一种基于波动方程正演去除直达波的方法
专利汇可以提供一种基于波动方程正演去除直达波的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 波动 方程 正演去除直达波的方法用波动方程正演去除直达波，去除 地震 反射记录中的直达波，消除直达波对有效反射 信号 干扰。本发明克服了 现有技术 需预先知道直达波的特征的 缺陷 ；采用基于波动方程正演去除直达波的方法，不需过多的人工干预，几乎不会损失有效信号，不会产生额外的假象，参数容易确定。另外，本发明采用基于波动方程正演去除直达波的方法，过程简单，易实现，去除直达波彻底，提高了计算的效率和 精度 ，能够有效、干净地去除地震反射记录中的直达波，消除直达波对有效反射信号干扰，并且不损失有效反射信号；可以应用在逆时偏移、全 波形 反演去除直达波中，也可应用到野外地震数据的去除直达波中。，下面是一种基于波动方程正演去除直达波的方法专利的具体信息内容。
1.一种基于波动方程正演去除直达波的方法，其特征在于，
以二维地震数据和地质模型为对象，输入二维地震数据，采用交错网格有限差分的计算方法，计算并去除二维地震数据的直达波；
首先，根据地质模型采用交错网格有限差分的计算方法计算二维正演记录；
然后，读取地质模型，将地质模型的第一层模型参数做为整个模型的参数，采用交错网格有限差分的计算方法计算二维直达波记录；
最后，用二维正演记录减去二维直达波记录得到最终的去除直达波的记录；
具体包括以下步骤：
步骤一，根据测井数据进行统计分析，剔除异常数据得到相关地质模型的纵波速度Vp、横波速度Vs、密度参数DEN，对于没有横波测井的地方根据测井数据进行横波反演得到；
步骤二，利用已得到的纵波速度Vp、横波速度Vs、密度DEN建立地质模型，并保存地质模型数据；
步骤三，读取地质模型数据，对地质模型进行叠前交错网格正演并保存正演记录；
步骤四，根据建立的地质模型，把第一层网格点处的纵波速度Vp、横波速度Vs、密度DEN作为整个模型的纵波速度Vp、横波速度Vs、密度DEN，然后进行叠前交错网格正演生成直达波记录并保存正演记录；
步骤五，读取步骤三和步骤四的记录，并用步骤三的记录数据减去步骤四记录的数据，得到去除直达波的记录；
所述步骤三具体包括：
第一步，根据稳定条件、频散条件结合原始地震资料设置网格空间步长、时间步长，频散条件最短波长达到6个网格以上；稳定条件的表达式为：
其中，Δt，Δx，Δz为时间步长和x,z方向的步长，Vp，Vs为纵、横波速度；
第二步，根据实际地震资料定义二维模型的大小，定义参数并初始化；
第三步，读取地质模型参数和给定子波、设置的炮点位置，计算边界区域纵波速度、横波速度、密度，及衰减系数；边界区域的纵波速度、横波速度、密度与离它最近的内部区域网格纵波速度、横波速度、密度相等，内部区域的衰减系数为0，边界区域的衰减系数根据下式计算：
d(x)＝(3V max/2PML)*log10(1/R)*(x/PML)*(x/PML)
d(z)＝(3V max/2PML)*log10(1/R)*(z/PML)*(z/PML)；
其中Vmax为最大纵波速度，PML为匹配层宽度，x为横向距离，z为纵向距离，R为理想的边界反射系数，R取值为0.000001；当d(x)、d(z)不等于零时表示衰减，当d(x)、d(z)等于零时表示不衰减；
第四步，设置应力变量、速度变量的初始值为0；
第五步，根据设置的炮点位置，对相应网格点处对应力或速度给相应时间点的子波值；
第六步，根据下式计算内部区域应力分量；其中弹性参数λ、μ根据纵波速度、横波速度、密度算出：
第七步，根据下面三个公式计算边界区域应力分量；其中弹性参数λ、
μ 根 据 纵 波 速 度 、横 波 速 度 、密 度 算 出 ，d ( x ) 、d ( z ) 由 公 式算出：
第八步，根据下式计算内部区域速度分量；
第九步，根据下式计算边界区域速度分量；
第十步，更新应力分量和速度分量，进行下一次时间循环，重复第五步-第十步，直到最大时间为止，最后输出相应炮点位置的叠前正演记录。
2.如权利要求1所述的基于波动方程正演去除直达波的方法，其特征在于，所述步骤四具体包括：
第一步，读取地质模型参数，将地质模型第一层网格处的纵波速度、横波速度、密度设置为整个地质模型纵波速度、横波速度、密度，计算边界区域纵波速度、横波速度、密度，衰减系数，计算方法为读取地质模型参数和给定子波、设置的炮点位置，计算边界区域纵波速度、横波速度、密度，及衰减系数；边界区域的纵波速度、横波速度、密度与离它最近的内部区域网格纵波速度、横波速度、密度相等，内部区域的衰减系数为0，边界区域的衰减系数根据下式计算：
d(x)＝(3V max/2PML)*log10(1/R)*(x/PML)*(x/PML)
d(z)＝(3V max/2PML)*log10(1/R)*(z/PML)*(z/PML)；
其中Vmax为最大纵波速度，PML为匹配层宽度，x为横向距离，z为纵向距离，R为理想的边界反射系数，R取值为0.000001；当d(x)、d(z)不等于零时表示衰减，当d(x)、d(z)等于零时表示不衰减；
第二步，设置应力变量、速度变量的初始值为0；
第三步，根据设置的炮点位置，对相应网格点处对应力或速度给相应时间点的子波值；
第四步，计算内部区域应力分量，根据下式计算内部区域应力分量；其中弹性参数λ、μ根据纵波速度、横波速度、密度算出：
第五步，计算边界区域应力分量，根据下面三个公式计算边界区域应力分量；
其中弹性参数λ、μ根据纵波速度、横波速度、密度算出，d(x)、d(z)由公式算出：
第六步，计算内部区域速度分量，根据下式计算内部区域速度分量；
第七步，计算边界区域速度分量，根据下式计算边界区域速度分量；
第八步，更新应力分量和速度分量，进行下一次时间循环，重复第五步-第七步，直到最大时间为止，最后输出相应炮点位置的叠前正演记录。
3.一种根据权利要求1-2任意一项所述的基于波动方程正演去除直达波的方法的系统，其特征在于，以二维地震数据和地质模型为对象，输入二维地震数据，采用交错网格有限差分的计算方法，计算并去除二维地震数据的直达波；所述系统包括：
二维正演记录计算模块，用于根据地质模型采用交错网格有限差分的计算方法计算二维正演记录；
二维直达波记录模块，用于读取地质模型，将地质模型的第一层模型参数做为整个模型的参数，采用交错网格有限差分的计算方法计算二维直达波记录，用二维正演记录减去二维直达波记录得到最终的去除直达波的记录。
一种基于波动方程正演去除直达波的方法
技术领域
背景技术
Mdariga(1976)提出了一种较为先进的交错网格有限差分方法,并首先将其应用于模拟弹性介质内圆形扩展破裂产生的波动。virieux(1984,1986)提出了在交错网格中用一阶速度—应力方程来代替二阶位移方程并分别对SH波和P-SV波进行了数值模拟。计算中采用计算节点位置周围半个网格长度的值来进行差分计算,而传统的规则网格二阶方程需要在计算节点周围一个网格长度的值来差分计算,因此在模型参数相同的情况下模拟精度有了很大提高。并且一阶速度—应力方程不需要对弹性参数进行求导,因此也更加适用于复杂介质的模拟。由于交错网格的这些优点,目前时间域有限差分地震波模拟中大多数都采用了交错网格的方法。针对Virieux所用的二阶差分精度,Levander(1988)采用了四阶空间算子模拟P-SV波地震记录,使得模拟精度得到进一步提高。Dablain(1986)在求解二阶声波方程时,采用Taylor级数展开并将差分节点对称的表达式求和发现可以消去除了二阶导数外直到任意阶差分误差内的所有阶的导数项,并且差分格式也非常简单。这一发现使得有限差分的精度得到极大提高,并从模拟结果中指出时间四阶,空间十阶的模拟精度与时间四阶频率域模拟方法相当。高阶差分模拟的不足是增加了一定的计算时间,稳定性也比低阶要差些,不过从整体计算精度和计算时间权衡来考虑,高阶差分的效率相对于低阶差分来说要高得多。Crase(1990)将高阶差分方法运用到求解二阶弹性波方程。Graves(1990)给出了三维速度一应力方程交错网格有限差分法弹性波传播的模拟方法。董良国(2000)用类似Dablain的方法得到了一阶导数的高阶差分近似,并将其应用到一阶速度—应力弹性波方程的模拟中。由于交错网格的弹性参数不在一个网格上定义,因此在计算时实际上是用不同位置的弹性参数,弹性参数之间位置不匹配的在不均匀介质中实际上是波场的一种各向异性的行为,当波场遇到强烈的密度差时,就会产生不稳定的问题。为避免这个问题,Saenger(2000)提出了一种新型的交错网格来模拟弹性介质具有强烈差异的弹性波传播。
与Virieux提出的交错网格不同,Virieux提出的交错网格将一个位置的弹性参数,应力和位移速度分布在四个位置,可以看作在一个单元矩形的四个顶点上,Saenger提出的交错网格将单元矩形旋转了45度,并且将位移速度和密度放置于一个位置,拉梅系数和应力放置于一个位置,这样在分别计算位移速度及应力时都只用到一个位置上弹性参数。这样就可以稳定地计算具有强弹性性质差异的介质。现在通常把Virieux提出的交错网格形式称为标准交错网格(SSG),把Saenger提出的交错网格形式称为旋转交错网格(RSG)。在原始地震资料中，直达波与折射波传播距离短、能量较强，与反射波之间干涉，对于反射信号来讲是一种干扰波，如不加以处理会严重干扰浅层的反射信号的叠加效果。在进行叠前逆时偏移时，直达波在逆时偏移中必须切除,因为直达波与反射信息无关。从成像条件观点来看,直达波上的每点都满足成像时间,会给成像剖面上造成严重的干扰。同样直达波与反射信息无关，在进行全波形反演时，直达波能量较强，会对反演结果造成干扰，所以必须切除。
发明内容
具体实施方式
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