[发明专利]弹性波高斯束叠前深度偏移技术

说明书

所属技术领域

本发明属于多分量地震资料处理领域，是一种适用于多波多分量地震数据的深度域成像方法。

背景技术

随着物探技术装备水平的提高，多波(多分量)地震勘探日益受到工业界的重视，并已逐渐进入工业化生产。多分量地震技术在非均质性储层的含油气预测、油气藏的精细描述和动态监测中已显示出独特的优势和巨大的应用潜力。然而，目前已有的适用于多分量地震数据的成像方法，还不够完善，往往存在成像精度以及计算效率之间的矛盾。

在传统的多分量地震数据处理过程中，往往首先通过波场分离方法将地震数据分为纵(P)波和横(S)波，然后利用传统的声波偏移成像方法，对分离后的P波和S波分别进行成像。然而，上述处理方法没有充分利用弹性波场的矢量特性；此外，在波场分离的过程中往往不能将不同波型的能量完全分离，残余的非本型波能量，往往导致成像结果中的大量噪声串扰，进而严重影响成像效果。

基于矢量波场延拓的弹性波地震成像方法，是解决上述问题的有效途径。由于常规单程波成像方法无法正确描述耦合的弹性波传播过程，现有的弹性波成像方法都是在时间域进行的，其大致可以分为两类：一类是弹性波逆时偏移，其基于弹性波波动方程，将多分量地震数据作为边界条件进行逆时外推，然后利用激发时成像条件或者互相关成像条件求取成像值。Sun和McMechan(1986)首先将逆时偏移应用到弹性波偏移中，此后，Chang和McMechan(1994)，Botelho和Stoffa(1991)，Yan和Sava(2008)以及杜启振和秦童(2009)等人将其进行推广并应用到三维以及各向异性介质的偏移成像中。另一类是弹性波Kirchhoff偏移，其通过计算本型波以及转换波的走时、振幅以及极性信息，随后沿着所选择波型的走时轨迹对波场能量进行叠加并求取成像值。Kuo和Dai(1984)基于均匀各向同性介质中位移格林函数的远场近似，首先提出了该方法。此后，Sena和Toksoz(1993)，Hokstad(2000)以及Druzhinin(2003)等人对其进行了发展。上述两类方法，具有各自的优势及不足，其中弹性波逆时偏移虽然具有极高的成像精度，但是其计算量非常巨大，而且其成像结果往往伴有大量的低频干扰以及转换波成像时难以解决的极性反转问题。弹性波Kirchhoff偏移，虽然具有灵活高效的特点，但是其难以对多次波至进行成像，致使其对地下复杂地质构造的成像精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹性波高斯束叠前深度偏移技术，是一种兼顾精度与效率的弹性波地震成像方法，以多分量地震数据为输入，利用弹性波动力学高斯束的振幅、走时以及极性信息来进行矢量波场的延拓，并且利用波场的矢量投影来提取纵横波的成像值。

本发明所采用技术方案是：弹性波高斯束叠前深度偏移技术，实现步骤为：

(1)根据选择的高斯束初始宽度，通过高斯窗将单炮记录划分为一系列重叠的区域，每个区域的中心为一个beam center；

(2)将多分量地震记录利用局部倾斜叠加分解为不同波型的局部平面波分量；

(3)分别从震源和beam center处试射弹性动力学高斯束，计算出每条高斯束有效范围内的走时、振幅信息；

(4)根据推导PP波和PS波的成像公式，利用高斯束的走时、振幅、极性信息以及地表的局部倾角信息计算对应的某个beam center的成像值；

(5)重复(3)、(4)步的运算，得到单炮的成像结果，最终的偏移结果是所有单炮成像结果的叠加。

其中步骤(3)中的计算方法是：

在S所描述的观测面上，假设由震源x_s激发，接收点x_r接收到的两分量弹性波地震记录为u_i(x_r；ω)，则反向延拓的弹性波位移场u_m(x；x_r；ω)可以通过Kirchhoff-Helmholtz积分来表示：