[发明专利]各向异性TI介质最短路径射线追踪正演方法

说明书

本发明提供一种各向异性TI介质最短路径射线追踪正演方法，其包括如下步骤：S1、建立各向异性介质的群速度模型；S2、通过各向异性介质最短路径射线追踪算法进行各向异性介质最短路径射线追踪。

技术领域

本发明涉及各向异性介质射线追踪正演技术领域，特别涉及一种各向异性TI介质最短路径射线追踪正演方法。

背景技术

现有技术对各向异性介质射线追踪正演进行研究时，大多数采用各向异性介质的简化形式，即对称轴倾角垂直的介质，也称为VTI介质。选择VTI介质进行研究有两大理由：首先，自然界很多岩石矿物的结构特点类似于VTI介质的组成结构，例如沉积岩中的泥岩、成层性较好的岩石和具有水平裂隙的岩石。其次，VTI介质包含五个弹性模量参数使各向异性介质在一定的程度得到了简化，各向异性介质射线追踪算法里可以避免复杂的几何关系式。Qin与Schuster(1993)根据惠更斯原理提出了二维VTI介质的初至走时计算方法；Ruger与Alkhalifah(1996)针对二维VTI介质提出了一种有效的射线追踪方法；Qian与Symes(2002)针对二维、三维VTI介质提出了利用有限差分法求解体波走时的计算方法。自然界的岩石沉积之后往往会伴随一系列地壳运动，这会导致地层的对称轴倾角存在不同情况，而不仅仅只有垂直对称轴倾角(VTI介质情形)。这里简介的射线追踪方法就是针对具有任意对称轴倾向的地层，这种方法是各向同性介质最短路径射线追踪方法向各向异性介质情形的一种拓展应用。

实际上，将地层假设为弱各向异性介质进行射线追踪具有不合理性，因为自然界的岩石和地层具有任意各向异性强度。Thomsen(1986)指出Thomsen参数既可以描述弱各向异性介质，也可以描述强各向异性介质，差别在于定义的五个参数不一样，表征任意强度各向异性介质的参数为(α₀,β₀,ε,δ^*,γ),表征弱各向异性介质的参数为(α₀,β₀,ε,δ,γ)。虽然这两组参数大部分相同，但是利用它们表达的群速度和相速度表达式差别比较大。弱各向异性介质地震射线追踪的参数模型为v_p0,ε,δ。然而，任意强度各向异性介质地震地震射线追踪的参数模型为α₀,β₀,ε,δ^*,γ，或者对应的弹性模量参数。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种各向异性TI介质最短路径射线追踪正演方法。

一种各向异性TI介质最短路径射线追踪正演方法，其包括如下步骤：

S1、建立各向异性介质的群速度模型；

S2、通过各向异性介质最短路径射线追踪算法进行各向异性介质最短路径射线追踪。

在本发明所述的各向异性TI介质最短路径射线追踪正演方法中，

二维情形的群速度表达式{U_m＝(x,θ₀,n),m＝1,2,3}与三维情形的群速度表达式其中m＝1,2,3分别对应三种波的模式qP,qSV和qSH，三种波模式的群速度都是空间坐标x、岩石对称轴倾角θ₀与方位角以及相慢度方向n的函数。

在本发明所述的各向异性TI介质最短路径射线追踪正演方法中，

所述步骤S2包括：

S21、模型参数步骤；

S22、对走时场进行初始化；

S23、计算一个晶格内两个节点之间的最小走时；

S24、求取所有炮点的走时和射线；

S25、求取反射波与衍射波的射线路径。

在本发明所述的各向异性TI介质最短路径射线追踪正演方法中，