[发明专利]一种三维弹性波场矢量分解法、装置及计算机存储介质

说明书

本发明涉及一种三维弹性波场矢量分解法、装置及计算机存储介质，所述分解方法包括如下步骤：a参照PREM地球物理模型设置模型参数；b基于介质弹性参数与Thomsen参数之间的关系式，利用模型参数计算三维介质的弹性参数C_ijkl；c提供震源，基于弹性波波动方程进行时间迭代t_i，在每一次迭代过程中，依据模型参数和弹性参数对应力、位移进行有限差分计算，得到弹性波场后，运用矢量分解法对弹性波场进行分解，得到P波场和S波场。本发明能够从P波和S波耦合的混合波场中，高效率地获得纯波场，分别考虑各向同性和各向异性VTI介质情况下，弹性参数对本构方程的影响，建立针对不同介质特征的弹性波分解计算方法。

技术领域

本发明涉及一种三维弹性波场矢量分解法、装置及计算机存储介质，属于勘探地球物理数据处理和参数反演领域。

背景技术

油气资源仍是当今世界上最重要的能源消费品，加大复杂油气储层的勘探力度，提高现有油气储层的采收率是现阶段勘探地球物理发展的关键。但是经过几十年的勘探开发后，高品质油气藏越来越少，传统的油气储层也越来越复杂，使勘探开发的成本大大提高。在复杂油气藏的勘探方面，仅仅利用现有技术已经无法满足当前高精度油气勘探的需求。

目前工业界常用的地震偏移方法主要有射线和波动方程两类，在通过求解双程波动方程的逆时偏移方法中，弹性波场的分解工作不仅重要而且基础。

针对各向同性介质，早期弹性波场分解是通过亥姆霍兹分解的旋度和散度算子来实现的。但是这样计算的标量和矢量势与原始多分量弹性波场的相位、振幅和物理单位并不一致，最终导致成像结果不准确。随后将矢量概念引入到弹性波场分解中，可以得到与原始耦合波场具有相同相位、振幅和物理单位的P波和S波。但是矢量分解在数值实现过程中需要引入纯P波方程或者求解泊松方程，这在利用旋度和散度算子进行计算的过程中增加了很多计算量，所以该方法无法在实际生产中被广泛应用。针对各向异性介质，因为P波和S波的偏振方向与波的传播方向不再平行和垂直，所以上述的分解方法不再适用。通过分析频率波数域的波动方程，发现克里斯托佛方程的特征值对应了不同波模式的相速度，而特征向量代表了对应波模式的质点振动方向。在不同的空间位置上，构建一系列非稳相波场分解算子，并结合相移加差值方法，可加速空间的各向异性波场分离。另外引入低秩近似理论后，简化了空间波数混合域分离算子。考虑局部低秩近似算法，可减少数值实现过程中傅里叶变换的长度，很大程度上也提高了计算效率。但是随着实际资料采集数量的增加，该简化算法的成本还是很高，始终无法满足实际生产的要求。

基于射线的偏移方法已经广泛应用在实际资料处理工作中，但是由于渐近射线的理论假设，偏移结果的精度不高。当介质复杂时，例如高陡构造，其处理的结果与实际地层的结构相差较大。在基于波动方程的偏移方法中，应用最多的是逆时偏移，该方法的优点是不受地层倾角的影响，可以更准确的描述高陡盐丘的空间形态或者复杂断块油气藏的构造展布。并且结合地震解释和油藏分析资料，逆时偏移技术已经在很多实际工作中取得了良好的应用效果。与基于声波的波动方程相比，同时利用纵波和横波的弹性波逆时偏移，更加符合真实的地震波传播过程，可进一步提高构造和岩性成像的精度，满足复杂油气藏精细勘探的需求。但是该方法目前还不能被广泛应用到实际工作中，其中一个主要的原因是分解后的P波和S波具有不准确的振幅和相位。因为常规的分离方法是基于旋度和散度分离算子的，这会导致分离的波场发生相位畸变、振幅不准和PS剖面极性翻转等问题。在三维介质中，对多个PS剖面进行解释也是一个困难的问题。另外，横波对地层的各向异性特征较敏感，当研究对象为煤层气、页岩气储层或裂隙介质储层时，目前能适用于VTI或TTI介质的弹性波分离方法，计算效率低，所以弹性波逆时偏移无法在实际的复杂地层中广泛应用。而且偏移中不同成像条件对应的成像结果具有不同的物理意义。例如当利用分量的互相关成像条件时，纵波和横波能量的混叠会使结果包含很强的串扰噪声。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种三维弹性波场矢量分解法、装置及计算机存储介质，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：