[发明专利]使用全波场反演点扩展函数分析设计地球物理勘测的方法

说明书

一种方法，包括：利用计算机，通过执行迭代全波场反演过程的第一次迭代的至少一部分，确定多个参数位置的点扩展函数；为每个点扩展函数确定至少一个特性；以及基于每个点扩展函数的所述至少一个特性来评估候选勘测设计。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年12月18日提交的标题为“A METHOD TO DESIGN GEOPHYSICALSURVEYS USING FULL WAVEFIELD INVERSION POINT-SPREAD FUNCTION ANALYSIS”的美国临时专利申请62/269,212的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本部分描述的示例性实施例涉及地球物理勘探领域，并且更具体地涉及烃的地震勘测勘探。具体而言，示例性实施例涉及使用全波场反演的方法。

背景技术

本部分旨在介绍本领域的可能与本发明的示例性实施例相关联的各个方面。相信这个讨论有助于提供便于更好地理解本发明的特定方面的框架。因而，应当理解的是，应当从这个角度来阅读本部分，而不一定要将本部分作为对现有技术的承认。

勘探行业中的三维(3D)地震勘测可以花费数千万至数亿美元。由于必需的短接收器和源间隔，获取3D勘测数据是昂贵的，这主要是由信号和噪声问题以及成像方法所需的大范围偏移和方位角引起的。处理后的数据的质量和后续解释最终取决于调勘测设计和获取的程度。无论用来处理数据的方法多么复杂，处理都无法弥补计划不完善的3D勘测和不充分的采样，如果勘测结果不符合目标，那么最终会浪费时间和资源。

获取设计通常通过假设不同的设计来开始，然后测试和评估每个设计。第一步是严格基于表面箱(surface bin)的勘测几何图形分析。对于每个勘测几何图形，假设地球属性均匀，那么计算基于箱的属性(诸如折叠和偏移量以及方位角分布)。属性被用于选择几个勘测几何图形以做进一步考虑。如果几何图形复杂，那么可以构建地质模型并将其用于基于几何图形分析选择的几个设计的进一步评估。假设源和接收器的位置，然后使用某种形式的计算机模拟将地震波从每个源传播到目标，然后传播到每个接收器。计算机模拟可以用射线追踪方法或通过求解单向或双向波动方程来完成。波动方程方法对于复杂介质更准确，但计算量更大。方法在使用和评估用于每种勘测设计的计算机模拟上有所不同。

全波场反演(FWI)是使用地球物理数据和波物理学估计地下参数的迭代方法。Routh等人(2014)公开了一种使用FWI设计地震勘测的方法，其中使用一套候选获取计划在地下参数化地质模型上生成并反演合成数据。在他们的方法中，FWI恢复地下参数的能力在候选勘测中被量化和比较。可以使用各种众所周知的措施来量化地下模型已被恢复的准确度。其中一种措施是点扩展函数(PSF)，它描述了反演过程根据地下位置估计参数模型扰动的能力。当数据获取和FWI理想时，PSF将模拟模型扰动本身；例如，模型中的单个参数中以及单个位置处的尖峰将产生PSF，该PSF是具有相同量值和位置的相同参数中的尖峰。由于如空间采样和带宽等因素在实践中很少全都理想，因此分辨率和灵敏度不完美，并且反演过程无法恢复地下参数的确切值。对于这种非理想勘测，模型中的单个参数中和单个位置处的尖峰将产生PSF，该PSF在相邻空间位置和其它参数上聚焦不良(即，扩展)。

点扩展函数通常用于提高FWI算法效率，并且Miller和Routh(2007)使用PSF分析来评估恢复参数的质量和分辨率。估计确切的点扩展函数是一个计算量很大的过程。

Dickens和Winbow(1997)对点扩展函数(目标函数)应用了类似的概念来分析由各种勘测几何图形提供的层析分辨率和角波数覆盖。层析是另一种迭代方法，以估计强调波前行程时间的地下参数，而不像考虑波场行程时间和振幅信息的FWI。

在2015年10月的SEG大会上(Chen等人，2015)，加州大学的研究人员Santa Cruz描述了PSF分析结果的自动化和空间映射结果。虽然他们不使用FWI点扩展函数，但他们仍然使用基于成像的PSF。