逆时偏移成像方法及装置
阅读说明：本技术 逆时偏移成像方法及装置 (Reverse time migration imaging method and device ) 是由 苏勤 徐兴荣 曾华会 刘伟明 王靖 刘梦丽 臧胜涛 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种逆时偏移成像方法及装置,该方法包括：获取野外采集的地震数据,对地震数据进行叠前预处理；利用地震数据建立速度模型；按照地震数据的采集坐标,从叠前预处理后的地震数据中抽取原始炮集；利用速度模型和原始炮集开展逆时偏移；利用逆时偏移成像条件构建逆时偏移成像结果,所述逆时偏移成像条件由时间和局部构造斜率共同约束。本申请可以保证了地震资料有效信号不被伤害,从而得到较好保幅性的剖面,可以获取针对岩性目标体的保幅成像结果。(The application discloses a reverse time migration imaging method and a device, wherein the method comprises the following steps: acquiring seismic data acquired in the field, and performing prestack preprocessing on the seismic data; establishing a velocity model by using the seismic data; extracting an original shot set from the seismic data after pre-stack preprocessing according to the acquisition coordinates of the seismic data; carrying out reverse time migration by using a speed model and an original shot set; reverse time migration imaging results are constructed using reverse time migration imaging conditions that are jointly constrained by time and local construction slopes. The method and the device can ensure that the seismic data effective signals are not damaged, thereby obtaining a section with better amplitude preservation performance and obtaining an amplitude preservation imaging result aiming at the lithologic target body.)
技术领域
本申请涉及石油天然气地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种逆时偏移成像方法及装置。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
近年来，随着油气勘探目标的日趋复杂化，传统的地震成像方法已经无法实现对这些复杂勘探目标的精确成像，因此，人们将目光逐渐转向基于波动方程的更高精度的偏移算法。基于单程波的波动方程偏移算法较之传统的基于射线类深度偏移算法，具有更高的精度，它利用波动方程的傍轴近似理论实现波场的外推，在特定的角度下可以实现很好的成像，但是当地层接近甚至超过90度的时候，单程波波动方程偏移算法同样不能获得好的成像。而基于双程波的叠前逆时深度偏移算法却突破了地层倾角的限制，能够很好的对复杂地表、复杂地下地质构造实现更加精确的成像。
逆时偏移成像方法虽然具有非常高的成像精度，但其巨大的计算量、存储量及I/O开销使得该方法并没有很快实现工业化。随着近年来计算机硬件技术的不断发展，特别是图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)技术的发展突破了限制逆时偏移技术发展的瓶颈，使得逆时偏移成像方法逐渐实现了工业化发展。
逆时偏移的实现，通常有两个重要步骤：首先，在时间域实现震源和接收点波场的外推；其次，利用合理的成像条件构建最终成像结果。传统逆时偏移成像方法通常采用基于零延迟的互相关成像条件来构建成像结果，如下面公式(1)所示：
但零延迟互相关成像条件通常会产生大量的低频噪音。因为基于零延迟互相关的成像条件是以波的传播时间为单一的判断标准，凡是震源正向外推波场与接收点逆时外推波场传播时间总和相等的位置均可以成像。其实沿着波传播的整条射线路径，都符合而震源正向外推波场与接收点反向外推波场传播时间总和相等的条件，应用互相关成像条件后均会产生成像。由于传统互相相关成像条件仅以时间为判断成像的唯一标准，因此，如果传播时间总和相等的任意方向正向外推波场和反向外推波场相遇，那么此处就会有成像值；而相关成像条件按照时间值在像空间对成像值互相关之后，具有相同波场传播时间总和的那些成像位置将得到相干加强，其它位置就会相干抵消，于是可以得到成像点，这些成像点与波场的角度无关，所以就会产生噪音。
传统互相关成像条件的主要缺陷就是它们忽略了外推后地震波场的局部构造的空间相干性，而是单一的依靠波场的外推时间进行成像，从而导致了无关的成像点之间在相同的时间产生成像，因而形成了低频噪音。这些低频噪音可以在波场传播过程中消除，可以在成像后采用滤波类方法消除，也可以在应用成像条件时消除，然而，不管在哪个环节消除低频噪音，都会或多或少伤害到有效信号，从而破坏地震资料的保幅性。
发明内容
本申请实施例提供一种逆时偏移成像方法，用以消除了低频噪音，同时保证了地震资料有效信号不被伤害，从而得到较好保幅性的剖面，可以获取针对岩性目标体的保幅成像结果，该方法包括：
获取野外采集的地震数据，对地震数据进行叠前预处理；利用地震数据建立速度模型；按照地震数据的采集坐标，从叠前预处理后的地震数据中抽取原始炮集；利用速度模型和原始炮集开展逆时偏移；利用逆时偏移成像条件构建逆时偏移成像结果，所述逆时偏移成像条件由时间和局部构造斜率共同约束。
本申请实施例还提供一种逆时偏移成像装置，用以消除了低频噪音，同时保证了地震资料有效信号不被伤害，从而得到较好保幅性的剖面，可以获取针对岩性目标体的保幅成像结果，该装置包括：
获取模块，用于获取野外采集的地震数据，对地震数据进行叠前预处理；模型构建模块，用于利用获取模块获取的地震数据建立速度模型；炮集抽取模块，用于按照获取模块获取的地震数据的采集坐标，从叠前预处理后的地震数据中抽取原始炮集；逆时偏移成像模块，用于利用模型构建模块构建的速度模型和炮集抽取模块抽取的原始炮集开展逆时偏移；逆时偏移成像模块，还用于利用逆时偏移成像条件构建逆时偏移成像结果，所述逆时偏移成像条件由时间和局部构造斜率共同约束。
本申请实施例中，改进了传统的逆时偏移成像条件，除了外推时间以外，增加了局部构造斜率属性，利用时间和局部构造斜率双属性约束构建了逆时偏移成像条件，利用改进的逆时偏移成像条件来构建成像结果，则发生在相同时间的无用成像可以被有效区分，从而有效分辨出具体需要构建成像结果的成像点，从而在应用逆时偏移成像条件的过程中，实现对低频噪音的有效压制，同时也保证了地震资料有效信号不被伤害，从而得到较好保幅性的剖面，可以获取针对岩性目标体的保幅成像结果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本申请实施例中一种逆时偏移成像方法的流程图；
图2为本申请实施例中一种单斜的深度-速度模型的示意图；
图3为在利用传统的互相关成像条件得到模型数据成像结果上，采用二阶拉普拉斯滤波后，得到的逆时偏移成像结果的示意图；
图4为利用本申请实施例中提供的逆时偏移成像方法得到的逆时偏移成像结果的示意图；
图5为图3中竖直线标注位置的波场信息；
图6为图4中竖直线标注位置的波场信息；
图7为本申请实施例中一种逆时偏移成像装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。
本申请实施例提供了一种逆时偏移成像方法，如图1所示，该方法包括步骤101至步骤105：
步骤101、获取野外采集的地震数据，对地震数据进行叠前预处理。
叠前预处理包括静校正处理、叠前去噪处理和提频处理，在本申请实施例的一种实现方式中，可以先对地震数据开展静校正处理，以消除近地表影响；之后对经过静校正处理的地震数据开展保真的叠前去噪处理；再对经过叠前去噪处理的地震数据开展提频处理，以提高地震数据的分辨率。
需要说明的是，静校正处理、叠前去噪处理和提频处理三种处理方法可以以任意顺序执行，比如说，可以如上述先执行静校正处理，再叠前去噪处理，最后提频处理，还可以先叠前去噪处理，再提频处理，最后静校正处理，对于上述三者的执行顺序，在此不做限定。
步骤102、利用地震数据建立速度模型。
可以采用常规的Kirchhoff积分法叠前深度偏移方法建立速度模型，当前已有成熟的技术介绍如何建立速度模型，对于其方法，在此不再赘述。
示例性的，构建的速度模型如图2所示。
步骤103、按照地震数据的采集坐标，从叠前预处理后的地震数据中抽取原始炮集。
地震数据的采集坐标也即地震数据的实际野外坐标。
可以采用现有技术中提供的方法抽取原始炮集，在此不做赘述。
步骤104、利用速度模型和原始炮集开展逆时偏移。
步骤105、利用逆时偏移成像条件构建逆时偏移成像结果，逆时偏移成像条件由时间和局部构造斜率共同约束。
发明人在研究中发现，如果同时利用时间和局部构造斜率两个属性作为逆时偏移成像条件来构建成像结果，那么发生在相同时间的无用成像就会被有效区分，基于上述研究发现，构建了由时间和局部构造斜率双属性共同约束的逆时偏移成像条件。
具体的，逆时偏移成像条件通过如下方法得到：在四维坐标下，分别对震源和接收点波场进行局部倾斜叠加，以分解震源函数和接收点波场函数在每一成像点的局部构造斜率和时间，得到震源函数分解结果和接收点波场函数分解结果；利用震源函数分解结果和接收点波场函数分解结果构建由时间和局部构造斜率共同约束的逆时偏移成像条件。
其中，分解震源函数在每一成像点的局部构造斜率和时间，得到的震源函数分解结果为：
S(t,X)＝∫WS(p,t,X)dp (2)
分解接收点波场函数在每一成像点的局部构造斜率和时间，得到的接收点波场函数分解结果为：
R(t,X)＝∫WR(p,t,X)dp (3)
其中，t为表示垂向深度的时间坐标；X为横向坐标；S(t,X)表示震源；R(t,X)表示接收点波场；WS表示按照局部构造斜率分解后的震源函数；WR表示按照局部构造斜率分解后的接收点波场函数；p表示成像点处局部构造斜率。
利用震源函数分解结果和接收点波场函数分解结果构建的由时间和局部构造斜率共同约束的逆时偏移成像条件为：
I(X)＝∫∫Ws(p,t,X)WR(p,t,X)dpdt (4)
其中，I(X)表示逆时偏移成像结果。
上述方程(4)描述的逆时偏移成像条件是利用每一成像点处时间和空间的相干性将外推波场分解成局部分量实现的。将外推波场分解为局部分量可以采用很多种方法，例如curvelet变换或seislet变换等，本申请实施例中则采用了局部倾斜叠加的方法对震源和接收点波场进行了分解。
为了更清楚的看到本申请实施例提供的逆时偏移成像条件与传统互相关成像条件的区别，将(2)式和(3)式分别带入传统互相关成像条件方程(1)中，便得到：
I(X)＝∫[∫Ws(p,t,X)dp][∫WR(p,t,X)dp]dt (5)
对比上述方程(4)和(5)便可以看出本申请实施例的逆时偏移成像条件和传统互相关成像条件的区别：方程(4)描述的逆时偏移成像条件中，每一个成像点的波场在进行互相关时都考虑了各自波场的局部构造斜率参数p，此种情况下，波在不同方向的传播是有区别的；而方程(5)描述的传统互相关成像条件中，并没有充分考虑波沿着不同方向的传播，只是对波场中重叠的部分进行了成像，所有方向的波重叠在一个数据体中，这便是低频噪音的主要来源。
利用传统的互相关逆时偏移成像条件构建逆时偏移成像结果，然后采用拉普拉斯滤波消除低频噪音，得到如图3所示的逆时偏移成像结果，图3中部以竖直线标注位置的波场信息如图5所示。
利用本申请实施例提供的逆时偏移成像条件构建逆时偏移成像结果，直接进行成像，得到如图4所示的逆时偏移成像结果，图4中部以竖直线标注位置的波场信息如图6所示。
对比图2和图4，可以清晰的看到应用本申请提供的逆时偏移成像条件得到的逆时偏移成像结果与传统互相关条件得到的逆时偏移成像结果之间的区别，从这些对比图中可以看到，利用本申请实施例中逆时偏移成像条件得到的成像结果明显优于传统互相关成像条件得到的成像结果，且保真性更好，特别是对强反射界面上方的构造识别能力更加强大。
本申请实施例中，改进了传统的逆时偏移成像条件，除了外推时间以外，增加了局部构造斜率属性，利用时间和局部构造斜率双属性约束构建了逆时偏移成像条件，利用改进的逆时偏移成像条件来构建成像结果，则发生在相同时间的无用成像可以被有效区分，从而有效分辨出具体需要构建成像结果的成像点，从而在应用逆时偏移成像条件的过程中，实现对低频噪音的有效压制，同时也保证了地震资料有效信号不被伤害，从而得到较好保幅性的剖面，可以获取针对岩性目标体的保幅成像结果。
本申请实施例还提供了一种逆时偏移成像装置，如图7所示，该装置700包括获取模块701、模型构建模块702、炮集抽取模块703和逆时偏移成像模块704。
其中，获取模块701，用于获取野外采集的地震数据，对地震数据进行叠前预处理。
模型构建模块702，用于利用获取模块701获取的地震数据建立速度模型。
炮集抽取模块703，用于按照获取模块701获取的地震数据的采集坐标，从叠前预处理后的地震数据中抽取原始炮集。
逆时偏移成像模块704，用于利用模型构建模块702构建的速度模型和炮集抽取模块703抽取的原始炮集开展逆时偏移。
逆时偏移成像模块704，还用于利用逆时偏移成像条件构建逆时偏移成像结果，逆时偏移成像条件由时间和局部构造斜率共同约束。
在本申请实施例的一种实现方式中，获取模块701，用于：
对地震数据开展静校正处理；
对经过静校正处理的地震数据开展叠前去噪处理；
对经过叠前去噪处理的地震数据开展提频处理。
在本申请实施例的一种实现方式中，逆时偏移成像模块704，用于：
在四维坐标下，分别对震源和接收点波场进行局部倾斜叠加，以分解震源函数和接收点波场函数在每一成像点的局部构造斜率和时间，得到震源函数分解结果和接收点波场函数分解结果；
利用震源函数分解结果和接收点波场函数分解结果构建由时间和局部构造斜率共同约束的逆时偏移成像条件。
在本申请实施例的一种实现方式中，逆时偏移成像模块704分解震源函数在每一成像点的局部构造斜率和时间，得到的震源函数分解结果为：S(t,X)＝∫WS(p,t,X)dp；分解接收点波场函数在每一成像点的局部构造斜率和时间，得到的接收点波场函数分解结果为：R(t,X)＝∫WR(p,t,X)dp；其中，t为表示垂向深度的时间坐标；X为横向坐标；S(t,X)表示震源；R(t,X)表示接收点波场；WS表示按照局部构造斜率分解后的震源函数；WR表示按照局部构造斜率分解后的接收点波场函数；p表示成像点处局部构造斜率。
在本申请实施例的一种实现方式中，逆时偏移成像模块704利用震源函数分解结果和接收点波场函数分解结果构建的由时间和局部构造斜率共同约束的逆时偏移成像条件为：I(X)＝∫∫Ws(p,t,X)WR(p,t,X)dpdt；其中，I(X)表示逆时偏移成像结果。
本申请实施例中，改进了传统的逆时偏移成像条件，除了外推时间以外，增加了局部构造斜率属性，利用时间和局部构造斜率双属性约束构建了逆时偏移成像条件，利用改进的逆时偏移成像条件来构建成像结果，则发生在相同时间的无用成像可以被有效区分，从而有效分辨出具体需要构建成像结果的成像点，从而在应用逆时偏移成像条件的过程中，实现对低频噪音的有效压制，同时也保证了地震资料有效信号不被伤害，从而得到较好保幅性的剖面，可以获取针对岩性目标体的保幅成像结果。
本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现步骤101至步骤105及其各种实现方式所述的任一方法。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行步骤101至步骤105及其各种实现方式所述的任一方法的计算机程序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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