角度域疊前深度偏移的走時、角度表獲取方法及成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種各向異性(VTI)介質(zhì)角度域基爾霍夫化irchhoff)疊前深度偏移 的走時表和角度表獲取方法W及一種各向異性介質(zhì)角度域基爾霍夫疊前深度偏移的成像 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，疊前深度偏移是強橫向非均勻介質(zhì)復(fù)雜構(gòu)造成像與速度模型建立依賴的關(guān) 鍵技術(shù)。其算法實現(xiàn)要么基于射線理論，如基爾霍夫化irchhoff)偏移和高斯束偏移，要么 基于波動理論，如單程波方程深度延拓偏移和雙程波方程逆時延拓偏移。近十多年來，各向 異性介質(zhì)深度偏移方法也得到了極大的發(fā)展，先后出現(xiàn)了橫向各項同性(TI)介質(zhì)基爾霍夫 偏移、高斯束偏移、單程波方程偏移與逆時偏移等深度域成像方法。盡管波動方程偏移存在 精度上的優(yōu)勢，射線理論基礎(chǔ)上的偏移方法因其在靈活性、面向局部目標(biāo)的成像能力W及 計算成本等優(yōu)勢，在復(fù)雜構(gòu)造成像尤其是速度模型建立過程中得到廣泛應(yīng)用。目前主要地 震數(shù)據(jù)處理軟件中的深度域偏移速度模型構(gòu)建都仍W基爾霍夫偏移作為引擎。
[0003] 在復(fù)雜介質(zhì)條件下，即使偏移速度是合理的，傳統(tǒng)的偏移距域和炮域共成像點道 集都可能存在假象干擾。為此，近十幾年來人們一直在致力于研究射線理論或波動理論基 礎(chǔ)上的角度域成像方法?；谏渚€理論和廣義拉冬變換(GRT)，de化op提出了共散射角偏 移/反演理論。
[0004] 就目前而言，如何高保真地提取地下方位角和反射角信息，雖然經(jīng)過了 10余年的 研究，發(fā)表了不少的文獻(xiàn)，但是做到真正地下反射點的方位角信息和反射角信息，也只是最 近一些年才成為現(xiàn)實。針對疊前時間偏移的基爾霍夫的高保真方位角和反射角道集信息的 獲取，在2008年和2011年才相繼完成（Cheng et 31.，2〇〇8,2〇11)。最近1(〇'日11和1?日^0 (2011)實現(xiàn)和應(yīng)用了方位保真局部角度域基爾霍夫深度成像方法，他們利用了廣義拉冬變 換抽取全方位、高分辨率角度有關(guān)的反射率信息，并產(chǎn)生了角度域道集。該偏移技術(shù)已集成 到化radigm公司的商業(yè)軟件中，取得了良好的應(yīng)用效果。
[0005] 局部角度域基爾霍夫疊前深度偏移算法的核屯、在于穩(wěn)健、快速地計算地震射線的 走時與方向信息。在傳統(tǒng)基爾霍夫疊前深度偏移過程中，程函方程有限差分解法與波前重 建算法被廣泛用于走時表的計算。然而，對局部角度域成像與反射走時層析基礎(chǔ)上的偏移 速度分析而言，射線追蹤算法顯得更有吸引力，因為它除了計算走時，還可W顯式地得到射 線路徑及其方向信息。不過，傳統(tǒng)的各向異性介質(zhì)射線追蹤方程是W剛度系數(shù)而不是 化omsen參數(shù)表示的，不方便數(shù)值計算，效率也較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的諸多不足中的至少一項，本發(fā)明提出一種適用于各向異性介 質(zhì)角度域疊前深度偏移的走時表與角度表計算方法，W及基于該走時表與角度表計算方法 的各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的成像方法。
[0007] 本發(fā)明一方面提供了一種各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的走時表和角度表 獲取方法。所述方法包括W下步驟：
[0008] A、根據(jù)各向異性介質(zhì)聲波方程推導(dǎo)出各向異性介質(zhì)中的程函方程：
[0009]
[0010]其中，Vnm。為NM0速度，Vp日為qP波垂直速度，η為反楠圓系數(shù)，嗦示沿射線的走時，X， y和Ζ表示各向異性介質(zhì)空間上的Ξ個彼此垂直的位移分量（即，沿著笛卡爾坐標(biāo)系方向的 Ξ個位移分量）；
[0011] B、通過程函方程推導(dǎo)得到各向異性介質(zhì)聲學(xué)近似的射線方程組：
[0012]
[OOK]其中，設(shè)上面的式（1)即為F，p功慢度矢量，i對應(yīng)x，y和Z分量；
[0014] C、求解步驟B中的射線方程組，獲得各向異性介質(zhì)聲學(xué)近似意義下的射線路徑、走 時及傳播方向信息；
[0015] D、進行角度域射線追蹤，并建立走時表與出射角度表。
[0016] 在本發(fā)明的各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的走時表和角度表獲取方法的一 個示例性實施例中，優(yōu)選地，所述步驟D中進行角度與射線追蹤通過從地下多個成像點中的 每個成像點W起飛角氏或於與方位角as或ar等間隔向上發(fā)射一族射線到達(dá)地表各觀測點， 將所述一族射線中不同方向起飛射線的走時與角度信息保存在數(shù)值表中，從而形成走時表 與出射角度表。
[0017] 在本發(fā)明的各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的走時表和角度表獲取方法的一 個示例性實施例中，優(yōu)選地，所述步驟C中的傳播方向信息通過入射角丫、散射方位角Φ、照 明矢量的傾角巧與方位角於來表征，并且通過下列方程得到：
[0024]其中，入射慢度矢量Ps和散射慢度矢量pr共同描述了散射點m處波的傳播方向特 征，入射慢度矢量與散射慢度矢量之和Pm，x，y和Z表示各向異性介質(zhì)空間上的Ξ個彼此垂 直的位移分量(即，沿著笛卡爾坐標(biāo)系方向的Ξ個位移分量），衣,"為照明矢量的垂向分量。
[0025] 本發(fā)明的另一方面提供了一種各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的成像方法。所 述方法在局部角度域成像時，根據(jù)炮點、成像點、接收點關(guān)系，從上述獲取方法中所獲取的 走時表和角度表中讀取走時和角度數(shù)據(jù)，W完成成像。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括:能夠基于聲學(xué)規(guī)律近似推導(dǎo)出各向異 性介質(zhì)的射線方程;能夠為基爾霍夫疊前深度偏移提供可靠的走時表和角度表，從而有利 于準(zhǔn)確實現(xiàn)角度域成像。
【附圖說明】
[0027] 圖1示出了本發(fā)明的示例性實施例中的某一成像點處地震波局部角度特征示意 圖。
【具體實施方式】
[002引在下文中，將結(jié)合示例性實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的各向異性介質(zhì)角度域基爾霍 夫疊前深度偏移的走時表和角度表獲取方法W及各向異性介質(zhì)角度域基爾霍夫疊前深度 偏移的成像方法。
[0029] 在本發(fā)明的一個示例性實施例中，各向異性介質(zhì)角度域疊前深度偏移的走時表和 角度表獲取方法可通過W下步驟來實現(xiàn)：
[0030] 1、根據(jù)各向異性介質(zhì)聲波方程推導(dǎo)出各向異性介質(zhì)中的程函方程
[0031] 所謂聲學(xué)近似，就是假設(shè)沿對稱軸方向qSV波(運里，qSV波全稱為擬橫波，大概意 思就是類似于橫波的，但不是真正意義上各向同性介質(zhì)中的橫波)的傳播速度為零，即Vso = 0,運樣就可將原始的各向異性介質(zhì)彈性波動方程及其頻散關(guān)系簡化。假設(shè)地下介質(zhì)為聲學(xué) 介質(zhì)，由各向異性介質(zhì)彈性波動方程及其頻散關(guān)系可推導(dǎo)出近似的qP波(運里，qP波全稱為 擬縱波)標(biāo)量波動方程，進而得到相應(yīng)的程函方程和射線方程。根據(jù)各向異性介質(zhì)qP波的頻 散關(guān)系，聲學(xué)近似qP波波動方程滿足：
[0032]
[0033] 其中，Vpo為qP波垂直速度，Vnm。為NM0速度(NM0速度全稱是動矯正速度），η為反楠圓 系數(shù)，且與化omsen參數(shù)ε與δ存在如下關(guān)系：
[0034]
[0036]將平面波解帶入方程(1)可推導(dǎo)出各向異性介質(zhì)的程函方程：
[0037]
[0038] 2、通過程函方程推導(dǎo)得到各向異性介質(zhì)聲學(xué)近似的射線方程
[0039] 通過特征值方法可進一步推導(dǎo)出描述射線路徑的常微分方程組。為此，將式(3)改 寫為如下形式：
[0040] F