角度域叠前深度偏移的走时、角度表获取方法及成像方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种各向异性(VTI)介质角度域基尔霍夫化irchhoff)叠前深度偏移 的走时表和角度表获取方法W及一种各向异性介质角度域基尔霍夫叠前深度偏移的成像 方法。
【背景技术】
[0002] 目前，叠前深度偏移是强横向非均匀介质复杂构造成像与速度模型建立依赖的关 键技术。其算法实现要么基于射线理论，如基尔霍夫化irchhoff)偏移和高斯束偏移，要么 基于波动理论，如单程波方程深度延拓偏移和双程波方程逆时延拓偏移。近十多年来，各向 异性介质深度偏移方法也得到了极大的发展，先后出现了横向各项同性(TI)介质基尔霍夫 偏移、高斯束偏移、单程波方程偏移与逆时偏移等深度域成像方法。尽管波动方程偏移存在 精度上的优势，射线理论基础上的偏移方法因其在灵活性、面向局部目标的成像能力W及 计算成本等优势，在复杂构造成像尤其是速度模型建立过程中得到广泛应用。目前主要地 震数据处理软件中的深度域偏移速度模型构建都仍W基尔霍夫偏移作为引擎。
[0003] 在复杂介质条件下，即使偏移速度是合理的，传统的偏移距域和炮域共成像点道 集都可能存在假象干扰。为此，近十几年来人们一直在致力于研究射线理论或波动理论基 础上的角度域成像方法。基于射线理论和广义拉冬变换(GRT)，de化op提出了共散射角偏 移/反演理论。
[0004] 就目前而言，如何高保真地提取地下方位角和反射角信息，虽然经过了 10余年的 研究，发表了不少的文献，但是做到真正地下反射点的方位角信息和反射角信息，也只是最 近一些年才成为现实。针对叠前时间偏移的基尔霍夫的高保真方位角和反射角道集信息的 获取，在2008年和2011年才相继完成（Cheng et 31.，2〇〇8,2〇11)。最近1(〇'日11和1?日^0 (2011)实现和应用了方位保真局部角度域基尔霍夫深度成像方法，他们利用了广义拉冬变 换抽取全方位、高分辨率角度有关的反射率信息，并产生了角度域道集。该偏移技术已集成 到化radigm公司的商业软件中，取得了良好的应用效果。
[0005] 局部角度域基尔霍夫叠前深度偏移算法的核屯、在于稳健、快速地计算地震射线的 走时与方向信息。在传统基尔霍夫叠前深度偏移过程中，程函方程有限差分解法与波前重 建算法被广泛用于走时表的计算。然而，对局部角度域成像与反射走时层析基础上的偏移 速度分析而言，射线追踪算法显得更有吸引力，因为它除了计算走时，还可W显式地得到射 线路径及其方向信息。不过，传统的各向异性介质射线追踪方程是W刚度系数而不是 化omsen参数表示的，不方便数值计算，效率也较低。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的诸多不足中的至少一项，本发明提出一种适用于各向异性介 质角度域叠前深度偏移的走时表与角度表计算方法，W及基于该走时表与角度表计算方法 的各向异性介质角度域叠前深度偏移的成像方法。
[0007] 本发明一方面提供了一种各向异性介质角度域叠前深度偏移的走时表和角度表 获取方法。所述方法包括W下步骤：
[0008] A、根据各向异性介质声波方程推导出各向异性介质中的程函方程：
[0009]
[0010]其中，Vnm。为NM0速度，Vp日为qP波垂直速度，η为反楠圆系数，嗦示沿射线的走时，X， y和Ζ表示各向异性介质空间上的Ξ个彼此垂直的位移分量（即，沿着笛卡尔坐标系方向的 Ξ个位移分量）；
[0011] B、通过程函方程推导得到各向异性介质声学近似的射线方程组：
[0012]
[OOK]其中，设上面的式（1)即为F，p功慢度矢量，i对应x，y和Z分量；
[0014] C、求解步骤B中的射线方程组，获得各向异性介质声学近似意义下的射线路径、走 时及传播方向信息；
[0015] D、进行角度域射线追踪，并建立走时表与出射角度表。
[0016] 在本发明的各向异性介质角度域叠前深度偏移的走时表和角度表获取方法的一 个示例性实施例中，优选地，所述步骤D中进行角度与射线追踪通过从地下多个成像点中的 每个成像点W起飞角氏或於与方位角as或ar等间隔向上发射一族射线到达地表各观测点， 将所述一族射线中不同方向起飞射线的走时与角度信息保存在数值表中，从而形成走时表 与出射角度表。
[0017] 在本发明的各向异性介质角度域叠前深度偏移的走时表和角度表获取方法的一 个示例性实施例中，优选地，所述步骤C中的传播方向信息通过入射角丫、散射方位角Φ、照 明矢量的倾角巧与方位角於来表征，并且通过下列方程得到：
[0024]其中，入射慢度矢量Ps和散射慢度矢量pr共同描述了散射点m处波的传播方向特 征，入射慢度矢量与散射慢度矢量之和Pm，x，y和Z表示各向异性介质空间上的Ξ个彼此垂 直的位移分量(即，沿着笛卡尔坐标系方向的Ξ个位移分量），衣,"为照明矢量的垂向分量。
[0025] 本发明的另一方面提供了一种各向异性介质角度域叠前深度偏移的成像方法。所 述方法在局部角度域成像时，根据炮点、成像点、接收点关系，从上述获取方法中所获取的 走时表和角度表中读取走时和角度数据，W完成成像。
[0026] 与现有技术相比，本发明的有益效果包括:能够基于声学规律近似推导出各向异 性介质的射线方程;能够为基尔霍夫叠前深度偏移提供可靠的走时表和角度表，从而有利 于准确实现角度域成像。
【附图说明】
[0027] 图1示出了本发明的示例性实施例中的某一成像点处地震波局部角度特征示意 图。
【具体实施方式】
[002引在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的各向异性介质角度域基尔霍 夫叠前深度偏移的走时表和角度表获取方法W及各向异性介质角度域基尔霍夫叠前深度 偏移的成像方法。
[0029] 在本发明的一个示例性实施例中，各向异性介质角度域叠前深度偏移的走时表和 角度表获取方法可通过W下步骤来实现：
[0030] 1、根据各向异性介质声波方程推导出各向异性介质中的程函方程
[0031] 所谓声学近似，就是假设沿对称轴方向qSV波(运里，qSV波全称为拟横波，大概意 思就是类似于横波的，但不是真正意义上各向同性介质中的横波)的传播速度为零，即Vso = 0,运样就可将原始的各向异性介质弹性波动方程及其频散关系简化。假设地下介质为声学 介质，由各向异性介质弹性波动方程及其频散关系可推导出近似的qP波(运里，qP波全称为 拟纵波)标量波动方程，进而得到相应的程函方程和射线方程。根据各向异性介质qP波的频 散关系，声学近似qP波波动方程满足：
[0032]
[0033] 其中，Vpo为qP波垂直速度，Vnm。为NM0速度(NM0速度全称是动矫正速度），η为反楠圆 系数，且与化omsen参数ε与δ存在如下关系：
[0034]
[0036]将平面波解带入方程(1)可推导出各向异性介质的程函方程：
[0037]
[0038] 2、通过程函方程推导得到各向异性介质声学近似的射线方程
[0039] 通过特征值方法可进一步推导出描述射线路径的常微分方程组。为此，将式(3)改 写为如下形式：
[0040] F