CN109143339B - 基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法及装置 - Google Patents

基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法及装置 Download PDF

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CN109143339B CN201810922650.XA CN201810922650A CN109143339B CN 109143339 B CN109143339 B CN 109143339B CN 201810922650 A CN201810922650 A CN 201810922650A CN 109143339 B CN109143339 B CN 109143339B
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Abstract

本申请实施例提供了一种基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法及装置，该方法包括：对震源波场进行正向延拓，并基于解耦延拓方程获得震源波场纵波应力场；对与所述震源波场对应的检波波场进行逆向延拓，并基于解耦延拓方程获得检波波场横波质点振动速度场；根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场；根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量；对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像。本申请实施例可获得可完整表征横波纯应力场的单一成像结果。

Description

基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法及装置
技术领域
本申请涉及地震偏移成像技术领域，尤其是涉及一种基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法及装置。
背景技术
目前，常规的弹性逆时偏移成像通常需要进行波场分离，以获得纯波模式的成像结果。针对利用亥姆霍兹分解进行波场分离无法获得与原始输入波场的振幅和相位保持一致的弹性波波场的缺陷，解耦延拓方程法逐渐发展成为一种实用的获取纵、横波波场的方法。
在实现本申请的过程中，本申请的发明人发现：实际上，基于解耦延拓方程的波场分离方法不仅可以分离得到纵、横波的质点振动速度场，还可以获得单一的纵波应力波场，但是获得的横波纯应力场却是各个分量的表示形式，从而导致基于现有技术无法获得用单一标量形式表示的横波应力场，进而使得后续将难以获得可完整表征横波纯应力场的单一成像结果。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法及装置，以获得可完整表征横波纯应力场的单一成像结果。
为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法，包括：
对震源波场进行正向延拓，并基于解耦延拓方程获得震源波场纵波应力场；
对与所述震源波场对应的检波波场进行逆向延拓，并基于解耦延拓方程获得检波波场横波质点振动速度场；
根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场；
根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量；
对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像。
本申请实施例的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法，所述根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场，包括：
对所述检波波场横波质点振动速度场进行散度及旋度运算获得检波波场横波纯应力场。
本申请实施例的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法，在二维情况下，
根据公式
Figure GDA0001964412100000021
获得二维下的检波波场横波纯应力场；
其中，x、z分别为笛卡尔坐标系下的水平坐标和垂直坐标，μ为拉梅常数，
Figure GDA0001964412100000022
为检波波场横波纯应力场xx分量关于时间的导数，
Figure GDA0001964412100000023
为检波波场横波纯应力场zz分量关于时间的导数，
Figure GDA0001964412100000024
为检波波场横波纯应力场xz分量关于时间的导数，
Figure GDA0001964412100000025
为检波波场横波质点振动速度场x分量在x方向上的空间导数，
Figure GDA0001964412100000026
为检波波场横波质点振动速度场z分量在x方向上的空间导数，
Figure GDA0001964412100000027
为检波波场横波质点振动速度场x分量在z方向上的空间导数，
Figure GDA0001964412100000028
为检波波场横波质点振动速度场z分量在z方向上的空间导数，上标R表示检波，下标S表示横波。
本申请实施例的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法，所述根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量，包括：
在二维情况下，根据公式
Figure GDA0001964412100000029
获得横波应力第二不变量；
对所述横波应力第二不变量进行开方获得检波波场横波应力不变量；
其中，
Figure GDA00019644121000000210
为检波波场横波纯应力场的xx分量，
Figure GDA00019644121000000211
为检波波场横波纯应力场的zz分量，
Figure GDA00019644121000000212
为检波波场横波纯应力场的xz分量，
Figure GDA00019644121000000213
为横波应力第二不变量，
Figure GDA00019644121000000214
为检波波场横波应力不变量。
本申请实施例的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法，所述对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像，包括：
根据公式
Figure GDA00019644121000000215
获得逆时偏移成像剖面；
其中，IPS为应力PS逆时偏移成像剖面，t为时间，T0为地震记录接收时长，
Figure GDA00019644121000000216
为震源波场纵波应力场，
Figure GDA0001964412100000031
为检波波场横波应力不变量，shot为炮序列号，shotNum为最大炮数。
另一方面，本申请实施例还提供了一种基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置，包括：
纵波应力场获取模块，用于对震源波场进行正向延拓，并基于解耦延拓方程获得震源波场纵波应力场；
横波质点振动速度场获取模块，用于对与所述震源波场对应的检波波场进行逆向延拓，并基于解耦延拓方程获得检波波场横波质点振动速度场；
横波纯应力场获取模块，用于根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场；
应力不变量获取模块，用于根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量；
逆时偏移成像模块，用于对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像。
本申请实施例的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置，所述根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场，包括：
对所述检波波场横波质点振动速度场进行散度及旋度运算获得检波波场横波纯应力场。
本申请实施例的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置，在二维情况下，
根据公式
Figure GDA0001964412100000032
获得二维下的检波波场横波纯应力场；
其中，x、z分别为笛卡尔坐标系下的水平坐标和垂直坐标，μ为拉梅常数，
Figure GDA0001964412100000033
为检波波场横波纯应力场xx分量关于时间的导数，
Figure GDA0001964412100000034
为检波波场横波纯应力场zz分量关于时间的导数，
Figure GDA0001964412100000035
为检波波场横波纯应力场xz分量关于时间的导数，
Figure GDA0001964412100000036
为检波波场横波质点振动速度场x分量在x方向上的空间导数，
Figure GDA0001964412100000037
为检波波场横波质点振动速度场z分量在x方向上的空间导数，
Figure GDA0001964412100000038
为检波波场横波质点振动速度场x分量在z方向上的空间导数，
Figure GDA0001964412100000039
为检波波场横波质点振动速度场z分量在z方向上的空间导数，上标R表示检波，下标S表示横波。
本申请实施例的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置，所述根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量，包括：
在二维情况下，根据公式
Figure GDA0001964412100000041
获得横波应力第二不变量；
对所述横波应力第二不变量进行开方获得检波波场横波应力不变量；
其中，
Figure GDA0001964412100000042
为检波波场横波纯应力场的xx分量，
Figure GDA0001964412100000043
为检波波场横波纯应力场的zz分量，
Figure GDA0001964412100000044
为检波波场横波纯应力场的xz分量，
Figure GDA0001964412100000045
为横波应力第二不变量，
Figure GDA0001964412100000046
为检波波场横波应力不变量。
另一方面，本申请实施例还提供了另一种基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：
对震源波场进行正向延拓，并基于解耦延拓方程获得震源波场纵波应力场；
对与所述震源波场对应的检波波场进行逆向延拓，并基于解耦延拓方程获得检波波场横波质点振动速度场；
根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场；
根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量；
对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例根据检波波场横波质点振动速度场可获得将各个分量统一的检波波场横波纯应力场；然后根据检波波场横波纯应力场就可以确定单一标量形式表示的检波波场横波应力不变量；最后对震源波场纵波应力场及该单一标量形式表示的检波波场横波应力不变量进行逆时偏移成像，从而获得了完整表征横波纯应力场的单一成像结果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本申请一实施例中基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法的流程图；
图2为本申请一实施例中根据垂直断层模型构建的弹性介质纵波速度模型；
图3a为本申请一实施例中在逆向延拓至0.8s时刻基于解耦延拓方程得到的检波波场横波纯应力场的xx分量；
图3b为本申请一实施例中在逆向延拓至0.8s时刻基于解耦延拓方程得到的检波波场横波纯应力场的zz分量；
图3c为本申请一实施例中在逆向延拓至0.8s时刻基于解耦延拓方程得到的检波波场横波纯应力场的xz分量；
图4为本申请一实施例中在逆向延拓至0.8s时刻基于解耦延拓方程得到的检波波场的横波应力第二不变量；
图5为本申请一实施例在逆向延拓至0.8s时刻基于解耦延拓方程得到的检波波场横波应力不变量；
图6为本申请一实施例中根据Marmousi2模型构建的弹性介质纵波速度模型；
图7为本申请一实施例中利用Marmousi2模型获得的叠加以后的应力PS成像剖面；
图8为本申请一实施例中基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置法的结构框图；
图9为本申请另一实施例中基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置法的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。例如在下面描述中，在第一部件上方形成第二部件，可以包括第一部件和第二部件以直接接触方式形成的实施例，还可以包括第一部件和第二部件以非直接接触方式(即第一部件和第二部件之间还可以包括额外的部件)形成的实施例等。
而且，为了便于描述，本申请一些实施例可以使用诸如“在…上方”、“在…之下”、“顶部”、“下方”等空间相对术语，以描述如实施例各附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。应当理解的是，除了附图中描述的方位之外，空间相对术语还旨在包括装置在使用或操作中的不同方位。例如若附图中的装置被翻转，则被描述为“在”其他元件或部件“下方”或“之下”的元件或部件，随后将被定位为“在”其他元件或部件“上方”或“之上”。需要说明的是，下文中提及的应力一般是指应力张量，为便于描述而将其简称为应力。
参考图1所示，本申请实施例的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法可以包括以下步骤：
S101、对震源波场进行正向延拓，并基于解耦延拓方程获得震源波场纵波应力场。
在本申请一实施例中，可根据介质模型和给定的震源子波实现震源波场的正向延拓，并可在正向延拓的过程中利用解耦延拓方程获得解耦的震源波场纵波应力场。
在本申请一示例性实施例中，以图2所示的弹性介质纵波速度模型为例，可利用如下的一阶速度-应力弹性波方程构建震源波场正向延拓交错网格有限差分算子。这里的正向延拓是指正向时间延拓。
Figure GDA0001964412100000061
其中，ρ表示密度，C表示弹性介质刚度矩阵，v＝(vx,vy,vz)T表示质点振动速度矢量场，上标符号T表示转置，vx表示质点振动速度矢量场沿x方向的分量，vy表示质点振动速度矢量场沿y的分量，vz表示质点振动速度矢量场沿z方向的分量，τ＝(σxx,σyy,σzz,τyz,τxz,τxy)T表示应力，σxx,σyy和σzz分别表示正应力的xx分量、yy分量和zz分量，τyz、τxz和τxy表示切应力的yz分量、xz分量和xy分量，
Figure GDA0001964412100000063
表示质点振动速度矢量场在时间方向上的导数，
Figure GDA0001964412100000064
表示应力在时间方向上的导数，L表示微分矩阵：
Figure GDA0001964412100000062
其中，lx，ly和lz分别表示沿x、y和z方向上的导数，在各向同性介质中刚度矩阵C表示为：
Figure GDA0001964412100000071
其中，λ和μ表示拉梅系数。
对上述波动方程进行离散化可得到如下的弹性波延拓算子：
Figure GDA0001964412100000072
其中，τS表示震源波场离散应力场，vS表示震源波场离散质点振动速度场，η表示边界吸收系数，在目标区域内吸收系数η＝0，在边界吸收区域内吸收系数η＝200(0.5-0.5cos(πr/R))，r＝1,2,...,R，R表示吸收层的厚度，π表示圆周率，Δt为时间采样间隔，nΔt表示整时间点，(n+1/2)Δt为半时间节点，n＝1,2,...,N，T0＝NΔt表示总的地震记录接收时长，Df和Db分别表示高阶交错网格有限差分矩阵算子，具体表达式为：
Figure GDA0001964412100000073
和
Figure GDA0001964412100000074
其中，
Figure GDA0001964412100000075
和
Figure GDA0001964412100000076
分别表示沿x方向的向前和向后交错网格差分格式，
Figure GDA0001964412100000077
和
Figure GDA0001964412100000078
分别表示沿y方向的向前和向后交错网格差分格式，
Figure GDA0001964412100000079
和
Figure GDA00019644121000000710
分别表示沿z方向的向前和向后交错网格差分格式，具体格式如下：
Figure GDA00019644121000000711
Figure GDA00019644121000000712
Figure GDA0001964412100000081
Figure GDA0001964412100000082
Figure GDA0001964412100000083
Figure GDA0001964412100000084
其中，Δx、Δy和Δz分别为沿x、y和z方向上的采样间隔，
Figure GDA0001964412100000085
为2M阶交错网格有限差分系数，f(i,j,k)表示空间网格点(i,j,k)的光滑函数。
基于上述弹性波延拓算子可对震源波场进行正向延拓。
在本申请一实施例中，可利用解耦延拓方程获得并保存每一时刻的震源波场纵波应力场数据。在本申请一示例性实施例中，例如可以是通过如下公式计算震源波场纵波应力场：
Figure GDA0001964412100000086
其中，
Figure GDA0001964412100000087
表示震源波场纵波应力场，
Figure GDA0001964412100000088
表示震源波场纵波应力波场在时间方向上的导数，
Figure GDA0001964412100000089
表示散度算子，vS表示震源波场离散质点振动速度场，上标S表示震源。
S102、对与所述震源波场对应的检波波场进行逆向延拓，并基于解耦延拓方程获得检波波场横波质点振动速度场。
在本申请一实施例中，可根据预先设定的介质模型，将地面记录的多分量地震资料作为边值条件，利用弹性波传播算子实现检波波场的逆时延拓，并可在逆向延拓的过程中利用解耦延拓方程获得解耦的检波波场横波质点振动速度场。这里的逆向延拓是指逆向时间延拓。
在本申请一示例性实施例中，可将多分量地震数据当作边值条件，加载到如下所示的逆时延拓方程中以实现逆时延拓：
Figure GDA00019644121000000810
其中，τR表示检波波场离散应力场，vR表示检波波场离散质点振动速度场。
在本申请一实施例中，所述基于解耦延拓方程获得检波波场横波质点振动速度场可包括如下步骤：
(1)、通过如下公式计算检波波场纵波应力场：
Figure GDA0001964412100000091
其中，
Figure GDA0001964412100000092
表示检波波场纵波应力场，
Figure GDA0001964412100000093
表示检波波场纵波应力场关于时间的导数，
Figure GDA0001964412100000094
表示散度算子，上标R表示检波，λ和μ表示拉梅系数，vR表示检波波场离散质点振动速度场。
(2)、通过如下公式计算获得检波波场纵波的质点振动速度场：
Figure GDA0001964412100000095
其中，
Figure GDA0001964412100000096
表示检波波场纵波质点振动速度场，
Figure GDA0001964412100000097
表示检波波场纵波质点振动速度场在时间方向上的导数，
Figure GDA0001964412100000098
表示梯度算子，
Figure GDA0001964412100000099
表示检波波场纵波质点振动速度矢量场沿x方向的分量，
Figure GDA00019644121000000910
表示检波波场纵波质点振动速度矢量场沿y的分量，
Figure GDA00019644121000000911
表示检波波场纵波质点振动速度矢量场沿z的分量。
(3)、从检波波场总波场vR中减去检波波场纵波场
Figure GDA00019644121000000912
获得检波波场横波质点振动速度场，即：
Figure GDA00019644121000000913
其中，
Figure GDA00019644121000000914
表示检波波场横波质点振动速度场，
Figure GDA00019644121000000915
表示检波波场横波质点振动速度矢量场沿x方向的分量，
Figure GDA00019644121000000916
表示检波波场横波质点振动速度矢量场沿y的分量，
Figure GDA00019644121000000917
表示检波波场横波质点振动速度矢量场沿z的分量。
S103、根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场。
在本申请一实施例中，通过对所述检波波场横波质点振动速度场进行散度及旋度运算可获得检波波场横波纯应力场。例如在二维情况下，可利用利用如下公式获得检波波场横波纯应力场：
Figure GDA00019644121000000918
其中，x、z分别为笛卡尔坐标系下的水平坐标和垂直坐标，μ为拉梅常数，
Figure GDA00019644121000000919
为检波波场横波纯应力场xx分量关于时间的导数，
Figure GDA00019644121000000920
为检波波场横波纯应力场zz分量关于时间的导数，
Figure GDA00019644121000000921
为检波波场横波纯应力场xz分量关于时间的导数，
Figure GDA00019644121000000922
为检波波场横波质点振动速度场x分量在x方向上的空间导数，
Figure GDA00019644121000000923
为检波波场横波质点振动速度场z分量在x方向上的空间导数，
Figure GDA0001964412100000101
为检波波场横波质点振动速度场x分量在z方向上的空间导数，
Figure GDA0001964412100000102
为检波波场横波质点振动速度场z分量在z方向上的空间导数，上标R表示检波，下标S表示横波。
在本申请一示例性实施例中，基于上述方法可获得在逆向延拓至0.8s时刻基于解耦延拓方程得到的检波波场横波纯应力场的xx分量(例如图3a所示)、zz分量(例如图3b所示)和xz分量(例如图3c所示)。
S104、根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量。
在本申请一实施例中，在二维情况下，可先根据如下公式获得横波应力第二不变量：
Figure GDA0001964412100000103
然后，根据波场的基本特征，通过对所述横波应力第二不变量进行开方可获得检波波场横波应力不变量，即：
Figure GDA0001964412100000104
其中，
Figure GDA0001964412100000105
为检波波场横波纯应力场的xx分量，
Figure GDA0001964412100000106
为检波波场横波纯应力场的zz分量，
Figure GDA0001964412100000107
为检波波场横波纯应力场的xz分量，
Figure GDA0001964412100000108
为横波应力第二不变量，
Figure GDA0001964412100000109
为检波波场横波应力不变量。
在本申请一示例性实施例中，基于上述方法可获得在逆向延拓至0.8s时刻基于解耦延拓方程得到的检波波场的横波应力第二不变量(例如图4所示)及检波波场横波应力不变量(例如图5所示)。
S105、对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像。
在本申请一实施例中，对于弹性波应力纵横波成像，可采用归一化互相关成像条件对检波波场横波应力不变量及震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像。在本申请一示例性实施例中，可以根据公式
Figure GDA00019644121000001010
获得逆时偏移成像剖面。
其中，IPS为应力PS逆时偏移成像剖面，t为时间，T0为地震记录接收时长，
Figure GDA00019644121000001011
为震源波场纵波应力场，
Figure GDA00019644121000001012
为检波波场横波应力不变量，shot为炮序列号，shotNum为最大炮数。
在本申请一示例性实施例中，基于上述方法，可根据例如图6所示的Marmousi2模型构建的弹性介质纵波速度模型，得到例如图7所示的叠加以后的应力PS成像剖面。
参考图8所示，本申请实施例的一种基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置可以包括：
纵波应力场获取模块81，可以用于对震源波场进行正向延拓，并基于解耦延拓方程获得震源波场纵波应力场；
横波质点振动速度场获取模块82，可以用于对与所述震源波场对应的检波波场进行逆向延拓，并基于解耦延拓方程获得检波波场横波质点振动速度场；
横波纯应力场获取模块83，可以用于根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场；
应力不变量获取模块84，可以用于根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量；
逆时偏移成像模块85，可以用于对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像。
参考图9所示，本申请实施例的另一种基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置可以包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：
对震源波场进行正向延拓，并基于解耦延拓方程获得震源波场纵波应力场；
对与所述震源波场对应的检波波场进行逆向延拓，并基于解耦延拓方程获得检波波场横波质点振动速度场；
根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场；
根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量；
对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像。
虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法，其特征在于，包括：
对震源波场进行正向延拓，并基于解耦延拓方程获得震源波场纵波应力场；
对与所述震源波场对应的检波波场进行逆向延拓，并基于解耦延拓方程获得检波波场横波质点振动速度场；
根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场；
根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量；
对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像；其中，所述根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量，包括：
在二维情况下，根据公式
Figure FDA0002379812730000011
获得横波应力第二不变量；
对所述横波应力第二不变量进行开方获得检波波场横波应力不变量；
其中，
Figure FDA0002379812730000012
为检波波场横波纯应力场的xx分量，
Figure FDA0002379812730000013
为检波波场横波纯应力场的zz分量，
Figure FDA0002379812730000014
为检波波场横波纯应力场的xz分量，
Figure FDA0002379812730000015
为横波应力第二不变量。
2.如权利要求1所述的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法，其特征在于，所述根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场，包括：
对所述检波波场横波质点振动速度场进行散度及旋度运算获得检波波场横波纯应力场。
3.如权利要求2所述的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法，其特征在于，在二维情况下，
根据公式
Figure FDA0002379812730000016
获得二维下的检波波场横波纯应力场；
其中，x、z分别为笛卡尔坐标系下的水平坐标和垂直坐标，μ为拉梅常数，
Figure FDA0002379812730000017
为检波波场横波纯应力场xx分量关于时间的导数，
Figure FDA0002379812730000018
为检波波场横波纯应力场zz分量关于时间的导数，
Figure FDA0002379812730000019
为检波波场横波纯应力场xz分量关于时间的导数，
Figure FDA00023798127300000110
为检波波场横波质点振动速度场x分量在x方向上的空间导数，
Figure FDA00023798127300000111
为检波波场横波质点振动速度场z分量在x方向上的空间导数，
Figure FDA00023798127300000112
为检波波场横波质点振动速度场x分量在z方向上的空间导数，
Figure FDA00023798127300000113
为检波波场横波质点振动速度场z分量在z方向上的空间导数，上标R表示检波，下标S表示横波。
4.如权利要求1所述的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像方法，其特征在于，所述对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像，包括：
根据公式
Figure FDA0002379812730000021
获得逆时偏移成像剖面；
其中，IPS为应力PS逆时偏移成像剖面，t为时间，T0为地震记录接收时长，
Figure FDA0002379812730000022
为震源波场纵波应力场，
Figure FDA0002379812730000023
为检波波场横波应力不变量，shot为炮序列号，shotNum为最大炮数。
5.一种基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置，其特征在于，包括：
纵波应力场获取模块，用于对震源波场进行正向延拓，并基于解耦延拓方程获得震源波场纵波应力场；
横波质点振动速度场获取模块，用于对与所述震源波场对应的检波波场进行逆向延拓，并基于解耦延拓方程获得检波波场横波质点振动速度场；
横波纯应力场获取模块，用于根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场；
应力不变量获取模块，用于根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量；
逆时偏移成像模块，用于对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像；其中，
所述根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量，包括：
在二维情况下，根据公式
Figure FDA0002379812730000024
获得横波应力第二不变量；
对所述横波应力第二不变量进行开方获得检波波场横波应力不变量；
其中，
Figure FDA0002379812730000025
为检波波场横波纯应力场的xx分量，
Figure FDA0002379812730000026
为检波波场横波纯应力场的zz分量，
Figure FDA0002379812730000027
为检波波场横波纯应力场的xz分量，
Figure FDA0002379812730000028
为横波应力第二不变量。
6.如权利要求5所述的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置，其特征在于，所述根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场，包括：
对所述检波波场横波质点振动速度场进行散度及旋度运算获得检波波场横波纯应力场。
7.如权利要求6所述的基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置，其特征在于，在二维情况下，
根据公式
Figure FDA0002379812730000031
获得二维下的检波波场横波纯应力场；
其中，x、z分别为笛卡尔坐标系下的水平坐标和垂直坐标，μ为拉梅常数，
Figure FDA0002379812730000032
为检波波场横波纯应力场xx分量关于时间的导数，
Figure FDA0002379812730000033
为检波波场横波纯应力场zz分量关于时间的导数，
Figure FDA0002379812730000034
为检波波场横波纯应力场xz分量关于时间的导数，
Figure FDA0002379812730000035
为检波波场横波质点振动速度场x分量在x方向上的空间导数，
Figure FDA0002379812730000036
为检波波场横波质点振动速度场z分量在x方向上的空间导数，
Figure FDA0002379812730000037
为检波波场横波质点振动速度场x分量在z方向上的空间导数，
Figure FDA0002379812730000038
为检波波场横波质点振动速度场z分量在z方向上的空间导数，上标R表示检波，下标S表示横波。
8.一种基于横波应力不变量的弹性逆时偏移成像装置，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：
对震源波场进行正向延拓，并基于解耦延拓方程获得震源波场纵波应力场；
对与所述震源波场对应的检波波场进行逆向延拓，并基于解耦延拓方程获得检波波场横波质点振动速度场；
根据所述检波波场横波质点振动速度场获得检波波场横波纯应力场；
根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量；
对所述检波波场横波应力不变量及所述震源波场纵波应力场进行逆时偏移成像；其中，所述根据所述检波波场横波纯应力场确定检波波场横波应力不变量，包括：
在二维情况下，根据公式
Figure FDA0002379812730000039
获得横波应力第二不变量；
对所述横波应力第二不变量进行开方获得检波波场横波应力不变量；
其中，
Figure FDA00023798127300000310
为检波波场横波纯应力场的xx分量，
Figure FDA00023798127300000311
为检波波场横波纯应力场的zz分量，
Figure FDA00023798127300000312
为检波波场横波纯应力场的xz分量，
Figure FDA00023798127300000313
为横波应力第二不变量。
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