[发明专利]一种基于多GPU计算的三维TTI介质逆时偏移成像方法

说明书

技术领域

本发明属于反射地震数据成像技术领域，具体涉及一种基于多GPU计算的三维TTI介质逆时偏移成像方法。

背景技术

随着油气勘探程度的加深，把油藏岩性、应力、裂缝和流体综合进行描述的需求对常规纵波地震勘探提出了挑战。多分量地震勘探可提供更丰富的地震信息，能够完整地记录矢量地震波场，从而减少纵波勘探的多解性，满足勘探开发的需求。多分量资料的叠前偏移技术是多分量勘探技术发展中近几年研究开发的重点，是解决复杂地质、构造成像、油藏描述问题的关键所在。

传统的多分量资料偏移方法是将检波器接收到的地面记录分解成纵波和转换波记录，然后分别进行成像。尽管纵波、转换波分别成像存在处理成本低、处理方法成熟等优势，但在实际处理中它存在如下三方面问题：

1、地表波型分离不准确。对于各向同性介质通常假设记录的垂直分量为纵波，水平分量为横波，或者采用偏振分析、τ-p变换等方法在地表分解波场，但地下传播的地震波场是耦合的，目前已发展的波场分离方法基本上都难以达到纵横波的完全分离。

2、忽略了波场的矢量性质。多分量地震资料记录的是矢量波场，采用先波场分离，然后基于标量偏移方法对纵波和转换波分别偏移的做法消除了多分量地震波场的部分信息，无法完全反映波在地下介质中的传播规律和特点。

3、不利于后续分析和解释。由于纵横波偏移结果通常不能连续对齐，还需要借助手动图像配准等技术进行成像后处理。

为避免上述问题，可通过矢量波成像技术探讨多分量资料的叠前偏移，即通过直接求解全弹性波动方程重建矢量波场，以此保持多分量资料的矢量性质，从而更逼近波在地下介质传播的实际情况。矢量波成像方法与纵波成像方法类似，有基于射线的Kirchhoff积分方法和基于波场延拓的单程波波动方程方法和双程波波动方程方法。在此方面做出研究和贡献的学者有：Chang和McMechan(1994)推导了差分格式弹性波逆时偏移方法，Kuo和Dai(1984)对炮域弹性波Kirchhoff偏移作了较深入的研究，Hokstad(2000)实现了观测沉降弹性波Kirchhoff偏移，Sun和McMechan(2001)研究了标量算子对弹性波成像的技术，底青云和王妙月(1997)、张美根和王妙月(2001)等采用有限元方法研究各向异性弹性波逆时偏移，何兵寿和张会星(2006)、杜启振和秦童(2009)等对多分量资料矢量法逆时偏移进行了研究。

基于波场延拓的成像方法主要包括两步：

1、重建震源波场和检波点波场，其中检波点波场的重建是把多分量数据作为弹性波动方程数值解的边界条件进行数值求解实现。

2、使用成像条件从重建波场提取成像信息进行成像，这是矢量波成像的关键问题。一般的互相关成像条件的做法是将两个波场对应坐标分量进行两两互相关运算，但对于矢量波场而言，由于每个分量都是包含未分解波场的混合波场，因而会导致产生串扰噪音(例如震源波场的垂向分量包含主要纵波和部分横波剩余，剩余波场与检波点波场错误的互相关对偏移结果造成干扰)。为解决此问题，可采用波型分解获取纯波型波场，再构建波型分量互相关成像条件来取代初始坐标轴分量的互相关。纯波型分量互相关成像结果可代表单一波型在物理性质分界面的反射信息，因此成像信息简洁明了并利于后续地震资料的解释。关于纵横波场的分解已有如下研究：Dellinger和Etgen(1990)提出极化投影法来获得TI介质中纯的纵横波场；Yan和Sava(2011)对此方法进行改进并将其扩展到非均匀介质，在倾斜对称轴横向各向同性TTI介质中有效实现了纵横波场的分解。