[發明專利]一種提高彈性波逆時偏移計算率和空間分辨率的方法

在審

• 申請號: 201611087152.5
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106597535A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 張智;劉有山;徐濤;王敏玲;王洪華;綦瓊英
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種提高彈性波逆時偏移計算率和空間分辨率的方法，其特征在于具體步驟為：

(1)采用一階速度-應力的二維彈性波動方程模擬地震波場

在波場模擬時，使用交錯網格有限差分，把一階速度-應力的二維彈性波動方程離散成空間為高階,采用8階，時間為二階精度的交錯網格差分,人工邊界采用PML吸收邊界條件^]來壓制來自邊界的反射波，在計算上述的能量密度時，需要在時空上進行插值；為了提高計算效率，采用線性插值；為了高效地去除逆時偏移的成像剖面中直達波和震源這部分低頻的假象，采用空間高通濾波方法；

(2)成像條件的修正

考慮到歸一化互相關成像剖面低頻假象嚴重，同時需要硬盤存儲震源的波場快照，在利用成像條件時又需要讀取震源波場的波場快照，嚴重降低了逆時偏移的效率；激發振幅成像條件無需任何硬盤存儲，從而避免大量的硬盤讀寫操作，大大提高了計算效率；相比于激發時間成像條件，由于該成像條件用最大能量震源波場做歸一化，自動校正了水平分量在震源兩側的極性反轉，在多炮疊加時避免振幅損失，并且得到角度依賴的反射系數剖面；但是，該成像條件目前僅用在聲波逆時偏移中，將其直接用在彈性波中還存在一定的不穩定性；為此，提出修正激發振幅成像條件，使逆時偏移更加穩定健壯；

歸一化互相關成像條件主要通過計算震源波場和接收波場的零延遲互相關，并進行歸一化處理：

$I(x,z)=\underset{shot}{\Σ}\frac{\underset{t}{\Σ}S(x,z,t)R(x,z,t)}{\underset{t}{\Σ}S(x,z,t)S(x,z,t)}---\left(1\right)$

其中，S,R分別表示震源波場與檢波器波場；分別表示對炮集和時間進行疊加；

激發振幅成像條件通過在震源波場的正傳過程中，在每個時刻計算出網格點的能量密度，并保存下相應的最大能量密度對應的走時和波場值；在檢波器波場的逆傳過程中，利用保存的走時提取出相應的檢波器波場的波場值，并用保存的震源波場做歸一化，從而得到角度依賴的反射系數剖面，激發振幅成像條件表達形式為：

$I(x,z)=\underset{shot}{\Σ}\frac{R(x,z)}{S(x,z)}---\left(2\right)$

S,R分別表示最大能量密度對應的震源波場和提取出的檢波器波場；表示對炮集進行疊加；不同于聲波波場，彈性波波場可能在某些網格點上始終為0，如水平速度分量剖面上通過震源的垂直對稱軸；(1)和(2)式則能被一個很小的數除，表現數值不穩定；

為此,我們對其進行修正，并得到如下穩定的激發振幅成像條件：

其中，表示對最大能量密度對應的震源波場值求取絕對值后再取的平均值，N為二維網格的節點總數；sign[S(x,z)]表示對S(x,z)取符號；相比于激發時間成像條件，由于該成像條件用最大能量震源波場做歸一化，自動校正了水平分量在震源兩側的極性反轉，且在多炮疊加時避免由于極性反轉引起的振幅損失；

(3)實例驗證

基于典型的傾斜模型和斷層模型利用交錯網格有限差分模擬地震波場，繼而通過歸一化互相關成像條件和激發振幅成像條件分別進行逆時偏移，分析兩種成像條件下的模型重構圖形，結果充分驗證了修正的激發振幅成像條件極大地提高了逆時偏移的計算率和空間分辨率；

(4)計算效率對比

為了對比上述兩種成像條件的計算效率，分別統計上述兩個模型的計算時間和對硬盤的需求量。