基于起伏地表的层析速度反演方法研究(英文)

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。对于地表起伏、地下构造复杂的双复杂地区,常规的叠前偏移速度分析方法是将起伏面校正到固定基准面上或进行表层建模再进行偏移与速度分析。本文提出的基于起伏地表的层析速度反演方法从起伏地表直接进行速度场的更新,可以提高层析速度反演的精度与效率。首先介绍基于起伏地表的角度域共成像点道集的提取方法,以此为基础阐述了起伏地表层析速度反演方法。起伏地表模型和实际资料试算验证了本文方法的有效性。     

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.     

地震资料叠前深度偏移连片处理关键技术

地震资料连片叠前深度偏移处理目前仍旧存在着区块间能量不均、频率差异、空面元、覆盖次数差异大、速度难以求准等突出问题.针对以上现状,本文采用振幅匹配及匹配滤波等技术,确保区块间振幅能量分布,解决频率差异,保证子波特征分布均匀,无闭合差存在;研究并采用了两步法数据规则化方法,即基于反假频傅里叶重构的空间内插和基于Voronoi多边形的振幅归一化技术,改善由于空面元和覆盖次数不均造成的偏移划弧现象.在此基础上,研究了叠前深度层析反演速度建模技术,解决连片速度问题,给出叠前深度偏移的速度体.将上述连片处理关键技术应用于实际资料后,偏移剖面无空间假频存在,成像效果明显提高,并在油田勘探中取得了显著的实际应用效果.     

非线性层析反演速度建模技术

深度速度模型的构建仍然是地震成像中的巨大挑战,获得一个精确的深度速度模型和减少深度成像项目周期都是至关重要的。常规层析反演速度建模每次迭代相当于一次线性反演,且需要重新的拾取工作,导致非常耗时,效率低下。本文提出非线性层析反演速度建模技术来建立速度模型。拾取共成像点道集的RMO量,转换到叠前域,作为运动学不变量,通过层析反演迭代进行模型更新。用一个多次的线性反演来逼近一个非线性的物理过程,避免重复的拾取工作,大大提高项目的运转效率。通过实例证明该方法的有效性。      

复杂地表区叠前深度偏移近地表速度应用技术研究

随着基于"真地表"叠前深度偏移技术的实施,偏移速度需要由浅表层到深层开始建立,而浅表层的速度一般是利用初至层析技术反演得到,但初至层析技术具有多解性和等效性,这种特性对于静校正量的计算是合理的,但对于叠前深度偏移的速度而言则是不合适的,它直接影响深度偏移射线路径的走向及深层速度迭代的精度.为了提高浅表层速度应用的合理性,本文开展了详细的研究,通过研究发现:参与初至层析的炮检距范围是影响初至反演近地表速度多解性的主要原因,为了选取合适的能够用于叠前深度偏移的近地表速度模型,根据数值模型分析的结果,形成了基于优化炮检距的大炮初至层析近地表速度的选取及应用技术.通过应用该技术,选取的速度与真实速度比较接近,达到了提高近地表速度反演精度和应用合理性的目的,为叠前深度偏移近地表速度模型的合理选取提供了技术依据.     

海洋拖缆地震资料初至波走时层析反演

初至波走时层析反演技术作为建立近地表速度模型的重要手段,是解决陆地资料复杂静校正问题的关键技术。而折射波广泛发育的海洋地震资料,对折射波信息的关注与运用并没有得到广泛的重视。本文首次将层析反演方法应用于海洋拖缆地震数据的近海底速度模型的建立。本文方法与陆地资料层析反演的主要区别在于:①在震源信号的最小相位化处理后进行初至时间的拾取,避免了混合相位子波初至拾取不准带来的误差;②以海水深度与海水速度作为反演约束条件,减小了迭代误差。实测二维资料的层析反演结果表明,本文方法可反演出较为精确的海洋地层速度结构。      

基于声波测井资料的波动方程走时层析反演速度建模

地震勘探目标逐渐由浅层(<2000 m)转向中深层(2000～3500 m),高精度速度建模是实现精确地震成像的关键手段之一.目前,初至波或早至波速度层析建模方法已较为成熟,然而对深层速度建模更为重要的反射波层析建模方法依然面临走时拾取困难及计算量大等难题.针对当前中深层走时层析速度建模方法面临的难题,本文提出了一种基于声波测井资料的波动方程全波走时层析速度建模方法及策略.该方法首先通过早至波层析反演获得浅层及大尺度速度信息;其次,通过提取初次成像剖面的构造倾角信息,利用声波测井资料进行稀疏反演,进一步获得更高精度的速度模型;最后,以此为初始模型,进行全波层析反演获得最终偏移速度模型.数值结果表明,本文所提出的速度建模方法及策略不仅可以避免传统反射波层析建模方法因采用Born近似反偏移所带来的大计算量问题,且大幅提高了中深层速度建模的精度,进而能有效地提高中深层复杂构造区域的地震成像质量.     

地震资料宽频处理技术在天然气水合物矿体描述中的应用研究

针对天然气水合物钻探难以有效解决的矿体空间展布等难点,提出一套基于自适应鬼波压制技术的地震宽频处理技术,有效改善资料分辨率。首先采用上下行波场分离的鬼波压制技术实现对震源端和电缆端鬼波的压制;然后通过高精度网格层析反演速度建模技术获取高质量速度场,利用叠前深度偏移成像进一步提高水合物层成像精度。实践表明,相对于常规处理而言,宽频处理的水合物地震特征更清晰,细节信息更丰富,有利于天然气水合物矿体的准确描述。      

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。     

全波形反演在缝洞型储层速度建模中的应用

速度是地震偏移成像准确与否的关键所在.全波形反演综合利用地震波场运动学和动力学信息,能够得到相比传统速度建模方法更高频的成分.全波形反演的理论比较成熟,但实际应用成功的例子相对较少,特别是对于陆上地震资料.塔里木盆地地震地质条件复杂,为了实现缝洞型储层的准确成像,本文开展了针对目标靶区的全波形反演精细速度建场研究.采用一种时间域分层多尺度全波形反演流程:首先通过层析成像建立初始速度模型;其次利用折射波反演浅层速度模型;最后利用反射波反演中深层速度模型.偏移成像结果表明基于全波形反演的速度建模技术能有效改善火成岩下伏构造的成像精度,显示了全波形反演在常规陆上采集资料的应用潜力.     

叠前逆时偏移影响因素分析

反射地震勘探中的偏移成像技术是获取地下介质构造形态最有效的手段之一.在叠前深度域偏移方法中,目前工业界采用的方法包括基于射线理论的波动方程积分解法和基于波动理论的微分波动方程单程波解法,这两类方法难以处理地震波横向速度变化剧烈的高陡倾角构造成像问题.近年来勘探地震学研究领域发展起来的叠前逆时偏移采用了双程波求解微分波动方程的算法,这种方法具有相位准确、不受介质横向速度变化和高陡倾角构造的影响、成像精度高、可以利用回转波正确成像等优点,从理论上弥补了当前工业界常规地震偏移所面临的成像缺陷.然而,叠前逆时偏移成像方法从理论走向实用尚需解决如下问题:计算速度和数据存储空间的节省、初始速度模型的建立、震源子波的选择、数值模型边界条件的定义和假像的消除等等.对于计算速度和存储量大的问题,随着计算机硬件的快速发展,将会不断得到改善,同时可以采取一些计算技术和存储策略来加以缓解.本文主要针对初始速度模型的建立、震源子波的选择、数值模型边界条件的定义和假像的消除这些因素,利用简单模型进行了分析.对于反射波造成的传播路径上的假像,给出了一种振幅补偿滤波方法.对勘探地球物理学界给出的SEG/EAGE二维盐丘模型、Marmousi模型和本研究设计的崎岖海底模型进行了叠前逆时偏移成像,均取得了较好的成像效果.     

两种类型共炮点域相关型叠前深度偏移方法分析

研究不同偏移方法的成像机理是实现复杂构造高精度成像的前提,研究了两类共炮点域的相关型叠前深度偏移成像方法：基于单程波动方程的叠前深度成像方法和基于双程波动方程的叠前深度成像方法,同时对比了它们在计算效率、数据存储量、成像精度、成像机理、速度敏感性等方面的差异及其共性。以复杂构造模型为例,采用了傅里叶有限差分法（FFD）和逆时成像法（RTM）,这两种方法实现了121个共炮点道集的叠前深度偏移成像处理。计算结果表明,当速度准确时,两种深度域波动方程成像方法均可以恢复出各个地质反射界面,其中逆时偏移对陡倾角成像效果显著,当速度存在百分比误差和随机扰动情况时,逆时成像结果要差于单程波方法,因此,逆时偏移方法对速度的敏感性较大,且低频噪声较为严重。     

二阶精度广义非线性全局最优的偏移速度反演方法(英文)

如何快速、精确地利用叠前深度偏移进行偏移速度分析是勘探地震学的一项重要研究内容,针对该问题,本文提出一种二阶精度广义非线性全局最优的偏移速度反演方法。我们将首先去掉速度模型修正量与成象深度差呈线性关系的假设,推导出具有二阶精度的速度模型修正量计算公式,使每一次迭代得到的速度模型尽可能地接近实际模型;然后采用广义非线性反演方法反演获得对所有道集的全局最优的速度模型修正量,不仅极大地加快了收敛速度,而且反演过程中陷入局部极小的可能性也减小了。理论模型和Marmousi模型的处理结果表明:本方法精度高、处理速度快,提高了偏移速度分析方法的实用性和对复杂构造成像的准确性。     

波动方程偏移速度建模:一种直接反演方法

基于炮域波动方程叠前深度偏移所产出的角道集,发展了不需要多次迭代的波动方程偏移速度建模方法.文中分析了炮域波动方程偏移生成角道集的方法,给出了非均匀介质中角道集同相轴曲率与速度误差的定量关系,发展了基于同相轴曲率的速度模型直接更新算法.在初始模型较合理的情况下,应用一次炮域波动方程偏移计算,即可得到较准确的速度模型.这...     

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。     

角度域剩余深度对剩余速度的敏感性分析

本文针对地震勘探深度域偏移速度建模研究,利用角度域共成像点道集(ADCIGS)建立了以剩余速度为自变量,剩余深度为目标函数的关系式,及目标函数的梯度公式.利用导出的两个公式分别对剩余深度与剩余速度的关系进行了定量分析.通过理论分析和模型试算证明初始速度模型的误差具有方向敏感性,即正误差较负误差对速度建模迭代收敛更敏感.利用此结论进行深度域速度建模既可以提高计算效率也可以提高建模精度.     

潜水波层析成像速度建模技术在鄂尔多斯黄土塬区的应用研究

针对鄂尔多斯盆地西缘黄土塬区复杂地表和复杂地下构造导致难以准确成像问题,采用浅层潜水波层析反演（DWT）速度建模技术,同时辅以中深层反射波层析成像技术,形成一套实用叠前深度偏移速度建模方法。首先生成一个基于钻井和解释信息的起始近地表速度,其次利用潜水波层析反演建立初始近地表模型,将其与常规处理获得的中深层速度模型进行匹配拼接,建立起初始的起伏地表全速度模型,然后在此基础上利用基于反射波的网格层析进行中深层速度建模,经过多轮次迭代,最终获得可靠的高精度速度模型。鄂尔多斯盆地西缘MJT工区地震资料的成像处理验证了这一套速度建模技术的有效性,地下构造成像更合理也更精确。      

基于全波形反演的探地雷达数据逆时偏移成像

逆时偏移成像(RTM)常用来处理复杂速度模型,包括陡倾角及横向速度变化剧烈的模型.与常规偏移成像方法(如Kirchhoff偏移)相比,逆时偏移成像能提供更好的偏移成像结果,近些年逆时偏移成像越来越广泛地应用到勘探地震中,它逐渐成为石油地震勘探中的一种行业标准.电磁波和弹性波在动力学和运动学上存在相似性,故本文开发了基于麦克斯韦方程组的电磁波逆时偏移成像算法,并将其应用到探地雷达数据处理中.时间域有限差分(FDTD)用于模拟电磁波正向和逆向传播过程,互相关成像条件用于获得最终偏移结果.逆时偏移成像算法中,偏移成像结果受初始模型影响较大,而其中决定电磁波传播速度的介电常数的影响尤为重要.本文基于时间域全波形反演(FWI)算法反演获得了更为精确的地下介电常数模型,并将其反演结果作为逆时偏移成像的初始介电常数模型.为了验证此算法的有效性,首先构建了一个复杂地质结构模型,合成了共偏移距及共炮点探地雷达数据,分别应用常规Kirchhoff偏移算法及逆时偏移成像算法进行偏移处理,成像结果显示由逆时偏移成像算法得到的偏移结果与实际模型具有较高的一致性;此外本文在室内沙槽中进行了相关的物理模拟实验,采集了共偏移距及共炮点探地雷达数据,分别应用Kirchhoff和叠前逆时偏移成像算法进行处理,结果表明叠前逆时偏移成像在实际应用中能获得更好的成像效果.     

Tomographic velocity inversion for ADCIGs in areas with a rugged surface

Pre-stack depth migration velocity analysis is one of the key techniques influencing image quality. As for areas with a rugged surface and complex subsurface, conventional prestack depth migration velocity analysis corrects the rugged surface to a known datum or designed surface velocity model on which to perform migration and update the velocity. We propose a rugged surface tomographic velocity inversion method based on angle-domain common image gathers by which the velocity field can be updated directly from the rugged surface without static correction for pre-stack data and improve inversion precision and efficiency. First, we introduce a method to acquire angle-domain common image gathers (ADCIGs) in rugged surface areas and then perform rugged surface tomographic velocity inversion. Tests with model and field data prove the method to be correct and effective.