基于一阶速度-胀缩-旋转方程的纵横波地震偏移角度域共成像点道集提取方法（英文）

角度域共成像点道集(angle-domain common-image gathers,ADCIGs)是多波AVA反演和偏移速度分析的基础数据。纵、横波坡印廷矢量的准确求取是获得多分量地震资料ADCIGs的前提。由常规速度-应力弹性波方程得到的坡印廷矢量代表了纵、横两种波的混合波场的传播方向,而非纯纵波或纯横波的传播方向。一阶速度-胀缩-旋转弹性波方程能够求取纯纵波或纯横波的坡印廷矢量,获得单一类型波的传播方向信息。本文基于一阶速度-胀缩-旋转弹性波方程逆时偏移实现纵、横波ADCIGs的求取,具体思路为:利用胀缩振动速度矢量和胀缩标量分别求取炮点和接收点波场中纯纵波的坡印廷矢量,利用剪切振动速度矢量和旋转矢量求取纯横波的坡印廷矢量,取炮点波场中各网格点纵波能量最大时刻的纵波坡印廷矢量为入射纵波传播方向矢量,取接收点波场中各网格点纵(横)波能量最大时刻的纵(横)波坡印廷矢量为反射纵波(反射转换横波)传播方向矢量,据此求取入射角并最终得到纵、横波角道集。模型试算表明:本文方法可以准确求取界面处入射波和反射波的传播方向矢量,得到地震波入射角,实现纵、横波角道集的高精度提取。     

基于保幅波场分离的弹性波逆时偏移方法研究（英文）

欲实现基于弹性波方程的矢量波场逆时偏移纵、横波独立成像,必须在波场延拓过程中实现纵、横波场的分离,散度和旋度算子分离的纵、横波出现振幅与相位的畸变,导致输出成像结果的振幅失真。本文提出一种在弹性波场延拓过程中实现纵、横波保幅分离的方法,在传统的弹性波方程中加入纵波压力、纵波振动速度和横波振动速度方程,实现纵横波的矢量分解,再对分解后的矢量纵波和矢量横波做标量化合成得到保幅分离的纵、横波场,对保幅分离的纵、横波场应用成像条件,然后实现矢量波场逆时偏移的保幅纵横波成像。该方法可以保证分离后纵、横波的振幅与相位不变;同时,分解后的纵波压力和纵波振动速度可用于层间反射噪音压制和横波极性校正,提高多分量地震资料联合逆时偏移的纵、横波成像质量,从而实现保幅弹性波逆时偏移的目的,为叠前深度剖面应用于叠前反演工作奠定基础。     

波动方程叠前深度偏移直接产生角道集

基于单程波深度延拓算法,得到震源波场在成像点的入射角度,结合对地层倾角的估计,获得入射地震波与界面法线的夹角.通过运用"保幅"的反褶积成像条件和考虑累加的炮数,解决了炮点覆盖不均匀导致的成像幅值误差问题,进而建议了炮域波动方程叠前深度偏移直接产生角道集的方法和流程.与基于空间移动或时移成像条件的波动方程叠前深度偏移提取角道集的方法相比,本文建议的方法只需少量额外的存储空间,又可补偿观测系统非均匀覆盖对成像幅值的影响;其增加的计算量与炮域偏移算法相比几乎可以忽略.文中算例表明,本文方法提取的角道集可为叠前反演提供较精确的AVO振幅特性.此外,就改善地震成像效果本身而言,提取角道集使得可在波动方程叠前深度偏移中应用剩余动校和拉伸切除技术,从而可更好地保持高频成分并提高成像的信噪比.     

基于共炮偏移的AVO反演

常规AVO多是利用CMP道集的振幅进行反演。主要有三个方面影响其精度:首先,CMP道集假设地下为水平层状介质,但是实际地下介质多为倾斜地层,地层倾角越大CMP道集的振幅所反映地下介质的位置与实际位置差距就越大。其次,NMO、DMO和反褶积等常规处理流程,都会造成振幅值失真。第三,反演所用的反射系数公式是与入射角有关的量,而欲从CMP道集得到准确的入射角与振幅之间的对应关系,则十分困难。波动方程叠前深度偏移除对复杂介质和陡倾角地层具有较强的成像能力,还可以最大限度的减少常规处理所带来的误差并使振幅归位。本文综合了保幅偏移、角度道集提取以及AVO反演等前人的工作,提出直接从炮集数据反演AVO属性的方法,以期显著减少上述三个因素对AVO反演精度的影响。     

基于波场分离的弹性波逆时偏移

尽管叠前逆时偏移成像精度高,但仅针对单一纵波的成像也可能形成地下介质成像盲区,由于基于弹性波方程的逆时偏移成像可形成多波模式的成像数据,因此弹性波逆时偏移成像可提供更为丰富的地下构造信息.本文依据各向同性介质的一阶速度-应力方程组构建震源和检波点矢量波场,再利用Helmholtz分解提取纯纵波和纯横波波场,使用震源归一化的互相关成像条件获得纯波成像,避免了直接使用坐标分量成像而引起的纵横波串扰问题.针对转换波成像的极性反转问题,文中提出一种共炮域极性校正方法.为有效节约存储成本,也提出一种适用于弹性波逆时偏移的震源波场逆时重建方法,在震源波场正传过程中,仅保存PML边界内若干层的速度分量波场,进而逆时重建出所有分量的震源波场.本文分别对地堑模型和Marmousi2模型进行了弹性波逆时偏移成像测试,结果表明:所提出的共炮域极性校正方法正确有效,基于波场分离的弹性波逆时偏移成像的纯波数据能够对复杂地下构造准确成像.     

相对保幅的角度域VSP逆时偏移(英文)

本文介绍了一种改进的角度域VSP逆时偏移方法。对VSP逆时偏移中的逆推公式进行了改进,为方便数值计算出相对保幅的角度域共成像点道集(ADCIGs)。此外VSP记录到的波场信息丰富,包括上行波场、下行波场和直达波场等,本文分析了这些波场的响应特征,发现直达波和下行波在角度域共成像点道集(ADCIGs)上都产生了成像噪音,直达波产生的噪音尤为严重。把该方法用于我国西部地区实际观测的VSP资料,不仅获得相对保幅角度域共成像点道集(ADCIGs),而且压制了成像噪音。通过数值模型试算,实际资料的应用验证了该方法的实用性与有效性,从而为VSP偏移速度分析、VSP AVA/AVO分析和反演等提供可靠的基础资料。     

角度域共成像点道集剩余曲率法偏移速度分析

叠前深度偏移速度分析是地震数据处理方法研究的重点,是影响地震成像效果的关键技术之一。本文的基于角度域共成像点道集剩余曲率的偏移速度分析方法,旨在通过角度域共成像点道集(ADCIGs)来建立局部入射角与偏移深度之间的联系,通过角度道集剩余速度分析来修正、更新偏移速度。不同于偏移距域共成像点道集(ODCIGs),ADCIGs较少地受到由于多路径问题而产生的波场干涉假象的影响,更适合于偏移速度分析。本文在推导出基于ADCIGs的水平地层深度剩余量公式的基础上,提出了基于ADCIGs的沿层扫描法速度更新流程,凹陷模型和实际资料的试处理表明了本方法的正确性和有效性。     

逆时偏移与Kirchhoff偏移的抽道集对比研究

共成像点道集(CIG)可用于速度建模、偏移质量控制以及地下属性解释等。对于复杂碳酸盐岩储层,叠前AVO反演技术在储层识别、裂缝预测和流体检测方面的作用日益显著,叠前反演的精度很大程度上依赖于共成像点道集的AVO特性是否符合地下介质的真实地震响应。因此,叠前偏移不仅要实现反射点的准确归位,还必须得到振幅保真的共成像点道集,从而为AVO/AVA反演提供保幅的共成像点道集输入数据。本文在理论上对真振幅Kirchhoff叠前深度偏移和逆时偏移(RTM)抽道集技术的保幅性进行分析:真振幅Kirchhoff偏移抽道集通过改变加权函数实现振幅保持,仅适用于横向速度变化不大的情况;基于双程波动方程的逆时偏移采用互相关成像条件抽取共成像点道集,成像精确且无倾角限制,相对保幅性优于前者,适应任意复杂速度模型。模型和实例测试结果表明:在简单构造区域,真振幅Kirchhoff保幅叠前深度偏移与保幅逆时偏移抽取的共成像点道集都能起到良好的保幅效果;但在复杂构造区,基于逆时偏移抽取的共成像点道集,保留了全部波场的路径与振幅信息,其保幅性与成像精度优于Kirchhoff保幅叠前深度偏移。因此,针对探区的复杂程度差别及勘探精度的不同要求,应选择不同的抽道集方法,保证振幅精度的同时,兼顾生产效率。      

面炮成像、控制照明与AVA道集

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,通过对面炮震源下行波场的质量控制和优选射线个数和范围,以达到最佳的成像效果.采用控制照明技术,较大地提高了目标地层的成像精度.与此同时,得到振幅随入射角变化(AVA)道集,有利于叠前振幅解释和储层岩性预测.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.     

纵横波弹性阻抗联立反演在GD地区的应用

在GD油田复杂油藏描述中应用叠前纵横波弹性阻抗反演,精确地进行了油藏岩性的划分。利用三个或三个以上部分叠加数据,进行纵横波弹性阻抗联立反演,既克服了因叠后地震反演结果单一而不能满足复杂储层描述的需求,又避免了由于叠前道集信噪比低造成反演结果不稳定的缺陷。本文论述了叠前弹性波阻抗反演的基本原理,结合GD地区实际资料,对反演过程中涉及的角道集子波提取、层位标定、横波速度预测、弹性参数提取与解释等关键步骤进行了详细研究,指出基于测井资料分析的多种弹性参数综合解释是提高叠前地震反演应用效果的关键。     

用非零偏P-P波、P-SV波计算零偏反射纵波和反射横波

在P波入射时，地下同一点产生的P－P波和P－SV波是入射角、界面两侧纵波阻抗和横波阻抗的函数，并且两者是耦合的，利用两者的耦合关系，可在入射角确定的情况下提取与入射角无关的零偏纵波反射和横波反射。本文对此进行了理论推导，结论是：入射角为零时的纵波与横波反射系数是入射角非零时的P－P波和P－SV波反射系数的线性组合，进而可以用纵横波反射计算泊松比反向间面，把多波叠前反演转化到叠后进行，通过合成弹性参数反射剖面，直接反演弹性参数等，都很有意义。文中给出了有关的公式，并对具体实现方法和有关参数进行了讨论。     

弹性矢量波成像域联合层析反演

在地震弹性矢量波场框架下,推导了多波联合层析速度反演方程以及走时残差与角道集剩余曲率的转换关系式,提出了一种利用成像域角道集更新P波、S波速度的走时层析反演方法.其实现过程可以概括为:将弹性波多分量数据作为输入,基于高斯束实现矢量波场成像并提取角道集,利用层析反演方程求解慢度更新量,最终获得多波联合反演结果.模型试算和实际资料处理验证了该方法的反演效果,能够为弹性矢量波联合深度偏移提供高质量的叠前速度场.     

叠前纵波和转换波地震资料Q值提取及反Q滤波(英文)

纵波和转换波联合的多波地震勘探技术是解决复杂油气勘探的有效技术,提高转换波的分辨率是其关键问题之一。影响转换波分辨率的主要原因是地层对地震波的吸收,有效地计算地层Q值、消除地层吸收对转换波传播的影响,是提高转换波分辨率的关键。本文提出了从叠前转换波道集中估算横波Q值的方法,并利用沿射线路径的波场延拓,将一种稳定有效的反Q滤波方法应用到叠前共炮点纵波和转换波道集的衰减补偿中。模型资料结果表明,本文提出的估算转换横波Q值的方法精度较高;模型资料和实际资料的吸收补偿结果表明,此稳定全反Q滤波能有效地提高叠前纵波和转换波资料的分辨率。     

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.     

叠前多级优化联合偏移速度建模

推导了基于角度域共成像点道集的叠前深度层析速度建模公式,提出了一种叠前多级优化联合偏移速度建模方法.通过基于共散射点(CSP)道集的叠前时间偏移速度分析获取初始速度,利用基于角度域共成像点道集(ADCIGs)的叠前深度层析速度反演进行速度更新建模.实现步骤可以概括为:首先,将叠前地震数据映射为CSP道集,利用CSP道集的叠加速度谱进行速度分析得到均方根速度场;其次,通过Dix公式将均方根速度场转换为层速度场,以此进行层析初始速度建模,基于ADCIGs实现叠前深度层析速度反演,最终得到高精度的叠前偏移速度场.断层模型和实际资料试算结果验证了该方法的正确性和有效性.     

矢量分离纵横波场的弹性波逆时偏移

弹性波逆时偏移是当前多分量地震资料相对准确的偏移算法,它能够形成多波模式的成像剖面,从而减少纵波勘探的多解性.本文首先依据各向同性介质中矢量分离纵横波场的速度-应力方程组,利用高阶交错网格有限差分数值方法求解弹性波方程,进而构建矢量的纵波和横波波场,不同于散度和旋度算子分离纵横波场的传统方法,文中提出的矢量分离纵横波场方法保持了原始波场的振幅和相位特征.文中也提出将震源归一化的内积成像条件应用于分离后的纯纵波和横波矢量场,由此得到的转换波成像避免了传统弹性波成像方法中出现的极性反转.水平层状和复杂构造模型测试表明,文中提出的基于矢量分离纵横波场的弹性波逆时偏移方法成像精度高,转换波成像PS和SP极性无反转,所形成的多种模式纯波剖面能够准确地对复杂地下构造成像.     

逆时偏移与Kirchhoff偏移的对比研究

Kirchhoff偏移和逆时偏移(RTM)是目前最广泛应用的两种叠前深度偏移方法.两种方法的基础均为波动方程,理论上没有倾角限制.抽取的共成像点道集(CIG)可用于速度建模、叠前反演以及地下属性解释等.叠前反演的精度依赖于共成像点道集的AVO特性是否符合地下介质的真实地震响应.因此,叠前偏移不仅要实现反射点的准确归位,得到的共成像点道集必须要振幅保真.本文在理论上阐述两种偏移方法的基本原理,并对抽道集技术的保幅性进行对比.Marmousi和Sigsbee2a模型结果表明:在简单构造区,两者的成像效果相当;在复杂构造区,不论在成像精度还是保幅性上逆时偏移都比Kirchhoff偏移优越,特别是高陡倾角断层、岩下构造等复杂构造成像时.然而,在碳酸盐岩储层实际资料处理时发现,由于速度场准确性的限制,两种偏移方法各有优势.因此,在实际应用时,由于无法明确得到地下介质的确切信息,较难对两种偏移方法给出明确的优劣评价.     

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。     

Kirchhoff叠前时间偏移角度道集

提出三维Kirchhoff叠前时间偏移角度域共像点道集的改进算法,克服传统角度求取算法局限,可计算相对倾斜地层法线入射角;与Kirchhoff直射线叠前时间偏移求角度算法相比,本文方法考虑射线弯曲效应,包含层速度,角度范围加大,更接近真实入射角;计算走时采取弯曲射线或者适应线性横向变速介质的非对称走时等算法,角度道集在大角度处得到拉平;采用相对保幅的权因子以及覆盖次数校正技术,有利于叠前AVA反演.模型测试结果表明：叠前时间偏移角度道集,相对CMP、CRP所转化角度道集,更准确反应AVA效应;实际三维数据测试表明本文方法可以提供品质优良的角度道集,适用于AVA分析、反演,提高叠前反演分辨率.     

模拟退火叠前AVA同步反演方法

叠前反演技术已经成为岩性预测和流体识别的关键技术,并将在油气勘探中发挥重要作用,本文提出了模拟退火AVA同步反演方法,该方法以多个角道集地震数据体和先验纵波速度、横波速度、密度模型等为输入,综合利用地震、地质、测井等多种信息为约束,采用模拟退火全局优化方法,直接采用Knott-Zoeppritz方程求解反射系数,同步反演获得纵波阻抗、横波阻抗、纵横波速度、密度、Mu、Lambda等23种岩石弹性参数模型.其主要特点如下：１）采用Zoeppritz方程直接求解,精度高;2) 目标函数选择灵活;３）多角度提取子波;４）可获得深度域的反演结果.实际资料应用证明,该反演方法保留了地震反射振幅随偏移距不同或入射角不同而变化的特征,可有效提高储层预测和流体识别精度.实际应用表明,本方法预测结果可靠,具有较强的实用性.