基于PWD的绕射波波场分离成像方法综述

绕射波成像方法能有效地对地下小尺度不连续地质体如断层、裂缝、粗糙岩丘边缘、河道等高精度成像,成像优劣的关键在于如何有效地从原始波场记录中分离反射波和绕射波波场.目前,绕射波分离及绕射波成像方法已逐步成为研究热点.本文系统地回顾了绕射波分离及成像方法的发展历程,分析了反射波和绕射波波场特征,并着重介绍了PWD(平面波分解)解构滤波器及其在叠前、叠后分离并成像绕射波的方法原理,探讨了绕射波成像方法的应用前景.     

利用最小二乘自适应滤波实现绕射波分离

尺度目标体的绕射波能量较弱,常被能量较强的反射波淹没,与反射波一起成像难度较大.因而,实现绕射波成像的核心问题之一为绕射波与反射波分离.通常建立反射波模型的方法有Radon变换等域变换类方法,但该类方法在减去反射波能量上存在问题.为更彻底实现压制反射波目的,本文引入自适应滤波方法,该方法较简单的减去法能更好预测反射波能量.实际资料应用效果表明,最小二乘自适应滤波方法能更好突显单炮记录上绕射波特征,得到的叠加剖面中反射波去除更为彻底干净,偏移剖面中小断层、断点、尖灭点等小尺度地质体成像清晰.     

基于倾角-偏移距域道集的绕射波成像

地震绕射波是地下非连续性地质体的地震响应,绕射波成像对地下断层、尖灭和小尺度绕射体的识别具有重要的意义.在倾角域共成像点道集中,反射波同相轴表现为一条下凸曲线,能量主要集中在菲涅耳带内,绕射波能量则比较发散.由于倾角域菲涅耳带随偏移距变化而存在差异,因此本文提出一种在倾角-偏移距域道集中精确估计菲涅耳带的方法,在各偏移距的倾角域共成像点道集中实现菲涅耳带的精确切除,从而压制反射波.在倾角-偏移距域道集中还可以分别实现绕射波增强,绕射波同相轴相位校正,因此能量弱的绕射波可以清晰地成像.在倾角域共成像点道集中,反射波同相轴的最低点对应于菲涅耳带估计所用的倾角,因此本文提出一种在倾角域共成像点道集中直接自动拾取倾角场的方法.理论与实际资料试算验证了本文绕射波成像方法的有效性.     

局部倾角滤波和预测反演联合分离绕射波

地震绕射波源于介质非连续性,从地震记录中将绕射波分离出来并进行成像,其结果对研究诸如碳酸盐岩缝洞储层这类复杂非均质储层具有重要意义.对炮集记录进行平面波分解,在地层倾角不大的假设下,反射波和绕射波同相轴在平面波分解剖面上存在较大的倾角差异.基于此,我们提出分步进行绕射波分离的方法:(1)利用局部倾角滤波方法将绕射波的较大倾角信息成分分离出来,此时,余下的部分包含有反射波和残留的低倾角绕射波信息;(2)利用频率-空间域预测反演方法从上述含有反射波和残留的低倾角绕射波信息中分离出残留绕射波成分;(3)将两次分离的绕射波信息相加得到最终的绕射波估计.用该方法能够得到相对完整的绕射波信息,有效地克服了靠单一的倾角差异进行绕射波分离时明显损失低倾角信息,从而影响绕射波成像结果横向分辨率这一问题.理论与实际资料试算验证了该方法的有效性.     

绕射波逆时偏移成像方法研究

地震剖面中的绕射点反应地下断层、尖灭、溶洞等不连续体的位置信息,因此绕射波对于实现小尺度构造的精细成像具有重要意义.基于逆时偏移的绕射波成像方案包括乘法成像条件法和倾角域拾取法.乘法成像条件利用正\负倾角构造剖面相乘实现绕射点的定位,倾角域拾取法则根据绕射波能量在角度域的特征进行拾取.其中,通过Hilbert变换和伴随...     

地震勘探中的边缘绕射波及其动力学识别方法

深层、小尺度岩性体的高分辨率探测已超出常规的反射波地震勘探能力,而绕射波成像技术具有高分辨率.综述国内外绕射波的研究现状,本文将发展已久却未受到高度重视的几何绕射理论引入到勘探地震中,从物理直观性上阐述了边缘绕射波的运动学和动力学特征,详细分析了沉积不连续、透镜体和正断层产生的边缘绕射问题.目前主要依据走时差异识别边缘...     

基于斜率分析的倾角域绕射波分离及成像研究（英文）

碳酸盐岩缝洞型储层所含缝、洞尺度差异大、岩性和速度变化剧烈,造成复杂的绕射响应特征。部分缝洞体尺度小产生的绕射能量较弱,在成像剖面上被连续反射层掩盖,而难以识别。基于此,本文发展了一种倾角域道集的绕射波成像方法,提高对成像剖面上小尺度绕射构造的分辨能力。借助高斯束偏移技术抽取倾角域成像点道集,根据在倾角域道集上绕射同相轴拟线性、反射能量拟抛物的几何形态差异,基于斜率分析方法实现波场分离,并采用汉宁窗函数提高绕射波分离效果,将分离后的绕射波倾角域道集水平叠加得到绕射波成像结果。理论分析和数值模型测试结果表明:在窗函数的基础上,应用基于斜率分析的波场分离方法得到的绕射波倾角域道集能够更好的压制噪声,叠加后的绕射波成像剖面中绕射构造更加清晰。     

平面波预测滤波分离绕射波方法研究（英文）

常规地震资料处理通常将地震波场当作反射波处理,绕射波的存在会降低处理成果的分辨率,因此将其当做干扰噪音进行压制。然而,绕射波往往包含了非常重要的地质信息(裂缝、溶洞、断层等特殊构造),即使偏移将绕射波归位,因为绕射波能量较弱也会被反射同相轴遮盖。将反射波和绕射波进行分离并单独成像处理,将提高绕射目标构造的成像精度。根据在平面波域反射波拟线性、绕射波拟双曲的形态差异,本文利用平面波预测滤波技术对平面波炮记录进行波场分离。首先,采用平面波解构滤波器估算地震同相轴的局部倾角,利用局部倾角信息预测并提取反射波,然后从全波场中减去反射波,间接分离出绕射波,对绕射波成像可获得高分辨率的绕射目标体成像结果。通过对2D SEG盐丘模型进行波场分离与成像,分析表明:本文采用的平面波预测滤波技术解决了平面波解构滤波的极性反转问题,保持了绕射波原有的相位信息,保证了波场分离后的绕射波场保真度,成像结果表明用平面波预测滤波方法提取的绕射波进行偏移可改善非均质目标体的成像精度。     

地震绕射波分离方法研究进展

随着油气田勘探和开发的需求,利用地震绕射波成像探测地下不规则地质体边界和小尺度构造已经成为地震偏移成像的一个热点研究方向.从勘探地球物理学家发现地震绕射波开始,学者们致力于研究如何在常规反射地震记录中分离并提取出绕射波.过去半个多世纪,关于绕射波的研究取得了显著进展并成功应用到实际生产.本文总结了以往关于绕射波分离技术的研究成果,介绍绕射波的概念及其运动学和动力学特征,按照技术方法进行总结和分类并通过选择具有代表性的实例来向读者展示不同方法的分离效果.     

基于反稳相滤波的边缘绕射成像方法研究

绕射波是地下小尺度不连续体的地震响应,是对地下断层、尖灭点、河道边界等高精度成像的关键.为了充分利用绕射波信息,本文通过在传统的Kirchhoff偏移算子中引入反稳相滤波器,使满足Snell定律的镜面反射得到有效压制,从而凸显绕射能量;进一步,针对边缘绕射存在的极性反转现象,在成像过程中引入校正极性算子实现边缘绕射正确成像.在实现方法的基础上,通过理论模型和实际资料边缘绕射成像试处理发现:本文方法能有效改善断点及断层边界成像质量,提高地震解释精度;通过极性校正,能一定程度提高边缘绕射点成像分辨率.     

叠前三维共反射面叠加在实际地震资料处理中的应用

针对复杂地表地质条件下地震资料覆盖次数不均、部分数据缺失而导致的地震资料品质下降、陡倾角地区成像质量变差等问题,文中采用了叠前三维共反射面叠加技术.共反射面叠加是一种与宏观速度无关且考虑了反射点曲率的地震成像方法.它利用共反射点道集一个邻域内(菲涅尔带)道之间的相关性,并将相干区域内道集的能量相加来增强地震反射信号和绕射波能量,并借助于相邻CMP道集数据形成CRS超道集,使得面元内的覆盖次数更加均匀;同时利用超道集的高覆盖次数来压制噪声,最终得到高信噪比道集数据.实际地震资料处理表明,该方法可大幅度地提高地震资料信噪比和分辨率,增强地震同相轴的连续性,此外还可为叠前偏移成像处理、AVO属性分析、叠前地震反演等提供高质量的输入数据.     

一种基于KPCA的绕射信息分离方法

在油气勘探的过程中,需要对叠后地震数据中的绕射波信息进行提取,从而得到地下小尺度地质体的信息.本文在前人提出的使用主成分分析法(PCA)提取绕射波信息的基础上,进一步发展使用了基于核的主成分分析技术(KPCA)的提取绕射波信息方法,即通过构建数据模型,选取核函数进行KPCA运算,并利用不同的主分量进行信号重构,从而达到将绕射波和反射波分离的目的.相对于传统PCA,这种方法对于地震数据中弯曲的同相轴,以及倾斜的界面或者倾斜的同相轴有着更好的识别能力,在提取过程中能够提供更加精细的绕射波信息.     

基于机器学习的时间反转散射体检测方法

地下小尺度散射体的检测和识别对于提高地震勘探的分辨率具有重要意义,目前业界普遍采用绕射波分离及成像方法检测地下散射体,而绕射波成像的质量主要取决于绕射波和反射波波场分离的程度.本文将被动源震源定位问题中常用的时间反转原理引入到地下散射体检测中,首先通过分析被动源和主动源模型反传波场的聚焦状态,验证了时间反转原理应用于地下散射体检测中的可行性;并引入机器学习中的朴素贝叶斯分类算法,给出适用于时间反转散射体检测的分类算法框架,计算模型中每个点成为散射体的概率,最终检测出地下散射体最有可能存在的位置.散射体模型和Sigsbee2a模型的试算结果证实了本文方法在不需对反射波和绕射波分离的情况下,即可实现对地下散射体的检测和定位,同时由于考虑了多次散射的影响,检测结果能准确反映地下散射体的位置.     

利用绕射信息在裂缝型地层中进行钻前风险评估

钻前风险评估是智能导钻过程中减少井漏井塌等事故的关键环节.在裂缝型地层中，特别是在深层、超深层地区，井筒的承压能力极易受到地层中天然裂缝带的影响，较易出现井漏、井塌等钻井事故，亟需在钻进前进行基于裂缝带的风险评估.绕射波由于对裂缝等小地质体较为敏感，是描述天然裂缝带的有效手段，但是目前的绕射波成像结果通常信噪比不高，较难直接应用于钻前风险评估.论文通过分析绕射波均方根振幅能量，发展适用于绕射波成像的构造平滑技术，提出了基于绕射波信息的天然裂缝带描述方法，提高了数据信噪比，更好地描述了天然裂缝带的空间分布.该方法应用于顺北地区某钻井的深部裂缝型地层中，所得的目标层段预测结果与实钻的漏失、卡钻井段具有较好的对应关系，验证了方法有效性.     

论折射法勘探中的绕射波射线轨迹

根据超声波三维地震模拟实验的结果,研究了绕射波射线轨迹的问题。对绕射波的运动学特征进行了讨论,并引用极值光程律进行了解释。实验和理论的分折指出,绕射点的位置经常按照一定的规律偏离震源--接收点联线的一侧。 本文还提出了“双曲线叠加法”,从而在实际较复杂的情况下,可以用它迅速地确定绕射点的空间位置及波的旅行时间。 文中提出绕射波的运动学特征,从中可以提供一些有关断层或绕射棱结构的情况。至于绕射波的动力学特征及机制将另文阐述。所获的结果及结论有助于物探资料的解释。     

用地震反射波全部时間值求有效速度

本文讨论了用地震反射波的全部时间值求有效速度的方法,得出了四种计算有效速度的公式。经过实际运用,认为有一定的效果,同时可用来计算断层面引起的绕射波的有效速度,对识别绕射波提供了一些线索。本文仅作为地震勘探工作交流实际经验而提出。     

煤层陷落柱散射波数值模拟与成像

煤层陷落柱是煤田勘探开发中常见的一种典型的非均匀地质体.由于来自陷落柱的反射信号少、反射能量弱,使得基于反射波原理的常规地震成像方法难以有效识别陷落柱.本文以散射波理论为基础,采用数值模拟方法,研究了陷落柱的散射波场特征,研究表明地面接收的波场中含有来自陷落柱陡倾角界面的散射波场.通过共散射点道集波场的模拟,可以清晰地识别散射波,获得地下散射点和非均匀地质体的信息,判断散射点的位置,从而勾画出不均匀地质体的形态.采用等效偏移距假设抽取共散射点道集,在此基础上进行叠前偏移,对陷落柱成像;模拟与实际数据成像结果对比表明此方法能够合理地提取散射点的散射波场信息,对陷落柱形态及内部结构准确成像,是一种有效的煤田陷落柱成像方法.     

陷落柱地震波场特征分析

以典型的圆锥形陷落柱构建模型,采用声波方程对其地震波场响应进行模拟.分别从炮点位于陷落柱顶以及位于陷落柱顶一侧较近的两种情况对陷落柱地震波场特征进行细致分析.我们认识到了陷落柱柱壁绕射是陷落柱地震响应的重要特征.陷落柱的"反射--透射波"以及"透射--反射波"可成为识别陷落柱的重要标志.     

通过地震成像分辨率研究近地表复杂介质散射对成像质量的影响

近地表广泛分布的小尺度非均匀介质严重影响地震数据和成像质量.本文引入参数化的随机介质来描述近地表非均匀介质;借助功率谱、相关长度、均方根扰动等随机统计特征量研究近地表非均匀介质层对地震波传播、散射及成像的影响;通过成像过程的点弥散函数表述成像分辨率.利用数值方法建立模型的随机统计特征量与成像分辨率特征量之间的关系,以定量或半定量的方式研究二者之间的相关性.数值计算结果表明,近地表非均匀介质层的厚度、速度扰动的幅度以及非均匀体的尺度等都对地震数据质量和成像品质有明显的影响.以全数值方法建立起关于近地表非均匀介质复杂性和地下成像质量之间的关系,有望成为研究近地表非均匀介质对地震数据采集和成像分辨率影响的有效工具.     

平面声波在粗糙界面上的反射特征研究

基于有关粗糙界面的Rayleigh假设，讨论了平面声波按余弦规律快速变化的小尺度粗糙界面上的反射特征.研究表明：这类界面与位于该位置的一个过渡地层的作用相当.该过渡层的厚度为粗糙界面的起伏幅度，速度和密度为上下两层介质相应量的平均值.研究了埋藏很深的微粗糙界面所引起的地震反射（绕射）波的频散特性和走时的构成，即包含零炮检距反射时间、正常时差和界面粗糙时差三部分内容.该粗糙时差与空间坐标和时间坐标无关，与绕射波的阶次有关，绕射波尾随在反射波之后以某一固定的时差出现.且只有当界面的粗糙波长与地震波的波长相当时，才能观测到这类绕射波.该结论为粗糙界面地震反射资料的处理方法提供了理论依据.