[发明专利]一种基于任意广角波动方程的成像方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及勘探地球物理领域，具体地说涉及一种基于任意广角波动方程的成像方法及装置。

背景技术

勘探目标的复杂化和勘探精度的提高，要求地震偏移成像方法可以对高陡倾角构造和横向速度变化较剧烈的地质体准确成像，这在很大程度上促进了叠前深度偏移方法的发展。

目前，叠前深度偏移方法主要有基于射线理论的Kirchhoff积分类偏移成像方法和基于波场延拓的波动方程偏移成像方法。积分类方法的几何意义比较直观，具有灵活的目标处理能力和较高的计算效率，目前已成为工业界普遍采用的叠前深度偏移成像方法。但是高频近似假设使其在地下介质比较复杂的情况下得不到满意的成像结果。基于波场延拓的波动方程偏移方法可以很好地保留地震波的运动学和动力学特征，在对复杂构造区域成像时，具有一定优势。

基于波场延拓的波动方程偏移方法主要包含单程波方程和双程波方程两类：基于双程波方程的逆时偏移方法（RTM）完全遵循全波方程，不存在偏移倾角限制，可以处理速度场的剧烈变化，在保幅处理方面也存在一定优势。但是其在计算量和数据读写方面要求很高，因此至今仍未得到工业界大规模广泛应用。与逆时偏移相比，单程波方法的计算效率较高，但是因为存在对平方根算子的近似，所以对成像倾角和速度的横向变化剧烈程度有一定限制。

针对传统偏移方法中存在的一些问题，Guddati（2005）提出基于任意广角波动方程（AWWE）的偏移方法。与逆时偏移方法相比，该偏移方法可以避免低频成像噪音和大存储量问题；与传统的单程波偏移方法相比，该偏移方法更适用于速度横向变化较大的复杂构造区以及陡倾角界面的成像。但是因为AWWE存在对平方根算子的近似，所以它的成像精度有待提高。

发明内容

本发明实施例提供一种基于任意广角波动方程的成像方法及装置，所提出的倾角滤波方法和参考速度优化方法可以提高任意广角波动方程的偏移成像精度。

一方面，本发明实施例提供了一种基于任意广角波动方程的成像方法，所述基于任意广角波动方程的成像的方法，包括：

获取建立的速度模型和给定的震源波场；

利用正演模拟得到速度模型的合成地震记录；

对正演模拟的合成地震记录和给定的震源波场做倾角滤波处理；

从频散关系出发，分析任意广角波动方程的成像精度，得到任意广角波动方程的最优化参考速度；

采用有限差分方法求解最优化参考速度的任意广角波动方程；

采用互相关成像条件进行偏移成像。

可选的，在本发明一实施例中，所述利用正演模拟得到速度模型的合成地震记录，包括：采用交错网格有限差分方法求解时空域各向同性均匀介质的一阶速度—应力声波波动方程，从而得到所述速度模型的合成地震记录。

可选的，在本发明一实施例中，所述对正演模拟的合成地震记录和给定的震源波场做倾角滤波处理，包括：利用频率波数域的扇形滤波器对正演模拟的合成地震记录和给定的震源波场做倾角滤波处理。

可选的，在本发明一实施例中，所述从频散关系出发，分析任意广角波动方程的成像精度，得到任意广角波动方程的最优化参考速度，包括：从频散关系出发，分析任意广角波动方程的成像精度，利用非线性牛顿法得到任意广角波动方程的最优化参考速度。

可选的，在本发明一实施例中，所述采用有限差分方法求解最优化参考速度的任意广角波动方程，包括：采用有限差分方法求解最优化参考速度的任意广角波动方程，并在边界处采用完美匹配层PML吸收边界条件。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于任意广角波动方程的成像装置，所述基于任意广角波动方程的成像的装置，包括：

获取单元，用于获取建立的速度模型和给定的震源波场；

正演模拟单元，用于利用正演模拟得到速度模型的合成地震记录；

倾角滤波单元，用于对正演模拟的合成地震记录和给定的震源波场做倾角滤波处理；

分析单元，用于从频散关系出发，分析任意广角波动方程的成像精度，得到任意广角波动方程的最优化参考速度；

方程求解单元，用于采用有限差分方法求解最优化参考速度的任意广角波动方程；

成像单元，用于采用互相关成像条件进行偏移成像。

可选的，在本发明一实施例中，所述正演模拟单元，进一步用于采用交错网格有限差分方法求解时空域各向同性均匀介质的一阶速度—应力声波波动方程，从而得到所述速度模型的合成地震记录。