全局空变散射函数计算方法、装置、电子设备及介质

技术领域

本发明涉及地震波成像技术领域，更具体地，涉及一种全局空变散射函数计算方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

最小二乘逆时偏移方法是目前精度最高的成像方法，但是数据域最小二乘逆时偏移理论上需要通过多次反偏移/偏移迭代来匹配观测的地震数据，因此地震子波未知、振幅不匹配、初始模型精度不足等因素对成像效果的影响非常大。同时，在实现反偏移/偏移过程中，需要大量三维地震波场正演计算，且数据收敛过慢，这都导致其在实际资料应用中存在较大问题。

成像域最小二乘逆时偏移通过估计Hessian逆算子，对逆时偏移图像进行预条件，直接获取最小二乘逆时偏移结果。然而，由于Hessian算子过于庞大且病态严重，无法进行存储和求逆，因此需要进行合理的近似。对角Hessian仅提取对角线附近的元素，可以有效考虑观测系统的照明情况，且便于求逆和正则化，因此被广泛应用。但是该算子仅利用了Hessian的极少部分信息，因此对成像分辨率的改善非常有限。散射函数可以准确地考虑地下单一散射点对地下空间的Hessian效应。但是利用这种空不变的散射函数进行成像域最小二乘偏移时，只能在散射点附近邻域得到较为准确的反演。相反，按照Hessian的定义，需要计算地下任意一点的空不变散射函数，这在三维情况下需要上百万次的波场模拟，这显然是不切实际的，也是非常冗余的。

因此，有必要开发一种基于稀疏优化的全局空变散射函数计算方法、装置、电子设备及介质。

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

针对成像域最小二乘逆时偏移技术缺少兼顾成像精度和计算效率的全局空变散射函数，本发明提出了一种全局空变散射函数计算方法、装置、电子设备及介质，对散射点模型进行稀疏优化采样，在保证点散射函数密度的同时，避免相邻散射点波场发生干涉，以实现利用空不变散射函数的计算代价获取全局空变散射函数的高效计算，最终提供精确有效的Hessian近似算子，推动成像域最小二乘逆时偏移的实用化进程。

第一方面，本公开实施例提供了一种全局空变散射函数计算方法，包括：

建立散射点模型；

根据速度模型与实时散射点模型，在双程波方程及其反偏移方程上进行三维地震波场模拟，获取反偏移数据；

根据所述速度模型与所述反偏移数据进行逆时偏移，获取全局空变散射函数。

优选地，建立散射点模型包括：

确定采样间隔与初始位置，进而建立所述散射点模型。

优选地，通过公式(1)确定采样间隔：

其中，r为采样间隔，w为权重，v

优选地，通过声波高阶有限差分和最佳匹配层实现双程波方程及其反偏移方程的数值计算，获取反偏移数据。

优选地，双程波方程为：

其中，v为速度，p代表地震波场，s代表震源函数，

优选地，反偏移方程为：

其中，v为速度，p代表地震波场，s代表震源函数，

作为本公开实施例的一种具体实现方式，

第二方面，本公开实施例还提供了一种全局空变散射函数计算装置，包括：

建模模块，建立散射点模型；

反偏移数据获取模块，根据速度模型与实时散射点模型，在双程波方程及其反偏移方程上进行三维地震波场模拟，获取反偏移数据；

全局空变散射函数获取模块，根据所述速度模型与所述反偏移数据进行逆时偏移，获取全局空变散射函数。

优选地，建立散射点模型包括：

确定采样间隔与初始位置，进而建立所述散射点模型。

优选地，通过公式(1)确定采样间隔：

其中，r为采样间隔，w为权重，v

优选地，通过声波高阶有限差分和最佳匹配层实现双程波方程及其反偏移方程的数值计算，获取反偏移数据。

优选地，双程波方程为：

其中，v为速度，p代表地震波场，s代表震源函数，

优选地，反偏移方程为：

其中，v为速度，p代表地震波场，s代表震源函数，

第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

存储器，存储有可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的全局空变散射函数计算方法。

第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的全局空变散射函数计算方法。

其有益效果在于：本发明提出了一种基于稀疏优化的全局空变散射函数计算方法，在保证近似精度的同时，将全局空变散射函数计算量降低到实际三维地震资料处理可接受的范围，解决目前利用空不变散射函数进行成像域最小二乘逆时偏移精度过低的问题，从而推动成像域最小二乘逆时偏移的实用化。

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全局空变散射函数计算方法的步骤的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的凹陷模型的示意图。

图3示出了根据图2设计的散射点模型的示意图。

图4示出了对图3模型生成的反偏移数据的示意图。

图5示出了对图4数据进行逆时偏移得到的全局点散射函数结果的示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的过采样下全局空变点散射函数二维结果的示意图。

图7示出了为图6数据的一维抽线结果的示意图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的稀疏优化的全局空变点散射函数二维结果的示意图。

图9示出了为图8数据的一维抽线结果的示意图。

图10示出了根据本发明的一个实施例的一种全局空变散射函数计算装置的框图。

附图标记说明：

201、建模模块；202、反偏移数据获取模块；203、全局空变散射函数获取模块。

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。

本发明提供一种全局空变散射函数计算方法，包括：

建立散射点模型；

根据速度模型与实时散射点模型，在双程波方程及其反偏移方程上进行三维地震波场模拟，获取反偏移数据；

根据速度模型与反偏移数据进行逆时偏移，获取全局空变散射函数。

在一个示例中，建立散射点模型包括：

确定采样间隔与初始位置，进而建立散射点模型。

在一个示例中，通过公式(1)确定采样间隔：

其中，r为采样间隔，w为权重，一般为1.5，v

在一个示例中，通过声波高阶有限差分和最佳匹配层实现双程波方程及其反偏移方程的数值计算，获取反偏移数据。

在一个示例中，双程波方程为：

其中，v为速度，p代表地震波场，s代表震源函数，

在一个示例中，反偏移方程为：

其中，v为速度，p代表地震波场，s代表震源函数，

具体地，读取速度模型和主频；通过公式(1)确定采样间隔与初始位置，初始位置一般取

在双程波方程及其反偏移方程上进行三维地震波场模拟，获取反偏移数据，其中，双程波方程为公式(2)，反偏移方程为公式(3)；

根据速度模型与反偏移数据进行逆时偏移，获取全局空变散射函数。

本发明采用声波高阶有限差分和最佳匹配层实现双程波方程及其反偏移方程的数值计算，获取反偏移数据d

本发明还提供一种全局空变散射函数计算装置，包括：

建模模块，建立散射点模型；

反偏移数据获取模块，根据速度模型与实时散射点模型，在双程波方程及其反偏移方程上进行三维地震波场模拟，获取反偏移数据；

全局空变散射函数获取模块，根据速度模型与反偏移数据进行逆时偏移，获取全局空变散射函数。

在一个示例中，建立散射点模型包括：

确定采样间隔与初始位置，进而建立散射点模型。

在一个示例中，通过公式(1)确定采样间隔：

其中，r为采样间隔，w为权重，一般为1.5，v

在一个示例中，通过声波高阶有限差分和最佳匹配层实现双程波方程及其反偏移方程的数值计算，获取反偏移数据。

在一个示例中，双程波方程为：

其中，v为速度，p代表地震波场，s代表震源函数，

在一个示例中，反偏移方程为：

其中，v为速度，p代表地震波场，s代表震源函数，

具体地，读取速度模型和主频；通过公式(1)确定采样间隔与初始位置，初始位置一般取

在双程波方程及其反偏移方程上进行三维地震波场模拟，获取反偏移数据，其中，双程波方程为公式(2)，反偏移方程为公式(3)；

根据速度模型与反偏移数据进行逆时偏移，获取全局空变散射函数。

本发明还提供一种电子设备，电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述的全局空变散射函数计算方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的全局空变散射函数计算方法。

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全局空变散射函数计算方法的步骤的流程图。

如图1所示，该全局空变散射函数计算方法包括：步骤101，建立散射点模型；步骤102，根据速度模型与实时散射点模型，在双程波方程及其反偏移方程上进行三维地震波场模拟，获取反偏移数据；步骤103，根据速度模型与反偏移数据进行逆时偏移，获取全局空变散射函数。

图2示出了根据本发明的一个实施例的凹陷模型的示意图。

使用凹陷模型作为示例，如图2所示，读取速度模型v，最大速度为4000m/s，主频f为20Hz。

图3示出了根据图2设计的散射点模型的示意图。

计算采样间隔r为300m和初始位置b为[200m，200m，200m]，生成散射点模型m，过中心测线的二维切面如图3所示；

图4示出了对图3模型生成的反偏移数据的示意图。

利用速度模型图2和散射点模型图3，在双程波方程及其反偏移方程上进行波场模拟，获取反偏移数据d

图5示出了对图4数据进行逆时偏移得到的全局点散射函数结果的示意图。

利用速度模型图2和反偏移数据图4，进行逆时偏移，获取全局空变散射函数，如图5所示。

图6示出了根据本发明的一个实施例的过采样下全局空变点散射函数二维结果的示意图。

图7示出了为图6数据的一维抽线结果的示意图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的稀疏优化的全局空变点散射函数二维结果的示意图。

图9示出了为图8数据的一维抽线结果的示意图。

传统单点的点散射函数一次只能计算地下特定位置的Hessian信息，显然不能准确反映模型全局的速度变化和照明差异。相反如果不能找出合理的采样间隔，如图6所示，两个散射点间隔过近，散射能量相互干涉，如图7所示，也会导致基于点散射函数的成像反演出现严重错误。基于稀疏优化的点散射函数，如图8所示可以解决全局空变特性避免点散射函数过近造成干扰假象，如图9所示。

实施例2

图10示出了根据本发明的一个实施例的一种全局空变散射函数计算装置的框图。

如图10所示，该全局空变散射函数计算装置，包括：

建模模块201，建立散射点模型；

反偏移数据获取模块202，根据速度模型与实时散射点模型，在双程波方程及其反偏移方程上进行三维地震波场模拟，获取反偏移数据；

全局空变散射函数获取模块203，根据速度模型与反偏移数据进行逆时偏移，获取全局空变散射函数。

作为可选方案，建立散射点模型包括：

确定采样间隔与初始位置，进而建立散射点模型。

作为可选方案，通过公式(1)确定采样间隔：

其中，r为采样间隔，w为权重，v

作为可选方案，通过声波高阶有限差分和最佳匹配层实现双程波方程及其反偏移方程的数值计算，获取反偏移数据。

作为可选方案，双程波方程为：

其中，v为速度，p代表地震波场，s代表震源函数，

作为可选方案，反偏移方程为：

其中，v为速度，p代表地震波场，s代表震源函数，

实施例3

本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述全局空变散射函数计算方法。

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。

有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。

实施例4

本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的全局空变散射函数计算方法。

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)。

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。