一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法及系统

摘要

一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法及系统，该方法在弹性波逆时偏移方法基础上进行了改进，可直接以多分量地震资料为输入，在反演的框架下，通过在偏移的不同步骤采用不同的波场延拓算子以及新的成像条件，从而实现基于反演的多分量地震资料偏移成像。本发明将反演的思想引入弹性波逆时偏移中，与常规弹性波逆时偏移相比可获得高精度、高分辨率、高信噪比、振幅保真的叠前深度偏移剖面；能有效克服横波极性反转造成的同相轴相消干涉，且在完整地保持纵横波矢量特性、振幅以及相位特性的同时，有效地消除纵横波之间串扰造成的偏移假象，提高了成像的精度，可应用到各种复杂介质模型的多分量地震资料偏移中，且成像剖面明确，便于后期地质解译。

主权项

一种多分量地震资料最小二乘逆时偏移成像方法，其特征在于包括以下步骤：(a)：读取预设参数、给定的背景模型及观测的多炮多分量地震记录D＝(D^x,D^y,D^z)，确定进行偏移成像的多分量地震记录；(b)：针对每一炮，在该炮对应炮点位置设置震源子波，基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程，利用上述给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓，获得该炮的每一个时刻的震源波场，该震源波场包含矢量纵波震源波场，从而获得每一炮对应的震源波场；(c)：针对每一炮，首先对与该炮对应的观测的多分量地震记录进行预处理，之后同样基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程，对该炮的经过预处理的多分量地震记录进行波场逆时延拓，获得该炮的每一个时刻的检波点波场，该检波点波场包含矢量纵波检波点波场和矢量横波检波点波场；在相同的时刻，对于该炮的震源波场以及检波点波场应用成像条件，获得该炮的单炮偏移剖面；进而获得每一炮对应的单炮偏移剖面；将所有炮的单炮偏移剖面进行叠加，获得初始偏移剖面，也即第0次迭代的偏移剖面所述的预处理具体为：其中，t表示波的传播时间；(d)：针对每一炮，在该炮对应炮点位置设置震源子波，基于各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程。利用(a)中给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓，获得该炮的背景波场；利用(c)中所述的初始偏移剖面I₀、所述的该炮的背景波场以及(a)中给定的背景模型，构建该炮的虚拟震源；基于带有所述虚拟震源的各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程，利用给定的背景模型对该炮点进行波正向延拓，获得该炮的反偏移波场，对该炮的反偏移波场进行记录采样，获得该炮的多分量反偏移记录；进而获得每一炮对应的多分量反偏移记录，所有炮的多分量反偏移记录构成了初始多分量反偏移记录，也即第0次迭代的多分量反偏移记录此时，设置当前的迭代次数为i＝0；(e)：设置当前的迭代次数i＝i+1，基于第i‑1次迭代所得到的所述偏移剖面和第i‑1次迭代所得到的所述多分量反偏移记录进行反演迭代；在第i次迭代中，针对每一炮，利用第i‑1次迭代所得到的该炮的多分量反偏移记录d_i‑1和与该炮对应的观测的多分量地震记录计算该炮的多分量残差记录，进而获得所有炮的多分量残差记录所述的利用第i‑1次迭代所得到的该炮的多分量反偏移记录d_i‑1和与该炮对应的观测的多分量地震记录计算该炮的多分量残差记录具体为：(f)：针对每一炮，首先对该炮的多分量残差记录进行预处理，之后同样基于各向同性介质纵横波分解的弹性波方程，对经过预处理的多分量残差记录进行波场逆时延拓获得该炮的每一个时刻的检波点波场，该检波点波场包含矢量纵波检波点波场和矢量横波检波点波场；在相同的时刻，对于该炮的检波点波场以及该炮的由步骤(b)得到的震源波场应用所述成像条件，获得该炮的单炮梯度剖面；进而获得每一炮对应的单炮梯度剖面；将所有炮的单炮梯度剖面进行叠加，获得本次迭代的梯度剖面，也即第i次迭代的梯度剖面所述的对该炮的多分量残差记录进行预处理具体为：(g)：利用最优化反演算法，构建第i次迭代的下降方向剖面(h)：针对每一炮，在该炮对应炮点位置设置震源子波，同样基于各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程，利用(a)中给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓，获得该炮的背景波场；利用步骤(g)中所获得的第i次迭代的下降方向剖面r_i、该炮的背景波场以及给定的背景模型，构建该炮的虚拟震源；基于带有所述虚拟震源的各向同性介质纵横波耦合的弹性波方程，利用给定的背景模型对该炮点进行波场正向延拓，获得该炮的反偏移波场，对该炮的反偏移波场进行记录采样，获得该炮的多分量扰动反偏移记录；进而获得每一炮对应的多分量扰动反偏移记录，所有炮的多分量扰动反偏移记录构成了第i次迭代的多分量扰动反偏移记录再利用步长公式计算本次迭代的优化步长α_i；所述的步长公式为所述方程(4)中，求和变量k包含笛卡尔坐标的x，y和z三个方向；x_s表示震源点位置，x_r表示检波点位置；(i)：利用步骤(h)得到的优化步长α_i及步骤(g)得到的下降方向剖面r_i，更新第i次迭代的偏移剖面I_i＝I_i‑1+α_ir_i；利用优化步长及步骤(h)得到的多分量扰动反偏移记录δd_i，更新第i次迭代的多分量反偏移记录d_i＝d_i‑1+α_iδd_i；所述更新第i次迭代的偏移剖面I_i＝I_i‑1+α_ir_i具体为：所述更新第i次迭代的多分量反偏移记录d_i＝d_i‑1+α_iδd_i具体为：(j)：第i次迭代完后，计算第i次迭代的目标泛函值f_i，判断当前迭代是否满足收敛标准，如果满足则输出最新的偏移剖面为最终的偏移剖面I＝(I^pp,I^ps)；否则重复步骤(e)至(i)，直至获得最终偏移剖面；所述计算第i次迭代的目标泛函值f_i具体为：所述方程(7)中，求和变量k包含笛卡尔坐标的x，y和z三个方向；x_s表示震源点位置，x_r表示检波点位置；所述的收敛标准具体为：所述方程(8)中，theshold表示迭代停止的阈值标准，通常选取0.00001。