[发明专利]一种三维无射线追踪回折波层析成像方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及地震数据处理技术领域，特别涉及一种三维无射线追踪回折波层析成像方法及装置。

背景技术

在地震数据处理中，旅行时层析成像方法是一种重要的速度成像方法。旅行时层析成像可以按照计算流程分为正演旅行时、反演慢度两个主要步骤。正演旅行时包括旅行时计算，通常也含有射线追踪。依据正演旅行时后是否进行射线追踪，可以简单将旅行时层析成像划分为两类情形：

(1)传统的射线追踪旅行时层析成像方法。本类方法设定速度分布在离散网格节点上，节点间的面元速度为常数或渐变。对旅行时正演后的网格可以用诸如梯度法、互换法求取射线路径，从而得到每个接收点正演旅行时和拾取初至的误差，然后进行迭代反演更新速度场。

现有的三维回折波层析成像主要采用传统射线追踪旅行时层析成像方法，此时约束速度横向不变，垂向渐变递增，从而满足回折波传播的条件，然后迭代进行三维射线追踪和反演以更新慢度。

本类方法优点是对地下速度分布无任何假定，可以适应任意复杂或简单的速度场。缺点是复杂的速度场对射线路径的计算方法有较高要求，需要处理旅行时多至、射线焦散、速度梯度不连续等复杂问题。另外，射线路径一般为曲线，使得反演呈现强非线性，求解困难并存在多解性。当约定速度仅仅沿垂向渐变时，波沿垂向渐变递增的速度场以回折波形式传播并回折至地表，得到传统的回折波旅行时层析成像方法。

(2)无射线追踪回折波旅行时层析成像方法。本类方法同样约定速度仅仅沿垂向渐变。但是，依据回折波的传播规律，可以推导公式解析计算回折波回折点的深度和速度，从而避免复杂的正演旅行时和射线追踪、反演更新慢度过程。

现有的三维回折波层析成像主要采用无射线追踪回折波旅行时层析成像方法，该方法本质上是一种二维算法，无法进行三维速度场成像。

综上，现有方法是对三维地震数据的初至时间进行三维分解(Osypov,2000)，然后对分解后的旅行时应用二维算法进行计算。但是分解的算法复杂且需要多次迭代。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提出一种三维无射线追踪回折波层析成像方法及装置，扩展二维无射线追踪回折波层析成像技术至三维地震资料处理，避免了复杂的三维旅行时迭代分解过程。

为实现上述目的，本发明提供了一种三维无射线追踪回折波层析成像方法，该方法包括：

拾取单炮初至，对拾取的每个单炮初至按照方位角度间隔选定至少两个方位角的初至，并对每一个方位角初至按照偏移距递增方式排序，形成0～x范围内的初至曲线；其中，x为最大偏移距；

以偏移距为横坐标、初至时间为纵坐标，对0～x范围内的初至曲线进行低阶多项式最小二乘法整体拟合，得到每一单炮初至的方位角对应地多项式系数；

根据所述多项式系数获得对应地每一单炮初至的方位角慢度曲线；

根据所述每一单炮初至的方位角慢度曲线获得拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度；

根据拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度和深度插值成三维速度场。

优选地，所述拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的速度获取方法为：

对拾取的每一单炮初至的方位角慢度曲线在0～x范围内任取M点为回折波回折点；

求出点i对应位置的慢度曲线值的倒数，得到点i的速度；其中，i＝1,2，…，M。

优选地，所述拾取的每个单炮初至所选定的方位角对应地回折波回折点的深度获取方法为：

对点i的深度采用积分公式获得；其中，所述积分公式为：