波路径偏移压制层间多次波的理论与应用

消除层间多次波是地震勘探资料处理研究领域的难题,尤其对于实际资料的处理,到目前为止还很难找到一种完全有效的方法. 本文给出了仅对一次波成像既波路径偏移方法压制层间多次波方法,在共炮道集和共检波点道集分别计算炮点射线的入射角和检波点射线的出射角,由此计算的角度作为射线追踪的初始角度,计算地震波射线的传播路径. 结合由程函方程计算的走时表,判断偏移范围是反射波还是多次波. 在前期偏移过程压制多次波的理论研究基础上,本文主要研究波路径偏移消除多次波的应用部分. 为了进一步说明效果的有效性,计算了在单炮和共成像点道集压制层间多次波,给出了实际资料的压制多次波的偏移结果.     

基于矢量波场逆时偏移的保幅角道集提取方法（英文）

将偏移后的炮域偏移距道集转换为角度域共成像道集(ADCIGs)可为偏移速度分析(MVA)和叠前反演提供输入道集,并且ADCIGs是理论上没有假象的叠前反演道集,也是目前公认的精度最高的叠前反演道集。本文研究了基于矢量波场逆时偏移的弹性波保幅ADCIGs的提取方法,以保幅弹性波逆时偏移方程为基础,其核心是求取不同震源位置的纵、横波场在地下各成像点的入射角,对于转换波勘探,二者共享一个入射角,即震源纵波入射角。根据几何关系,震源纵波波场的传播角、构造的局部地层倾角之差为震源纵波入射角,震源纵波波场的传播角利用解耦后纵波场的极化向量得到,构造的局部地层倾角利用偏移叠加剖面的复波数得到。对纵、横波的共炮点偏移道集按入射角重新排列即可得到各自的ADCIGs。文中利用水平层状介质模型、倾斜层状介质模型、Marmousi-Ⅱ弹性波部分模型和实测资料验证了算法的有效性,计算结果表明,本文方法计算的纵、横波角度具有较高的精度,提取的角道集具有较好的振幅保真性,能够为MVA和叠前反演提供可靠的输入道集。     

矢量黏弹性衰减补偿高斯束偏移

基于弹性波动理论的多波多分量高斯束偏移具有计算效率高和成像准确等优点.但是目前此方法没有考虑实际地下介质的黏弹性对地震波传播的影响,从而无法补偿能量衰减和校正相位畸变,这使得该方法对一些含高黏弹性地层的成像效果不佳.针对衰减区域的成像问题,本文提出一种黏弹性衰减补偿高斯束偏移方法,该方法以多波多分量矢量波场弹性高斯束偏移方法为基础,在偏移过程中沿射线路径通过引入品质因子Q来考虑黏弹性影响并进行衰减补偿.该方法能够在偏移过程中实现PP波和PS波的自动分离及分别成像.同时,本文给出了在矢量波场偏移过程中提取角度域共成像点道集的方法,以便用于成像质量控制,并为后续速度和黏弹性参数反演提供所需的数据.本文利用2D层状模型和洼陷模型进行了方法测试,其成像结果验证了本文所提出的黏弹性衰减补偿高斯束偏移方法的可行性和有效性.     

声反射成像测井弹性波逆时偏移方法对比研究

声反射成像测井中的声波逆时偏移算法在处理单分量偶极横波反射资料时可获得高精度成像结果,而面对单极声源中的多波多分量弹性波反射资料时,由于其包含PP、PS、SP和SS等多种波型分量,基于声波方程的逆时偏移处理结果中出现单反射界面对应多同相轴的偏移假象.首先在声反射成像测井中实现了纵横波耦合弹性波逆时偏移和基于Helmho...     

剪切波分裂的复量分析:实例研究

把复分量分析方法应用于4组剪切波数据:美国克恩县Lost Hills地区四分量单偏移距VSP;巴黎盆地单一震源、二分量多偏移距VSP;Lost Hills地区四分量反射测线二澳大利亚的G~an Creek煤矿煤层内的跨孔测量.在所有上述实例中,分裂的快剪切波(或槽波)的偏振可由地震波特性的色标记录剖面估算.特别是在测线内和测线外震源复分量色标剖面上和源无关的一致性偏振允许可以求得剪切波的偏振涌,而无需旋转仪器和震源的轴.我们的结论是:复分量分析方法有助于由地震剖面识别和估计剪切波的分裂,帮助进行地层解释,并可简化各向异性介质中多分量反射资料的处理过程.     

中海油多分量地震处理技术的发展与应用实例

20世纪末中海油在南海油气勘探中成功试验了二维多分量地震技术.其后十多年,中海油进一步在不同近海油气盆地采集了三维多分量OBC地震资料.但由于针对三维转换波的处理未能形成有效的关键技术,除双检叠加利用了水压分量和陆检垂直分量外,大量水平分量数据未被使用.鉴于此,中海油在十二五期间开展三维多分量地震数据处理的关键技术攻关：针对弹性波场的矢量特征、转换波射线路径不对称以及双程旅行时多时间尺度等问题,成功研发了矢量化的信号处理技术、弹性波速度建模以及叠前时间偏移成像等技术;集成了相对完善的三维弹性波成像EWI软件系统;完成了多个试验区的三维四分量OBC地震转换波的处理,取得了好于以往技术的效果;建立了海上多分量OBC地震资料处理流程.但相对于成熟的纵波处理技术,海洋多分量地震处理技术仍需要不断完善与发展.     

各向异性弹性波动方程多分量联合叠后逆时偏移

为了更好地描述地下介质的各向异性特性,实现准确的波场成像,开展了各向异性介质逆时偏移研究。采用高阶交错网格有限差分法推导出各向异性弹性波动方程叠后逆时深度偏移方程,证明各向异性介质向各向同性介质转化的条件,并研究Thom son参数对弹性波场的影响,合成了各向同性介质和各向异性介质多分量零偏移距剖面,实现了多分量模拟记录联合叠后逆时偏移。计算结果表明,能够准确地实现多分量波场叠后逆时成像,使地质层位中的断层、断点等目标成像清晰准确,且偏移成像精度较高,因此各向异性逆时偏移法是一种高精度的深度域偏移成像方法,可以指导实际天然地震资料和人工地震资料的数据处理。     

多波高斯束叠前深度偏移速度分析(英文)

多分量地震资料叠前深度偏移技术可以对地下复杂地质构造进行更准确的成像,精确成像的前提是获取准确的纵横波偏移速度。本文采用高斯束偏移方法对多波地震数据进行偏移速度分析,首先分别给出纵波和转换波共偏移距域高斯束叠前深度偏移方法原理,在此基础上抽取纵波和转换波偏移距域共成像点道集;然后根据共成像点道集拉平准则,分别对纵波和横波速度进行更新;当两种波成像深度不一致时,对纵波和转换波成像剖面进行深度匹配,完成高精度的纵横波偏移速度分析。模型数据和实际资料试算表明,该方法是一种有效的多波偏移速度分析方法。     

叠前地震数据的平面波深度偏移法

提出了一套基于平面波分解的波动方程叠前地震数据深度偏移方法. 通过对共炮点道集和共偏移距道集地震数据的平面波分解，分别得到适用于单平方根波场外推方程和双平方根波场外推方程的共ps（炮点坐标平面波参数）平面波道集和共ph（偏移距坐标平面波参数）平面波道集. 在对共炮点道集和共偏移距道集地震数据的平面波分解时，不需要进行通常意义下的τ p变换计算. 通过对共ps平面波道集和共ph平面波道集的偏移效果对比，我们认为在速度弱横向变化介质中，两种平面波道集偏移方法的效果相当，但对于速度强横向变化介质，共ps平面波道集偏移方法的效果要优于共ph平面波道集偏移方法. 在计算效率方面，共ps平面波道集偏移方法与共ph平面波道集偏移方法基本相同.     

共炮检距二维弹性波地震剖面的偏移方法

在均匀各向同性介质的分界面上入射纵波时，除产生纵波反射Ｐ－Ｐ波外，还会产生转换横波的反射Ｐ－ＳＶ波。同样，当入射波为ＳＶ横波时，在分界面上会同时产生ＳＶ－ＳＶ反射波和ＳＶ－Ｐ反射转换波，对这种二维弹性波地震记录如何进行偏移是正在探讨的问题。为了能够处理实际地震数据，本文提出在共炮检距剖面上进行二维弹性波记录的偏移方法。具体做法是，首先用弹性波方程将两分量的地震记录分解为Ｐ－Ｐ（或ＳＶ－ＳＶ）波和Ｐ－ＳＶ（或ＳＶ－Ｐ）波，然后用我们已导出的适合于处理共炮检距剖面的叠前偏移方法对它们进行处理。用模拟数据进行的试验说明方法正确，效果良好。     

有限单元法弹性波偏移

本文在弹性动力学问题的有限单元解的基础上,提出了一种弹性波偏移的新方法--有限单元法弹性波偏移。本方法不仅能使反射纵波得到偏移,而且能同时对反射纵波和反射横波进行偏移。 用本方法已对一种层状模型成功地进行了检验。说明了它对反射纵波和转换横波同时向下延拓和偏移是稳定的,所得到的偏移结果是令人满意的。     

转换波在储层预测中的研究分析

岩石的各向异性与油气的运移和储集有着密切关系.在油气勘探和油气田开发中,横波对各向异性的敏感性具有重要价值,它可提供一些其他方法无法获取的新信息.纵波在地下传播时,当通过路径的岩石存在各向异性时,会在波阻抗界面产生纵波和横波.这相当于纵波震源同时激发出纵波和横波,利用这些信息就可以对地下岩石的物性进行研究.本文以有限差分为基础,以地下油气田的储藏地质特性为对象,利用弹性波波动方程的传播特性, 研究P_SV转换波,分析其传播特征,用来指导其在储层预测中的应用.通过研究分析可以看出,P_SV转换波通过含油气介质时受影响比较少,能够得到比纵波好的多的成像资料.     

Two‐dimensional waveform inversion of multi‐component data in acoustic‐elastic coupled media

In order to account for the effects of elastic wave propagation in marine seismic data, we develop a waveform inversion algorithm for acoustic‐elastic media based on a frequency‐domain finite‐element modelling technique. In our algorithm we minimize residuals using the conjugate gradient method, which back‐propagates the errors using reverse time migration without directly computing the partial derivative wavefields. Unlike a purely acoustic or purely elastic inversion algorithm, the Green's function matrix for our acoustic‐elastic algorithm is asymmetric. We are nonetheless able to achieve computational efficiency using modern numerical methods. Numerical examples show that our coupled inversion algorithm produces better velocity models than a purely acoustic inversion algorithm in a wide variety of cases, including both single‐ and multi‐component data and low‐cut filtered data. We also show that our algorithm performs at least equally well on real field data gathered in the Korean continental shelf.     

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.     

衰减雷达波有限元偏移

高频雷达波在地球介质中有较强的衰减,反演中不可忽略．为此文中首先给出了含衰减项的雷达波的有限元方程及其偏移理论．用有限差分法或有限元法可正演合成雷达波资料,加入一定的扰动后用含衰减项的雷达波有限元方程做偏移,实例结果表明,考虑衰减项的偏移结果能使界面更好地归位,这为提高探地雷达地质解释的分辨率提供了可能性,为逐渐地实现符合雷达波自身动力学特点的处理系统奠定了基础．     

双相各向异性介质中弹性波方程的有限元解法及波场模拟

基于双相各向异性介质模型,首先推导了双相各向异性介质中弹性波传播的动力学方程及其Galerkin变分方程和有限元运动方程,然后给出了孔隙弹性波方程的有限元数值解法以及二维双相PTL介质中波场模拟的人为吸收边界条件. 最后,利用本文给出的有限元方法对双相PTL介质和双相各向同性介质中的弹性波传播进行了数值模拟. 结果表明:有限元方法和吸收边界条件有效、可行,在理想相界条件下,不论是从固体位移,还是从流体位移的波场快照都能看到明显的慢速拟P波;在黏滞相界情况下,能否观察到慢速拟P波,与含流体地层介质的耗散性质有关.对实际含流体介质,从流体位移分量的波场快照比从固体位移波场快照更容易观察到慢速拟P波.     

波场模拟中的数值频散分析与校正策略

波动方程有限差分法正演模拟,对认识地震波传播规律、进行地震属性研究、地震资料地质解释、储层评价等,均具有重要的理论和实际意义.但有限差分法本身固有存在着数值频散问题,数值频散在正演模拟中是一种严重的干扰,会降低波场模拟的精度与分辨率.针对TI介质波场模拟的交错网格有限差分方法,本文从空间网格离散、时间网格离散和算子近似等三个方面对其产生的数值频散进行了分析,并结合其他学者的研究成果给出了TI介质波场模拟中压制数值频散的方法与策略：在已知介质频散关系时,对差分算子可实施算子校正;通过提高差分方程的阶数来提高波场模拟精度;采用流体力学中守恒式方程的通量校正传输方法来压制波场模拟中的数值频散;在实际正演模拟时,采用交错网格高阶有限差分方程,不仅在空间上采用高阶差分,而且在时间上也要采用高阶差分,否则只在单一方向上（空间或时间）提高方程的阶数对压制数值频散也不会取得理想的效果.     

A discontinuous Galerkin method for seismic wave propagation in coupled elastic and poroelastic media

Numerical simulation in coupled elastic and poroelastic media is important in oil and gas exploration. However, the interface between elastic and poroelastic media is a challenge to handle. In order to deal with the coupled model, the first-order velocity–stress wave equations are used to unify the elastic and poroelastic wave equations. In addition, an arbitrary high-order discontinuous Galerkin method is used to simulate the wave propagation in coupled elastic–poroelastic media, which achieves same order accuracy in time and space domain simultaneously. The interfaces between the two media are explicitly tackled by the Godunov numerical flux. The proposed forms of numerical flux can be used efficiently and conveniently to simulate the wave propagation at the interfaces of the coupled model and handle the absorbing boundary conditions properly. Numerical results on coupled elastic–poroelastic media with straight and curved interfaces are compared with those from a software that is based on finite element method and the interfaces are handled by boundary conditions, demonstrating the feasibility of the proposed scheme in dealing with coupled elastic–poroelastic media. In addition, the proposed method is used to simulate a more complex coupled model. The numerical results show that the proposed method is feasible to simulate the wave propagation in such a media and is easy to implement.     

2-D Frequency-domain Waveform Inversion of Coupled Acoustic-Elastic Media with an Irregular Interface

In order to correctly interpret marine exploration data, which contain many elastic signals such as S waves, surface waves and converted waves, we have developed both a frequency-domain modeling algorithm for acoustic-elastic coupled media with an irregular interface, and the corresponding waveform inversion algorithm. By applying the continuity condition between acoustic (fluid) and elastic (solid) media, wave propagation can be properly simulated throughout the coupled domain. The arbitrary interface is represented by tessellating square and triangular finite elements. Although the resulting complex impedance matrix generated by finite element methods for the acoustic-elastic coupled wave equation is asymmetric, we can exploit the usual back-propagation algorithm used in the frequency domain through modern sparse matrix technology. By running numerical experiments on a synthetic model, we demonstrate that our inversion algorithm can successfully recover P- and S-wave velocity and density models from marine exploration data (pressure data only).     

弹性波克希霍夫积分偏移法

P、S波同时偏移法是为了适应复杂构造地区勘探情况而开始研究的一种偏移方法。在前人工作的基础上,应用弹性波克希霍夫积分偏移的基本原理,改进了纵波（PP）及转换波（PS）的同时克希霍夫积分偏移方法,给出了一种近于实用的计算机流程和程序;并用其分别对射线理论合成反射波资料、有限元模拟地震波传播资料进行了检验,证明此种方法是有效的。在解决复杂构造地区的地震波成象方面,该方法具有很大的潜力。