技术领域
[0001] 本
发明涉及
地震波的走时计算方法，特别是涉及一种垂直轴对称横向同性介质，即VTI介质中地震波的走时计算方法。
背景技术
[0002] 地震走时是指地震波从
震源传到观测点所经过的时间，称为地震波的走时。通常我们通过地面
传感器记录到地震波的走时、
波形以及
能量。然后再根据记录到的上述信息，真实的反演地下地质体的真实
位置。进而，通过时间、波形及振幅可以反演得到地下
岩石的物理性质，如
密度、泊松比、地震波传播的速度等。一种具体的应用是，根据得到的地下岩石的物理性质，可以预测地下介质的含油气性，进而可以方便的进行油气资源探测。计算得到较为准确的地震波走时是反演成功地下地质体的真实位置，地下岩石的物理性质的关键。
[0003] 垂直轴对称横向同性介质(VTI介质，
水平层状介质)是一种简单而且又很接近
沉积岩特性的介质类型，所以大多数地震波的研究模型都使用这种介质类型。
[0004] 在走时计算的过程中，人们通常希望走时与波传播的路径相联系。描述地震波传播路径的参数是射线参数p，其满足：
[0005] p＝sin(θ)/v (1)
[0006] 在公式(1)中，θ表示地震波传播路径与垂直轴的夹
角，v表示地震波的层速度。
[0007] 为了适应较为复杂的介质情况，Taner(1969)得出了均匀、各向同性、层状介质中走时计算公式：
[0008]
[0009] 上述公式(2)中的Vrms表示均方根速度。目前，为了得到较为精确地走时计算公式，通常采取公式(2)中的前三项，进行走时计算。这种采用多项式的走时计算
算法中，需要知道多项式的各项系数。在速度已知的情况下，可以直接计算得到。也有采用多项式拟合的方法计算多项式系数的。可以看出，在公式(2)中波的走时计算与射线参数无关。另外，上面关于波的走时计算方法仅仅适用于反射波。
[0010] 均匀各向同性层状介质模型是垂向变速介质的一种特例。人们根据公式(1)，以及dz＝vdt，得到了目前在VTI介质中进行地震波走时t(p)的计算方法，其一般表达式为：
[0011]
[0012] 进而，地震波传播t(p)时刻所走的水平距离x(p)可以表示为：
[0013]
[0014]
现有技术中，一般是利用上述公式(3)和(4)的计算方法，利用计算机对实地测量的数据进行模拟计算。人们一般认为，将测量数据输入计算机进行模拟计算，应该采用完全准确的积分公式进行计算，以得到准确的计算结果。但是，计算机对公式(3)和(4)这两个积分等式的模拟计算数据量非常巨大，一般来说，一组地震波走时t(p)和水平距离x(p)数据的模拟计算时间需要数天，甚至数周的时间。这其实是不能很好的满足目前的例如油气资源探测等地质探测工程需要的。
发明内容
[0015] 本发明的目的就是解决现用技术中存在的上述问题，提供一种适合地质探测工程需要的，在VTI介质中可以快速、精确的进行地震波的走时计算方法。
[0016] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
[0017] 一种VTI介质中地震波的走时计算方法，包括以下步骤：
[0018] 步骤101：输入计算机地下地质模型网格点；
[0019] 步骤102：输入计算机地震波的层速度参数及观测系统参数；
[0020] 步骤103：计算参数 和t0；
[0021] 步骤104：利用多项式求根，数值求解地震波传播距离x(p)的多项式，得到射线参数p；
[0022] 步骤105：将求得的p，和t0的值代入地震波传播时间t(p)的多项式，计算得到地震波的走时；
[0023] 其中：
[0024] t0表示地震波由地下某点垂直传播到地面的时间，v表示地震波的层速度；
[0025] 表示x(p)和t(p)的多项式中地震波的层速度v的k次方项，k为正偶数；
[0026] 射线参数p＝sin(θ)/v，θ表示地震波传播路径与垂直轴的夹角；dz为积分变量。
[0027] 在上述技术方案中，所述x(p)，t(p)的多项式分别为：
[0028]
[0029]
[0030] 中的k＝2，4，6；o(p7)表示可以忽略的射线参数p的高次方项。
[0031] 在上述技术方案中，所述观测系统参数包括：震源点位置及接收点位置的坐标。
[0032] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0033] 本发明的VTI介质中地震波的走时计算方法，其计算量相对较小，并且计算
精度高，可以快速地计算得出结果，由于走时与射线参数相关，可以控制射线的方向，能够满足目前的例如油气资源探测等地质探测工程需要。
[0034] 本发明的VTI介质中地震波的走时计算方法可以计算反射波、绕射波等波传播的旅行时。
附图说明
[0035] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体
实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0036] 图1是本发明的VTI介质中地震波的走时计算方法一种具体实施方式的流程示意图。
具体实施方式
[0037] 图1显示了本发明的VTI介质中地震波的走时计算方法一种具体的实施方式。本发明的VTI介质中地震波的走时计算方法，应用在计算地震波的震源点和接收点之间的走时，其具体包括以下步骤：
[0038] 步骤101：输入计算机地下地质模型网格点，即离散化后的地质模型。
[0039] 步骤102：输入计算机地震波的层速度参数及观测系统参数。其中，地震波的层速度即离散化后地震波在介质中的层速度；观测系统参数包括震源点及接收点位置的坐标。震源点位置即地震波出发的位置，接收点位置即地震波传播终了的位置，二者之间的水平距离即为参数x(p)。
[0040] 步骤103：计算参数 和t0，t0表示地震波由地下某点垂直传播到地面的时间。
[0041] 步骤104：利用多项式求根，数值求解地震波传播距离x(p)的多项式，得到射线参数p。
[0042] 步骤105：将求得的p，和t0的值代入地震波传播时间t(p)的多项式，计算得到地震波的走时。
[0043] 所述x(p)，t(p)的多项式分别为公式(2)、(3)中的有关积分运算展开的多项式，具体的说：
[0044]
[0045]
[0046]
[0047]
[0048] 上述关于x(p)，t(p)，以及t0的4个等式为公式(4)，其中：
[0049] 表示x(p)和t(p)的多项式中地震波的层速度v的k次方项，中的k为正偶数2，4，6；
[0050] o(p7)表示可以忽略的射线参数p的高次方项；
[0051] t0表示地震波由地下某点垂直传播到地面的时间，这时射线参数p为零；
[0052] v表示地震波的层速度；
[0053] 射线参数p＝sin(θ)/v，θ表示地震波传播路径与垂直轴的夹角；dz为积分变量。
[0054] 上面的公式(4)中，在地震波在介质中的层速度及射线参数(或波的初射角)已知的情况下，就可以求解得到地震波的旅行时及传播的距离。如果知道速度及两点之间的距离，可以求解得到射线参数及地震波的走时。
[0055] 另外，公式(4)主要考虑的是地震波的层速度v的2、4、6次方项，如果需要更加精确的计算结果，可以考虑更多的地震波的层速度v的高次方项，如8次方项或者10次方项等；当然，如果不需要特别精细的计算结果，只需要快速的得到地震波的走时计算结果，也可以只考虑地震波的层速度v的2、4次方项，甚至只考虑2次方项，相应的其他计算步骤不再赘述。
[0056] 本发明的VTI介质中地震波的走时计算方法可以计算反射波、绕射波等波传播的旅行时。
[0057] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的
基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
