一种高分辨率地震波成像方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及地震勘探领域，具体而言，涉及一种高分辨率地震波成像方法和装置。
【背景技术】
[0002] 地震勘探即利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析人工地震产生的地 震波在地下的传播规律，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法;其中，上述分析 地震波在地下的传播规律的方法主要是对人工地震产生的地震波进行成像处理，然后对地 震波的成像结果进行分析。
[0003] 目前，在地震勘探领域中，基于波动方程积分解的Kirchhoff偏移技术仍是主流的 地震波成像技术(Leveille et al，2011)，该技术的优点是对复杂的观测系统适应能力强， 并且可以实现针对性目标区域成像;但是，该技术同样存在一定的缺点，即当采集的地震资 料信噪比较低时，使用上述Kirchhoff偏移技术进行地震波成像，往往会使得成像质量不理 想。
[0004] 为了解决上述问题，目前采用多重信号分类方法，多重信号分类方法在地震数据 处理领域具有很好的应用，如速度分析(Kirlin，1992)和共反射面元成像(Gelius et al.， 2013)，上述多重信号分类方法主要用于估计信号的有效频带，去除噪声干扰。将上述多重 信号分类方法应用于地震波成像过程中，进行地震波成像，可以利用其有效信号估计优势， 压制噪声提高成像分辨率。Gelius(2014)曾将多重信号分类方法应用于地震波成像，但结 果表明，该方法并没有解决稳相点确定和地震波形选取问题。
[0005] 发明人在研究中发现，上述Kirchhoff偏移技术和多重信号分类方法在地震波成 像方面分别存在针对信噪低的地震资料成像质量不佳和无法解决稳相点确定和地震波形 选取的问题，针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方式。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种高分辨率地震波成像方法和装置，能够实现有效地震 信号的估计，提高地震波成像分辨率。
[0007] 第一方面，本发明实施例提供了一种高分辨率地震波成像方法，包括：
[0008] 获取待进行成像处理的单炮数据和单炮数据对应的偏移速度数据;其中，单炮数 据包括地下岩层界面反射或者折射的多个地震波，地震波携带有地质信息；
[0009] 根据单炮数据对应的检波器空间位置和偏移速度数据，计算单炮数据的炮点位置 经地下成像空间任意一个成像点位置到检波点位置的地震波走时信息；其中，单炮数据对 应的检波器为多个，且每个检波器均设置在对应的检波点位置上；
[0010] 按照检波器空间位置和地震波走时信息组成的位置点标识，从单炮数据中选取位 置点标识对应的振幅值样点，得到单炮数据对应的共成像点道集；
[0011]根据多重信号分类方法对共成像点道集进行计算处理，得到单炮数据对应的高分 辨率地震波成像结果。
[0012] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，根 据多重信号分类方法对共成像点道集进行计算处理，得到单炮数据对应的高分辨率地震波 成像结果包括：
[0013] 沿着振幅值样点的横向方向，对共成像点道集中每个成像点位置对应的振幅值样 点进行扫描处理，得到振幅值样点在横向方向对应的横向主能量带范围；其中，横向主能量 带范围对应的振幅值样点序列携带有地质信息；
[0014]沿着振幅值样点的纵向方向，对横向主能量带范围内的每个振幅值样点进行地震 波大小判断，得到对应于横向主能量带范围的纵向有效地震波大小范围；
[0015] 根据横向主能量带范围及其对应的纵向有效地震波大小范围组成的成像矩阵范 围，从共成像点道集中提取成像矩阵范围对应的成像矩阵；
[0016] 对成像矩阵进行有效信号估计处理，得到单炮数据对应的高分辨率地震波成像结 果。
[0017] 结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种 可能的实施方式，其中，对共成像点道集中每个成像点位置对应的振幅值样点进行扫描处 理，得到振幅值样点在横向方向对应的横向主能量带范围包括：
[0018] 沿着振幅值样点的横向方向，确定共成像点道集中每个成像点位置对应的振幅值 样点在横向方向的横向能量带范围；
[0019] 对每一个横向能量带范围内的所有振幅值样点均进行求和处理，得到对应于每一 个横向能量带范围的振幅值样点叠加值；
[0020] 比较每一个横向能量带范围的振幅值样点叠加值，选取最大的振幅值样点叠加值 对应的横向能量带范围为横向主能量带范围。
[0021] 结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种 可能的实施方式，其中，沿着振幅值样点的纵向方向，对横向主能量带范围内的每个振幅值 样点进行地震波大小判断，得到对应于横向主能量带范围的纵向有效地震波大小范围包 括：
[0022] 沿着振幅值样点的纵向方向，对横向主能量带范围内的每个振幅值样点进行零点 和极性变化判断；
[0023] 在检测到横向主能量带范围内的每一个振幅值样点在纵向方向上的零点和包括 零点的正负极值时，确定正负极值对应的纵向大小范围为对应的振幅值样点的纵向有效地 震波大小范围。
[0024] 结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种 可能的实施方式，其中，对成像矩阵进行有效信号估计处理，得到单炮数据对应的高分辨率 地震波成像结果包括：
[0025] 按照在成像矩阵的行方向选取预设数量的纵向量的方法，对成像矩阵进行分解处 理，得到多个成像子矩阵;其中，至少每两个连续的成像子矩阵包括相同的纵向量；
[0026] 分别计算每个成像子矩阵的协方差矩阵，得到对应于每个成像子矩阵的子协方差 矩阵；
[0027]对得到的多个子协方差矩阵进行平均计算处理，得到平均协方差矩阵；
[0028]通过以下公式计算平均协方差矩阵的特征向量RaV = Av;其中，1^为平均协方差矩 阵，V为平均协方差矩阵的特征向量，λ为平均协方差矩阵的特征值；
[0029] 通过以下公式对平均协方差矩阵进行奇异值分解处理1^=\^，得 到地震有效信号子空间矩阵和噪声子空间矩阵；
[0030] 根据平均协方差矩阵的特征向量和噪声子空间矩阵，计算包括地震波成像结果的 多重信号分类伪谱。
[0031] 结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第一方面的第四种可能的方 式中任意一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式， 其中，所述方法还包括：
[0032] 获取多个单炮数据的高分辨率地震波成像结果；
[0033] 对多个单炮数据的高分辨率地震波成像结果进行叠加处理，得到炮集数据对应的 高分辨率地震波成像结果;其中，炮集数据包括多个单炮数据。
[0034] 第二方面，本发明实施例还提供了一种高分辨率地震波成像装置，装置包括：
[0035] 第一获取模块，用于获取待进行成像处理的单炮数据和单炮数据对应的偏移速度 数据;其中，单炮数据包括地下岩层界面反射或者折射的多个地震波，地震波携带有地质信 息；
[0036] 地震波走时信息计算模块，用于根据单炮数据对应的检波器空间位置和偏移速度 数据，计算单炮数据的炮点位置经地下成像空间任意一个成像点位置到检波点位置的地震 波走时信息;其中，单炮数据对应的检波器为多个，且每个检波器均设置在对应的检波点位 置上；
[0037]共成像点道集建立模块，用于按照检波器空间位置和地震波走时信息组成的位置 点标识，从单炮数据中选取位置点标识对应的振幅值样点，得到单炮数据对应的共成像点 道集；
[0038]计算处理模块，用于根据多重信号分类方法对共成像点道集进行计算处理，得到 单炮数据对应的高分辨率地震波成像结果。
[0039]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，计 算处理模块包括：
[0040] 扫描处理单元，用于沿着振幅值样点的横向方向，对共成像点道集中每个成像点 位置对应的振幅值样点进行扫描处理，得到振幅值样点在横向方向对应的横向主能量带范 围；其中，横向主能量带范围对应的振幅值样点序列携带有地质信息；
[0041] 地震波大小判断单元，用于沿着振幅值样点的纵向方向，对横向主能量带范围内 的每个振幅值样点进行地震波大小判断，得到对应于横向主能量带范围的纵向有效地震波 大小范围；
[0042] 成像矩阵提取单元，用于根据横向主能量带范围及其对应的纵向有效地震波大小 范围组成的成像矩阵范围，从共成像点道集中提取成像矩阵范围对应的成像矩阵；
[0043]估计处理单元，用于对成像矩阵进行有效信号估计处理，得到单炮数据对应的高 分辨率地震波成像结果。
[0044