[发明专利]一种弹性介质起伏地表菲涅耳束偏移成像方法

说明书

本发明公开了一种弹性介质起伏地表菲涅耳束偏移成像方法，涉及勘探地球物理领域。该方法使得地震波束在近地表附近具有1/4波长的有效半宽度，可以显著改善近地表区域格林函数的计算精度。将该新型地震波束应用于多波多分量地震波场延拓中，发展了弹性介质菲涅尔束偏移成像方法，在保证中深部准确成像的同时，可显著改善陆地资料近地表的成像质量。

技术领域

本发明涉及勘探地球物理领域，具体涉及一种弹性介质起伏地表菲涅耳束偏移成像方法。

背景技术

地震偏移是地震数据处理中重要的一步，可将叠前地震数据转变成地下反射率剖面。高斯束偏移是一种计算效率和成像精度介于射线类偏移和波动方程偏移之间的一种成像方法，其既保留了射线类成像方法的高效灵活性，又具有与波动方程类相比拟的成像精度。目前，高斯束偏移已经拓展至弹性介质中，同时利用纵波和横波信息，不仅可以精确刻画地下构造信息，还可以对岩性信息给出一定估计。

目前陆上典型油气探区不仅具有较为复杂的地下构造(逆冲断层、高陡断面、走滑断层等)，还具有较为复杂的高程变化和近地表结构(黄土塬、戈壁滩、流动沙丘)。由于高斯束偏移需要在观测面进行平面波分解，剧烈变化的高程使得常规高斯束方法在近地表计算的格林函数精度较低，使得最终偏移结果在近地表和深部成像质量较差。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种将波束能量限制在第一菲涅尔带内，优化了地震波场传播形态，改善近地表区域格林函数的计算精度，进而提高弹性波深度偏移的成像质量的弹性介质起伏地表菲涅耳束偏移成像方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种弹性介质起伏地表菲涅耳束偏移成像方法，包括以下步骤：

(1)获取输入数据，输入数据包括纵波速度模型v_p(x)、横波速度模型v_s(x)、震源函数子波f(t)、野外观测数据d_obs(x_r,t)，其中x为地下成像空间坐标，x_r为检波点位置，t为记录时间参数，速度模型下标p和s代表了纵波和横波。

(2)使用运动学射线追踪计算由震源位置x_s到地下成像点_x的纵波旅行时τ，使用动力学射线追踪计算传播矩阵其中运动学射线追踪方程为式(1)所示：

其中，p＝[p_x,p_y,p_z]为射线参数矢量，r＝[x,y,z]为射线路径的空间坐标，v(x)为输入的纵波或横波速度模型，对于纵波射线使用纵波速度v_p(x)求解方程(1)，对于横波射线使用横波速度v_s(x)求解方程(1)；动力学射线追踪方程为式(2)所示：

其中，P₁、P₂、Q₁、Q₂为动力学射线追踪所求解的传播矩阵分量，s和n分别为射线中心坐标系中的射线弧长和垂直于射线传播方向的坐标参数。

(3)使用计算的走时和传播矩阵构建震源一侧纵波格林函数，如式(3)：

其中，ω为角频率，(t,n)为平行于和垂直于射线方向的单位矢量，s为射线弧长，s₀为射线起始弧长，[P Q]为由传播矩阵计算的复值参数，表达式如(4)所示：

其中，ε为菲涅尔束初始束参数，表达式为式(5)所示：

其中，ω_ref为参考频率，Im表示复数的虚部，λ(s)为参考频率中心射线处的波长；