[发明专利]基于自由界面地震波场导数重建的波动方程保幅偏移方法

说明书

本发明涉及一种基于自由界面地震波场导数重建的波动方程保幅偏移方法，包括如下步骤：步骤一：读入自由界面波场数据和自由界面P波速度；步骤二：利用自由界面波场数据和自由界面P波速度重建自由界面波场导数；步骤三：利用步骤二所得的导数以及自由界面的波场值对检波点波场和炮点波场进行波场延拓；步骤四：利用成像原理对检波点波场和炮点波场进行波场进行成像；步骤五：重复步骤三和步骤四直到达到目标深度，输出成像结果。本发明提供的一种基于自由界面地震波场导数重建的波动方程保幅偏移方法，成本低，成像效果良好，具备很好的应用前景。

技术领域

本发明属于勘探地球物理领域，特别是地震勘探中的叠前偏移方法，具体涉及一种基于自由界面地震波场导数重建的波动方程保幅偏移方法。

背景技术

地震保幅偏移是地震偏移技术的发展趋势，是地震勘探中的一种重要技术。随着勘探技术的发展，人们不再满足于仅通过地震偏移得到地下的构造信息，还关注偏移成像结果能否反映地下的岩性信息。地震保幅偏移在给出准确构造信息的同时其成像振幅还能反映岩性变化，其偏移结果可用作岩性和含油气性的分析(如AVO，AVA等)。

现有技术一：基于常规地震采集系统的偏移方法有：Kirchhoff积分偏移法，有限差分偏移法，频率波数域偏移方法，逆时偏移法。这些偏移方法利用波动方程对自由界面的波场进行深度域或者时间域的延拓以达到成像地下构造的目的。在常规偏移的基础上通过技术改进得到相应的保幅偏移方法，这种类型的保幅偏移方法在波场延拓过程中加入了振幅校正使得其偏移结果具有保幅性。(Bleistein，1987，Zhang，2003，2005，吕彬等，2007，刘定进等，2007，Norman Bleistein和Samuel H Gray，2010，Guo Peng，2016)。

缺点：声波方程含有对深度的二阶偏导数，要准确求解声波方程须要两个边界条件，一是自由界面的波场值，二是自由界面波场对深度的偏导数。因为地震勘探只接收了自由界面的波场值，没有接收深度方向的偏导数，缺少求解波动方程的定解条件。为此，常规的偏移方法不得不对声波方程进行近似处理。这种近似会造成成像时的振幅失真。而在这些常规方法的基础上衍生出来的保幅偏移方法，它们并没有从根本上解决对波动方程的近似问题，保幅性受到限制。

现有技术二：基于陆地双检采集系统的全声波方程真振幅叠前深度偏移(刘学伟；尤加春.一种真振幅偏移成像方法，CN201510388935.6)。该发明提出的陆地双检波器观测系统在自由界面和地下一定深度处埋置两层检波器，利用差分公式结合这两层地震波场数据计算波场垂向导数，为求解全声波方程提供了充足的边界条件。该发明解决了现有技术一中由于缺少边界条件做近似处理的问题，由于没有对声波方程做任何近似处理，该方法具备很好的保幅性。

缺点：该发明的陆地双检采集系统需要在地下再埋一层检波器，即双层接收地震数据，野外施工难度大而且成本很高，不利于实际的应用。另外，该发明利用谱投影算法消除波场延拓过程中的倏逝波，在每一层的深度延拓过程中都要对每一个频率成分进行计算，对于宽频率信息的地震数据该方法的计算量很大。

现有技术三：基于陆地双检采集系统的利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法(刘学伟；尤加春.一种利用单程波算子的双程波叠前深度偏移方法，CN201610257053.0)该发明针对技术一采集的双层地震数据，在双程波深度偏移中引入了单程波算子解决了现有技术二中谱投影算法的缺点。该发明利用了双检波器地震数据采集的双层波场值和单程波算子的计算形式，可以根据不同的需要选择合适的算子形式。由于该深度偏移方法是基于双程波方程的，理论上该方法可以处理单程波偏移方法无法处理的大角度成像问题。

缺点：该发明基于陆地双检地震采集系统。该采集系统的采集成本太高在实际的应用推广中存在很大的阻力。