基于声VTI散射模式矩阵的共炮域高斯束偏移反演方法
摘要文本
本发明公开了一种基于声VTI散射模式矩阵的共炮域高斯束偏移反演方法，对声VTI介质中压力波场控制方程进行适当的参数化，构建出声VTI共炮域高斯束逆散射偏移反演算子，该声VTI共炮域高斯束逆散射偏移反演算子包含与散射夹角和散射方位角有关的振幅补偿项，以及关于局部倾角向量积分的散射模式积分矩阵。通过求解该声VTI共炮域高斯束逆散射偏移反演算子来重构地下结构和渐近估计介质参数。本发明可以得到多参数的成像结果，可以更有效地处理复杂介质中的多路径和焦散现象，提高偏移成像的精度和分辨率，同时保持振幅保真度，并且将共偏移距域的情形推广到共炮域的情形，以便适用于实际共炮域地震资料。
申请人信息
- 申请人:中国科学院精密测量科学与技术创新研究院
- 申请人地址:430071 湖北省武汉市武昌区小洪山西30号
- 发明人: 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 基于声VTI散射模式矩阵的共炮域高斯束偏移反演方法 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202311804179.1 |
| 申请日 | 2023/12/26 |
| 公告号 | CN117452485B |
| 公开日 | 2024/3/12 |
| IPC主分类号 | G01V1/28 |
| 权利人 | 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 |
| 发明人 | 石星辰; 欧阳威; 毛伟建 |
| 地址 | 湖北省武汉市武昌区小洪山西30号 |
专利主权项内容
1.基于声VTI散射模式矩阵的共炮域高斯束偏移反演方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将声学VTI介质划分为背景介质和微扰介质，选择多个声学VTI介质参数描述声学VTI介质的性质，每个声学VTI介质参数均包括背景介质参数和对应的介质参数扰动；步骤2，读入声压数据，通过高斯束运动学和动力学的复数域射线追踪计算背景介质中炮点端复走时信息和炮点端复振幅信息以及高斯束相关参数；将声压数据进行局部倾斜叠加变换至高斯窗中心；以高斯窗中心为接收点端，通过高斯束运动学和动力学的复数域射线追踪计算背景介质中接收点端复走时信息和接收点端复振幅信息；步骤3，利用步骤1中的背景介质参数、步骤2中的炮点端复走时信息、以及接收点端复走时信息计算声VTI散射模式矩阵，然后对声VTI散射模式矩阵进行稳相点处理，得到稳相点处理后的声VTI散射模式矩阵；步骤4，利用稳相点处理后的声VTI散射模式矩阵，构建散射模式分量关于局部倾角向量积分的积分矩阵；步骤5，利用步骤2中声压数据进行局部倾斜叠加变换至高斯窗中心的结果、炮点端复走时信息、炮点端复振幅信息、接收点端复走时信息、接收点端复振幅信息、步骤3中稳相点处理后的声VTI散射模式矩阵以及步骤4计算出的散射模式分量关于局部倾角向量积分的积分矩阵，计算扰动参数矩阵，扰动参数矩阵包括步骤1中各个声学VTI介质参数对应的介质参数扰动，所述步骤1中，声学VTI介质参数包括NMO速度、非椭圆参数/>和Thomsen参数/>，并根据如下公式描述声学VTI介质的性质：
，其中，、/>和/>分别为NMO速度/>、Thomsen参数/>和非椭圆参数/>对应的背景介质参数；
、/>和/>分别为NMO速度/>、Thomsen参数/>和非椭圆参数/>对应的介质参数扰动；所述步骤5中扰动参数矩阵为，/>如以下公式所示：
，其中，为成像点的坐标，所述步骤2中高斯束相关参数包括高斯窗数量以及每个高斯窗对应的高斯窗参考有效半宽度、高斯窗中心的坐标、高斯束的参考频率/>和射线倾角，所述步骤2中将声压数据进行局部倾斜叠加变换至高斯窗中心的具体方法如下：对各个高斯窗中心，将读入的声压数据按下面的公式进行局部倾斜叠加，，式中，分别表示虚数单位；/>表示在炮点端/>处激发，在检波点/>处接收角频率为/>的声压数据；/>为高斯束的参考频率；/>为高斯窗参考有效半宽度；/>为声压数据/>经过局部倾斜叠加变换至接收点端/>的结果；/>表示慢度矢量，/>表示接收点端/>处的慢度矢量/>的水平分量，/>；/>表示在检波点/>的接收界面上的微面元，所述步骤3中VTI散射模式矩阵具体如下所示：，其中，，/>，，其中，，/>，
表示炮点端/>处的慢度矢量/>的水平分量，/>表示接收点端/>处的慢度矢量/>的水平分量；
表示以炮点端/>处/>为初始慢度方向从炮点端/>到成像点/>的高斯束复走时函数的实部，/>表示以接收点端/>处/>为初始慢度方向从接收点端/>到成像点/>的高斯束复走时函数的实部；
为成像点/>处的NMO速度对应的背景介质参数 ；/>表示梯度；/>、/>和/>分别是介质参数扰动/>、/>和/>对应的散射模式函数， />表示炮点端的慢度向量，、/>、/>分别表示炮点端的慢度向量在/>、/>、/>三个笛卡尔坐标系方向上的分量，表示接收点的慢度向量，/>、/>、/>分别表示接收点的慢度向量在/>、、/>三个笛卡尔坐标系方向上的分量；
具体为对于分别来自炮点端/>和接收点端/>并同时通过成像点/>的两条高斯束对应的声VTI散射模式矩阵；所述稳相点处理后的声VTI散射模式矩阵为，具体为对于分别来自炮点端和接收点端/>并同时通过成像点/>的两条高斯束对应的稳相点处理后的声VTI散射模式矩阵，所述散射模式分量关于局部倾角向量积分的积分矩阵如以下公式所示：，其中是双程走时的虚部，/>，/>表示以接收点端/>处/>为初始慢度方向从接收点端/>到成像点/>的高斯束复走时函数的虚部，表示以炮点端/>处/>为初始慢度方向从炮点端/>到成像点/>的高斯束复走时函数的虚部；/> 为/>的转置，所述步骤5中扰动参数矩阵通过如下公式计算：
，其中表示扰动参数矩阵；/>为/>的逆；
是对于分别来自炮点端/>和接收点端/>并同时经过成像点/>的两条高斯束全振幅， />，/>是步骤2中获得的接收点端复振幅信息，具体表示以接收点端/>处/>为初始慢度方向从接收点端/>到成像点/>的高斯束复振幅函数，/>是步骤2中获得的炮点端复振幅信息，具体表示为以炮点端/>处/>为初始慢度方向从炮点端/>到成像点/>的炮点端/>处的高斯束复振幅函数；
表示炮点端/>处的慢度矢量/>的垂直分量，/>表示接收点端/>处的慢度矢量/>的垂直分量；
和/>是雅可比函数，用于将观测系统坐标参数/>转化到经过成像点的高斯束单位射线参数/>，/>和/>；
是分别来自炮点端/>和接收点端/>并同时通过成像点/>的两条高斯束之间的散射夹角；/>是在成像点/>处所有散射夹角的集合，/>是在成像点/>处所有高斯束对形成的散射方位角集合，/>是散射方位角集合的测度值，/> ；
表示双程走时/>的复共轭，其中，/>是步骤2中获得的接收点端复走时信息，具体表示以接收点端/>处/>为初始慢度方向从接收点端/>到成像点/>的高斯束复走时函数；/>是步骤2中获得的炮点端复走时信息，具体表示以炮点端/>处的/>为初始慢度方向从炮点端/>到成像点/>的高斯束复走时函数。