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申请/专利权人：山东省科学院海洋仪器仪表研究所;青岛大学

摘要：本发明属于勘探地球物理学领域，公开了一种基于转换波动方程的弹性波矢量解耦成像方法，包括如下步骤：对转换波动方程进行离散，获得转换波延拓算子；构建转换波正向延拓算子和转换波反向延拓算子；对震源端P波和S波质点振动速度矢量场和检波端P波和S波应力张量场进行点积运算，得到各网格点在成像时刻的PP波、PS波、SP波和SS波成像能流矢量场；对PP波、PS波、SP波和SS波成像能流矢量场进行成像，获得各反射波能量成像结果。本发明所公开的方法既可以解决弹性逆时偏移方法中解耦沿拓方程所遇到的能量泄露问题，也可以提高弹性能量互相关成像方法在实际应用尤其是海洋多分量地震数据成像应用中精度。

主权项：1.一种基于转换波动方程的弹性波矢量解耦成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，利用交错网格有限差分格式对转换波动方程进行离散，获得转换波延拓算子；步骤2，对所述转换波延拓算子加载给定震源子波及介质模型，沿时间正向传播方向延拓构建转换波正向延拓算子，实现P波和S波震源端波场延拓；根据设定的成像时刻，计算并保留各网格点各成像时刻震源端P波和S波质点振动速度矢量场；步骤3，对所述转换波延拓算子加载预先给定的介质模型及预先给定的多分量地震记录，沿时间反向传播方向延拓构建转换波反向延拓算子，实现P波和S波检波端波场延拓；根据设定的成像时刻，计算并保留各网格点各成像时刻检波端P波和S波应力张量场；步骤4，对震源端P波和S波质点振动速度矢量场和检波端P波和S波应力张量场进行点积运算，得到各网格点在成像时刻的PP波、PS波、SP波和SS波成像能流矢量场；步骤5，根据构建的解耦能流矢量成像条件，对各网格点在成像时刻的PP波、PS波、SP波和SS波成像能流矢量场进行成像，获得解耦PP反射波、PS反射波、SP反射波和SS反射波能量成像结果；所述转换波动方程由弹性质点振动速度、纯纵波延拓方程、纯横波延拓方程和转换波延拓方程四部分组成，表示为： ；式中，为弹性波质点振动速度矢量场，和分别为弹性波质点振动速度矢量场沿和方向的分量，为P波质点振动速度矢量场，和分别为P波质点振动速度矢量场沿和方向的分量，为S波质点振动速度矢量场，和分别为S波质点振动速度矢量场沿和方向的分量，为剩余波质点振动速度矢量场，和分别为剩余波质点振动速度矢量场沿和方向的分量，是密度，表示的时间导数，以此类推；为P波应力张量场，采用矩阵形式表示为，上标“”表示转置，和分别为P波应力张量场沿和方向的分量，满足，为S波应力张量场，采用矩阵形式表示为，和分别为S波应力张量场沿和方向的分量，满足，为剩余应力张量场，采用矩阵形式表示为，、、和分别为剩余应力张量场沿、、和方向的分量，、、、、和是微分矩阵，和分别表示变量沿方向的空间导数和沿方向的空间导数，和是拉梅系数；所述转换波延拓算子为： ；其中，上标和表示整时间点，和为半时间节点，，表示地震记录总接收时间对应的离散点，表示时间采样间隔，和分别表示和时刻P波质点振动速度矢量场，和分别表示和时刻S波质点振动速度矢量场，和分别表示和时刻剩余波质点振动速度矢量场，表示时刻弹性波质点振动速度矢量场，和分别表示和时刻P波应力张量场，和分别表示和时刻S波应力张量场，和分别表示和时刻剩余波应力张量场，是边界吸收系数，在目标区域内，在边界吸收区域内，，是吸收层的厚度，、、、、和是交错网格有限差分算子，g表示交错网格定义的离散形式；其中，和分别表示变量沿方向向前空间差分格式和向后空间差分格式，和分别表示变量沿方向向前空间差分格式和向后空间差分格式；步骤2中，所构建的转换波正向延拓算子为： ；其中，下标S表示震源端，和分别表示和时刻震源端P波质点振动速度矢量场，和分别表示和时刻震源端S波质点振动速度矢量场，和分别表示和时刻震源端剩余波质点振动速度矢量场，表示时刻震源端弹性波质点振动速度矢量场，和分别表示和时刻震源端P波应力张量场，和分别表示和时刻震源端S波应力张量场，和分别表示和时刻震源端剩余波应力张量场，表示震源子波，表示地震子波函数，表示震源空间衰减函数；步骤3中，转换波反向延拓算子为： ；式中，R表示检波端，上标和表示整时间点，和为半时间节点，，表示地震记录总接收时间对应的离散点，表示时间采样间隔，和分别表示和时刻检波端P波质点振动速度矢量场，和分别表示和时刻检波端S波质点振动速度矢量场，和分别表示和时刻检波端剩余波质点振动速度矢量场，和表示和时刻检波端弹性波质点振动速度矢量场，和分别表示和时刻检波端P波应力张量场，和分别表示和时刻检波端S波应力张量场，和分别表示和时刻检波端剩余波应力张量场，表示预先给定的时刻多分量地震记录矢量场，其中的表示沿方向的地震记录分量，表示沿方向的地震记录分量，表示地震记录采集时的埋深深度。

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