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.     

共偏移距道集平面波叠前时间偏移与反偏移

在Dubrulle提出的共偏移距道集频率波数域叠前时间偏移的基础上,提出了共偏移距道集频率波数域叠前时间偏移与反偏移一对共轭算子.讨论了该对算子的变孔径实现过程.并把该对共轭算子串连起来实现了叠前地震数据的规则化处理.指出最小二乘意义下的叠前地震数据规则化会得到更好的效果.v(z)介质模型和Marmousi模型的数值试验结果表明,方法理论正确、有效.     

用共方位角偏移实现叠前二维资料三维化成像

波动方程偏移保持了波场动力学特征,依此本文应用共方位角叠前深度偏移技术来实现二维资料三维化处理.本方法能使共反射点偏移成像与叠前数据插值一步完成,较好地解决二维资料处理中的成像点不能准确归位、侧面反射波难处理、主测线与联络线不闭合等问题.     

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.     

裂步法最小二乘偏移

最小二乘偏移的核心思想是用正向传播算子的逆算子代替其共轭转置算子进行偏移.它克服了常规偏移方法用共轭转置算子偏移的缺点.本文详细地描述了裂步法最小二乘偏移的原理,实现算法,并通过两个模型展示了裂步法最小二乘偏移的可行性和有效性.并且通过研究发现最小二乘较容易被扩展到基于其它波场延拓算子的最小二乘偏移.     

三维非均匀介质中真振幅地震偏移算子研究

利用三维非均匀介质中的波动方程,进行振幅保真波场偏移算子分解,得到用于真振幅偏移的单程波方程. 经过数学推理,导出裂步Fourier法真振幅偏移和Fourier有限差分法真振幅偏移的算子方程,并给出其具体的实现过程.     

表驱三维角度域Kirchhoff叠前时间偏移成像方法

针对传统Kirchhoff叠前时间偏移方法的一些不足,以及振幅随入射角、方位角变化(AVA/AVAZ)分析的需要,本文提出一种基于射线理论的三维叠前时间偏移角度域成像方法.它通过横向均匀介质中稳健的射线追踪建立单程波走时和传播角度的数值表,然后在此基础上估算反射波双程走时以及在界面处传播的方位角和入射角,最后基于脉冲响应叠加原理获得三维构造图像和方位\|角度域共成像点道集.与传统方法不同之处在于,上述过程均考虑了地震波在垂向变速介质中的射线弯曲效应和三维传播特征,有利于准确提取随入射角和方位角变化的振幅和时差信息.理论模型合成数据和实际地震资料测试结果展示了方法的优越性与实用性.     

基于波动方程的广义屏叠前深度偏移

地震波传播算子的计算效率和精度是制约三维叠前深度偏移的关键因素. 广义屏传播算子(GSP, Generalized Screen Propagator)是一种在双域中实现的广角单程波传播算子. 这一方法略去了在非均匀体之间发生的交混回响,但它可以正确处理包括聚焦、衍射、折射和干涉在内的各种多次前向散射现象. 通过背景速度下的相移和扰动速度下的陡倾角校正,广义屏算子能够适应地层速度的强烈横向变化. 这种算子可以直接应用于炮集叠前偏移,通过将广义屏算子作用于双平方根方程,还可以获得一种高效率、高精度的炮检距域叠前深度偏移方法,用于二维共炮检距道集和三维共方位角道集的深度域成像. 本文首先简述了炮检距域广义屏传播算子的理论,进而讨论了共照射角成像(CAI, Common Angle Imaging)条件,由此给出各个不同照射角(炮检距射线参数)下的成像结果,进而得到共照射角像集. 由于照射角和炮检距的对应关系,共照射角像集又为偏移速度分析和AVO(振幅随炮检距变化)分析等提供了有力工具.     

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.     

最优可分表示法三维波场延拓

适于复杂介质的高精度波场延拓算子是叠前深度偏移研究的重要内容。本文采用最优可分表示方法,运用正反傅立叶变换构造了三维单程波场延拓算子,算子实现了波数域变量与空间(速度)域变量分离。波数域内进行相移计算,在空间域对因介质横向变速引起的时移作修正。脉冲响应显示在区域内各速度的脉冲计算值与理论值基本一致,说明最优可分表示法叠前深度偏移可适用于强变速条件下复杂介质的成像需求。SEG／EAGE模型和实测数据的成像结果验证了本文方法对复杂构造的成像能力。     

3D TABLE-DRIVEN MIGRATION1

An efficient full 3D wavefield extrapolation technique is presented. The method can be used for any type of subsurface structure and the degree of accuracy and dip-angle performance are user-defined. The extrapolation is performed in the space-frequency domain as a space-dependent spatial convolution with recursive Kirchhoff extrapolation operators. To get a high level of efficiency the operators are optimized such that they have the smallest possible size for a specified accuracy and dip-angle performance. As both accuracy and maximum dip-angle are input parameters for the operator calculation, the method offers the possibility of a trade-off between these quantities and efficiency. The operators are calculated in advance and stored in a table for a range of wavenumbers. Once they have been calculated they can be used many times. At the basis of the operator design is the well-known phase-shift operator. Although this operator is exact for homogeneous media only, it is assumed that it may be applied locally in case of inhomogeneities. Lateral velocity variations can then be handled by choosing the extrapolation operator according to the local value of the velocity. Optionally the operators can be designed such that they act as spatially variant high-cut filters. This means that the evanescent field can be suppressed in one pass with the extrapolation. The extrapolation method can be used both in prestack and post-stack applications. In this paper we use it in zero-offset migration. Tests on 2D and 3D synthetic and 2D real data show the excellent quality of the method. The full 3D result is much better then the result of two-pass migration, which has been applied to the same data. The implementation yields a code that is fully vectorizable, which makes the method very suitable for vector computers.     

复杂构造三维地震观测系统设计的共聚焦分辨率分析

三维地震观测系统共聚焦分辨率特性分析突破传统以点论证为基础的观测系统分辨率分析方法,面向地质目标定量预测三维观测系统地震成像的空间分辨率和振幅精度.基于Fourier有限差分（FFD）大步长波场延拓和Born-Kirchhoff小步长波场插值递推方法,本文介绍了一种复杂介质条件下三维地震观测系统共聚焦分辨率特性快速分析方法.对给定的速度模型,该方法能够分析拟采用的三维地震观测系统设计方案对复杂构造的成像分辨率与AVP属性,从而为进一步的偏移成像与储层分析提供保证.最后本文以SEG/EAGE三维盐丘模型为例设计满覆盖为16次的三维地震观测系统,并实施三维共聚焦分辨率特性分析.     

基于波场垂向和水平方向外推的高陡构造偏移

常规的单程波波动方程偏移成像方法对大角度的高陡构造偏移成像存在内在的限制.根据波动方程在各个空间方向的数学特性和高陡构造反射地震波的传播特征,通过把地震波分解为垂向的上下行波、水平方向的前后行波和左右行波,提出基于波场垂向外推和水平方向外推相结合的单程波波动方程高陡构造偏移成像方法,即用波场垂向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中低角度平缓构造的偏移成像,用波场水平方向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中高角度陡倾构造的偏移成像.这种基于波场垂向和水平方向外推相结合的高陡构造偏移成像方法是常规单程波波动方程叠前深度偏移成像方法的补充和改进,它相对基于全波方程的逆时偏移具有计算效率上的优势.     

波动方程深度偏移的频率相关变步长延拓方法

发展了波动方程深度延拓的频率相关变步长深度延拓方法和表驱动的单点波场插值技术.前者通过减少深度延拓的次数减少了波动方程深度偏移的计算量,而后者用很少的计算量实现了等间距、理想采样的深度成像.就同一偏移方法,采用频率相关变步长深度延拓加单点插值,其计算量大约是常规的等间距采样延拓方法的三分之一,但两者的成像效果基本相同.文中以最优分裂Fourier方法为例,用二维理论数据（Marmousi模型）和三维实际地震资料验证了这一方法,但这一方法可适用于各类频率域波动方程深度偏移方法.     

Wavefield interpolation in 3D large‐step Fourier wavefield extrapolation

Extrapolating wavefields and imaging at each depth during three‐dimensional recursive wave‐equation migration is a time‐consuming endeavor. For efficiency, most commercial techniques extrapolate wavefields through thick slabs followed by wavefield interpolation within each thick slab. In this article, we develop this strategy by associating more efficient interpolators with a Fourier‐transform‐related wavefield extrapolation method. First, we formulate a three‐dimensional first‐order separation‐of‐variables screen propagator for large‐step wavefield extrapolation, which allows for wide‐angle propagations in highly contrasting media. This propagator significantly improves the performance of the split‐step Fourier method in dealing with significant lateral heterogeneities at the cost of only one more fast Fourier transform in each thick slab. We then extend the two‐dimensional Kirchhoff and Born–Kirchhoff local wavefield interpolators to three‐dimensional cases for each slab. The three‐dimensional Kirchhoff interpolator is based on the traditional Kirchhoff formula and applies to moderate lateral velocity variations, whereas the three‐dimensional Born–Kirchhoff interpolator is derived from the Lippmann–Schwinger integral equation under the Born approximation and is adapted to highly laterally varying media. Numerical examples on the three‐dimensional salt model of the Society of Exploration Geophysicists/European Association of Geoscientists demonstrate that three‐dimensional first‐order separation‐of‐variables screen propagator Born–Kirchhoff depth migration using thick‐slab wavefield extrapolation plus thin‐slab interpolation tolerates a considerable depth‐step size of up to 72 ms, eventually resulting in an efficiency improvement of nearly 80% without obvious loss of imaging accuracy. Although the proposed three‐dimensional interpolators are presented with one‐way Fourier extrapolation methods, they can be extended for applications to general migration methods.     

面炮叠前深度偏移与控制照明技术

基于波场延拓的叠前深度偏移是实现复杂构造地质体成像的最可靠方法,但存在着计算量大、对观测系统适应性差等缺点。面炮偏移是波动方程实现精确叠前成像的另一类方法,具有较高的计算效率,不存在偏移孔径问题,而且可以通过控制照明方法,解决平面波在目标区域的能量补偿问题。本文采用面炮成像技术进行叠前深度偏移成像,通过对面炮震源下行波场的质量控制以及射线参数的个数和范围的选取,以达到最佳的成像效果。采用不同深度点上的控制照明技术,较大地提高了目标地层的成像精度。数据实验表明面炮成像技术是一种快速有效的方法,其成像精度与单平方根算子的共炮点道集偏移和双平方根算子的共中心点道集偏移相当,但在计算速度上要快得多,而且易于并行计算。     

基于插值原理的检查点技术波场重构与叠前逆时偏移

叠前逆时偏移等基于波场互相关原理的地球物理方法存在极大的计算与存储需求,因此采用合适的波场重构方法显得尤为重要.常规的随机边界法容易产生成像噪声,而有效边界法在三维情况仍难以实现,检查点技术具有内存要求小的特点,但存在较高的重算率,因此本文提出了插值原理的检查点技术波场重构方法.在满足Nyquist采样定理的前提下对相邻检查点间的波场进行规则抽样,将抽样波场作为插值节点,运用多项式插值算法重构任意时刻的波场,从而避免优化检查点技术反复递推造成的计算效率问题.数值实验表明：插值检查点重构算法能有效的恢复波场,其中三次样条插值重构精度最高,而牛顿法插值法计算代价较小适合于快速重构.经Sigsbee模型的叠前逆时偏移证明了插值算法的可行性,并且极大的提高了波场重构的计算效率.三维模型分析得出在增加少量存储的情况下插值重构法的重算率大幅度降低,存储量减少为有效边界法的7.1%,对于三维尺度的叠前逆时偏移有实际意义.     

三维保幅弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移方法与应用

地震勘探是寻找油气的重要手段之一.对于复杂构造地区,地震偏移成像成为地震资料处理流程中最重要的一环.由于叠前时间偏移尤其是Kirchhoff叠前时间偏移适应性强、计算效率高、成本低的自身特点,该方法在油气勘探中发挥着重要作用.对于该方法的成像精确性的研究有着重大的科研和工业价值.本文利用弯曲射线方法计算走时,加入保幅权函数,结合去假频技术、MPI并行技术,以SEG三维盐丘模型和某区域三维实际资料为研究对象,实现三维保幅弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移.将该方法偏移结果与传统的叠前时间偏移方法偏移结果进行对比分析,结果表明:本文采用的方法主要有以下两方面的优越性:第一,引入了弯曲射线计算走时,实现了弯曲射线叠前时间偏移,提高了成像的精确性;第二,引入了保幅权函数,实现了保幅叠前时间偏移,提高偏移结果的信噪比.     

Internal multiple attenuation by Kirchhoff extrapolation

Surface‐related multiple elimination is the leading methodology for surface multiple removal. This data‐driven approach can be extended to interbed multiple prediction at the expense of a huge increase of the computational burden. This cost makes model‐driven methods still attractive, especially for the three dimensional case. In this paper we present a methodology that extends Kirchhoff wavefield extrapolation to interbed multiple prediction. In Kirchhoff wavefield extrapolation for surface multiple prediction a single round trip to an interpreted reflector is added to the recorded data. Here we show that interbed multiples generated between two interpreted reflectors can be predicted by applying the Kirchhoff wavefield extrapolation operator twice. In the first extrapolation step Kirchhoff wavefield extrapolation propagates the data backward in time to simulate a round trip to the shallower reflector. In the second extrapolation step Kirchhoff wavefield extrapolation propagates the data forward in time to simulate a round trip to the deeper reflector. In the Kirchhoff extrapolation kernel we use asymptotic Green's functions. The prediction of multiples via Kirchhoff wavefield extrapolation is possibly sped up by computing the required traveltimes via a shifted hyperbola approximation. The effectiveness of the method is demonstrated by results on both synthetic and field data sets.     

螺旋坐标下的因子分解合成炮叠前深度偏移

在合成炮叠前深度偏移的基础上，提出了一种高效的合成炮叠前深度偏移方法，即在螺旋坐标下用因子分解进行波场外推的混合法. 用因子分解进行波场外推分为因果过程和反因果过程两个显式求解过程. 这种螺旋坐标下的显式求解过程,提高了波场外推的效率. 根据相位编码原理,对多个射线参数的合成波场进行了编码叠加,基于射线参数实现了MPI并行计算,进一步提高了计算效率. 在推导了有关公式并进行定量分析之后,对Marmousi复杂模型进行了计算,并作了比较,结果表明本文方法具有精度高和速度快的特点,可用于实际资料的计算.