本申請涉及(ji)油氣勘探，尤其(qi)涉及(ji)一種基于三(san)維層(ceng)外推法的頻變復(fu)旅行時計(ji)算方法。

背景技術：

1、地震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)正(zheng)演方法(fa)是(shi)地震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)層析和(he)偏(pian)移成(cheng)像(xiang)的核心技(ji)(ji)術之一，它為(wei)(wei)二(er)者提供(gong)(gong)描述地震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)傳播的方法(fa)技(ji)(ji)術。地震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)正(zheng)演技(ji)(ji)術分(fen)為(wei)(wei)波(bo)(bo)動(dong)理(li)(li)論(lun)(lun)和(he)射(she)線理(li)(li)論(lun)(lun)兩大類。波(bo)(bo)動(dong)理(li)(li)論(lun)(lun)主要依據求解波(bo)(bo)動(dong)方程實現地震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)正(zheng)演。射(she)線理(li)(li)論(lun)(lun)通過高頻近(jin)似(si)或者有限(xian)頻近(jin)似(si)方式實現地震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)正(zheng)演。射(she)線方法(fa)因其高效性(xing)而在工業應(ying)用(yong)中得到廣泛應(ying)用(yong)。基于射(she)線理(li)(li)論(lun)(lun)的地震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)正(zheng)演主要要求計算(suan)旅行(xing)時場，它為(wei)(wei)層析和(he)深度偏(pian)移成(cheng)像(xiang)提供(gong)(gong)基礎。

2、在(zai)油氣(qi)地(di)震勘探中(zhong)，含(han)(han)油氣(qi)介質(zhi)引(yin)起的(de)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)減效應是油氣(qi)資(zi)源(yuan)的(de)重要特征。在(zai)射線(xian)理論中(zhong)，描(miao)述吸(xi)(xi)收(shou)(shou)衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)減效應依靠頻變(bian)復旅(lv)(lv)行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)場。現有旅(lv)(lv)行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)場計(ji)(ji)算方法主要針對非吸(xi)(xi)收(shou)(shou)衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)減介質(zhi)的(de)實(shi)旅(lv)(lv)行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)場，無法計(ji)(ji)算得到頻變(bian)復旅(lv)(lv)行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)場。同時(shi)(shi)(shi)，由于(yu)地(di)震波(bo)在(zai)實(shi)際介質(zhi)中(zhong)的(de)傳(chuan)播是三(san)維(wei)的(de)，為了更好(hao)地(di)進行(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)析反演和(he)疊(die)前深度成(cheng)像，需計(ji)(ji)算得到三(san)維(wei)頻變(bian)復旅(lv)(lv)行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)場。但是吸(xi)(xi)收(shou)(shou)衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)減介質(zhi)包含(han)(han)兩個介質(zhi)參數，這就導致計(ji)(ji)算三(san)維(wei)頻變(bian)復旅(lv)(lv)行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)場所需內(nei)存(cun)較大，計(ji)(ji)算效率較低。

技術實現思路

1、為至(zhi)少在一定程度上(shang)克服(fu)相(xiang)關技術中無法(fa)直(zhi)接計(ji)(ji)算(suan)三維頻(pin)變復(fu)旅行時(shi)場，且計(ji)(ji)算(suan)所需內存(cun)較大(da)的(de)問(wen)題，本申請提供一種(zhong)基于三維層(ceng)外推法(fa)的(de)頻(pin)變復(fu)旅行時(shi)計(ji)(ji)算(suan)方法(fa)。

2、本申請的(de)方案如下：

3、一種(zhong)基于三維層外推法(fa)的(de)頻變復旅行時計算方法(fa)，包括：

4、s1、將地震波傳播的(de)(de)(de)三維空間(jian)劃分(fen)為多層，每(mei)層中具(ju)有多個呈網格狀分(fen)布的(de)(de)(de)待(dai)計算頻變復旅行時的(de)(de)(de)點；

5、s2、以(yi)地震波起始層(ceng)為(wei)(wei)已推進(jin)層(ceng)，以(yi)地震波沿已推進(jin)層(ceng)傳播方向上(shang)的下一層(ceng)為(wei)(wei)待推進(jin)層(ceng)；

6、s3、將(jiang)(jiang)地(di)震波(bo)起(qi)始點的旅(lv)行時和耗散旅(lv)行時設置為(wei)0，并(bing)將(jiang)(jiang)地(di)震波(bo)起(qi)始點作(zuo)為(wei)推進起(qi)點，將(jiang)(jiang)所述推進起(qi)點設置為(wei)第一狀(zhuang)態(tai)；

7、s4、將(jiang)推(tui)進(jin)(jin)起點(dian)在已(yi)推(tui)進(jin)(jin)層中的(de)相鄰點(dian)，推(tui)進(jin)(jin)起點(dian)在待推(tui)進(jin)(jin)層中的(de)對(dui)應點(dian)，以及對(dui)應點(dian)的(de)相鄰點(dian)作(zuo)為(wei)推(tui)進(jin)(jin)起點(dian)的(de)第(di)一類相鄰點(dian)，將(jiang)所(suo)(suo)述推(tui)進(jin)(jin)起點(dian)的(de)第(di)一類相鄰點(dian)設置(zhi)為(wei)第(di)二(er)狀態，將(jiang)所(suo)(suo)述已(yi)推(tui)進(jin)(jin)層和所(suo)(suo)述待推(tui)進(jin)(jin)層中的(de)其余點(dian)設置(zhi)為(wei)第(di)三狀態；

8、s5、基(ji)于預(yu)設(she)的(de)三維(wei)地震速度模型(xing)和品質因子模型(xing)，以(yi)及推進起點的(de)旅(lv)行時和耗散(san)旅(lv)行時，計算推進起點的(de)第一類相鄰點的(de)旅(lv)行時和耗散(san)旅(lv)行時；

9、s6、將處于第二狀(zhuang)態(tai)中旅(lv)行時最小的點更新(xin)為當前推(tui)(tui)進(jin)點，將所(suo)述當前推(tui)(tui)進(jin)點更新(xin)為第一狀(zhuang)態(tai)；

10、s7、將當前(qian)推進(jin)點所在層中的相(xiang)鄰點，以及當前(qian)推進(jin)點在已推進(jin)層/待推進(jin)層中的對(dui)應點作為當前(qian)推進(jin)點的第二類相(xiang)鄰點；

11、s8、基于(yu)所述(shu)三(san)維(wei)地震速度模(mo)型和品質因子(zi)模(mo)型，以及當(dang)前推進點(dian)的(de)(de)旅(lv)(lv)行(xing)時和耗(hao)散(san)旅(lv)(lv)行(xing)時，計算并更新當(dang)前推進點(dian)的(de)(de)第(di)二類相鄰點(dian)的(de)(de)旅(lv)(lv)行(xing)時和耗(hao)散(san)旅(lv)(lv)行(xing)時；

12、s9、重復(fu)執行步驟s6-s8，直至(zhi)已推(tui)進(jin)層和(he)待推(tui)進(jin)層中全部點(dian)的狀態均(jun)更新(xin)為第一狀態；

13、s10、將(jiang)當(dang)前待(dai)推進(jin)(jin)層(ceng)(ceng)(ceng)更新為下一循(xun)環中的(de)(de)(de)已推進(jin)(jin)層(ceng)(ceng)(ceng)，將(jiang)下一循(xun)環中的(de)(de)(de)已推進(jin)(jin)層(ceng)(ceng)(ceng)中旅行時(shi)最小的(de)(de)(de)點(dian)更新為下一循(xun)環中的(de)(de)(de)推進(jin)(jin)起點(dian)，并設置為第一狀(zhuang)態，重復執行步驟s4-s9，直至完(wan)成三維空間中全(quan)部(bu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)推進(jin)(jin)；

14、s11、根(gen)據地(di)震波傳播的(de)(de)(de)三維空(kong)間中各點(dian)的(de)(de)(de)旅(lv)(lv)行時(shi)和(he)耗(hao)散旅(lv)(lv)行時(shi)得到各點(dian)的(de)(de)(de)頻(pin)變復旅(lv)(lv)行時(shi)，根(gen)據各點(dian)的(de)(de)(de)頻(pin)變復旅(lv)(lv)行時(shi)確定地(di)震波傳播的(de)(de)(de)三維空(kong)間的(de)(de)(de)頻(pin)變復旅(lv)(lv)行時(shi)場(chang)。

15、優選(xuan)地(di)，計(ji)算當前(qian)點的(de)旅行時(shi)，包括：

16、在當前點周(zhou)圍各方向上的面(mian)中確定(ding)計(ji)算面(mian)；所述(shu)計(ji)算面(mian)的四個(ge)頂點的狀(zhuang)態(tai)為第(di)一狀(zhuang)態(tai)或第(di)二狀(zhuang)態(tai)；

17、設地(di)震(zhen)波(bo)通(tong)過(guo)所述(shu)計算面傳(chuan)播到(dao)當前點(dian)，通(tong)過(guo)梯度下降法求解地(di)震(zhen)波(bo)起始位置(zhi)在所述(shu)計算面的(de)對應(ying)位置(zhi)的(de)坐標(biao)；

18、根(gen)據所述(shu)計(ji)算面(mian)的(de)四個頂(ding)點(dian)的(de)坐標和(he)旅行(xing)時(shi)，計(ji)算地(di)震波(bo)起始位(wei)置(zhi)在(zai)所述(shu)計(ji)算面(mian)的(de)對(dui)應位(wei)置(zhi)的(de)旅行(xing)時(shi)；

19、根據所述計算面的(de)(de)四個頂(ding)點的(de)(de)坐標和旅行時(shi)，以及(ji)地震波起始(shi)位置(zhi)在所述計算面的(de)(de)對應位置(zhi)的(de)(de)坐標和旅行時(shi)，計算當前(qian)點的(de)(de)旅行時(shi)。

20、優選地，計算(suan)當前(qian)點(dian)的(de)耗散旅行時，包括：

21、根據所述計算(suan)面的(de)四個(ge)頂點的(de)坐標和耗(hao)散旅行時，計算(suan)地震波起(qi)始位置在所述計算(suan)面的(de)對應位置的(de)耗(hao)散旅行時；

22、根據所述計算(suan)面的四個頂(ding)點的坐標(biao)和(he)耗散(san)旅(lv)行時，以及地震波起始位置(zhi)在所述計算(suan)面的對應位置(zhi)的坐標(biao)和(he)耗散(san)旅(lv)行時，計算(suan)當前點的耗散(san)旅(lv)行時。

23、優選地，若計算(suan)面為多個，則取各計算(suan)面得(de)到(dao)的當(dang)前點的旅(lv)行時中(zhong)的最小(xiao)值作為當(dang)前點最終(zhong)的旅(lv)行時。

24、優選地，將地震(zhen)波傳播的三維空間劃(hua)分為多層，包括(kuo)：

25、將(jiang)地震波傳播的最淺位置和最深位置之間(jian)的三維空間(jian)劃分為(wei)多(duo)層。

26、優選地，三維空間中全部層的推進，包括：

27、以地震波起始(shi)層為起點，向下推進到地震波傳播的(de)最深位置的(de)所在層；

28、在地震波傳播的最(zui)深位置的所(suo)在層進(jin)行折返，向上推(tui)進(jin)到地震波傳播的最(zui)淺位置的所(suo)在層；

29、在地震波傳播的最淺位(wei)置的所(suo)在層進行折(zhe)返向下推進到地震波起始層，完成(cheng)三維空間(jian)中全部層的推進。

30、優選地(di)，推進起點(dian)的第一(yi)類(lei)相(xiang)鄰(lin)點(dian)中，推進起點(dian)在(zai)已推進層中的相(xiang)鄰(lin)點(dian)包括：推進起點(dian)的前、后、左、右、左前、右前、左后和右后的相(xiang)鄰(lin)點(dian)；

31、推(tui)進(jin)起點在待(dai)推(tui)進(jin)層(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)的對應點為(wei)推(tui)進(jin)起點在待(dai)推(tui)進(jin)層(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)上(shang)下(xia)對應的點；

32、對應(ying)點的相鄰(lin)點包(bao)括：對應(ying)點的前、后、左(zuo)、右、左(zuo)前、右前、左(zuo)后和右后的相鄰(lin)點。

33、優選地，當(dang)前(qian)推(tui)進點(dian)的(de)第二類(lei)相(xiang)(xiang)鄰(lin)點(dian)中(zhong)(zhong)，當(dang)前(qian)推(tui)進點(dian)所在層中(zhong)(zhong)的(de)相(xiang)(xiang)鄰(lin)點(dian)包括：當(dang)前(qian)推(tui)進點(dian)的(de)前(qian)、后、左、右(you)的(de)相(xiang)(xiang)鄰(lin)點(dian)；

34、當(dang)前(qian)推(tui)進點(dian)在已(yi)推(tui)進層/待(dai)推(tui)進層中的對應點(dian)為當(dang)前(qian)推(tui)進點(dian)在已(yi)推(tui)進層/待(dai)推(tui)進層中上下對應的點(dian)。

35、優選地(di)，當前點周圍各方(fang)向上的面包括：當前點的前、后、左、右、上和(he)下(xia)6個(ge)方(fang)向上，每個(ge)方(fang)向上各4個(ge)面。

36、本(ben)申請提供的(de)(de)技術(shu)(shu)方(fang)(fang)案(an)可以包括以下有(you)益效果：本(ben)技術(shu)(shu)方(fang)(fang)案(an)中(zhong)，針對常規旅行(xing)時(shi)計(ji)算(suan)方(fang)(fang)法無法考慮(lv)油氣引起的(de)(de)吸收衰減效應以及三(san)(san)維(wei)介質計(ji)算(suan)內存(cun)消(xiao)耗(hao)高(gao)的(de)(de)問題(ti)，首先將地震波(bo)傳播的(de)(de)三(san)(san)維(wei)空(kong)間(jian)劃分為多(duo)層，使每層中(zhong)具有(you)多(duo)個待計(ji)算(suan)頻(pin)變復旅行(xing)時(shi)的(de)(de)點(dian)，然后(hou)由(you)地震波(bo)起始(shi)(shi)層開(kai)始(shi)(shi)逐(zhu)層向外推進(jin)(jin)，以在(zai)向外推進(jin)(jin)過(guo)程中(zhong)逐(zhu)漸(jian)(jian)得到地震波(bo)傳播的(de)(de)三(san)(san)維(wei)空(kong)間(jian)中(zhong)各(ge)點(dian)的(de)(de)頻(pin)變復旅行(xing)時(shi)，通過(guo)逐(zhu)漸(jian)(jian)向外推進(jin)(jin)的(de)(de)方(fang)(fang)式降低計(ji)算(suan)內存(cun)消(xiao)耗(hao)。本(ben)技術(shu)(shu)方(fang)(fang)案(an)可利用(yong)三(san)(san)維(wei)速度(du)模型和品質因子(zi)模型計(ji)算(suan)三(san)(san)維(wei)頻(pin)變復旅行(xing)時(shi)場，且(qie)克服計(ji)算(suan)所(suo)需內存(cun)較(jiao)大的(de)(de)問題(ti)。

37、應當理解(jie)的(de)是，以(yi)上的(de)一般(ban)描述和(he)后文(wen)的(de)細節描述僅是示例(li)性和(he)解(jie)釋性的(de)，并不能(neng)限(xian)制本申請。

技術特征：

1.一種基于(yu)(yu)三維層外推法的頻變復旅行時計(ji)算(suan)方法，其特征在于(yu)(yu)，包括：

2.根據權(quan)利要求1所述的(de)方法(fa)，其特征在于，計算(suan)當前點的(de)旅行(xing)時(shi)，包括(kuo)：

3.根(gen)據權利要求2所述(shu)的方法，其(qi)特(te)征在(zai)于(yu)，計算當前點的耗散旅行時，包(bao)括：

4.根據權利(li)要(yao)求2所述的(de)(de)方法，其特征在于，若(ruo)計算(suan)面(mian)為(wei)多個，則取各計算(suan)面(mian)得(de)到的(de)(de)當前(qian)點的(de)(de)旅(lv)行時(shi)中的(de)(de)最(zui)(zui)小值作為(wei)當前(qian)點最(zui)(zui)終的(de)(de)旅(lv)行時(shi)。

5.根據權利(li)要求1所述的方(fang)法，其特(te)征在于，將地震波傳(chuan)播(bo)的三維空間劃分為多層，包括：

6.根(gen)據權(quan)利要求5所述的方法，其特征(zheng)在于，三維空間中全部層的推進，包(bao)括：

7.根據權(quan)利(li)要求1所述(shu)的(de)方(fang)法，其特征在于(yu)，推(tui)進(jin)起點(dian)(dian)的(de)第一(yi)類相(xiang)鄰(lin)點(dian)(dian)中，推(tui)進(jin)起點(dian)(dian)在已推(tui)進(jin)層中的(de)相(xiang)鄰(lin)點(dian)(dian)包括：推(tui)進(jin)起點(dian)(dian)的(de)前(qian)、后(hou)、左、右、左前(qian)、右前(qian)、左后(hou)和右后(hou)的(de)相(xiang)鄰(lin)點(dian)(dian)；

8.根據(ju)權利要求1所述(shu)的(de)方法，其特征在于，當前推進(jin)(jin)點(dian)的(de)第二類(lei)相(xiang)鄰(lin)點(dian)中，當前推進(jin)(jin)點(dian)所在層中的(de)相(xiang)鄰(lin)點(dian)包括：當前推進(jin)(jin)點(dian)的(de)前、后、左、右的(de)相(xiang)鄰(lin)點(dian)；

9.根據(ju)權利要求(qiu)1所述的(de)方(fang)法(fa)，其特征在于(yu)，當前點(dian)周圍各(ge)方(fang)向(xiang)上(shang)的(de)面(mian)包括：當前點(dian)的(de)前、后、左、右、上(shang)和下6個方(fang)向(xiang)上(shang)，每個方(fang)向(xiang)上(shang)各(ge)4個面(mian)。

技術總結
本申請油氣勘探技術領域，尤其涉及一種基于三維層外推法的頻變復旅行時計算方法。本技術方案中，針對常規旅行時計算方法無法考慮油氣引起的吸收衰減效應以及三維介質計算內存消耗高的問題，首先將地震波傳播的三維空間劃分為多層，使每層中具有多個待計算頻變復旅行時的點，然后由地震波起始層開始逐層向外推進，以在向外推進過程中逐漸得到地震波傳播的三維空間中各點的頻變復旅行時，通過逐漸向外推進的方式降低計算內存消耗。本技術方案可利用三維速度模型和品質因子模型計算三維頻變復旅行時場，且克服計算所需內存較大的問題。

技術研發人員：胡江濤,王子龍,王興建,陳昌凱,宋明軍
受保護的技術使用者：成都理工大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19