反射地震层析成像在海洋天然气水合物储层识别中的应用

海底地层速度结构是识别海洋天然气水合物储层的直接依据,本文应用地震反射走时层析成像建立了海底地层速度模型.采用不规则网格对模型进行离散化,使速度单元与反射界面单元完全耦合;利用基于不规则单元波前扩展和走时插值的射线追踪方法,精确确定反射射线路径和反射波走时;在反演中同时使用先验约束、平滑约束、归一化和正则化技术,提高了层析反演的稳定性和结果的可靠性.对南海北部神狐海域SH2井附近的二维地震测线资料,利用多域人机交互法拾取了反射走时,用反射走时层析成像方法获得了SH2井附近含水合物目标区的速度结构.该反演结果与测井声波速度和钻探结果一致,其中的高速带对应水合物储层,表明反射走时层析成像能够有效地得到海洋天然气水合物储层的速度结构,为海洋天然气水合物储层识别提供依据.     

共反射点轨迹的Hamilton方法

本文采用Ｈａｍｉｌｔｏｎ理论方法,研究反射地震记录域中地下同一反射点对应的反射走时随炮检距变化的特性,这在叠前地震资料处理中具有重要意义．由于走时函数可以表示成炮点位置、检波点位置、地震波射线出射角和接收角的函数,通过对共反射点走时与炮点位置变化关系的分析,提出了复杂介质中共反射点轨迹可用Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程描述．在线性变速介质中,走时函数可以解析给出,由此可导出该介质中共反射点轨迹的Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程．文中结合常速度、横向变速和线性变速介质模型,计算了地下不同反射面上各点相应的共反射点轨迹,阐明Ｈａｍｉｌｔｏｎ方法的一些特点,并首次引入Ｈａｍｉｌｔｏｎ理论方法描述共反射点走时随炮检距的变化特性,开创了该领域研究的一条新途径．     

一种改进的地震反射层析成像方法

针对复杂介质的地震反射走时层析成像存在数据拾取困难问题，本文提出了一种新的地震反射层析成像速度模型建立方法，该方法用速度和地震射线走时描述模型，用地震反射波走时、地震波在源点和接收点处的传播方向信息反演模型.为提高反演的稳定性和计算效率，引入了Hamilton函数描述射线，在相空间计算反演所需的射线路径和目标函数对模型参数的导数，对理论模型和实际地震资料进行了试算，试算表明该方法对复杂介质具有较强的适应能力.     

数据域特征波反射走时反演

地震波的运动学信息(走时、斜率等)通常用于宏观速度建模.针对走时反演方法,一个基本问题是走时拾取或反射时差的估计.对于成像域反演方法,可以通过成像道集的剩余深度差近似计算反射波时差.在数据域中,反射地震观测数据是有限频带信号,如果不能准确地确定子波的起跳时间,难以精确地确定反射波的到达时间.另一方面,如果缺乏关于模型的先验信息,则很难精确测量自地下同一个反射界面的观测数据同相轴和模拟数据同相轴之间的时差.针对走时定义及时差测量问题,首先从叠前地震数据的稀疏表达出发,利用特征波场分解方法,提取反射子波并估计局部平面波的入射和出射射线参数.进一步,为了实现自动和稳定的走时拾取,用震相的包络极值对应的时间定义反射波的到达时,实现了立体数据中间的自动生成.理论上讲,利用包络极值定义的走时大于真实的反射波走时,除非观测信号具有无限带宽(即delta脉冲).然而,走时反演的目的是估计中-大尺度的背景速度结构,因此走时误差导致的速度误差仍然在可以接受的误差范围内.利用局部化传播算子及特征波聚焦成像条件将特征波数据直接投影到地下虚拟反射点,提出了一种新的反射时差估计方法.既避免了周期跳跃现象以及串层等可能性,又消除了振幅因素对时差测量的影响.最后,在上述工作基础之上,提出了一种基于特征波场分解的新型全自动反射走时反演方法(CWRTI).通过对泛函梯度的线性化近似,并用全变差正则化方法提取梯度的低波数部分,实现了背景速度迭代反演.在理论上,无需长偏移距观测数据或低频信息、对初始模型依赖性低且计算效率高,可以为后续的全波形反演提供可靠的初始速度模型.理论和实际资料的测试结果证明了本文方法的有效性.     

三维斜井XSP-CDP叠加成像

为了解决三维斜井井间地震数据成像问题,借鉴二维地面地震弯线及宽线处理思路,将三维井间地震成像问题转换成二维成像问题进行研究.利用三维逐段迭代方法对三维斜井井间地质模型进行正演模拟,计算上、下行反射波走时及反射点位置,通过对比正演记录与实际资料的特征,调整地质模型参数获取准确速度场.然后对波场分离后的共炮集数据进行反射波归位,得到共反射点道集数据.最后根据反射点的分布选择一条反射点分布最集中的剖面线,以一定的宽度将剖面线左右的反射点包裹起来;根据叠加宽度划分成大小相等的矩形面元,将面元内的共反射点数据投影到剖面线上进行二维叠加成像.通过模型测试,三维XSP-CDP叠加方法能有效反演地下结构特征,指导三维井间地震采集观测系统的设计并解决不共面斜井叠加成像问题.应用该方法对M地区实际资料进行成像研究,结果表明该方法可有效反演地下三维地质结构特征,为进一步数据处理提供依据.     

密点速度分析技术在塔河油田西南部低幅构造中的应用

随着地震勘探精度的不断提高,常规速度分析方法已不能满足精细构造分析、储层描述及各向异性研究等对速度精度的要求.研究应用高密度叠前速度求取技术,自动拾取地震记录规则波的走时、振幅、波场相干性及炮点射线参数、检波点射线参数等信息,求取不同偏移距道上波峰时间处的反射波速度,并针对地质条件,采用空变时变速度滤波、频率滤波、倾角参数滤波等手段提高速度精度.将该技术应用于塔河油田西南部TFT地区1200km2叠前三维地震资料的精细速度分析,落实了主要目的层低幅度构造,确定了构造形态和要素;通过差异速度分析、AVO反射能量包络差及速度变化规律研究,对泥盆系东河砂岩进行了储层异常区带划分.     

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.     

宽角反射地震波走时模拟的双重网格法

在研究地壳结构的人工源宽角反射地震资料解释中,常规宽角反射波走时和射线路径计算大都假定地壳模型为层状块状均匀介质.为了逼近实际地壳结构模型,要求模型尺度较大,为了提高地震资料解释的可靠性,须减小模型离散单元的尺寸,但同时计算量大大增加,使资料解释的效率较低.为此,本文尝试同时提高宽角反射地震资料解释效率和可靠性的方法,即使用双重网格计算宽角反射地震波走时和射线路径的最小走时树方法.双重网格法在均匀介质内部仅计算大网格节点,在速度变化点、震源点和检波点区域,同时计算小网格节点;在界面边界点使用比介质内部节点更大的子波传播区域.模型计算结果表明,对于大尺度的层状块状均匀介质模型,在保证精度的条件下,本文所提出的双重网格射线追踪方法的计算效率比单网格方法显著提高.     

复杂地表变偏移距VSP角度域旅行时层析及叠前深度偏移（英文）

变偏移距VSP反射波射线路径是不对称、覆盖次数也不均匀,因此通常使用偏移速度分析、层析反演建立准确的2D、3D速度场,尤其角度域共成像道集最适合偏移速度分析,通常拾取其剩余曲率更新速度,建立准确的速度场。为了建立高精度速度模型,本文推导了VSP角度域共成像道集剩余深度与旅行时残差的关系,用最小二乘求解更新速度,建立了一个四参数层析反演方程,包括地层倾角、入射角、剩余深度、灵敏度矩阵等四个参数。在角度域中将反射波分解为上行、下行两个透射波计算其旅行时。采用"逐步-累加"方式进行复杂地表叠前深度偏移ωx。通过叠前深度偏移得到偏移距域共成像道集,拾取剩余深度;在叠加成像剖面上拾取层位获取地层倾角;利用Runge-Kutta射线追踪计算地层反射点到检波点的射线路径,确定入射角,再计算地层反射点到复杂地表的射线路径;将偏移距域剩余深度映射为角度域,建立层析方程并求解。经模型和塔里木盆地"双复杂"地区Walkaway VSP实测资料验证表明,推导的层析反演方程能建立较准确的速度模型,偏移算法能适应复杂地表。     

一种新的基于卡尔曼滤波的地震记录同相轴跟踪方法及性能分析

在地震勘探领域中,卡尔曼滤波常用于地震信号的反褶积以提高地震勘探资料的分辨率和信噪比. 不同于此,本文建立一个新的卡尔曼滤波系统模型并利用卡尔曼滤波跟踪地震记录同相轴. 同相轴信息在对地下介质性质、界面的深度、界面的产状以及油气定性判别等方面具有极其重要的作用. 目前多数拾取地震同相轴的方法与地震波的运动规律结合较少.本文依据地震反射波运动规律构建了用于跟踪地震反射同相轴的卡尔曼滤波系统的状态方程和量测方程,并将炮检距、地震子波到达时和层速度等重要物理量融入所建方程,给出滤波模型和初始化方法,分析不同因素对该系统滤波性能的影响. 仿真实验表明,所提出的跟踪滤波系统能较好地拾取地震反射同相轴信息,为拾取地震同相轴提供了一条新途径.     

地震立体层析成像的实现方法及效果分析

立体层析成像是一种新的地震反射波层析成像方法,能为叠前深度偏移提供较为精确的宏观速度模型。本文研究了立体层析成像的实现方法,包括斜率与走时数据的拾取、离散速度模型构建和初始化、射线参数的确定、斜率和走时及射线计算以及反演问题解法等,建立立体层析成像的算法流程。并通过对Marmousi模型试验,对立体层析成像运行所需的主要参数,如初始速度模型、拾取数据量、离散网格尺寸、速度平滑权重等进行测试和分析,总结这些不同参数对立体层析反演结果的影响规律,用以指导生产实践。     

Mapping of moveout attributes using local slopes

Decomposing seismic data in local slopes is the basic idea behind velocity‐independent imaging. Using accurate moveout approximations enables computing moveout attributes such as normal moveout velocity and nonhyperbolic parameters as functions of zero‐offset travel time. Mapping of moveout attributes is performed from the pre‐stack seismic data domain into the time‐migrated image domain. The different moveout attributes have different accuracy for a given moveout approximation that depends on the corresponding order of travel‐time derivative. The most accurate attribute is the zero‐offset travel time, and the nonhyperbolic parameter has the worst accuracy, regardless of the moveout approximation. Typically, the mapping of moveout attributes is performed using a point‐to‐point procedure, whereas the generalized moveout approximation requires two point‐to‐point mappings. Testing the attribute mapping on the different models shows that the accuracy of mapped attributes is model dependent, whereas the generalized moveout approximation gives practically exact results.     

大容量气枪震源陆地反射地震探测——以长江中下游铜陵地区为例

为了实验大容量气枪震源陆地水体流动激发反射地震探测效果,在长江中下游安徽省铜陵段,采用气枪船长江航道流动激发、沿江岸布设反射地震仪器接收的非纵弯线工作方式,得到了反映测线经过地区地壳深部结构和构造特征的反射地震数据。原始资料信噪比较低,但部分资料不同部位仍可辨认出来自地壳及莫霍面反射波组。就传播距离而言,地震波传播的水平距离最大可达21km,垂直深度可达30km以上。在数据处理中,根据原始资料特点,针对性采用了非纵弯线面元定义、三维层析静校正、叠前多域去噪及组合反褶积技术,最终得到的叠加时间剖面上具有丰富的壳内反射波组。结果显示,测线经过地区的地壳结构为双层结构,总厚度为30.0～36.0km。上地壳呈现隆坳相间的反射特征,下地壳存在多组叠层状弧型反射波组,莫霍面反射特征清晰,由2～3个反射同相轴组成,呈现SW端向NE段抬升的形态。剖面经过地区存在一个切穿下地壳和莫霍面的深部断裂,应该是长江深断裂的反映。研究结果充分说明,大容量气枪震源可应用于陆地流动水体地壳精细结构的深地震反射探测。     

Seismic phase picking in China Seismic Array using a deep convolutional neuron network*

Seismic phase picking is the preliminary work of earthquake location and body-wave travel time tomography. Manual picking is considered as the most accurate way to access the arrival times but time consuming. Many automatic picking methods were proposed in the past decades, but their precisions are not as high as human experts especially for events with low ratio of signal to noise and later arrivals. As the increasing deployment of large seismic array, the existing methods can not meet the requirements of quick and accurate phase picking. In this study, we applied a phase picking algorithm developed on the base of deep convolutional neuron network (PickNet) to pick seismic phase arrivals in ChinArray-Phase III. The comparison of picking error of PickNet and the traditional method shows that PickNet is capable of picking more precise phases and can be applied in a large dense array. The raw picked travel-time data shows a large variation deviated from the traveltime curves. The absolute location residual is a key criteria for travel-time data selection. Besides, we proposed a flowchart to determine the accurate location of the single-station earthquake via dense seismic array and phase arrival picked by PickNet. This research expands the phase arrival dataset and improves the location accuracy of single-station earthquake.     

由宽角反射地震资料重建壳幔反射结构的相似性剖面

针对人工源宽角地震测深中炮点与接收点稀疏的特点,利用几何散射理论进行壳幔散射体的相似性剖面成像,利用互易性原理计算散射体相似性成像的时间条件,研究基于宽角反射地震资料重建壳幔反射结构的相似性成图方法. 其中,成像点的时间采用快速、高精度的程函方程求解技术. 利用该方法处理东南陆缘区宽角反射剖面实际资料,结果表明,较之壳幔反射结构的CDP成图技术,相似性成图方法具有提高反射同相轴横向连续性的能力.     

火山岩地震屏蔽层的转换波叠前时间偏移成像

在反射地震转换波资料处理中,准确求取共转换点一直是一个难题,采用叠前时间偏移技术能避免共转换点道集的抽取,而且能够使转换波归位到真正的反射点上,实现准确成像.本文针对火山岩地震屏蔽层的转换波成像问题,通过对转换波共近似转换点道集进行速度分析,建立了转换波叠前时间偏移的初始速度场,通过速度扫描和纵、横波速度比值扫描确定最佳的偏移速度场和纵、横波速度比值,实现了在火山岩高速层覆盖区域的转换波偏移成像.实际资料的成像结果表明,本文采用的近似转换点计算以及转换波叠前时间偏移方法是有效的.     

Stereotomography assisted by migration of attributes

Depth velocity model building remains a difficult step within the seismic depth imaging sequence. Stereotomography provides an efficient solution to this problem but was limited until now to a picking of seismic data in the prestack time un-migrated domain. We propose here a method for stereotomographic data picking in the depth migrated domain. Picking in the depth migrated domain exhibits the advantage of a better signal-to-noise ratio and of a more regular distribution of picked events in the model, leading to a better constrained tomographic inverse problem. Moreover, any improvement on the velocity model will improve the migrated results, again leading to improved picking. Our strategy for obtaining a stereotomographic dataset from a prestack depth migration is based on migration of attributes (and not on a kinematic demigration approach!). For any locally coherent event in the migrated image, migration of attributes allows one to compute ray parameter attributes corresponding to the specular reflection angle and dip. For application to stereotomography, the necessary attributes are the source/receiver locations, the traveltime and the data slopes. For the data slope, when the migration velocity model is erroneous, some additional corrections have to be applied to the result of migration of the attributes. Applying these corrections, our picking method is theoretically valid whatever the quality of the migration velocity model. We first present the theoretical aspects of the method and then validate it on 2D synthetic and real seismic reflection data sets.     

地震分析软件震相走时表文件结构研究

通过对现有地震分析软件所配置的震相走时表文件的结构类型及优劣进行分析,将震相走时表分为4种组合结构并分析其实用性。在IASPEI91震相走时表文件结构的基础上进行修改、补充和完善,从而提出了一种安全性高、适用面广、灵活性强、能存储各种结构走时表的新型走时表文件结构。应用这种新型结构震相走时表,地震分析软件可以灵活配置不同的走时表,实现精细定位,并为数字化测震台网快速利用测震资料编制和应用高精度的区域震相走时表创造了条件,对于地球深部构造研究具有一定的促进意义。