[发明专利]基于黏声方程的正演模拟方法及系统

说明书

一种基于黏声方程的正演模拟方法及系统，该方法包括：步骤1：在地震数据的有效频带范围内，给定L个应变拟合参数τ_σl的初始值，其中L表示拟合标准线性体的个数，l＝1…L；步骤2：在有效频带范围内，基于L个应变拟合参数τ_σl的初始值计算当前计算频率下的积分函数值；步骤3：基于积分函数值，根据拟合参数表达式获得当前Q值对应的应力拟合参数τ；步骤4：针对Q值场数据体内的所有Q值点，重复步骤1至步骤3，得到拟合参数数据体；步骤5：根据拟合参数数据体和时间空间域控制方程，获得黏声介质波场传播算子，进行波场的正演模拟。重新推导了黏声介质波场传播在时间空间域的控制方程，在保证正演精度条件下大幅提高了黏声介质正演模拟计算的效率。

技术领域

本发明涉及地震正演模拟技术领域，具体涉及一种基于黏声方程的正演模拟方法及系统。

背景技术

地震波在地下介质中传播时，介质的非完全弹性会对地震波场造成吸收衰减作用。这种介质本身固有的吸收特性通常用品质因子来描述，它与介质内部的结构特征以及饱和度、孔隙度、渗透率等因素密切相关。利用地层吸收性质可以用来预测岩性、砂泥岩分布，在有利条件下还可以直接用来预测石油和天然气的存在。因此，地震波的吸收特性分析研究，在油气、水资源勘探等工程应用领域，具有十分重要的意义。

另外，随着油气勘探的深入及勘探目标复杂程度的增加，构造成像已不能满足勘探的需求，对岩性成像的需求越来越迫切。在保证成像位置准确的情况下，为了获得高精度保幅成像，需要校正黏滞性对成像的影响，实现真振幅成像。大部分真振幅成像算法是建立在完全弹性介质条件的假设下，然而实际地下介质，特别是在近地表及油气储层，多为一种黏弹性介质。地震波在黏弹性介质中的传播主要表现为速度频散与振幅衰减。不考虑黏滞性的叠前成像算法不仅会使成像位置发生偏离，而且还会引起成像振幅的欠估计，严重影响甚至误导随后的地震数据处理、解释等工作。

对由黏滞性引起的地震波吸收衰减的补偿，常规的方法是进行反Q滤波以增强地震波特别是高频成分的能量，达到提高分辨率的效果。但常规的反Q滤波方法大部分基于层状介质假设，虽能够对能量进行一定补偿，但在复杂介质条件下，该方法并不符合地震波的传播规律，不是一种精确的补偿方法；另一种方法是在成像的过程中对地震波进行能量补偿及相位校正，即反Q偏移方法。目前已有的反Q偏移方法主要有三类，即基于射线理论、基于单程波方程与基于双程波方程的反Q偏移方法。基于射线理论的成像方法由于基于高频近似，较难处理多波至问题，在复杂介质模型中的应用受到限制；基于波动理论的单程波反Q偏移方法对陡倾角构造成像有限制，不能适应复杂地质构造。近年来许多学者将逆时偏移扩展到黏声介质中，通过层析反演技术建立精确的Q模型，并通过Q-RTM技术实现地层的非弹性吸收衰减补偿，这也是近年来高分辨率地震勘探的重要尝试。

偏移成像的一个重要前提就是高精度正演模拟。由于Q值是关于频率的函数，传统黏声介质的正演模拟一般在频率域进行，其特点是求解容易，精度较高，然而高维傅里叶变换使得该方法计算效率较低，不能进行大规模应用。因此，期待开发一种效率更高的高精度正演模拟方法，以利于其广泛应用。

发明内容

本发明一方面提出了一种基于黏声方程的正演模拟方法，包括：

步骤1：在地震数据的有效频带范围内，给定L个应变拟合参数τ_σl的初始值，其中L表示拟合标准线性体的个数，l＝1…L；

步骤2：在所述有效频带范围内，基于所述L个应变拟合参数τ_σl的初始值计算当前计算频率下的积分函数值；

步骤3：基于所述积分函数值，根据拟合参数表达式获得当前Q值对应的应力拟合参数τ；

步骤4：针对Q值场数据体内的所有Q值点，重复步骤1至步骤3，得到拟合参数数据体；

步骤5：根据所述拟合参数数据体和时间空间域控制方程，获得黏声介质波场传播算子，进行波场的正演模拟。