[发明专利]高精度叠前域最小二乘偏移地震成像技术

说明书

所属技术领域

本发明属于地震资料数字处理领域，是利用最小二乘算法进行地下偏移的一种成像技术。

背景技术

最小二乘方法作为一种最优化算法在地球物理研究领域得到了广泛运用，其中在处理滤波、反演和成像问题方面应用较为广泛。最小二乘偏移早期是由LeBrad等(1988)和lambare(1992)等人提出的。随后Nemeth(1999)等人从方法原理的推导上进一步阐述了最小二乘偏移算法的优缺点，并采用惠更斯原理解释了即使数据不完整时最小二乘偏移仍然能够获得较好偏移效果的机理。而后，Dequet(2000)等人提出的基于射线理论格林方程的最小二乘算法在处理起伏地表照明和由不规则粗采样的地震波场引起的成像误差比Kirchhoff偏移具有更大优势，尤其是复杂盐丘下部及覆盖次数较少的模型边界区域。采用Kirchhoff作为正传播算子的最小二乘偏移也是一种能有效减少偏移假像的地震成像算法，成像迭代过程中，一般采用共轭体梯度法进行迭代，部分学者也提出采用寻找最优的共轭梯度方向来近似等效共轭梯度法，进一步加快了收敛速度，提高了计算效率。

Kuehl和Sacchi(2001)指出最小二乘偏移可引入波动方程正传播和反传播算子，并在此基础上给出了最小二乘裂步偏移算法。贾晓峰等也提出了采用滑动最小二乘法求解地震波波动方程的计算流程及算法。杨其强等(2008)采用傅立叶有限差分偏移算子应用到叠后最小二乘偏移算法中，并进行了模型的试处理。由于傅立叶有限差分算子是一种计算效率较高，能适应剧烈横向变速的，对速度模型的适应性有了较大的提高。Daiwei等(2009)提出了叠前最小二乘偏移算法，并将其用于多震源观测系统地震成像的去噪处理技术中，成像结果表明最小二乘偏移能够很好的压制人为噪音和偏移假像。

发明内容

本发明的目的是基于叠前域高精度最小二乘偏移的方法原理，并实现了叠前域最小二乘偏移算法，而提供的一种高精度叠前域最小二乘偏移地震成像技术。

本发明通过三方面的工作来验证本专利算法的成像精度及实用性：(1)采用本算法对三维实验模型中异常体进行成像，并与传统的Kirchhoff叠前深度偏移成像结果进行比较，通过对比可以发现：本发明的算法能够更好的使绕射波能量收敛于事先给定的异常体位置，相对传统方法具有更高的成像精度；(2)通过Mamousi2和SEG/EAGE-SALT两大标准的测试成像技术及算法优劣的复杂模型成像试算可以看出：从成像精度和成像分辨率两个方面，本发明在复杂构造区域都具有较好的成像结果，尤其是对人为噪音和偏移假像的压制具有很好的效果；(3)本发明可用于中深部碳酸盐岩缝洞储集体地震地质等效模型的成像试处理，从成像结果可以看出能够较好的刻画碳酸盐岩缝洞储集体的储层及边界特征，成像分辨率较高。

本发明所采用的技术方案是：

高精度叠前域最小二乘偏移地震成像技术，步骤为：

1)给定一个初始速度模型，根据射线追踪方法计算走时表并存储在内存中供后续偏移过程使用；

2)同时采用高频近似理论计算正演波场；

3)进而计算正演波场与记录波场的残差，当残差小于事先给定的误差标准时，停止迭代并输出成像结果；

4)偏差大于事先给定的误差标准时，将所得的差值数据进行偏移，并计算修正系数，最终更新成像结果，进而重复上述操作直到计算误差小于给定的误差标准时，输出成像结果。

处理流程为：

(1)数值模拟：计算数据的残差，利用公式(a)，

r_n＝Lm_n-d

(a)

(2)偏移残差：对残差进行偏移，所用公式如(b)所示：

g_n＝L^Tr_n

(b)

(3)计算步长：利用公式(c)计算迭代步长，