专利名称：一种耦合透射系数的地震偏移方法
技术领域：
本发明涉及一种地震偏移方法，特别是关于一种适用于石油勘探复杂构造成像中耦合透射系数的地震偏移方法。
背景技术：
基于单程波动方程的频率-波数域波场延拓技术已成为研究复杂构造地区地震偏移的有力工具，它可以提供准确的运动学信息，但是不能提供准确的动力学信息，即不能实现真振幅偏移。影响真振幅偏移的因素主要有几何扩散、地震Q衰减和透射损失。目前， 真振幅偏移在几何扩散和地震Q衰减方面已经有很多的研究成果，到今天已形成商业化的地震偏移技术序列，但是地震偏移技术发展的这么多年间很少考虑透射效应给真振幅偏移带来的影响。透射效应是指地震波传播经过地下介质时发生的透射和反射导致真振幅的损失。透射效应在复杂构造情况下尤为明显，例如盐丘、陡峭断裂带地层、推覆体等复杂地质结构构成很强的横向速度变化和地层倾角变化，透射效应将直接影响地震偏移成像的振幅精度，以至于对后期的AVO分析(振幅随偏移距变化)或者AVA分析(振幅随角度变化) 的反演结果的准确性也有一定的影响。目前，进行单程波动方程真振幅校正的补偿方法主要有三类第一类是补偿地震波几何扩散导致的振幅衰减，第二类是补偿地震波传播过程中介质吸收作用导致的振幅损失，第三类是补偿地震波传播过程中反射/透射导致的振幅损失。其中，前两类通常基于Kirchhoff方法比较得出振幅校正因子，因此在复杂构造勘探条件下依然会遇到 KirchhofT方法所固有的缺点，如多路径和高频近似等，最终导致计算精度的降低。透射损失的补偿，现有方法是首先利用有限差分方法进行模拟和逆时偏移计算出透射和反射系数，然后进一步在偏移过程中进行补偿。这种方法需要两次偏移，计算量巨大。随着油气勘探的不断深入和勘探程度的不断提高，石油勘探的目标已逐步转向复杂隐蔽储层，复杂沉积环境下的储层具有厚度薄、岩性高度非均质、有效储层分布分散、岩石物理关系复杂和储层岩性对比弱等特征，对于这样复杂的岩性构造，透射效会更加明显，因此考虑透射效应的地震偏移技术就显得非常必要。

发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够更加准确的获得地震偏移振幅，计算量小且适用于地质复杂构造的耦合透射系数的地震偏移方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种耦合透射系数的地震偏移方法， 包括以下步骤1)以地表为起始点划分不同的深度层，即将待勘探的地下介质按照不同的深度间隔划分，针对地震波的单程波动方程，将待勘探地下介质的不同深度间隔假设为不同的水平薄板，所述水平薄板的厚度为待勘探地下介质的深度间隔，即沿着待勘探方向形成一系列垂直于地震波主传播方向不同厚度的水平薄板，且相邻所述水平薄板之间的间距为零；2)从Lippmann-Schwinger积分方程出发,通过建立任一所述水平薄板闭合区域Ω中地震波场的上边界!^和下边界Γ2的积分方程，求解所述Lippmann-Schwinger方程；3) 针对所述水平薄板的下边界Γ2的透射效应，在闭合区域Ω的下边界「2建立的边界积分方程；4)针对所述水平薄板间及所述水平薄板上、下边界的透射和反射效应，求解地震偏移波场u(kx, ζ+Δ z) = T(kzl, kz2 ；z)E[u(kx, z)],式中，T(kzl，kz2 ；z)为深度为z处的透射系数，E[u(kx，z)]为传播算子。所述步骤4)中的深度为z处的透射系数T (kzl，kz2 ；z)
2kT(kzl,kz2;z) = ~~zj—式中，kzl是闭合区域的边界Γ\处的垂直波数，kz2为下边界Γ2以下非均匀介质的垂直波数。所述步骤4)中的传播算子E[u(kx，Z)]为EK夂,z)] = [u(kx, zl) + -^F(kx, Zj)]exp(/1Z1AZ)式中，Δ ζ为水平薄板的厚度，kzl是边界Γ I处的垂直波数，i表示虚数单位，u为地震波场，k0为参考波数，Z1为深度值，F(kx，Z1)为权速度波场，kx是水平波数。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明通过推导计算得出地下介质勘探不同深度处的透射系数，并得到经透射系数校正后的地震偏移振幅，与常规的地震偏移方法相比，能够更加准确的获得地震偏移振幅，有助于后续的振幅反演工作，如 AVO反演或者AVA反演，实现复杂介质中的地震偏移振幅的透射损失补偿。2、本发明的振幅透射校正是基于波动方程，计算精度高，克服了常规方法的多路径和高频近似等缺点。3、本发明通过建立水平薄板的边界积分方程考虑地震波的传播问题，使得地震波在传播过程中因透射导致的振幅损失的补偿与偏移同步进行，具有很高的计算效率，计算精度高。本发明可以广泛应用于石油勘探复杂构造成像的地震偏移技术中。


图I是本发明的任意一水平薄板的结构示意图；图2是本发明在不同频率情况下计算的透射系数和理论计算的透射系数的比较示意图，其中，横坐标是入射角度，单位是度，纵坐标是透射系数，横向速度对比P = 1，垂向速度比为O. 8，粗实线为理论的透射系数，加号表示频率为5Hz计算的透射系数，圆圈表示频率为20Hz计算的透射系数；图3是本发明不同横向速度对比情况下计算的透射系数和理论计算的透射系数的比较示意图，横坐标表示入射角度，纵坐标表示透射系数，计算频率为20Hz，垂向速度比为O. 8, P为不同横向速度对比值,加号表示P = O. 4,短线表示p = 0. 6,细长线表示P =
O.8，粗实线为理论的透射系数；图4是本发明不同垂向速度比的情况下计算的透射系数和理论计算的透射系数的比较示意图，横坐标表示入射角度，纵坐标表示透射系数，计算频率为20Hz, ratio为不同垂向速度比，分别取值为0.3，0.6和O. 9，虚线表示本发明计算得到的透射系数，粗实线表示理论的透射系数。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明的耦合透射系数的地震偏移方法，包括以下步骤I、将待勘探的复杂非均匀地下介质，以地表为起始点向着待勘探的方向划分为不同的深度层，即将待勘探的地下介质按照不同的深度间隔划分为不同深度层，针对地震波的单程波动方程，可以将待勘探地下介质的不同深度间隔假设为不同的水平薄板，水平薄板的厚度为待勘探地下介质的深度间隔，即可以认为沿着待勘探方向形成一系列垂直于地震波主传播方向不同厚度的水平薄板，且相邻水平薄板的间距为零。如图I所示，将待勘探的方向定义为ζ轴，任一水平薄板均可以构成一左右边界趋向⑴的闭合区域Ω，闭合区域Ω之间充满非均匀介质，闭合区域Ω包括位于水平薄板的顶面的上边界(深度值为Z1),位于水平薄板底面的下边界Γ2 (深度值为ζ2)，以及延伸到无穷远处的左边界和右边界Γ 水平薄板的厚度Δζ = Z2-ZjZ2 > Z1),V(r)为水平薄板的闭合区域Ω之间的速度分布，r为闭合区域Ω中的位置矢量。2、从Lippmann-Schwinger积分方程出发,通过建立水平薄板闭合区域Ω中地震波场的上边界Γ I和下边界Γ 2的积分方程,求解Lippmann-Schwinger方程。地震波沿着ζ轴向待勘探地下介质的方向传播时，地震波波场u(r)满足的标量 Helmholtz 方程为V2u(r) + k2u(r) = O(I)式中，波数k= ω/ν(Γ)，ω是地震波的传播频率，r= (χ,ζ)为位于下边界「2上的观测点，V2为拉普拉斯算子。在位置为Hr e Ω)处的地震波场波场u(r)可以分解为如下公式u(r) = Us1 (r) + Us2 (r)(2)式中，<(r)是闭合边界r = rvrvDr 产生的散射波场，边界积分方程 O)的为<(r)=f「G(ry)歷—咖(3)
,rLdndn _式中，5/洳表示边界Γ外向法向的差分，G(r，r ')为格林函数，r'是观测点的空间位置坐标，O)是闭合区域内非均匀介质导致的散射波场，O)满足的 Lipmann-Schwinger 积分方程为us2(r) = kl ^0(r')u(r')G(r,r')dr',(4)式中，k0 = ω/ν0为参考波数，V0为参考速度，0(r) = n2(r)_l是相对慢度扰动, n(r) = V0/V(r)为声波折射率，r' = U1 ,ζ')位于边界Γ i和闭合区域内的散射点。对于二维问题的格林函数可表示为=，其中ζ· = Λ/ΙΤ为虚数单位，戌”为零阶第一类Hankel函数。将公式⑶和⑷代入公式⑵中，得到广义Lippmann-Schwinger积分方程为
权利要求
1.一种耦合透射系数的地震偏移方法，包括以下步骤1)以地表为起始点划分不同的深度层，即将待勘探的地下介质按照不同的深度间隔划分，针对地震波的单程波动方程，将待勘探地下介质的不同深度间隔假设为不同的水平薄板，所述水平薄板的厚度为待勘探地下介质的深度间隔，即沿着待勘探方向形成一系列垂直于地震波主传播方向不同厚度的水平薄板，且相邻所述水平薄板之间的间距为零；2)从Lippmann-Schwinger积分方程出发,通过建立任一所述水平薄板闭合区域Ω中地震波场的上边界和下边界Γ2的积分方程,求解所述Lippmann-Schwinger方程；3)针对所述水平薄板的下边界Γ2的透射效应，在闭合区域Ω的下边界「2建立的边界积分方程；4)针对所述水平薄板间及所述水平薄板上、下边界的透射和反射效应，求解地震偏移波场u(kx, ζ+Δζ) = T (kzl, kz2 ；z)E[u (kx, z)],式中，T(kzl, kz2 ;z)为深度为z处的透射系数，E[u(kx, z)]为传播算子。
2.如权利要求I所述的一种耦合透射系数的地震偏移方法，其特征在于所述步骤4) 中的深度为z处的透射系数T(kzl，kz2 ；z)式中，kzl是闭合区域的边界^处的垂直波数，kz2为下边界Γ2以下非均匀介质的垂直波数。
3.如权利要求I或2所述的一种耦合透射系数的地震偏移方法，其特征在于所述步骤4)中的传播算子E[u(kx，z)]为EK&, z)] = [u(kx, z^) + ^F(kx, Zj)]exp(/lzlAz)式中，Λ z为水平薄板的厚度，kzl是边界^处的垂直波数，i表示虚数单位，u为地震波场，k0为参考波数，Z1为深度值，F(kx，zl)为权速度波场，kx是水平波数。
全文摘要
本发明涉及一种耦合透射系数的地震偏移方法，包括以下步骤1)以地表为起始点划分不同的深度层，即将待勘探的地下介质按照不同的深度间隔划分为不同深度层，并将待勘探地下介质的不同深度间隔假设为不同的水平薄板，所述水平薄板的厚度为待勘探地下介质的深度间隔；2)从Lippmann-Schwinger积分方程出发，通过建立任一所述水平薄板闭合区域Ω中地震波场的上边界Γ1和下边界Γ2的积分方程，求解所述Lippmann-Schwinger方程；3)由于所述水平薄板的下边界Γ2的透射效应，在闭合区域Ω的下边界Γ2建立的边界积分方程；4)由于所述水平薄板间及所述水平薄板上、下边界的透射和反射效应，求解地震偏移波场。本发明可以广泛应用于石油勘探复杂构造成像的地震偏移技术中。
文档编号G01V1/36GK102608659SQ20121008444
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者孙伟家, 符力耘 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所