一種TTI介質(zhì)穩(wěn)定的qP波逆時偏移方法技術(shù)

一種TTI介質(zhì)穩(wěn)定的qP波逆時偏移方法，它涉及地震勘探資料處理技術(shù)領(lǐng)域，它的發(fā)明專利技術(shù)內(nèi)容為：在現(xiàn)有TTI介質(zhì)較穩(wěn)定qP波方程基礎(chǔ)上導(dǎo)出帶正則化項的qP波方程，然后進(jìn)行自適應(yīng)的正則化參數(shù)選擇：其中，θ、φ分別為地層的傾角和方位角。它在現(xiàn)有穩(wěn)定qP傳播算子基礎(chǔ)上，對qP波方程加入正則化項，在不增加過多計算量和儲存量情況下，得到更加穩(wěn)定的qP波方程，使得TTI介質(zhì)RTM對模型的適應(yīng)性更廣，增加了算法的實用性；利用地層傾角和方位角信息，自動確定正則化系數(shù)的大小，無需人工過多干預(yù)，使得正則化方程在處理實際資料時更加穩(wěn)健。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種TTI介質(zhì)穩(wěn)定的qP波逆時偏移方法
：本專利技術(shù)涉及地震勘探資料處理
，具體涉及一種TTI介質(zhì)穩(wěn)定的qP波逆時偏移方法。
技術(shù)介紹
：在TTI介質(zhì)中穩(wěn)定的傳播qP波是TTIRTM當(dāng)前能否實用化關(guān)鍵，也是研究熱點問題。當(dāng)前TTI介質(zhì)中穩(wěn)定的qP波傳播算子研究主要有以下兩種思路：(1)從彈性波方程出發(fā)。直接從各向異性介質(zhì)彈性波方程出發(fā)，做聲學(xué)近似得到和彈性波方程對應(yīng)的擬聲波方程，這樣得到的方程保留了原彈性波方程系統(tǒng)大部分特征，比如在滿足一定邊界條件的情況下，保持彈性勢能和動能總和的守恒性，這會加強(qiáng)方程求解時候的穩(wěn)定性。但同時與彈性波對應(yīng)的qP波方程仍然比較復(fù)雜，求解起來效率比較低下，這與聲學(xué)近似的初衷有些違背。在與彈性波對應(yīng)的擬聲波方程基礎(chǔ)上，可以忽略角度導(dǎo)數(shù)項，得到近似方程，但是該方程中僅包含一階微分算子，無法用普通的一階中心差分格式穩(wěn)定求解該方程，這對于逆時偏移來說較為不利；(2)從頻散關(guān)系出發(fā)。TTI介質(zhì)中的qP波方程還可以從耦合的頻散關(guān)系導(dǎo)出。但是，從頻散關(guān)系導(dǎo)出的qP波方程對原彈性波方程系統(tǒng)改造過大，無法保持彈性波系統(tǒng)良好的特征。比如由于中間變量選取不合適，某些由頻散關(guān)系導(dǎo)出的方程傳播過程中即使邊值條件滿足，也無法保持系統(tǒng)的勢能和動能總和守恒，這會使得數(shù)值求解極不穩(wěn)定。為了使得由頻散關(guān)系導(dǎo)出方程數(shù)值求解穩(wěn)定，可以對聲學(xué)近似做某些妥協(xié)，即引入有限橫波速度，得到所謂的有限橫波方程。有限橫波方程求解更加穩(wěn)定，但是也有其自身的問題，比如殘余橫波能量比聲學(xué)近似方程更加強(qiáng)烈，求解計算量也較大。另外，有限橫波方程能加強(qiáng)求解穩(wěn)定性，但也不能保證絕對穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
：本專利技術(shù)的目的是提供一種TTI介質(zhì)穩(wěn)定的qP波逆時偏移方法，它在現(xiàn)有穩(wěn)定qP傳播算子基礎(chǔ)上，對qP波方程加入正則化項，在不增加過多計算量和儲存量情況下，得到更加穩(wěn)定的qP波方程，使得TTI介質(zhì)RTM對模型的適應(yīng)性更廣，增加了算法的實用性；利用地層傾角和方位角信息，自動確定正則化系數(shù)的大小，無需人工過多干預(yù)，使得正則化方程在處理實際資料時更加穩(wěn)健。為了解決
技術(shù)介紹
所存在的問題，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：A、帶正則化項TTI介質(zhì)中qP波方程；(a)由彈性波方程導(dǎo)出qP波方程對于TTI介質(zhì)中做聲學(xué)近似后的彈性波方程為：其中微分算子的定義為：C11，C13以及C33為剛度系數(shù)，θ，分別為地層傾角以及方位角，及為方向偏導(dǎo)數(shù)，vx，vy，vz為速度分量，σ11，σ33為應(yīng)力分量。對于TTI介質(zhì)中聲學(xué)近似后的方程(1)，為了計算效率，忽略其中有關(guān)角度的導(dǎo)數(shù)項，那么(1)變?yōu)椋涸诿芏葹?的假設(shè)下，其對應(yīng)的二階方程可以寫為：(b)由頻散關(guān)系導(dǎo)出qP波方程；利用如下的頻散關(guān)系導(dǎo)出對應(yīng)的有限橫波方程：其中，ω為圓頻率，vpx，vpz為qP波x以及z方向的qP波速度，vpn為qP波nmo速度。vsz為qS波在z方向上的速度，k′x，k′y以及k′z分別為空間三個方向上的波數(shù)。v為選取的參考速度。引入適當(dāng)?shù)闹虚g波場變量后，其對應(yīng)的有限橫波方程為：其中，(c)帶正則化項的穩(wěn)定的qP波方程在各向同性聲波方程求解過程中，一種抗頻散的優(yōu)化方程，通過修改聲波方程對應(yīng)的頻散關(guān)系，得到抗頻散方程，其實施步驟如下：對于各向同性介質(zhì)中聲波方程：平面波解得形式為：對于帶正則化項各向同性介質(zhì)中聲波方程：其對應(yīng)的平面波解為：注意到：則(10)可以寫作：在求解TTI介質(zhì)中qP波方程時候，引入正則化項，對不穩(wěn)定解中無用的高波數(shù)成分做適當(dāng)?shù)乃p，得到更加穩(wěn)定的方程。為了描述簡潔，將(6)重寫為：加入正則化項后，(13)可以變?yōu)椋浩渲笑沂钦齽t化系數(shù)，可以驗證，求解(14)比求解(13)波場中高波數(shù)的不穩(wěn)定成分更少，從而能使得TTI介質(zhì)RTM在處理實際資料時適用性更強(qiáng)。對于方程(4)也可以采用加入正則化項的思想構(gòu)建穩(wěn)定的傳播方程。B、自適應(yīng)的正則化參數(shù)選擇：從(14)可以看出，正則化參數(shù)的選取對最終波場計算結(jié)果有很大的影響，為了能夠使得算法在處理實際資料時更加穩(wěn)健，利用如下的方式自適應(yīng)的計算正則化系數(shù)：其中，θ、分別為地層的傾角和方位角。本專利技術(shù)具有以下有益效果：它在現(xiàn)有穩(wěn)定qP傳播算子基礎(chǔ)上，對qP波方程加入正則化項，在不增加過多計算量和儲存量情況下，得到更加穩(wěn)定的qP波方程，使得TTI介質(zhì)RTM對模型的適應(yīng)性更廣，增加了算法的實用性；利用地層傾角和方位角信息，自動確定正則化系數(shù)的大小，無需人工過多干預(yù)，使得正則化方程在處理實際資料時更加穩(wěn)健。附圖說明：圖1為本專利技術(shù)提出的單炮TTI介質(zhì)qP波RTM計算流程圖。具體實施方式：本具體實施方式采取以下技術(shù)方案：A、帶正則化項TTI介質(zhì)中qP波方程；(a)由彈性波方程導(dǎo)出qP波方程對于TTI介質(zhì)中做聲學(xué)近似后的彈性波方程為：其中微分算子的定義為：C11，C13以及C33為剛度系數(shù)，θ，分別為地層傾角以及方位角，及為方向偏導(dǎo)數(shù)，vx，vy，vz為速度分量，σ11，σ33為應(yīng)力分量。對于TTI介質(zhì)中聲學(xué)近似后的方程(1)，為了計算效率，忽略其中有關(guān)角度的導(dǎo)數(shù)項，那么(1)變?yōu)椋涸诿芏葹?的假設(shè)下，其對應(yīng)的二階方程可以寫為：(b)由頻散關(guān)系導(dǎo)出qP波方程；利用如下的頻散關(guān)系導(dǎo)出對應(yīng)的有限橫波方程：引入適當(dāng)?shù)闹虚g波場變量后，其對應(yīng)的有限橫波方程為：其中，(c)帶正則化項的穩(wěn)定的qP波方程在各向同性聲波方程求解過程中，一種抗頻散的優(yōu)化方程，通過修改聲波方程對應(yīng)的頻散關(guān)系，得到抗頻散方程，其實施步驟如下：對于各向同性介質(zhì)中聲波方程：平面波解得形式為：對于帶正則化項各向同性介質(zhì)中聲波方程：其對應(yīng)的平面波解為：注意到：則(10)可以寫作：在求解TTI介質(zhì)中qP波方程時候，引入正則化項，對不穩(wěn)定解中無用的高波數(shù)成分做適當(dāng)?shù)乃p，得到更加穩(wěn)定的方程。為了描述簡潔，將(6)重寫為：加入正則化項后，(13)可以變?yōu)椋浩渲笑沂钦齽t化系數(shù)，可以驗證，求解(14)比求解(13)波場中高波數(shù)的不穩(wěn)定成分更少，從而能使得TTI介質(zhì)RTM在處理實際資料時適用性更強(qiáng)。對于方程(4)也可以采用加入正則化項的思想構(gòu)造穩(wěn)定的傳播方程。B、自適應(yīng)的正則化參數(shù)選擇：從(14)可以看出，正則化參數(shù)的選取對最終波場計算結(jié)果有很大的影響，為了能夠使得算法在處理實際資料時更加穩(wěn)健，利用如下的方式自適應(yīng)的計算正則化系數(shù)：其中，θ、分別為地層的傾角和方位角。本具體實施方式具有以下有益效果：它在現(xiàn)有穩(wěn)定qP傳播算子基礎(chǔ)上，對qP波方程加入正則化項，在不增加過多計算量和儲存量情況下，得到更加穩(wěn)定的qP波方程，使得TTI介質(zhì)RTM對模型的適應(yīng)性更廣，增加了算法的實用性；利用地層傾角和方位角信息，自動確定正則化系數(shù)的大小，無需人工過多干預(yù)，使得正則化方程在處理實際資料時更加穩(wěn)健。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種TTI介質(zhì)穩(wěn)定的qP波逆時偏移方法，其特征在于它的主要技術(shù)內(nèi)容為：(A)、帶正則化項TTI介質(zhì)中qP波方程；(a)由彈性波方程導(dǎo)出qP波方程對于TTI介質(zhì)中做聲學(xué)近似后的彈性波方程為：ρ∂vx∂t=d1(σ11)+d3(σ33-σ11)]]>(1)其中微分算子的定義為：對于TTI介質(zhì)中聲學(xué)近似后的方程(1)，為了計算效率，忽略其中有關(guān)角度的導(dǎo)數(shù)項，那么(1)變?yōu)椋?rho;∂vx∂t=d1(σ11)]]>ρ∂vy∂t=d2(σ11)]]>????(3)]]>ρ∂vz∂t=d3(σ33)]]>∂tσ11σ33=C11C13C13C33dT1(vx)+dT2(vy)dT3(vz)]]>在密度為1的假設(shè)下，其對應(yīng)的二階方程可以寫為：∂2σH∂t2=vp2[(1+2ϵ)(d1Td1(σH)+d2Td2(σH))+(1+2δ)d3Td3(σH)]]]>????(4)]]>∂2σv∂t2=vp2[(1+2δ)(d1Td1(σH)+d2Td2(σH))+d3Td3(σH)]]]>(b)由頻散關(guān)系導(dǎo)出qP波方程；Flecter(2009)提出利用如下的頻散關(guān)系導(dǎo)出對應(yīng)的有限橫波方程：ω4=[(vpx2+vsz2)(kx′2+ky′2)+(vpz2+vsz2)kz′2]ω2-vpx2vsz2(kx′2+ky′2)2-]]>????(5)]]>vpz2vsz2kz′4+[vpz2(vpn2-vpx2)-vsz2(vpn2+vpz2)](kx′2+ky′2)kz′2]]>引入適當(dāng)?shù)闹虚g波場變量后，其對應(yīng)的有限橫波方程為：∂2p∂t2=[vp2(1+2ϵ)H2+vsz2H1]p+[vp2-vsz2]H1q]]>????(6)]]>∂2q∂t2=[(1+2δ)vp2-vsz2]H2p+(vp2H1+vsz2H2)q]]>其中，H1=sin2θcos2φ∂2∂x2+sin2θsin2φ∂2∂y2+cos2θ∂2∂z2+]]>sin2θsin2φ∂2∂x∂y+sin2θsinφ∂2∂y∂z+sin2θcosφ∂2∂x∂z]]>H2=∂2∂x2+∂2∂y2+∂2∂z2-H1]]>(c)帶正則化項的穩(wěn)定的qP波方程在各向同性聲波方程求解過程中，Liu(2008)提出了一種抗頻散的優(yōu)化方程，通過修改聲波方程對應(yīng)的頻散關(guān)系，得到抗頻散方程，其基本思想如下：對于各向同性介質(zhì)中聲波方程：1c02∂2p∂2t=▿2p---(7)]]>平面波解得形式為：p=aei(ωt±k→x)---(8)]]>對于帶正則化項各向同性介質(zhì)中聲波方程：1c02∂2p∂2t=▿2p+σv∂∂t▿2p---(9)]]>其對應(yīng)的平面波解為：p=e-σ2k2c0tei[1-σ2k24]ωt±k→x]---(10)]]>注意到：1-σ2k24≈1---(11)]]>則(10)可以寫作：p=e-σ2k2c0tei[ωt±k→x]---(12)]]>在求解TT...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種TTI介質(zhì)穩(wěn)定的qP波逆時偏移方法，其特征在于它的主要實施步驟為：(A)、導(dǎo)出帶正則化項TTI介質(zhì)中qP波方程；(a)由彈性波方程導(dǎo)出qP波方程對于TTI介質(zhì)中做聲學(xué)近似后的彈性波方程為：其中微分算子的定義為：C11、C13以及C33為剛度系數(shù)，θ、分別為地層傾角以及方位角，及為方向偏導(dǎo)數(shù)，vx、vy、vz為速度分量，σ11、σ33為應(yīng)力分量；對于TTI介質(zhì)中聲學(xué)近似后的方程(1)，為了計算效率，忽略其中有關(guān)角度的導(dǎo)數(shù)項，那么(1)變?yōu)椋涸诿芏葹?的假設(shè)下，其對應(yīng)的二階方程可以寫為：(b)由頻散關(guān)系導(dǎo)出qP波方程利用如下的頻散關(guān)系導(dǎo)出對應(yīng)的有限橫波方程：其中ω為圓頻率，vpx、vpz分別為qP波x以及z方向的qP波速度，vpn為qP波nmo速度，vsz為qS波在z方向上的速度，k′x、k′y以及k′z分別為空間三個方向上的波數(shù)；引入中間波場變量后，對應(yīng)的有限橫波方程為：其中，(c)帶正則化項的穩(wěn)定的qP波方程在各...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周陽，
申請(專利權(quán))人：上海青鳳致遠(yuǎn)地球物理地質(zhì)勘探科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31