Kirchhoff积分叠前时间偏移全方位角度道集生成方法与实现

方位角度域共成像点道集能够客观反映地下介质的速度、各向异性参数异常以及振幅随角度变化（AVA）和裂缝信息。传统Kirchhoff PSTM通常输出偏移距域共成像点道集,对于速度分析、各向异性分析、AVA分析、裂缝识别等均存在诸多不便。本文提出了基于走时梯度的Kirchhoff叠前时间偏移全方位角度集输出方法并提出工业上切实可行的实现方案。通过走时场梯度计算波场传播方向矢量,形成能够反映观测系统参数和波场传播情况的全方位角度域共成像点道集。为了在大规模地震数据Kirchhoff积分叠前时间偏移中输出全方位角度道集,本文给出基于输入道方式的偏移实现方法,采用逐条inline线进行线偏移成像,从而大大降低了全方位角度道集输出对计算机内存的压力,显著提高了Kirchhoff积分时间偏移输出全方位角度道集的可行性。三维盐丘模型测试和海上某区块三维实际资料试验证明了本文方法的正确性。      

叠前时间偏移技术在深层断陷区地震成像中的应用

Kirchhoff积分叠前时间偏移应用波动方程的Kirchhoff积分解实现地下反射层的偏移问题,该技术应用所有偏移距的地震资料,能适应纵横向速度变化较大的情况,是复杂地区地震资料成像的较理想的方法.叠前时间偏移是对偏移处理和偏移速度修改的一个迭代过程,偏移速度的精度直接影响到偏移效果.对大庆油田古龙断陷某工区的三维地震资料,应用叠前时间偏移技术进行成像处理,对于埋深较大的目的层,断陷结构复杂,介质的各向异性较为严重,所以应用考虑各向异性参数的速度修改公式,得到较为精确的偏移速度体,进而保证偏移CRP道集拉平,得到成像良好的偏移数据体.实际地震数据偏移处理结果表明叠前时间偏移技术可对复杂构造的地震数据准确成像,可在古龙地区断陷地层勘探中推广应用.     

三维VSP数据高效偏移成像的超道集方法

当前的三维VSP地震数据偏移成像实现都是在共炮点道集或共检波点道集中逐个道集循环进行的,计算效率相对较低.根据三维VSP观测系统中炮点和检波点布置的特殊性和地震波场满足线性叠加的特性,本文提出了一种三维VSP数据的高效偏移成像方法,即首先通过对三维VSP共接收点道集进行地震数据的广义合成得到一种超道集,然后在共接收点道集的波场深度外推过程中逐步应用多震源波场对超道集进行偏移成像,即利用一次波场深度外推循环完成对所有共检波点道集数据的偏移成像.通过三维VSP模型数据与实际地震数据的偏移成像试验验证了这种高效的超道集偏移成像方法可取得与常规共检波点道集相当的偏移成像效果,还具有极高的计算效率,其计算量与单个共检波点道集的偏移成像计算量相当.     

基于旅行时梯度场的Kirchhoff PSDM角度道集生成方法研究（英文）

角度域共成像点道集(ADCIGS)是偏移速度分析和振幅随角度变化分析(AVA)的基础数据。传统Kirchhoff叠前深度偏移(KPSDM)按偏移距组织数据,能方便的输出偏移距域共成像点道集(ODCIGS),其高效的角度道集输出是有挑战的。本文提出基于旅行时梯度场的KPSDM角道集输出方法。其核心步骤为:(1)利用任意介质中的动态规划法旅行时计算方法提供炮点和检波点的旅行时场;(2)根据旅行时场的梯度方向计算反射张角;(3)在偏移过程中抽取ADCIGS。由于本文旅行时计算方法没有射线阴影区,也没有对速度光滑性的要求,其角度道集输出在阴影区比传统射线追踪更有优势。基于该角度道集输出方法,本文发展了一种适合大规模三维地震数据的KPSDM及角道集输出的并行实现方案。其基本思想是:(1)按照炮数据来组织输入数据;(2)旅行时场的输入与单炮覆盖范围相联系以节省内存;(3)多炮数据间采用MPI并行处理,单炮深度切片之间采用OpenMp并行处理,可进一步提高内存利用率和并行力度。数值试验结果证明本文角度道集生成方法的优越性和本文实现方案的有效性。     

双平方根方程三维叠前深度偏移

从双平方根（DSR）形式的波动方程出发，基于沉降观测概念和地震波扰动理论，介绍了深度域的DSR全偏移算子及共成像道集的生成方法. 根据三维地震数据的方位角特征，通过对全偏移算子的稳相近似，依次导出了适应于零方位角道集、Cross line共偏移距道集以及共偏移距矢量道集的偏移算子. 理论分析与合成数据的数值试验表明，DSR全偏移算子、共方位角偏移算子对介质速度变化的适应性很强，而其余两种偏移算子仅适用于缓变速情况.     

角度域弹性波Kirchhoff叠前深度偏移速度分析方法

为提高地震成像结果的准确性并真实反映实际地震波场在介质中的传播特性,应该充分利用多分量地震数据的矢量特征进行弹性波成像,其中,最为棘手的问题是纵横波偏移速度场的确定,为此,本文提出了直接利用多分量地震数据进行弹性波角度域偏移速度分析的方法.基于空移成像条件的弹性波Kirchhoff偏移方程提取了弹性波局部偏移距域共成像...     

最小二乘Kirchhoff射线束叠前时间偏移

最小二乘偏移可以消除非规则采集、带限子波等因素对偏移结果的不利影响,提高成像剖面的分辨率和照明度,但巨大的计算成本严重制约了该方法的应用前景.本文基于地震数据的局部平面波合成/分解策略,对传统Kirchhoff时间正演/偏移的计算过程进行改进,发展了一种快速的最小二乘Kirchhoff射线束叠前时间偏移方法.同需要逐道数据映射运算的常规最小二乘Kirchhoff叠前时间偏移相比,本文方法不但具备相当的成像精度和反演收敛速度,同时由于数据的正/反向映射运算只需在稀疏的射线束中心位置进行,因此计算效率得到了大幅度的提升.文中给出的模型和实际数据算例证明了本方法的正确性和有效性.     

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.     

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.     

振幅保真的单程波方程偏移理论

本报告综述了近年来发展起来的真振幅单程波方程偏移理论,对各种基于单程波方程的偏移振幅作出了系统的分析介绍.为了得到正确的偏移振幅,叠后偏移之前必须进行球面扩散校正.但是,作为叠后相位移偏移算法的推广,Dubrulle氏的共炮检距偏移除了零炮检距和平层两种特例外,它不能给出正确的偏移振幅.通过分析,我们发现传统的单程波单炮偏移不是保振幅算法.利用真振幅单程波方程分解和校正地表的初值条件,我们可以将常规偏移方法改造为真振幅算法并且证明在高频渐近的意义下,新方法的偏移振幅等价于Kirchhoff反演的结果.进一步研究发现可以利用单平方根算子和双平方根算子输出真振幅共反射角剖面.我们的分析指出,这时正确的成像条件为乘积pUp*D.与真振幅共炮偏移所需的商型成像条件pU/pD相比,共反射角偏移的计算稳定性大为改善并且在实际地震资料处理中有重要的应用.     

Prestack Kirchhoff time migration of 3D coal seismic data from mining zones

Conventional seismic data processing methods based on post‐stack time migration have been playing an important role in coal exploration for decades. However, post‐stack time migration processing often results in low‐quality images in complex geological environments. In order to obtain high‐quality images, we present a strategy that applies the Kirchhoff prestack time migration (PSTM) method to coal seismic data. In this paper, we describe the implementation of Kirchhoff PSTM to a 3D coal seam. Meanwhile we derive the workflow of 3D Kirchhoff PSTM processing based on coal seismic data. The processing sequence of 3D Kirchhoff PSTM includes two major steps: 1) the estimation of the 3D root‐mean‐square (RMS) velocity field; 2) Kirchhoff prestack time migration processing. During the construction of a 3D velocity model, dip moveout velocity is served as an initial migration velocity field. We combine 3D Kirchhoff PSTM with the continuous adjustment of a 3D RMS velocity field by the criteria of flattened common reflection point gathers. In comparison with post‐stack time migration, the application of 3D Kirchhoff PSTM to coal seismic data produces better images of the coal seam reflections.     

2D共炮时间域高斯波束偏移

针对传统射线方法在奇异区成像精度不高,而2D频率域高斯波束叠前深度偏移需要计算成像点处每个频率的格林函数,影响计算效率的问题,本文通过使用复走时代替实走时,改变频率域下成像公式的积分顺序,给出了在时间域下进行高斯波束偏移的方法和计算公式.本文使用复杂数值模型验证了2D时间域高斯波束叠前偏移方法的正确性,并同传统射线偏移成像结果做了对比.对比结果表明时间域高斯波束偏移在成像精度上优于传统射线偏移.     

三维地震资料叠前时间偏移应用研究

本文通过选取合适的叠前时间偏移软件，对两块三维地震资料进行偏移成像试验，验证叠前时间偏移中影响偏移成像效果的几个主要因素.该软件偏移算法的核心技术是弯曲射线偏移处理，这不同于工业界常用的直射线假设.偏移速度是偏移成像好坏的主要因素，通过迭代进行偏移、速度分析，使共成像点道集拉平，从而实现构造的准确成像；偏移孔径也是影响偏移成像的一个关键参数，其选取与成像目标层的倾斜角、深度、速度等有关；反假频参数对偏移成像效果有一定影响，是偏移中需要考虑的因素之一.     

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.     

联合速度建模及其在反射波法隧道超前预报中的应用

We propose a combined migration velocity analysis and imaging method based on Kirchhoff integral migration and reverse time migration, using the residual curvature analysis and layer stripping strategy to build the velocity model. This method improves the image resolution of Kirchhoff integral migration and reduces the computations of the reverse time migration. It combines the advantages of efficiency and accuracy of the two migration methods. Its application in tunnel seismic prediction shows good results. Numerical experiments show that the imaging results of reverse time migration are better than the imaging results of Kirchhoff integral migration in many aspects of tunnel prediction. Field data show that this method has efficient computations and can establish a reasonable velocity model and a high quality imaging section. Combination with geological information can make an accurate prediction of the front of the tunnel geological structure.     

Modelling and migration with orthogonal isochron rays

For increasing time values, isochrons can be regarded as expanding wavefronts and their perpendicular lines as the associated orthogonal isochron rays. The speed of the isochron movement depends on the medium velocity and the source-receiver position. We introduce the term equivalent-velocity to refer to the speed of isochron movement. In the particular case of zero-offset data, the equivalent velocity is half of the medium velocity. We use the concepts of orthogonal isochron-rays and equivalent velocity to extend the application of the exploding reflector model to non-zero offset imaging problems. In particular, we employ these concepts to extend the use of zero-offset wave-equation algorithms for modelling and imaging common-offset sections. In our imaging approach, the common-offset migration is implemented as a trace-by-trace algorithm in three steps: equivalent velocity computation, data conditioning for zero-offset migration and zero-offset wave-equation migration. We apply this methodology for modelling and imaging synthetic common-offset sections using two kinds of algorithms: finite-difference and split-step wavefield extrapolation. We also illustrate the isochron-ray imaging methodology with a field-data example and compare the results with conventional common-offset Kirchhoff migration. This methodology is attractive because it permits depth migration of common-offset sections or just pieces of that by using wave-equation algorithms, it extends the use of robust zero-offset algorithms, it presents favourable features for parallel processing, it permits the creation of hybrid migration algorithms and it is appropriate for migration velocity analysis.     

克希霍夫叠前时间偏移技术在复杂构造带地震资料处理中的应用

在辽河盆地东部凹陷中部的A区块地下构造复杂,以往的资料虽然反应了该区的整体面貌,但断裂带的成像效果不是很好,为此,开展了叠前时间偏移处理技术研究.详细介绍了保福克希霍夫叠前时间偏移的原理和数据的预处理,讨论了主要的偏移参数的测试和选取方法,通过Deregowski循环法和百分比偏移扫描速度建立和优化速度模型.处理结果表明,该区三维叠前偏移剖面较常规三维叠后偏移剖面有明显改善.     

Least-squares wave-path migration

We present a new least-squares migration method called least-squares wave-path migration. The proposed method combines an iterative conjugate-gradient solver with a stationary-phase wave-path migration operator. Numerical tests demonstrate that (i) least-squares wave-path migration is computationally more efficient than and almost as accurate as Kirchhoff least-squares migration, and (ii) many of the artefacts seen in wave-path migration images are suppressed after several conjugate-gradient iterations. Previous results have shown that 3D wave-path migration is up to 100 times faster than a standard 3D Kirchhoff migration, but sometimes at the cost of reduced quality. With the proposed least-squares wave-path migration method, the image quality in wave-path migration can be improved at an acceptable increase in computational cost.