面向海底潜山高陡构造的声弹耦合逆时偏移地震成像方法

本发明涉及勘探地球物理，尤其涉及一种面向海底潜山高陡构造的声弹耦合逆时偏移地震成像方法。

背景技术：

1、地震勘探是揭示深层油气藏中复杂高陡构造的关键技术。然而，在复杂的深水区域，如潜山、断层区，传统的拖缆地震方法应用受限。海底节点式地震(obn)技术通过在海底放置传感器，克服了这些限制，提供更高质量、更高分辨率的数据。但是，obn数据的处理和解释也带来了新的挑战，特别是对于海底深层潜山这种复杂的地质结构。潜山具有陡峭的侧壁和复杂的内部结构，会对传播的地震波产生强烈的散射和吸收。此外，潜山内部还含有较多裂缝(高陡)等复杂构造，使得传统的地震成像方法难以准确反映其复杂性，出现反射杂乱、边界断层不聚焦，成像不清楚等问题。因此，针对潜山复杂高陡构造的成像一直是研究的热点,需要不断探索新的成像技术，以更好地揭示深层油气藏中的复杂地质特征。

2、目前，对于海底复杂潜山高陡构造的成像技术，常见方法包括基于高频近似的射线理论偏移、单程波波动方程分析，以及利用棱柱波的成像技术。然而，这些技术均存在各自的优势和不足之处。首先，基于射线理论的方法在处理地下介质速度剧烈横向变化的复杂构造时，其可靠性和准确性受限。其次，单程波方程偏移方法依靠深度方向上下行波的分解来实现，导致在处理高陡复杂构造区域时，尤其是在大角度构造的成像方面，易出现准确度不足的问题。最后，棱柱波偏移成像技术虽有其独特优势，但其对棱柱波提取的需求增加了计算的复杂性与难度。

3、因此，为提高海底复杂潜山高陡构造的成像精度，亟需研发一种针对于海底复杂潜山高陡构造的偏移成像方法，为我国海洋深层油气成功实现战略接替提供技术支撑。

技术实现思路

1、为解决海底深层复杂潜山高陡构造成像质量较差的技术问题，本发明公开了一种面向海底潜山高陡构造的声弹耦合逆时偏移地震成像方法，该方法可以在保持高分辨率的基础上，显著提高对高陡构造成像的清晰度和准确性同时有效避免低波数伪影的干扰，确保了高质量的成像结果。

2、为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

3、面向海底潜山高陡构造的声弹耦合逆时偏移地震成像方法，包括如下步骤：

4、s1、获取输入数据；

5、s2、采用基于偏应力表征的声弹耦合波动方程对obn数据进行正演模拟，得到三分量源波场记录；

6、s3、应用亥姆霍兹分解方法进行p/s波分离，得到水平和垂直粒子速度p和s源波场；

7、s4、针对水平和垂直粒子速度p和s矢量源波场与p标量源波场，在垂直与水平方向上分别使用希尔伯特变换，实现波场的上下左右行波分离；

8、s5、在接收点使用三分量数据进行外推接收端波场，并使用亥姆霍兹分解方法和希尔伯特变换对接收波场vr_x、vr_z、pr进行p/s波和上下左右行波的分离，并设计一种与倾角相关的权重因子α；

9、s6、分别对上下行波和左右行波应用零滞后互相关成像条件，得到成像结果iud与ilr，并将ilr结果乘以倾角相关的权重因子，与iud结果进行叠加，获得最终的叠加成像结果。

10、可选地，步骤s1中，所述输入数据包括：偏移p波速度模型vp(x)、偏移s波速度模型vs(x)、密度模型ρ(x)、倾角信息dip(θ)。

11、可选地，步骤s2中，所述基于偏应力表征的声弹耦合波动方程为：

12、

13、

14、其中，ρ为密度，p、vx、vz分别表示压力、水平和垂直粒子速度波场，σd和σxz分别是偏应力分量和切应力分量，λ和μ是拉梅常数。

15、可选地，步骤s3中，所述亥姆霍兹分解方法为：

16、

17、其中，w是满足上述矢量泊松方程的新波场，v为粒子速度波场，vp和vs是无旋度p波场和无散度s波场，和分别是梯度、散度和旋度算子。

18、可选地，步骤s4中，在p标量源波场sp(x,y,z,t)中，下行分量为：

19、

20、

21、其中，x、y和z是笛卡尔分量，kz是沿z方向的波数，kz≥0和kz≤0分别表示上行和下行方向。

22、可选地，步骤s5中，权重因子α根据速度模型或初步成像结果提取倾角信息来设计，表达式为：

23、

24、其中，θ为地层倾角。

25、可选地，步骤s6具体包括：

26、s61、分别对压力p源和接受波场分离的上下行波和左右行波应用零滞后互相关成像条件，表达式为：

27、

28、

29、其中，分别为压力p源波场的下、左和右行波场，分别为压力p接收波场的上、左和右行波场；ip_ud和ip_lr分别为压力p上下行波和左右行波成像结果；

30、s62、分别对水平和垂直粒子速度p和s源波场分别为vxp、vxs、vzp、vzs源和接受波场分离的上下行波和左右行波应用零滞后互相关成像条件，表达式为：

31、

32、

33、

34、

35、其中，分别为水平粒子速度vxp源波场的下、左和右行波场，分别为水平粒子速度vxp接收波场的上、左和右行波场；分别为水平粒子速度vxs接收波场的上、左和右行波场；分别为水平粒子速度vzp源波场的下、左和右行波场，分别为水平粒子速度vzp接收波场的上、左和右行波场；分别为水平粒子速度vzs接收波场的上、左和右行波场；ipp_ud和ipp_lr分别为上下行波和左右行波pp成像结果，ips_ud和ips_lr分别为上下行波和左右行波ps成像结果；

36、s63、对步骤s61和s62得到的左右行波成像结果(ip_lr、ipp_lr、ips_lr)乘以步骤s5得到的倾角相关的权重因子a，与上下行波成像结果(ip_ud、ipp_ud、ips_ud)进行叠加，获得最终的叠加成像结果为：

37、ip＝ip_ud+a·ip_lr

38、ipp＝ipp_ud+a·ipp_lr

39、ips＝ips_ud+a·ips_lr

40、其中，ip、ipp、ips分别为通过压力记录获取的成像结果和通过粒子速度矢量获得的pp和ps成像结果。

41、本发明的有益效果是，

42、本发明提出了一种面向海底复杂潜山高陡构造的声弹耦合逆时偏移地震成像方法，主要解决海底深层复杂潜山高陡构造成像质量较差的问题，首先利用基于偏应力表征的声弹耦合波动方程对obn数据进行正演模拟，然后使用亥姆霍兹分解方法对源波场进行p/s波分离，再对p，s和压力源波场进行上下左右波场分离，此外使用相同的分解方法对接收波场进行行p/s波和上下左右行波的分离。为了确保分离的波场对倾角层的物理意义清晰，根据速度模型或初步成像结果提取倾角信息，并据此设计了一种与倾角相关的权重因子，即相应角度的正切值绝对值的n次方。最后，分别对上下行波和左右行波应用零滞后互相关成像条件，得到两组成像结果，并将左右行波成像结果乘以倾角相关的权重因子与上下行波成像结果进行叠加，获得最终的叠加成像结果。该逆时偏移地震成像方法可以在保持高分辨率的基础上，显著提高对高陡构造成像的清晰度和准确性同时有效避免低波数伪影的干扰，确保了高质量的成像结果，最终推进逆时偏移偏移的在海底深层复杂潜山油气勘探中的实用化进程。