等效偏移距方法及应用

当勘探目标地质构造复杂、地层倾角较陡或岩性横向突变时，在地表接收到的反射信号较弱、信噪比较低，甚至接收不到反射波，常规偏移成像方法对这类数据很难精确成像，因此可以考虑基于散射理论的等效偏移距方法来成像.该方法分两步进行：第一步是抽取共散射点道集；第二步是对共散射点道集进行克希霍夫积分偏移.文中数值模拟及实际资料的实例表明，该方法在复杂地质目标及低信噪比地震资料的成像处理中具有一定的实用价值.     

层状各向异性介质转换波克希霍夫叠前时间偏移

在克希霍夫叠前时间偏移处理中,地震波走时的计算方法是决定大偏移距地震资料成像品质的重要因素.在常规的三维转换波各向异性叠前时间偏移公式中,走时的计算是基于等效单层各向异性介质的非双曲线方法.用这种方法处理的成像道集,在偏移/深度比超过一定阈值后,成像道集中的反射同相轴将出现过偏现象,这种偏移不平的同相轴将影响偏移叠加的最佳响应,使得偏移成像波组呈低频化特征,最终降低三维转换波偏移成像质量.我们采用层状介质的走时计算方法代替常规算法,并且利用了常规方法的转换波各向异性偏移速度模型.基于层状介质的算法能够提高大偏移距转换波走时计算精度,克服中浅地层大偏移距远道成像道集中反射同相轴逐渐上翘的问题.两个地区的三维转换波资料处理结果证实,基于层状各向异性介质的转换波克希霍夫叠前时间偏移方法,明显改善了反射成像剖面的连续性和分辨率,提高成像剖面构造的可解释性.     

Kirchhoff型偏移反偏移串联地震数据炮检距转换技术

零炮检距数据在海洋地震资料处理中有很多优势和用途,然而,受海洋水平拖缆地震采集作业方式的限制,接收数据的最小炮检距一般在200 m左右,小于该炮检距的数据是无法直接获得的.通常的做法是通过对较大炮检距数据进行动校,通过外推来变相获得零炮检距（包括小炮检距）数据,其外推的精度会受到地震资料信噪比、动校正速度的精度等因素影响,并且保幅性较差.本文通过一种基于Kirchhoff真振幅偏移和反偏移串联的技术,在反偏移过程中改变观测系统,有效实现了大炮检距反射地震数据向零炮检距（包括小炮检距）数据之间的转换,且很好地保持了零炮检距（包括小炮检距）数据的振幅特性.同时,经偏移-反偏移串联处理后,有效压制了地震数据中的随机噪声,地震资料信噪比和成像精度均得到显著提高.     

局部倾角约束最小二乘偏移方法研究

随着石油勘探难度的进一步加大,地震数据往往存在采样不规则、地震道缺失等现象,如果不对其进行处理,会对后续的地震成像产生影响,引入成像噪音.针对这一问题,一般是通过地震道插值或数据规则化对叠前数据进行处理,然后采用常规的偏移方法进行成像,本文则是将地震成像看作最小二乘反演问题,在共成像点道集引入平滑算子,在共偏移距/角度道集引入平面波构造算子(PWC)进行约束,通过预条件共轭梯度法使得反偏移后数据与输入数据之间的误差达到最小,最终得到信噪比更高、振幅属性更为可靠的成像结果.理论模型和实际资料处理表明,本文方法不仅可以有效压制数据不规则对成像产生的噪音,而且具有更高的成像精度.     

地震相干偏移与数据自参照偏移的关系

地震相干偏移和数据自参照偏移是最近几年发展起来的地震成像新方法,并且已在地震勘探研究领域开始应用.该方法在VSP（垂直地震剖面）中的应用尤其值得关注,因为它部分地解决了一些在地面反射地震方法中难以解决的问题.地震相干偏移是用地震数据的互相关处理后的数据进行偏移,而数据自参照偏移则不必在偏移前对数据进行互相关处理,而是通过记录数据中的两个不同部分波场的延拓来互相参照进行偏移.二者的优点都是在偏移运算中可以不考虑原始震源位置、激发时间以及地震波初始传播路径.本文从偏移成像的理论出发分析了这两类算法,发现二者在成像原理上是一致的.本文还通过一个二维VSP多次波偏移的数值模拟实验,比较和归纳了这两类算法在实际应用中的特点.     

波动方程偏移成像阴影的照明补偿

受地下复杂构造和地震数据采集系统的影响，使地震波对地下目标的照明出现不均匀性，地震采集系统难以有效地获取地下某些目标的反射信息，进而使数据偏移成像在这些目标体上出现成像阴影. 根据波场和Green函数的窗口Fourier框架展开，利用角度域波动方程偏移成像和波动方程照明分析，并结合波动方程反演理论，提出一种角度域波动方程偏移成像阴影照明补偿方法. 这种补偿方法能同时考虑地震数据采集系统和波场传播路径对偏移成像的影响，消除复杂构造区的偏移成像阴影，改进波动方程叠前深度偏移成像在复杂构造区的成像效果.     

基于平面波照明的偏移成像补偿

受地下复杂构造和地震数据采集系统的影响,地震波对地下目标的照明出现不均匀,在地震数据的偏移成像中出现成像阴影.根据地震数据最小二乘偏移/反演理论,和把地震波场照明结果作为最小二乘偏移/反演中的Hessian矩阵的近似对偏移成像进行补偿的原理,提出一种应用平面波照明结果对平面波偏移成像结果进行补偿以消除偏移成像阴影的方法.这种基于平面波照明的偏移成像补偿方法相对于局部角度域的照明偏移成像补偿方法具有计算效率上的优势.     

常用叠前深度偏移方法特点分析与实例对比

目前常用叠前深度偏移主要有四种:基于射线理论的Kirchhoff偏移和高斯束偏移以及基于波动方程理论的单程波偏移和逆时偏移.要想在实际应用中取得好的成像效果,必须选取合理、有效的叠前深度偏移算法.本文首先简单阐述了这四种常用叠前深度偏移方法的基本原理,对比分析了四种方法在陡倾角、速度依赖性、起伏地表、非规则数据、低信噪比数据等方面的优劣性以及计算效率和计算精度的差异,然后利用模型试算和实际资料处理分析说明这四种叠前深度偏移方法的成像效果,最后给出不同情况下叠前深度偏移方法的选取建议.     

再论地震数据偏移成像

利用地震波正向传播方程对属于波形线性反演问题近似求解方法的地震数据偏移成像进行重新推导,得到了适合散射地震数据的散射偏移成像方法和适合反射地震数据的反射偏移成像方法.以地震波传播的散射理论为出发点,首先根据描述一次散射波正向传播的线性方程研究建立散射地震数据的偏移成像方法理论;利用高频近似对产生散射波场的地下速度扰动函数的空间变化进行近似,推导出地下反射率函数,再由散射波传播方程推导出基于反射率函数的反射波传播方程,然后根据描述一次反射波正向传播的线性方程研究建立反射地震数据的偏移成像方法理论.本文指出和修正了Claerbout偏移成像方法中的不足,提出的地震数据偏移成像方法是对当前偏移成像方法理论的完善,使反射地震数据偏移成像具有了更坚实的数学物理理论基础,得到的偏移成像结果相位正确、位置准确、分辨率提高.     

适于大规模数据的三维Kirchhoff 积分法体偏移实现方案

为适应实际生产中对大规模三维工区数据处理的效果及效率的要求,提出了按三维成像体输出成像结果的3D Kirchhoff积分法偏移实现方案.将地震数据按共偏移距道集形式排放,每个共偏移距数据的偏移类似于一个3D叠后Kirchhoff积分偏移,极大地降低了对计算机内存和局部盘及I/O通讯率的要求.每个地震道的成像(输出等时面)在由炮检点连线定义的旋转坐标系中进行,更好地考虑了偏移孔径计算及反假频处理.同时兼顾了超大规模地震数据PSTM成像处理中内存需求量、I/O通讯问题、并行处理方案及效率优化的细节问题.并行计算用偏移距号和每个共偏移距数据体中的线号作为一级和二级索引进行任务分解,更适应当前计算机集群中计算节点比较多的情况.最后考虑了在基本不影响效率的前提下的断点保护处理方案.理论及实际数据测试结果说明了该方案的可行性,与商业软件的对比验证了该方案的优越性.在此较完善的实现方案基础上,可以容易地把更优越的积分类偏移方法迅速推向实用化.     

逆时偏移在声反射成像测井中的应用方法研究

声反射成像测井中常用的基于射线理论的Kirchhoff积分偏移算法和基于单程波理论的F-K偏移算法均可实现井旁缝洞反射体的快速偏移成像,但其仅适用于地层垂向变化较弱的速度场和高陡角裂缝的偏移成像,无法实现低角度反射体的准确偏移归位,产生偏移假象误导测井解释.逆时偏移基于全波动方程,可适应强垂向变化速度场,实现近似水平反射体的偏移成像.本文详细分析了将逆时偏移应用于声反射成像测井时存在的数据准备、时间采样间隔匹配和成像条件改进等若干问题,通过设置多组理论模型来说明算法对井旁不同反射体的识别能力.模拟资料和实际资料处理结果证实,较F-K偏移算法,逆时偏移算法成像精度更高、收敛性更好,可有效实现近似水平构造偏移归位.改进的归一化互相关成像条件可解决深部地层的远井壁成像衰减问题,降低测井解释的多解性.逆时偏移将成为声反射成像测井高精度偏移技术的发展方向.     

An effective data processing flow for the acoustic reflection image logging

Recent studies have revealed the great potential of acoustic reflection logging in detecting near borehole fractures and vugs. The new design of acoustic reflection imaging tool with a closest spacing of 10.6m and a certain degree of phase steering makes it easier to extract the reflection signals from the borehole mode waves. For field applications of the tool, we had developed the corresponding processing software: Acoustic Reflection Imaging. In this paper, we have further developed an effective data processing flow by employing multi‐scale slowness‐time‐coherence for reflection wave extraction and incorporating reverse time migration for imaging complicated subtle structures with the strong effects of borehole environment. Applications of the processing flow to synthetic data of acoustic reflection logging in a fractured formation model and interface model with fluid filled borehole generated by 2D finite difference method, and to the physical modelling data from a laboratory water tank, as well as to the field data from two wells in a western Chinese oil field, demonstrate the validity and capability of our multi‐scale slowness‐time‐coherence and reverse time migration algorithms.     

利用井中偶极声源远场辐射特性的远探测测井

远探测声波测井技术近年来的一个重要进展是利用偶极声波探测仪器来发射和接收地层深部的反射信号.本文论述了这种偶极声波远探测技术的基本原理和方法,并结合数值模拟计算验证了该方法的可行性及灵敏度.具体来说,井中偶极声源向地层深部辐射出纵波、SH和SV型横波,其中SH型横波具有很宽的辐射覆盖及较高的反射灵敏度,是偶极横波远探测...     

Study on 3D simulation of wave fields in acoustic reflection image logging

The borehole acoustic reflection imaging logging is a newly developed acoustic logging method that has attracted many interests. These converted and reflected waves for imaging are usually mixed up with borehole guided waves and therefore difficult to be clearly identified. To improve the downhole tool design and develop more sophisticate data processing and interpretation algorithms,studies on precisely numerical modeling of the wave fields in the acoustic reflection imaging logging are neces-sary and critical. This paper developed a parallelized scheme of 3D finite difference (3DFD) with non-uniform staggered grid and PML absorbing boundary to simulate the acoustic wave fields in isotropic and anisotropic formations. Applications of this scheme to the typical cases of isotropic and anisot-ropic formations and comparison with the results from published analytical solutions have demon-strated the validation and efficiency of the scheme. Higher accuracy and lower computation cost (3.5 times faster than the conventional schemes) have been achieved with this scheme for modeling such a complex wave fields of 60 dB dynamic range with higher frequency (10 kHz). This simulating program provides a quantitative analytical means for studying acoustic reflection imaging tool and development of the data processing and interpretation methods.     

基于最小二乘逆时偏移的场声反射成像测井模拟?

近年来,声反射成像测井技术（ARILT）在井旁裂缝、孔洞性储层评价中成为研究热点。常规ARILT的探测深度一般在20m以内,且对复杂构造边界刻画能力不足。本文基于测井观测系统及采集参数,将最小二乘逆时偏移（LSRTM）地震成像技术引入ARILT中,以提高井旁区域有效成像范围和成像精度。本文在实现偏移算法及处理流程基础上,将算法用于典型模型和实际资料,重点分析不同频率、深度和偏移方法成像效果的差异。成像结果对比发现:①偏移算法影响ARILT成像精度,LSRTM具有较高分辨率,并能揭示构造体横向变化特征;②激发源频率也影响成像分辨率,提高频率会改善分辨率,但会降低探测深度;③在给定的测井观测参数下,LSRTM能有效探测23m范围内的井旁构造。      

傅里叶有限差分法保幅叠前深度偏移方法

地震数据中饱含有丰富的走时信息和振幅信息. 为解决传统偏移方法中几何扩散和入射角变化引起的振幅误差问题，本文提出了一种实用的波动方程保幅地震偏移方法. 该方法从全声波方程出发进行单程波保幅分解，得到直观、高效率的直接面对地震波传播波场的压力分量进行延拓的保幅偏移单程波方程，进而推导出一个含有6项的傅里叶有限差分法保幅偏移的算子方程；修改边界条件和成像条件，使修改后的边界条件和成像方程中考虑振幅补偿，从而从三方面补偿几何扩散损失和入射角变化对振幅的影响. 脉冲响应测试、单炮记录的数值试验以及SEG/EAGE盐丘模型的叠前偏移结果表明，该方法不但可以使散射能量聚焦、归位，提高成像精度；而且可以输出正确反映地下反射系数的振幅信息，为后续的地震属性分析(如AVO/AVA)提供更真实的地震信息.     

矢量波场弹性波Kirchhoff偏移

Based on Kuo and Dai＇s vectorial wave-field extrapolation equations, we derive new Kirchhoff migration equations by introducing unit vectors which represent the ray directions at the imaging points of the reflected P- and PS converted-waves. Furthermore, using the slope of the events on shot records and a ray racing procedure, mirror-image reflection points are found and the reflection data are smeared along the Fresnel zone. The migration method proposed in this paper solves two troublesome imaging problems caused by limited receiving aperture and migration artifacts resulting from wave propagation at the velocities of non original wave type. The migration method is applied successfully with model data, demonstrating that the new method is effective and correct.     

Local and controlled prestack depth migration in complex areas

Prestack depth migrations based on wavefield extrapolation may be computationally expensive, especially in 3D. They are also very dependent on the acquisition geometry and are not flexible regarding the geometry of the imaging zone. Moreover, they do not deal with all types of wave, considering only primary reflection events through the model. Integral approaches using precalculated Green's functions, such as Kirchhoff migration and Born-based imaging, may overcome these problems. In the present paper, both finite-difference traveltimes and wavefront construction are used to obtain asymptotic Green's functions, and a generalized diffraction tomography is applied as an example of Born-based acoustic imaging. Target-orientated imaging is easy to perform, from any type of survey and subselection of shot/receiver pairs. Multifield imaging is possible using Green's functions that take into account, for instance, reflections at model boundaries. This may help to recover parts of complex structures which would be missing using a paraxial wave equation approach. Finally, a numerical evaluation of the resolution, or point-spread, function at any point of the depth-migrated section provides valuable information, either at the survey planning stage or for the interpretation.     

TTI介质qP波逆时偏移中伪横波噪声压制方法

在对地下复杂构造介质,特别是盐丘侧翼及岩下区域进行成像时,相对于传统的各向同性逆时偏移和VTI逆时偏移,具有倾斜对称轴的TTI逆时偏移成像效果最优.不仅反射同相轴更加的连续,而且能量得到了更好的聚焦.传统的各向异性介质全弹性波RTM的计算量大且计算效率低.由于目前仍以纵波勘探为主,因此TTI逆时偏移qP波波动方程的选取显得尤为重要.为了提高计算效率,采用将沿着对称轴方向的横波速度设为零的方法,简化得到qP波波动方程.然而,这样会引入一种严重影响成像效果的低速度、低振幅的qSV波人为干扰.本文建立了qP波方程的完全匹配层控制方程,而后借助于辅助波场采用一种高效的压制伪横波噪声传播的方法,通过模型测试验证了该方法的有效性.     

Viscoacoustic prestack reverse time migration based on the optimal time-space domain high-order finite-difference method

Prestack reverse time migration （RTM） is an accurate imaging method ofsubsurface media. The viscoacoustic prestack RTM is of practical significance because itconsiders the viscosity of the subsurface media. One of the steps of RTM is solving thewave equation and extrapolating the wave field forward and backward; therefore, solvingaccurately and efficiently the wave equation affects the imaging results and the efficiencyof RTM. In this study, we use the optimal time-space domain dispersion high-order finite-difference （FD） method to solve the viscoacoustic wave equation. Dispersion analysis andnumerical simulations show that the optimal time-space domain FD method is more accurateand suppresses the numerical dispersion. We use hybrid absorbing boundary conditions tohandle the boundary reflection. We also use source-normalized cross-correlation imagingconditions for migration and apply Laplace filtering to remove the low-frequency noise.Numerical modeling suggests that the viscoacoustic wave equation RTM has higher imagingresolution than the acoustic wave equation RTM when the viscosity of the subsurface isconsidered. In addition, for the wave field extrapolation, we use the adaptive variable-lengthFD operator to calculate the spatial derivatives and improve the computational efficiencywithout compromising the accuracy of the numerical solution.