基于双相介质弹性波波场分离的逆时偏移方法

随着地震勘探的发展,以单相介质模型为基础的声波逆时偏移和弹性波逆时偏移很难比较精确地描述地下介质和满足复杂的工程要求,尤其是在处理地下含流体多孔介质时,所以需要引入双相介质模型。首先基于Biot理论双相介质一阶速度-应力弹性波方程,利用散度场和旋度场的波场分离理论将固相和流相中的纵横波场解耦分离,并由波场快照图得出固相与流相中的纵波波场与横波波场均完成分离,而快纵波与慢纵波相互耦合均存在于纵波波场中。采用高阶交错网格有限差分方法,结合PML吸收边界条件,推导了具有波场分离的双相介质弹性波正传与反传的偏移延拓算子,结合互相关成像条件,可以得到双相介质弹性波固相与流相中的各分量偏移成像剖面。最后对模型使用该双相介质弹性波波场分离的逆时偏移方法进行偏移成像试算并取得成功,效果较常规双相介质弹性波逆时偏移成像效果有了明显提升。     

弹性波逆时偏移及其成像条件

从弹性波动方程出发,推导了二维各向同性介质情况下弹性波逆时传播的高阶差分格式,实现了弹性波在数值空间中的逆时延拓。从程函方程出发,采用逆时差分格式求取网格空间中各点的直达波旅行时,以此作为弹性波逆时偏移的成像条件(激发时间成像条件),实现多波多分量资料的逆时偏移。文中给出了几个典型模型的理论记录的偏移结果,数值试验表明,逆时偏移能够使地表接收到的波场准确归位,提高资料处理的精度。     

RVSP弹性波数值模拟及传播特征分析

基于纵波、横波解耦的弹性波高阶有限差分方程和PML吸收边界条件,实现了RVSP观测统中弹性波数值模拟。采用完全弹性波波动方程进行数值模拟,可以得到纵波和横波的混合波场,且波场丰富,符合实际地震波的传播规律。该正演模拟方法纵波、横波自然解耦,产生全波场、纯纵波和纯横波模拟记录。通过对层状介质模型、凹陷模型,以及实际复杂介质模型的RVSP弹性波进行数值模拟,得到各模型不同分量下全波、纯纵波和纯横波的波场,并对弹性波传播特征进行了分析,为下一步的RVSP地震资料处理和解释工作奠定了理论基础。     

横向各向同性介质中的弹性波方程逆时偏移及其成像条件

作者在本文中导出了在横向各向同性介质情况下，二维弹性波逆时传播的高阶差分格式，实现了弹性波在数值空间中的逆时延拓，从snell定量出发，采用插值法求取网格空间中各点的直达波旅行时，以此作为弹性波逆时偏移的成像条件，实现多波多分量资料的逆时偏移，数值试验表明，逆时偏移能够使地表接收到的波场准确归位，提高资料处理的精度。     

基于高阶有限差分纵横波分解的弹性波数值模拟

常规弹性波数值模拟方法得到的VSP波场信息中,P波和S波是相互耦合在一起的,波场信息复杂,在进行多波多分量地震波场特征分析时需要进行波场分离。这里采用纵波、横波解耦的弹性波波动方程高阶有限差分算法进行数值模拟,并采用PML边界条件处理人工边界条件,得到纵波、横波解耦的独立VSP纵波、横波记录,为进一步研究弹性波VSP波场特征奠定了基础。     

二维矢量地震波场的叠前逆时深度偏移

从矢量波动理论出发，导出了二维弹性波逆时传播的高阶差分格式，实现了弹性波在数值空间中的逆时延拓，采用逆时格式差分求解程函方程，得到网格空间中各点的直达波旅行时，以此作为弹性波逆时偏移的成像条件。实现了二维多波多波多分量资料的叠前逆时深度偏移，数值试验得到了满意结果。     

基于屏方法的弹性波叠前深度偏移

弹性波成像是多分量地震勘探需要解决的关键技术之一。借鉴声波方程中傅立叶有限差分算子中的有限差分补偿方法,对弹性波相屏传播算子进行了大角度校正。在求取成像值时,采用了矢量成像条件,即通过极化矢量,将各分量投影极化方向,然后再成像,从而使波场中的信息得到充分利用,同时解决了P-SV波成像过程中的极性不一致问题。这样,便可以叠加多炮的成像结果,从而提高成像质量。利用模型数据,对大角度相位校正后的弹性屏延拓算子和矢量成像条件进行了试验,成像效果理想。      

弹性波相屏传播算子大角度相位校正成像方法

通过有限差分补偿方法对弹性波相屏传播算子进行了大角度校正,并采用矢量成像条件,即将各分量投影到极化方向,然后再成像,从而使弹性波波场中的信息得到了充分利用,解决了P-SV波成像过程中的极性不一致问题,可以将多炮的成像结果进行叠加,提高了成像质量.通过模型数据对大角度相位校正后的弹性屏延拓算子和矢量成像条件进行了试验,检验了算法的可靠性.     

逆时偏移中的归一化加权互相关成像条件及应用

成像条件是决定声波方程叠前逆时深度偏移效果的重要因素。常规的归一化互相关成像条件能补偿深部地层的反射波能量,但无法压制地震波逆时偏移过程中产生的偏移噪声。针对归一化互相关成像条件的主要缺陷,从二维声波方程出发,在交错网格空间中推导了声波方程逆时延拓的高阶有限差分格式和PML吸收边界条件,进而在对常规互相关成像条件分析的基础上对其进行改进,给出了一种加权互相关成像条件,即在成像过程中利用炮检波场的夹角进行加权校正,以实现只利用炮点下行波场与接收点上行波场进行成像的目标。模型数据和实测资料偏移结果表明,归一化加权互相关成像条件成像效果明显优于常规归一化互相关成像条件。     

基于单程波波动方程的起伏地表叠前深度偏移技术

直接从起伏地表开始进行叠前深度偏移的波场初始化时,应用了同步边界处理策略和深度误差校正策略。前者可以消除起伏地表非波场传播区域的成像,后者可以消除起伏地表规则采样时深度误差对地下构造成像带来的影响。利用以上处理策略,优化了常规基于单程波波动方程延拓算子的起伏地表叠前深度偏移算法,从而更好实现了复杂条件下的构造成像。基于FFD延拓算子的波场下延法,用SEG起伏地表模型数据验证了该方法的有效性。该方法同样适用于各种基于频率域波动方程深度延拓算子的起伏地表深度偏移方法。      

基于修正伪Helmholtz分解算子的横向各向同性介质纵横波波场分离

纵横波波场分离是弹性波逆时偏移成像中的关键步骤,可以有效消除纵横波串扰和成像畸变,提高成像精度。在各向异性介质中,常用的波场分离法有非平稳滤波器或者低秩近似的方法,但由于使用多次傅里叶变换,导致波场分离计算成本较高。借鉴基于Helmhotz算子构建各向同性介质纵横波解耦方程的思路,提出消除振幅畸变的修正伪Helmholtz分解算子,通过待定系数方法求解横向各向同性介质中P波和S波2种模式的表达式,并将其变换为一阶解耦的伪弹性波方程,实现时空域纵横波波场解耦。通过简单模型的波场分离测试,得到分离后的P波与S波波场,验证了该方法的波场分离的有效性。此外,将解耦得到的矢量P波与矢量S波应用到弹性逆时偏移之中,利用矢量点积互相关成像条件得到清晰的弹性波逆时偏移成像结果,说明本方法在复杂介质中有着较好的适用性,同时可以有效地应用到VTI介质弹性逆时偏移之中。     

Stretching correction for amplitude-preserving vector wavefield reverse-time migration

The migration of multi-wave seismic data is aimed at obtaining the P- and S-wave imaging results of the amplitude preserving. But the P- and S-wave stretching effect produced by the reverse time migration of the elastic wave equation will not only reduce the vertical resolution of the migration results and the amplitude preserving of the large reflection angle. In this paper, the reverse time migration technique of amplitude preserving vector wave-field separating is used. Based on the analysis of the stretch mechanism and the influencing factors of stretch magnitude, the paper gave the stretch correcting factors. Then, realize the stretch correction method at the time that after the reverse extrapolation and before the imaging by solving the problem which is how to calculate the P-wave and Ps-wave propagation directions of imaging points at different times. The stretch correction method can improve the vertical resolution and amplitude fidelity of the imaging results and provide high fidelity input data for seismic data interpretation and inversion.© 2019 China Geology Editorial Office.     

Comparison of wave equation migration in logpolar and elliptic coordinates

We extend Riemannian wavefield extrapolation to pre- and post-stack migration using 2D logpolar coordinate system in order to enhance imaging of subsurface structures with imaging of dipping reflectors and turning waves. The logpolar coordinate is a coordinate system adequate for propagating both the source and receiver wavefields. The logpolar extrapolation wavenumber introduces an isotropic slowness model stretch to the single square root operator that enables the use of Cartesian finite-difference extrapolators for propagating wavefields in logpolar meshes. Wavefield extrapolation in this coordinate does not require any ray tracing at all and it can be readily extended to high-order finite-difference schemes since it is an analytic extrapolation operator. Two migration examples illustrate the advantages of the logpolar coordinate for imaging complex geological structures. We compared results of post- and pre-stack depth migration in logpolar and elliptic coordinate systems and we found that steeply dipping events can be better imaged in logpolar coordinate than in elliptic coordinate.     

地震波逆时偏移中两种成像条件应用效果对比

成像条件是实现地震波场准确成像的关键环节,而优化逆时成像条件在改善逆时成像应用效果中的作用尤为明显。为此,从零井源距和非零井源距脉冲响应出发,系统对比了常规相关法逆时成像条件和基于行波分离法逆时成像条件的逆时偏移脉冲响应波场差异,分析了逆时偏移低波数噪声的成因机理及波场规律,同时以复杂断陷理论模型和SZ工区实际三维地震资料为例,系统对比了两种逆时成像条件的成像应用效果。研究结果表明,采用基于行波分离法逆时成像条件的成像结果能够有效衰减逆时偏移低波数背景噪声,恢复掩盖在这种背景噪声之下的有效地震成像信息,地层细节刻画更加清晰,这可为当前复杂波场和复杂构造高精度地震成像提供方法指导。     

逆时偏移在探地雷达信号处理中的应用

在探地雷达的实测资料中,由于绕射波的存在导致了地下结构图象显示不清。根据电磁波与弹性波传播的相似性,本文将地震资料处理的偏移算法 (即基于标量波动方程的逆时偏移算法)运用到探地雷达的资料处理中。结果显示,绕射波得到了很好的归位,反射体的连续性得到了加强,提高了探地雷达资料解释的分辨率。      

AVO技术在识别充填流体溶洞中的应用

寻找到充填流体的大型洞穴是碳酸盐岩油藏预测十分有意义的工作。塔河油田的试验表明,应用AVO技术可以有效地鉴别溶洞是否充填流体。溶洞充填流体之后,由于碳酸盐岩与流体之间存在很大的纵波波阻抗差异会形成强的纵波反射系数;同时,又由于流体内不传播横波,溶洞壁(包括顶低面)是横波的绝对反射界面,因而会形成强的横波反射。换句话说,充填流体溶洞既能形成强的纵波,又能形成强的横波。AVO分析对叠前地震数据进行弹性反演,从中提取出与横波有关的属性来指示充填流体的溶洞。     

共偏移距可分表示法叠前深度偏移

基于双平方根方程的共偏移距可分表示法叠前深度偏移用于复杂介质成像, 该方法在中点-偏移距坐标中同时向下延拓炮点和检波点波场, 实现方式采用正反傅立叶变换.构造的双平方根方程波场延拓算子能够使波数域变量与空间(速度) 域变量分离, 波数域内进行相移计算, 在空间域对因介质横向变速引起的时移作修正.地震数据偏移不需要逐炮计算, 具有较高的效率.对Marmousi模型数据的偏移成像结果显示, 该方法较好地成像强横向变速介质中的复杂构造.      

The Offset-Domain Prestack Depth Migration with Optimal Separable Approximation

The offset-domain prestack depth migration with optimal separable approximation, based on the double square root equation, is used to image complex media with large and rapid velocity variations. The method downward continues the source and the receiver wavefields simultaneously. The mixed domain algorithm with forward Fourier and inverse Fourier transform is used to construct the double square root equation wavefield extrapolation operator. This operator separates variables in the wave number domain and variables in the space domain. The phase operation is implemented in the wave number domain, whereas the time delay for lateral velocity variation is corrected in the space domain. The migration algorithm is efficient since the seismic data are not computed shot by shot. The data set test of the Marmousi model indicates that the offset-domain migration provides a satisfied seismic migration section on which complex geologic structures are imaged in media with large and rapid lateral velocity variations.     

纵横波速度反演在气层识别中的应用

提出一种部分叠加资料的反演方法。部分叠加资料保留了原有的大量信息,在测井及构造层位的约束下,建立最符合地下实际情况的初始模型。通过非线性最优化理论,采用逐道外推技术,能同时反演出每一个点更准确的纵波和横波速度,进而可以求得纵横波速度比及泊松比,为储层预测和储集层内的流体识别提供丰富的弹性参数信息。