像结果；将所有单炮成像结果叠加，得到最终的成像结果。

本发明的有益效果在于：

本发明首先针对地下介质中广泛存在的各向异性，结合基于相速度的各向异性射线追踪算法，实现了一种高效高精度的粘声各向异性高斯束逆时偏移算法；随后引入与频率有关的复值旅行时来对粘滞性引起的衰减效应进行有效补偿。该发明能够有效校正地下介质中粘滞性和各向异性的影响，进一步提升成像质量，为后续储层预测提供可靠数据。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，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例中，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一个实施例的角度域动态聚焦束逆时偏移方法的步骤的流程图。

图2a示出了根据本发明的一个实施例的BP模型速度场。

图2b示出了根据本发明的一个实施例的各向异性Epsilon参数场。

图2c示出了根据本发明的一个实施例的各向异性Delta参数场。

图2d示出了根据本发明的一个实施例的吸收衰减参数Q值场。

图3示出了根据本发明的一个实施例的单炮记录。

图4示出了现有技术中一个实例的声波各向同性高斯束逆时偏移成像结果。

图5示出了现有技术中一个实例的粘声各向同性高斯束逆时偏移成像结果。

图6示出了一实施例中声波各向异性高斯束逆时偏移成像结果。

图7示出了本发明一实施例的粘声各向异性高斯束逆时偏移成像结果。

图8示出了根据本发明一个实施例的各向异性高斯束逆时偏移装置的结构框图。

附图标记说明：

201、构建模块；202、波场延拓模块；203、校正模块；204、成像模块。

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。

本发明一实施例提供一种粘声各向异性高斯束逆时偏移方法，应用于地震波场成像，该方法包括：

通过高斯束加权积分构建格林函数；

通过所述格林函数实现正向波场的延拓和反向波场的延拓；

在进行波场延拓的过程中，通过相速度的运动学射线追踪方程求解高斯束，以对地下介质的各向异性对成像的影响进行校正；基于复值旅行时对地下介质的粘滞性对成像的影响进行校正；

将校正后的正向波场延拓和反向波场延拓沿时间方向进行互相关，求取单炮成像结果；

将所有单炮成像结果叠加，得到最终的成像结果。

在一个示例中，所述格林函数为：

G(x,x

其中，θ为出射角，Φ为初始振幅系数，u(x,x

其中，G为格林函数，i为虚数单位，V(x

在一个示例中，采用如下关系式实现反向波场的延拓：

其中，U

其中，U

在一个示例中，采用如下关系式实现正向波场的延拓，

其中x

在一个示例中，所述运动学射线追踪方程的形式如下：

其中P和Q为动力学射线追踪参数，M和N为射线中心坐标系下的方向，A,B,C,D为相关系数，有如下形式：

在一个示例中，所述复值旅行时的公式为：

/>

其中，t

将式(10)中的复值旅行时替代式(2)中的t，实现对粘滞性的校正。

在一个示例中，通过以下关系式求取所述单炮成像结果，

I(x

其中，I(x

本发明首先针对地下介质中广泛存在的各向异性，结合基于相速度的各向异性射线追踪算法，实现了一种高效高精度的粘声各向异性高斯束逆时偏移算法；随后引入与频率有关的复值旅行时来对粘滞性引起的衰减效应进行有效补偿。该发明能够有效校正地下介质中粘滞性和各向异性的影响，进一步提升成像质量，为后续储层预测提供可靠数据。

本发明一实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

至少一个处理器；以及，

与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的各向异性高斯束逆时偏移方法。

本发明一实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行上述的各向异性高斯束逆时偏移方法。

本发明一实施例还提供了一种各向异性高斯束逆时偏移装置，应用于地震波场成像，该装置包括：

构建模块，所述构建模块用于通过高斯束加权积分构建格林函数；

波场延拓模块，所述波场延拓模块用于通过所述格林函数实现正向波场的延拓和反向波场的延拓；

校正模块，所述校正模块用于在进行波场延拓的过程中，通过相速度的运动学射线追踪方程求解高斯束，以对地下介质的各向异性对成像的影响进行校正；基于复值旅行时对地下介质的粘滞性对成像的影响进行校正；

成像模块，所述成像模块用于将校正后的正向波场延拓和反向波场延拓沿时间方向进行互相关，求取单炮成像结果；将所有单炮成像结果叠加，得到最终的成像结果。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出四个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

实施例1

图1示出了根据本发明的一个实施例的各向异性高斯束逆时偏移方法的步骤的流程图。

如图1所示，该方法包括：步骤101：通过高斯束加权积分构建格林函数；步骤102：通过所述格林函数实现正向波场的延拓和反向波场的延拓；步骤103：在进行波场延拓的过程中，通过相速度的运动学射线追踪方程求解高斯束，以对地下介质的各向异性对成像的影响进行校正；基于复值旅行时对地下介质的粘滞性对成像的影响进行校正；步骤104：将校正后的正向波场延拓和反向波场延拓沿时间方向进行互相关，求取单炮成像结果；将所有单炮成像结果叠加，得到最终的成像结果。

下面对本实施例作进一步说明。

第一步：基于高斯束加权积分构建格林函数。

在高斯束逆时偏移方法中，格林函数是由不同出射角的高斯束加权积分来表征的：

G(x,x

其中θ为出射角，Φ为初始振幅系数，u(x,x

其中i为虚数单位，V(x

第二步：基于格林函数实现正向波场延拓和反向波场延拓。

地下介质任一点x

其中U为地表接收到的地震记录，

对于正向传播波场，也可以通过高斯束表征的格林函数来构建：

其中x

第三步：各向异性校正

针对地下介质中广泛存在的各向异性，引入基于相速度的各向异性射线追踪方程来求解高斯束，来消除地下介质各向异性对成像的影响。基于相速度的运动学射线追踪方程有如下形式：

其中j＝1,2分别代表x方向和z方向，v为地震波相速度，V为地震波群速度。

动力学射线追踪主要用于求解振幅、相位等动力学信息，具体方程可以表示为：

其中P和Q为动力学射线追踪参数，M和N为射线中心坐标系下的方向，A,B,C,D为相关系数，有如下形式：

第四步：粘滞性校正

在粘声介质中，地震波传播速度为复数，有如下形式：

其中v

对于地下实际介质，当1/Q<<1时，对于式(7)中的一阶项，地震波传播路径不变，衰减效应主要通过复值旅行时来体现：

其中t(x)为声波旅行时，t

用上式中的复值旅行时来替代式(2)中的t，即可对粘滞性进行校正。

第五步：互相关成像。

对于粘声各向异性高斯束逆时偏移，其成像值可以由正向延拓波场和反向延拓波场在时间上的互相关来求取：

I(x

其中I(x

在一个具体的实例中，参考图2a-图7，图2a-2d展示了成像过程中需要输入的速度场、各向异性Epsilon、Delta参数场和代表吸收衰减效应的Q值场。BP模型纵横向网格分别为401和1201，网格间距均为10m。正演模拟记录共300炮，每炮1201道接收，炮间隔和道间隔分别为40m和10m。地震记录采样时长3.2s，间隔为0.8ms。图4-图7分别为声波高斯束逆时偏移成像结果、粘声高斯束逆时偏移成像结果、各向异性高斯束逆时偏移成像结果和本发明取得的成像结果，通过对比可以看出在本发明的成像结果中各向异性和粘滞性的影响得到了很好的校正，成像质量得到了有效的提升。

实施例2

本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

至少一个处理器；以及，

与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的各向异性高斯束逆时偏移方法。

根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。

该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。

该处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。

本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。

本公开实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行上述的各向异性高斯束逆时偏移方法。

实施例3

本公开实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行上述的各向异性高斯束逆时偏移方法。

根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。

上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：CD－ROM和DVD)、磁光存储介质(例如：MO)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如：ROM盒)。

实施例4

参考图8，本公开实施例提供一种各向异性高斯束逆时偏移装置，应用于地震波场成像，该装置包括：

构建模块201，所述构建模块201用于通过高斯束加权积分构建格林函数；

波场延拓模块202，所述波场延拓模块202用于通过所述格林函数实现正向波场的延拓和反向波场的延拓；

校正模块203，所述校正模块203用于在进行波场延拓的过程中，通过相速度的运动学射线追踪方程求解高斯束，以对地下介质的各向异性对成像的影响进行校正；基于复值旅行时对地下介质的粘滞性对成像的影响进行校正；

成像模块204，所述成像模块204用于将校正后的正向波场延拓和反向波场延拓沿时间方向进行互相关，求取单炮成像结果；将所有单炮成像结果叠加，得到最终的成像结果。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

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。