[发明专利]一种可控震源同步扫描波场正演数值模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探领域，具体涉及一种可控震源同步扫描波场正演数值模拟方法。

背景技术

可控震源同步扫描(又称为同步激发)技术是近年来发展起来的一种高效地震采集技术。由于在采集过程中不考虑各个震源扫描信号之间的相互影响，因此该技术可以大大缩短采集周期，降低采集成本。目前该技术正逐步走向实用，但其资料处理仍然存在着各种方法技术的攻关难题。而可控震源同步扫描正演数值模拟技术的开发对于这种处理技术的攻关具有重要的意义。

目前常规地震波场数值模拟技术已发展到岩性与油藏模拟阶段，基于弹性波方程的炸药震源和可控震源扫描的常规地震波场正演数值模拟技术已极为完善，但未见有关可控震源同步扫描正演模拟技术的文献和报道，目前在进行多震源地震方法技术研究时大多采用由常规炸药震源模拟数据(或常规采集数据)的合成多震源地震数据或实际野外可控震源同步扫描的实际数据，由于这种合成数据不同于真正的多震源数据，而实际资料又过于复杂，从而影响了多震源地震处理技术的进度。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种可控震源同步扫描波场正演数值模拟方法，开发基于弹性波方程的2D、3D可控震源同步扫描连续记录波场正演数值模拟技术，可以模拟滑动扫描、独立同步扫描、伪随机扫描、距离拉开同步扫描技术和V1等多种主要可控震源同步扫描连续地震记录，为这些可控震源同步扫描地震技术的方法研发提供实验数据。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种可控震源同步扫描波场正演数值模拟方法，所述方法包括以下步骤：

(1)输入模拟参数：

所述模拟参数包括常规观测系统参数和可控震源同步扫描参数；所述常规观测系统参数包括炮间距、道间距、最大、最小偏移距和时间采样间隔；所述可控震源同步扫描参数包括同步震源个数，扫描信号长度，最低频率，最高频率、听时间长度，最大随机时差以及各个震源扫描信号的分段数；

(2)根据步骤(1)输入的模拟参数计算获得可控震源同步扫描模拟参数，并将这些参数输出到参数文件中；所述可控震源同步扫描模拟参数包括：每一个震源位置、起始与终止扫描时间及其属于哪个同步源、连续记录时间长度和每一个同步元的扫描信号；

(3)通过高阶有限差分波场延拓计算得到模拟记录：

根据步骤(1)输入的模拟参数和步骤(2)计算得到的可控震源同步扫描模拟参数，利用高阶有限差分形式的波动方程进行正演模拟计算得到模拟结果；

(4)输出模拟结果：

将步骤(3)得到的模拟结果采用野外地震采集解编前的时间切片记录方式进行记录并输出。

所述步骤(2)包括以下步骤：

(A)根据同步源个数将地面炮点区域划分为与同步源个数相同的、形状、大小近似相同的子区域，并对这些子区域进行编号；每个子区域采用一个扫描信号；所述扫描信号根据子区域编号、最低频率，最高频率和总的分段时间自动生成；

(B)按照常规观测系统参数计算每一个子区域中的震源位置，并按顺序对同一个子区域的震源位置进行独立编号；同时利用随机生成函数，根据最大随机时差生成每一炮的随机时差，并与其扫描信号长度和听时间长度相加生成每一炮的完成时间长度；按照震源位置编号将每一炮的完成时间长度进行累加，从而得到同一子区域的各炮的起始与终止扫描时间；完成所有子区域的计算后得到所有炮的起始与终止时间(即所有震源位置扫描信号的起始与终止时间)以及每一个子区域的最长连续记录时间；

(C)比较所有子区域的最长连续记录时间的长度，选择其中最长的作为模拟连续记录时间长度。

所述步骤(3)中，在正演模拟计算时模拟计算区域的边界采用的是高阶有限差分形式最佳匹配层吸收边界条件方程；在正演模拟计算时的循环顺序是直接进行时间层的循环，且循环时间长度为步骤(C)中得到的模拟连续记录时间长度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明方法能够根据实际模拟的需要，通过输入参数的可控，可以模拟滑动扫描、独立同步扫描、伪随机扫描、距离拉开同步扫描技术和V1等多种主要方式的可控震源同步扫描、任意多个可控震源的正演模拟连续记录，从而为多震源地震方法技术的研发提供实验用数据和检测方法技术正确性的数据。

附图说明

图1是本发明可控震源同步扫描波场正演数值模拟方法的步骤框图。

图2是本发明实施例中的两个同步扫描震源分别在两个不同位置扫描弹性波模拟垂直分量连续记录。