基于多次反射折射波約束的三維菲涅爾體旅行時層析成像方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于油氣勘探地震資料處理領域，是一種地震資料表層速度建模的有效方 法。 現有技術
[0002] 目前，近地表速度建模方法有多種，室外施工方法主要有小折射、微測井等，室內 主要有基于勘探炮集記錄初至的層析反演等，但送些表層建模方法在復雜表層下都有相應 的局限性，如小折射施工要求地形平坦，有一個穩定的連續折射界面等，送在山地和黃±堀 等復雜地區都是無法滿足的；微測井盡管比較準確，但成本太高。
[0003] 層析成像是目前精度較高的復雜表層速度建模方法，特別是菲涅爾體旅行時層析 成像方法，其菲涅爾體路徑相當于物理路徑，更合乎地震波實際傳播規律，提高了反演穩定 性和分辨率，但該方法也是在線性近似的前提下反演得到的，其反演結果必然存在多解性 或錯誤結果。
[0004] 菲涅爾體層析成像主要包括初至拾取、初始模型建立和反演等步驟，成像的目的 是獲取有關的近地表信息，比如風化層厚度等，從而計算出準確的靜校正量。從理論上講， 反演問題是一個非線性問題，菲涅爾體層析反演也不例外，但在實際計算中，各種反演方法 都假設其為一線性模型，送樣可W簡化算法，減少工作量，但同時給反演帶來多解性或錯誤 結果。
[0005] 多次反射折射波是復雜表層下一類主要的地震波動現象。特別是對于南方碳酸鹽 巖山區和西部山前帶，由于風化層很薄，且風化層常與下覆的高速層地形走勢一致，很容易 導致多次反射折射波的產生。可W充分利用多次反射折射波旅行時公式準確計算風化層厚 度，來約束菲涅體層析反演結果，W提高其準確性。
[0006] 為解決層析反演的多解性問題，送里引入多次反射折射波，多次反射折射波是復 雜表層下一類主要的地震波動現象，可W通過其旅行時公式來精確計算風化層厚度，約束 菲涅爾體層析成像結果，該方法目前未見相應研究文獻。

【發明內容】

[0007] 本發明目的是針對現有技術存在的問題，提供一種精確計算風化層厚度，約束菲 涅爾體層析成像結果的基于多次反射折射波來約束的Η維地震菲涅爾體旅行時層析成像 方法。
[000引本發明具體技術方案：
[0009] (1)通過原始地震記錄拾取初至波時間。
[0010] (2)建立離散模型，利用規則網格把表層模型離散成若干立方體單元，用網格節點 處的速度值表示整個模型速度的變化。
[0011] (3)正向計算初至波旅行時，根據程函方程，使用基于水平集的GMM(Group MarchingMethod)波前擴展算法，從震源開始，逐步計算離散介質網格節點上的波前傳播 時間。
[0012] (4)反向確定射線路徑，利用正向步驟計算出的網格節點上的波前傳播時間，從接 收點開始，向震源方向逐單元追蹤射線路徑。
[0013] (5)計算菲涅爾體，先求出菲涅爾體半徑，再W射線為中必軸線，用菲涅爾體半徑 確定菲涅爾體空間分布。下式是計算菲涅爾體半徑的近似式：
[0014]
①
[0015] 式中，L是激發點與接收點之間的射線長度；f為地震波主頻；1為從激發點到待計 算菲涅爾體半徑處的射線長度，s(l)為該處的平均慢度，R(l)為該處的菲涅爾體半徑。
[0016] (6)求解層析反演方程，利用菲涅爾體空間及其能流密度的分布，建立初至走時殘 差與網格節點慢度修正量之間滿足的線性方程。下式是每對激發點和接受點可獲得的反演 方程：
[0017]
②
[001引其中，Δti是第i條射線對應的走時殘差；ΛSk是第k個單元的慢度增量，可W用 該單元節點上的慢度增量表示，從而把該式整理成節點慢度增量與走時殘差的關系式；《k 是反映各單元能流密度大小的權系數，且
ωk可通過對一條菲涅耳體內各處 的影響因子歸一化得到。
[0019] (7)將第（2)步的速度模型換成第（6)步的速度模型，重復第（2)-(6)步多次（優 選8-12次），即可得到最終的層析速度模型。
[0020] (8)創新性的利用多次反射折射波旅行時公式來計算某控制點風化層厚度。多次 反射折射波旅行時公式表示為：
[0021]
⑨
[0022] 其中；時間間隔At和表層結構參數VI，V2,可W通過微測井或多次反射折射波炮 集記錄來求取Vi,V2。
[0023] 上述方案中還包括；（9)根據層析模型需要，重復第做步，計算多個控制點的風 化層厚度，實現精確控制層析模型風化層厚度要求。
[0024] 發明的效果
[00巧]采用基于多次反射折射波約束的Η維地震菲涅爾體旅行時層析成像方法能夠比 較準確的獲取近地表的速度模型，其主要優勢和特點包括W下幾點：
[0026] 第一、技術效果的可靠性。多次反射折射波可W精確求取風化層厚度，解決了層析 反演在近地表多解性問題，使反演速度模型更加精確。
[0027] 第二、操作簡單易實現。該方法流程及計算簡單，運算速度快，適合用于Η維地震 資料處理。
【附圖說明】
[0028]圖1一種基于多次反射折射波約束的Η維菲涅爾體旅行時層析成像方法實施例 的流程圖。
[0029]圖2為菲涅爾體層析反演速度模型。
[0030] 圖3為基于多次反射折射波約束的菲涅爾體層析反演速度模型。
[0031] 圖4為縱線121線菲涅爾層析靜校正后疊加結果。
[0032] 圖5為縱線121線基于多次反射折射波約束的菲涅爾體層析靜校正后疊加結果。
【具體實施方式】
[0033] 下面通過優化實施例對本發明技術方案做進一步說明。
[0034] (1)通過原始地震記錄拾取初至波時間。
[0035] (2)建立離散模型，利用規則網格把表層模型離散成若干立方體單元，用網格節點 處的速度值表示整個模型速度的變化。
[0036] 0)正向計算初至波旅行時，根據程函方程，使用基于水平集的GMM(Group MarchingMethod)波前擴展算法，從震源開始，逐步計算離散介質網格節點上的波前傳播 時間。
[0037] (4)反向確定射線路徑，利用正向步驟計算出的網格節點上的波前傳播時間，從接 收點開始，向震源方向逐單元追蹤射線路徑。
[003引 妨計算菲涅爾體，先求出菲涅爾體半徑，再W射線為中必軸線，用菲涅爾體半徑 確定菲涅爾體空間分布。下式是計算菲涅爾體半徑的近似式：
[0039]
①
[0040] 式中，L是激發點與接收點之間的射線長度；f為地震波主頻；1為從激發點到待計 算菲涅爾體半徑處的射線長度，s(l)為該處的平均慢度，R(l)為該處的菲涅爾體半徑。
[0041] (6)求解層析反演方程，利用菲涅爾體空間及其能流密度的分布，建立初至走時殘 差與網格節點慢度修正量之間滿足的線性方程。下式是每對激發點和接受點可獲得的反演 方程：
[0042]
②
[0043] 其中，Δti是第i條射線對應的走時殘差；ΛSk是第k個單元的慢度增量，可W 用該單元節點上的慢度增量