高斯束叠前深度偏移影响因素分析

高斯束偏移方法是一种优秀的偏移算法,不仅具有接近于波动方程偏移方法的成像精度,而且保留了Kirchhoff偏移方法高效、灵活的优点。高斯束偏移成像效果以及计算效率受许多因素影响,这里以二维共炮域高斯束叠前深度偏移方法为基础,分析了初始束宽、成像角度及速度光滑程度对偏移效果和效率的影响机理,并通过洼陷模型、Marmousi模型以及Sigsbee 2B模型的偏移试算,对初始束宽、成像角度以及速度光滑程度对高斯束叠前深度偏移的影响进行了分析。     

基于互相关成像条件的VTI介质保幅高斯束逆时偏移

保幅高斯束逆时偏移是一种兼具高斯束偏移灵活、高效和逆时偏移高精度特性的深度域成像算法,不仅能够消除偏移过程中由于入射角变化和几何扩散引起的振幅误差,而且具有面向目标成像的能力。其以Kirchhoff积分为基础,采用高斯束的加权积分来构建格林函数,进而实现正反向波场的延拓,最后通过相应的成像条件进行成像。这里从基于相速度的各向异性射线追踪算法出发,采用互相关成像条件,将保幅高斯束逆时偏移推广到VTI介质。随后通过模型试算对方法的正确性和有效性进行了验证。     

基于互相关成像条件的保幅高斯束逆时偏移

常规的逆时偏移算法都是基于双程波动方程的数值解法,实际上利用Kirchhoff积分进行波场延拓,也可以实现逆时偏移。以Kirchhoff积分为基础,采用高斯束叠加积分表示的格林函数来表示正反向延拓波场,将正反向延拓波场进行保幅的互相关得到地下成像。保幅高斯束逆时偏移方法结合了射线类偏移方法的高计算效率和逆时波动方程偏移的高精度,能很好地处理焦散点、陡倾角等问题,并且具有面向目标成像的能力,并消除了偏移过程中的几何扩散效应和入射角变化引起的振幅误差。     

基于方位—反射角度道集的高斯束层析速度建模方法及实现

层析反演是速度建模中最重要的方法之一,结合偏移成像在成像域进行波动方程线性化走时层析速度建模是当前比较实用有效且精度较高的技术组合。文中首先给出了高斯束偏移提取方位—反射角度道集的方法,之后从高斯束偏移角度道集出发,在波动方程的一阶Born近似和Rytov近似下,推导了成像域波动方程线性化走时层析方程及其显式表达的层析核函数,并利用高斯束传播算子计算该核函数。基于高斯束传播算子的偏移成像与层析成像相结合进行深度域速度建模迭代及偏移成像,体现了速度建模与成像一体化的思想。数值计算及实际数据应用证明了基于高斯束传播算子的层析成像与偏移成像方法的有效性。     

黏滞声波高斯束叠前深度偏移

高斯束偏移不仅具有接近于波动方程偏移的成像精度,而且保留了Kirchhoff 积分法高效、灵活的优点,可以对复杂介质准确成像。由于实际地下介质具有黏滞性,因此研究黏滞声波叠前深度偏移具有一定的现实意义。笔者采用高斯束偏移方法对地震数据进行吸收衰减补偿。首先给出共炮域高斯束叠前深度偏移原理;然后在此基础上推导补偿吸收衰减的表达式,校正品质因子Q引起的振幅衰减和相位畸变,实现基于吸收衰减补偿的高斯束叠前深度偏移;最后用两层模型和气云模型对偏移方法进行了测试。结果表明,在考虑地下介质的黏滞性时,黏滞声波高斯束叠前深度偏移比声波高斯束叠前深度偏移具有更高的成像分辨率。     

高斯束线性正演模拟方法研究

Born近似描述了介质扰动引起的一次散射现象,是线性化地震反演的重要基础。笔者基于Born近似,利用高斯束传播算子表征格林函数,推导得到基于地下慢度扰动的一次反射波场理论公式,称这种反射波场的模拟为高斯束线性正演。在编程实现方法的基础上,通过对绕射体模型、复杂砂砾岩体模型以及起伏地表模型进行数值模拟,并对模拟产生的多炮记录进行偏移试验,结果表明:(1)高斯束线性正演能够准确地模拟出不含直达波和多次波的一次反射波信息;(2)对高斯束线性正演产生的多炮记录进行偏移能够恢复模型构造特征;(3)高斯束线性正演易于实现面向目标的数值模拟。     

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。     

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。     

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。     

叠前弹性波逆时深度偏移及波场分离技术探讨

这里探讨了Sun和McMechan提出的叠前弹性波标量逆时深度偏移方法,即在地表附近,对地表接收到的弹性波波场分量进行波场逆时延拓,然后分别对在波场延拓过程中通过波场分离得到的纯纵、横波反射波场进行偏移。在模型中,每个网格点的纵、横波成像时间,为震源到该网格点的纵波初至时间。利用纵波速度模型和声波传播方程的有限差分解,对反射纵波进行逆时延拓和成像,利用横波速度模型和声波传播方程的有限差分解,对转换横波进行逆时延拓和成像,并在偏移前进行极性校正。然后,在Sun和McMechan偏移成像方法的基础上,提出了直接偏移成像方法,即对地表接收到的弹性波波场分量在整个模型范围内进行波场逆时延拓。在波场延拓过程中,对符合成像条件的网格点进行波场分离、偏移成像和转换波极性校正。最后,通过数值模拟对二种偏移成像方法的结果进行了比较。     

基于VSP的透射PS波成像

利用弹性波动方程进行了非零偏移距VSP波场的数值模拟,通过偏振投影和中值滤波技术相结合进行波场分离,对分离后的反射P波和透射PS波利用动校正(NMO)和VSPCDP叠加技术进行成像。成像结果表明:透射PS波成像与反射P波成像具有同样良好的效果,而且透射PS波成像是反射波成像很好的补充。利用透射PS波成像不需要增加数据采集的成本,所以透射波成像技术将会在石油工业中被广泛采用。     

井间地震高斯束叠前深度偏移成像方法

井间地震成像技术在解决复杂构造、油藏描述等方面具有较高的成像精度。高斯束偏移成像方法兼具Kirchhoff积分偏移的灵活性以及波动方程偏移的精确性,不仅计算速度快,并且运算精度高。在地面地震高斯束叠前深度偏移成像方法研究的基础上,首次将其应用于井间地震资料成像。针对井间理论模型试算,同井间地震波动方程逆时偏成像方法相比,井间地震高斯束叠前深度偏移方法成像精确,计算效率高。将该方法应用在某海上油田井间地震资料成像中,这里所研究的井间地震高斯束叠前深度偏移成像方法的成像结果,比海上三维地震剖面具有更高的分辨率,解决了海上三维地震分辨率不足的难题,可为油气田目的层微小构造识别提供有利依据,具有较好的应用前景。     

基于解耦传播的波场分解方法在VTI介质弹性波逆时偏移中的应用

由于弹性波逆时偏移更符合实际情况,而且转换波的成像结果有更高的分辨率,因此弹性波逆时偏移越来越受到重视。然而,弹性波逆时偏移需要多波多分量数据,为了减少成像结果中的串扰假象,在逆时偏移过程中进行P波和S波分解就变得非常必要。结合基于向量的激发振幅成像条件,我们把基于解耦传播的波场分解方法应用到弹性波逆时偏移中,并对比了其在各向同性介质和横向各向同性（VTI）介质中的应用效果。结果说明,该方法可以在各向同性介质中完全分解P波和S波,并保留波场的向量信息。虽然在VTI介质中有较小的分解残余,但是该分解残余不会在逆时偏移结果中产生明显的串扰;因此,这种波场分解方法可以应用于各向同性介质和VTI介质弹性波逆时偏移。该方法是在时间空间域实现的,可以在波场传播过程中直接对P波和S波进行分离,应用方便,计算效率高。与利用Helmholtz分解的弹性波逆时偏移相比,该方法避免了在PS波成像结果中的极性反转问题。在复杂Hess VTI模型的逆时偏移结果中,高速岩体和断层的成像清晰,甚至是两个低速薄夹层也能较好成像;这说明该方法对复杂介质具有较好的适应性。PS波成像结果中的各向异性体成像清晰,说明各向异性介质弹性波逆时偏移可以对传统逆时偏移不能很好成像的构造进行成像。     

基于P＋S波震源的弹性波叠前逆时偏移方法

基于弹性波动方程,推导了二维非均匀介质条件下纵横波解耦且无转换波的一阶速度一应力弹性波方程,使得弹性波在延拓过程中实现矢量偏移保证偏移质量,且不产生其他类型的转换干扰波。从激发时间成像条件以及反射系数理论出发,并与纵横波解耦且无转换波的一阶速度一应力弹性波方程结合,给出了适用于P＋s波震源模拟数据的成像条件以及偏移方法。文中给出了两个典型模型的理论记录的偏移结果,试验表明,笔者提出的方法能够对P＋s波震源的产生的波场准确归位,提高资料处理精度。     

陆域冻土区天然气水合物多波地震数值模拟研究

多波地震勘探技术能够同时获得纵波和转换波资料,与常规的纵波勘探相比,能够提供更多的地下介质信息。且转换波对于埋深较浅的小断层、小幅度构造有更高的分辨率,充分利用多分量地震资料可以有效的提高地震勘探的精度。本文将多波地震技术引入到陆域冻土区天然气水合物勘探中,对陆域冻土区水合物进行多波地震数值模拟研究。采用弹性波有限差分方法进行多分量正演模拟,利用仿射坐标转换法将原始的多分量地震数据进行纵横波叠前分离,并通过多波高斯束偏移方法分别对波场分离后的PP波和转换PS波进行叠前深度偏移成像。根据我国祁连山冻土区水合物实际地震地质资料,建立逼近真实地质情况的天然气水合物数值模型。对上述水合物模型进行多波地震数值试算表明,多波地震勘探技术是一种有效的陆域冻土区水合物探测方法,充分利用多波地震资料有利于查明陆域冻土区水合物精细的地质构造,取得更好的勘探效果。     

基于模拟退火算法的阵列声波测井组分波慢度提取

为了提高阵列声波测井组分波慢度提取的精度,基于模拟退火算法以及慢度—时间相关(STC)法的原理,提出了模拟退火算法与慢度—时间相关法结合的阵列声波测井资料处理新方法。该算法核心是将慢度—时间相关法的相关系数经过变换作为模拟退火算法的能量函数,利用模拟退火的全局寻优能力求取组分波慢度。对于纵波,在退火前使用长短时窗能量比法进行波至点的求取可以将二维搜索简化为一维;对于其他组分波,分别使用该算法进行慢度—波至点二维搜索以提取慢度。实例表明,与常规的纵波速度测井对比,该算法提取的纵波精度比传统STC方法处理结果高9.94%;横波结果与传统STC方法的差别为0.29%;斯通利波结果与传统STC方法的差别为0.42%。算法在一定程度上提高了解释精度,在实际应用中有较好效果。     

变参考慢度Born近似傅氏偏移

针对常规Born近似傅氏偏移方法对于剧烈横向变速介质不能精确成像的状况而提出了变参考慢度Born近似傅氏偏移，理论上解决了任意速度变化地质模型的偏移成像问题。此外，为进一步提高复杂地层的成像精度和波场延拓算子的稳定性，对散射波场的计算公式作了改进。将改进的方法运用于盐丘模型的正演和偏移试验，并与常规Born近似偏移方法相比较，可明显看出变参考慢度Born近似傅氏偏移方法在效果上要优于后者，其处理速度横向变化的能力大大增强。     

第84届SEG年会多分量地震技术评述

综合分析2014年度美国SEG年会上多分量地震技术方面的学术论文,不难发现:在多波地震偏移成像研究中,叠前时间偏移仍是实际应用的主要方法;相比于PS折射波初至拾取,径向-道域变换的射线路径一致性静校正方法效果更好;全波形反演在四维地震应用中具有诱人的前景,基于纵波反射系数的流体因子反演方法在稳定性、准确性方面显示出很大的优势,有望产生实际的应用效果。多分量地震技术的发展特点可归纳为"一批亮点,一个重点",即:页岩的岩石物理实验与数值模拟分析、地震波的低频衰减气溶机理、六分量矢量波场特征的研究、多组多尺度裂缝系统的响应特征是该领域研究的亮点;综合利用海洋四分量压制鬼波及径向波、去除海底多次波、提高纵波的信噪比是海洋多分量地震技术发展的重点。      

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。     

基于裂步Fourier法的探地雷达数值模拟及偏移成像

从电磁场基本理论出发,利用裂步Fourier法推导出了水平层状介质中频率—波数域电场分量的波场外推公式,通过对设计的钢筋展布模型和衬砌厚度模型的数值模拟和偏移成像结果分析可以得出:裂步Fourier法不但可以实现二维非均匀介质中探地雷达正演模拟及偏移成像,而且具有编程易于实现、计算量小的优点。通过工程实例验证,进一步说明了裂步Fourier法偏移成像的有效性和实用性。