一種利用波動方程獲取地震波路徑的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用波動方程獲取地震波路徑的方法，其包括以下步驟：1)給定初始參數(shù)；2)將待勘探的復(fù)雜非均勻地下介質(zhì)模型劃分為網(wǎng)狀格點(diǎn)；3)將震源置于模型的震源點(diǎn)S處，逐點(diǎn)計算整個空間內(nèi)所求頻段內(nèi)某個頻率下的地震波場；4)將震源置于模型的接收點(diǎn)R處，逐點(diǎn)計算整個空間內(nèi)所求頻段內(nèi)某個頻率下的地震波場；5)在頻率域內(nèi)，將同一頻率下在震源點(diǎn)S和接收點(diǎn)R處計算的地震波場相乘并與前一頻率下得到的相乘結(jié)果進(jìn)行累加；6)在所求頻段內(nèi)進(jìn)行頻率循環(huán)，若頻率循環(huán)完成，則存儲地震波路徑。本發(fā)明避免了傳統(tǒng)方法的高頻近似和多路徑問題，可以廣泛應(yīng)用于石油勘探復(fù)雜構(gòu)造的地震模擬、地震照明和地震偏移技術(shù)中。
【專利說明】一種利用波動方程獲取地震波路徑的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種石油勘探領(lǐng)域中的地震波路徑的獲取方法，特別是關(guān)于一種利用 波動方程獲取地震波路徑的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，地震波的路徑通常由Kirchhoff (克?；舴颍├碚撚嬎愕玫剑溥M(jìn)行高頻近 似，即認(rèn)為地震波能量集中在地下介質(zhì)兩點(diǎn)間的某條線上（稱為"射線"）。然而，實(shí)際上地 震波是有限頻帶的信號。根據(jù)Fermat (費(fèi)馬特）原理，地震波沿著旅行時最小的路徑傳播， 即地震波從震源點(diǎn)S傳播到接收點(diǎn)R所用時間最短的路徑。射線法借鑒最短路徑算法求出 震源和接收器兩點(diǎn)間最短的旅行時。實(shí)際中，由于地下介質(zhì)十分復(fù)雜，且計算地震波路徑時 需要對地下介質(zhì)進(jìn)行離散，即將地下介質(zhì)劃分成一系列的小單元并形成網(wǎng)格，因此，計算射 線路徑的精度與網(wǎng)格的大小或稀疏程度有密切的關(guān)系。另外，當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)較為復(fù)雜時，射線 路徑的計算會出現(xiàn)多路徑的問題，即從震源點(diǎn)S到接收點(diǎn)R地震波旅行時最小的路徑有兩 條或以上。精確計算地震波的傳播路徑對于理解地震波在復(fù)雜介質(zhì)中的傳播規(guī)律以及地震 偏移成像有著十分重要的意義。
[0003] 如前所述，計算地震波傳播路徑的方法大多基于Kirchhoff理論，其主要存在高 頻近似（實(shí)際中地震波為有限頻帶信號）和多路徑的問題。隨著我國油氣勘探的不斷深入 和勘探程度的不斷提高，石油勘探的目標(biāo)已逐步轉(zhuǎn)向復(fù)雜隱蔽儲層。這些復(fù)雜沉積環(huán)境下 的儲層具有厚度薄、巖性高度非均質(zhì)、有效儲層分布分散、巖石物理關(guān)系復(fù)雜和儲層巖性對 比弱等特征。傳統(tǒng)的地震波路徑計算方法無法滿足復(fù)雜構(gòu)造勘探的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種精確度更高、適用不同頻段地震波的可 廣泛應(yīng)用于復(fù)雜構(gòu)造勘探的利用波動方程計算地震波路徑的實(shí)現(xiàn)方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種利用波動方程獲取地震波路徑 的方法，包括以下步驟：1)給定初始參數(shù)，包括待勘探的復(fù)雜非均勻地下介質(zhì)模型、地震波 場的頻率以及震源點(diǎn)S和接收點(diǎn)R的空間位置；2)將待勘探的復(fù)雜非均勻地下介質(zhì)模型， 以地表為起始點(diǎn)向著待勘探的方向按照不同的深度間隔和水平間隔劃分為網(wǎng)狀格點(diǎn)；3) 將震源置于地下介質(zhì)模型的震源點(diǎn)S處，利用波動方程逐點(diǎn)計算整個空間內(nèi)所求頻段內(nèi)某 個頻率下震源點(diǎn)S處的地震波場U s (X，ω) ;4)將震源置于地下介質(zhì)模型的接收點(diǎn)R處，利 用波動方程逐點(diǎn)計算整個空間內(nèi)所求頻段內(nèi)某個頻率下接收點(diǎn)R處的地震波場u K(x，ω); 5)在頻率域內(nèi)，將同一頻率下震源點(diǎn)S處的地震波場us(χ，ω)和接收點(diǎn)R處的地震波場 %(X，ω)相乘并與前一頻率下得到的相乘結(jié)果進(jìn)行累加；6)在所求頻段內(nèi)進(jìn)行頻率循環(huán)， 即重復(fù)步驟3)-5):若頻率循環(huán)未完成，即未累加上所求頻段的最后一個頻率值，則返回步 驟3)繼續(xù)進(jìn)行計算；若頻率循環(huán)完成，即已累加上所求頻段的最后一個頻率值，則存儲地 震波路徑。
[0006] 所述步驟3)和4)中，所使用的波動方程為以下二者之一：

【權(quán)利要求】
1. 一種利用波動方程獲取地震波路徑的方法，包括以下步驟： 1) 給定初始參數(shù)，包括待勘探的復(fù)雜非均勻地下介質(zhì)模型、地震波場的頻率以及震源 點(diǎn)S和接收點(diǎn)R的空間位置； 2) 將待勘探的復(fù)雜非均勻地下介質(zhì)模型，以地表為起始點(diǎn)向著待勘探的方向按照不同 的深度間隔和水平間隔劃分為網(wǎng)狀格點(diǎn)； 3) 將震源置于地下介質(zhì)模型的震源點(diǎn)S處，利用波動方程逐點(diǎn)計算整個空間內(nèi)所求頻 段內(nèi)某個頻率下震源點(diǎn)S處的地震波場Us (X，ω); 4) 將震源置于地下介質(zhì)模型的接收點(diǎn)R處，利用波動方程逐點(diǎn)計算整個空間內(nèi)所求頻 段內(nèi)某個頻率下接收點(diǎn)R處的地震波場uK(X，ω); 5) 在頻率域內(nèi)，將同一頻率下震源點(diǎn)S處的地震波場us(X，ω)和接收點(diǎn)R處的地震波 場％(X，ω)相乘并與前一頻率下得到的相乘結(jié)果進(jìn)行累加； 6) 在所求頻段內(nèi)進(jìn)行頻率循環(huán)，即重復(fù)步驟3)_5):若頻率循環(huán)未完成，即未累加上所 求頻段的最后一個頻率值，則返回步驟3)繼續(xù)進(jìn)行計算；若頻率循環(huán)完成，即已累加上所 求頻段的最后一個頻率值，則存儲地震波路徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種利用波動方程獲取地震波路徑的方法，其特征在于：所述 #3娶W茄4)由.跖偵田的姑油古鉭士W下一去令一.
其中，X= (X，y，ζ)為待勘探的復(fù)雜非均勻地下介質(zhì)模型某一點(diǎn)處的空間位置，ω為地 震波場的頻率，u(x，ω)為X點(diǎn)處的頻率域地震波場，V2為拉普拉斯算子，k為波數(shù)，匕為 垂直波數(shù)，i為虛數(shù)單位。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種利用波動方程獲取地震波路徑的方法，其特征在于： 所述步驟6)中，地震波路徑為
【文檔編號】G01V1/28GK104459780SQ201410747999
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】孫偉家, 符力耘 申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所