[發明專利]基于多次反射折射波約束的三維菲涅爾體旅行時層析成像方法

在審

• 申請號: 201410449180.1
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN105445789A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 張傳強;李凌云;王常波;梁鴻賢;杜繼修;陳云峰;楊淑卿;秦寧;孫朋朋;關鍵;孫治國;王慧;孟祥賓;唐祥功;胡賢根;陳震林;李忠新
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

技術領域

本發明屬于油氣勘探地震資料處理領域，是一種地震資料表層速度建模的有效方法。

現有技術

目前，近地表速度建模方法有多種，室外施工方法主要有小折射、微測井等，室內主要有基于勘探炮集記錄初至的層析反演等，但這些表層建模方法在復雜表層下都有相應的局限性，如小折射施工要求地形平坦，有一個穩定的連續折射界面等，這在山地和黃土塬等復雜地區都是無法滿足的；微測井盡管比較準確，但成本太高。

層析成像是目前精度較高的復雜表層速度建模方法，特別是菲涅爾體旅行時層析成像方法，其菲涅爾體路徑相當于物理路徑，更合乎地震波實際傳播規律，提高了反演穩定性和分辨率，但該方法也是在線性近似的前提下反演得到的，其反演結果必然存在多解性或錯誤結果。

菲涅爾體層析成像主要包括初至拾取、初始模型建立和反演等步驟，成像的目的是獲取有關的近地表信息，比如風化層厚度等，從而計算出準確的靜校正量。從理論上講，反演問題是一個非線性問題，菲涅爾體層析反演也不例外，但在實際計算中，各種反演方法都假設其為一線性模型，這樣可以簡化算法，減少工作量，但同時給反演帶來多解性或錯誤結果。

多次反射折射波是復雜表層下一類主要的地震波動現象。特別是對于南方碳酸鹽巖山區和西部山前帶，由于風化層很薄，且風化層常與下覆的高速層地形走勢一致，很容易導致多次反射折射波的產生。可以充分利用多次反射折射波旅行時公式準確計算風化層厚度，來約束菲涅體層析反演結果，以提高其準確性。

為解決層析反演的多解性問題，這里引入多次反射折射波，多次反射折射波是復雜表層下一類主要的地震波動現象，可以通過其旅行時公式來精確計算風化層厚度，約束菲涅爾體層析成像結果，該方法目前未見相應研究文獻。

發明內容

本發明目的是針對現有技術存在的問題，提供一種精確計算風化層厚度，約束菲涅爾體層析成像結果的基于多次反射折射波來約束的三維地震菲涅爾體旅行時層析成像方法。

本發明具體技術方案：

(1)通過原始地震記錄拾取初至波時間。

(2)建立離散模型，利用規則網格把表層模型離散成若干立方體單元，用網格節點處的速度值表示整個模型速度的變化。

(3)正向計算初至波旅行時，根據程函方程，使用基于水平集的GMM(GroupMarchingMethod)波前擴展算法，從震源開始，逐步計算離散介質網格節點上的波前傳播時間。

(4)反向確定射線路徑，利用正向步驟計算出的網格節點上的波前傳播時間，從接收點開始，向震源方向逐單元追蹤射線路徑。

(5)計算菲涅爾體，先求出菲涅爾體半徑，再以射線為中心軸線，用菲涅爾體半徑確定菲涅爾體空間分布。下式是計算菲涅爾體半徑的近似式：

R(l)≈l(L-l)fLs(l)]]>①

式中，L是激發點與接收點之間的射線長度；f為地震波主頻；l為從激發點到待計算菲涅爾體半徑處的射線長度，s(l)為該處的平均慢度，R(l)為該處的菲涅爾體半徑。

(6)求解層析反演方程，利用菲涅爾體空間及其能流密度的分布，建立初至走時殘差與網格節點慢度修正量之間滿足的線性方程。下式是每對激發點和接受點可獲得的反演方程：