一种基于三维高斯束射线追踪和频率域合成地震记录方法

摘要

本发明涉及一种基于三维高斯束射线追踪和频率域合成地震记录方法，其包括以下步骤：1）利用普通射线追踪的方法进行运动学追踪，获取射线路径和运动学特征；2）利用高斯射线束进行动力学追踪，计算出动力学特征；3）在频域进行合成地震记录。由于频率域进行合成地震记录可以考虑基于Futterman方程的衰减算法，可以考虑基于频率的格林函数，也可以考虑耦合射线理论的弱各向异性模型，所以可以较常规方法更加精细的描述地震波场的动力学特征，使利用射线理论合成的地震记录接近于波动理论的精度。本发明可以方便地计算射线振幅、相位移等信息，可有效地应用于合成记录制作、保幅叠前深度偏移、波形层析反演等领域。

主权项

1.一种基于三维高斯束射线追踪和频率域合成地震记录方法，其包括以下步骤：1）利用普通射线追踪的方法进行运动学追踪，获取射线路径和运动学特征，即根据地震波的传播规律确定地震波在实际地层中传播的射线路径；2）利用高斯射线束进行动力学追踪，计算出动力学特征；3）在频域进行合成地震记录的计算，具体过程为：3.1）对于某一种类型的波，计算从震源开始，由射线参数规定的充分密集的射线系统，并从初值或两点射线追踪及动态射线追踪的结果中取出与每一射线相应的量A(O_s)、q(O_s)、p(O_s)、v(O_s)并确定其中，A(O_s)是射线O_s处的复值振幅因子，q(O_s)和p(O_s)是射线在O_s处的方向因子，控制反射和透射波的传播方向，v(O_s)射线在O_s处的速度，是高斯射线的权函数；3.2）对同一条中心射线分别确定不同检波点S处的射线中心坐标(s,n)，同时确定相因子T(S,O_s)，并取其实部和虚部；3.3）给定频率间隔Δf，在某一频率范围f₁-f₂内计算相应与时间Re[T(S,O_s)]的离散频谱，并储存在数组中；3.4）在3.2）做完后，得到的是某一高斯射线束对所有有关检波点的贡献，分别以离散频谱的形式储存在有关各道中，然后返回到步骤3.1）中计算另一高斯射线束对各道的贡献，把结果叠加起来，直至同一种基波高斯射线束作完；接着再计算进行另一种基波的波场，直到把所有的基波高斯射线束都作完，所得的是各道反射系数序列在频域中的结果，以离散谱的形式储存于各道中；3.5）在所有基波高斯射线束作完后，输入时间信号；3.6）根据输入信号的形式，以等时间间隔Δt在某一时间范围内对其进行取样，得到离散时间信号，进行快速傅氏变换后得到信号离散频谱；3.7）将步骤3.6）中的信号离散频谱分别与步骤3.3）中各道反射系数序列中的离散频谱相乘后，再进行反傅氏变换IFFT，得到时域形式的合成地震记录。