[发明专利]基于多次反射折射波约束的三维菲涅尔体旅行时层析成像方法

说明书

技术领域

本发明属于油气勘探地震资料处理领域，是一种地震资料表层速度建模的有效方法。

现有技术

目前，近地表速度建模方法有多种，室外施工方法主要有小折射、微测井等，室内主要有基于勘探炮集记录初至的层析反演等，但这些表层建模方法在复杂表层下都有相应的局限性，如小折射施工要求地形平坦，有一个稳定的连续折射界面等，这在山地和黄土塬等复杂地区都是无法满足的；微测井尽管比较准确，但成本太高。

层析成像是目前精度较高的复杂表层速度建模方法，特别是菲涅尔体旅行时层析成像方法，其菲涅尔体路径相当于物理路径，更合乎地震波实际传播规律，提高了反演稳定性和分辨率，但该方法也是在线性近似的前提下反演得到的，其反演结果必然存在多解性或错误结果。

菲涅尔体层析成像主要包括初至拾取、初始模型建立和反演等步骤，成像的目的是获取有关的近地表信息，比如风化层厚度等，从而计算出准确的静校正量。从理论上讲，反演问题是一个非线性问题，菲涅尔体层析反演也不例外，但在实际计算中，各种反演方法都假设其为一线性模型，这样可以简化算法，减少工作量，但同时给反演带来多解性或错误结果。

多次反射折射波是复杂表层下一类主要的地震波动现象。特别是对于南方碳酸盐岩山区和西部山前带，由于风化层很薄，且风化层常与下覆的高速层地形走势一致，很容易导致多次反射折射波的产生。可以充分利用多次反射折射波旅行时公式准确计算风化层厚度，来约束菲涅体层析反演结果，以提高其准确性。

为解决层析反演的多解性问题，这里引入多次反射折射波，多次反射折射波是复杂表层下一类主要的地震波动现象，可以通过其旅行时公式来精确计算风化层厚度，约束菲涅尔体层析成像结果，该方法目前未见相应研究文献。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的问题，提供一种精确计算风化层厚度，约束菲涅尔体层析成像结果的基于多次反射折射波来约束的三维地震菲涅尔体旅行时层析成像方法。

本发明具体技术方案：

(1)通过原始地震记录拾取初至波时间。

(2)建立离散模型，利用规则网格把表层模型离散成若干立方体单元，用网格节点处的速度值表示整个模型速度的变化。

(3)正向计算初至波旅行时，根据程函方程，使用基于水平集的GMM(GroupMarchingMethod)波前扩展算法，从震源开始，逐步计算离散介质网格节点上的波前传播时间。

(4)反向确定射线路径，利用正向步骤计算出的网格节点上的波前传播时间，从接收点开始，向震源方向逐单元追踪射线路径。

(5)计算菲涅尔体，先求出菲涅尔体半径，再以射线为中心轴线，用菲涅尔体半径确定菲涅尔体空间分布。下式是计算菲涅尔体半径的近似式：

R(l)≈l(L-l)fLs(l)]]>①

式中，L是激发点与接收点之间的射线长度；f为地震波主频；l为从激发点到待计算菲涅尔体半径处的射线长度，s(l)为该处的平均慢度，R(l)为该处的菲涅尔体半径。

(6)求解层析反演方程，利用菲涅尔体空间及其能流密度的分布，建立初至走时残差与网格节点慢度修正量之间满足的线性方程。下式是每对激发点和接受点可获得的反演方程：