基于互相关成像条件的保幅高斯束逆时偏移

常规的逆时偏移算法都是基于双程波动方程的数值解法,实际上利用Kirchhoff积分进行波场延拓,也可以实现逆时偏移。以Kirchhoff积分为基础,采用高斯束叠加积分表示的格林函数来表示正反向延拓波场,将正反向延拓波场进行保幅的互相关得到地下成像。保幅高斯束逆时偏移方法结合了射线类偏移方法的高计算效率和逆时波动方程偏移的高精度,能很好地处理焦散点、陡倾角等问题,并且具有面向目标成像的能力,并消除了偏移过程中的几何扩散效应和入射角变化引起的振幅误差。     

弹性高斯束偏移PS成像降维高效计算方法

给出了2D弹性高斯束偏移公式推导,该偏移实现了准确的波型分离,压制多波之间串扰噪音。将声波高斯束偏移的降维高效算法推广到弹性高斯束偏移PS成像,通过重新设计中心点慢度分量和偏移距慢度分量,改进了该降维高效算法,实现了PS成像的降维高效计算。     

高斯束叠前深度偏移影响因素分析

高斯束偏移方法是一种优秀的偏移算法,不仅具有接近于波动方程偏移方法的成像精度,而且保留了Kirchhoff偏移方法高效、灵活的优点。高斯束偏移成像效果以及计算效率受许多因素影响,这里以二维共炮域高斯束叠前深度偏移方法为基础,分析了初始束宽、成像角度及速度光滑程度对偏移效果和效率的影响机理,并通过洼陷模型、Marmousi模型以及Sigsbee 2B模型的偏移试算,对初始束宽、成像角度以及速度光滑程度对高斯束叠前深度偏移的影响进行了分析。     

井间地震高斯束叠前深度偏移成像方法

井间地震成像技术在解决复杂构造、油藏描述等方面具有较高的成像精度。高斯束偏移成像方法兼具Kirchhoff积分偏移的灵活性以及波动方程偏移的精确性,不仅计算速度快,并且运算精度高。在地面地震高斯束叠前深度偏移成像方法研究的基础上,首次将其应用于井间地震资料成像。针对井间理论模型试算,同井间地震波动方程逆时偏成像方法相比,井间地震高斯束叠前深度偏移方法成像精确,计算效率高。将该方法应用在某海上油田井间地震资料成像中,这里所研究的井间地震高斯束叠前深度偏移成像方法的成像结果,比海上三维地震剖面具有更高的分辨率,解决了海上三维地震分辨率不足的难题,可为油气田目的层微小构造识别提供有利依据,具有较好的应用前景。     

黏滞声波高斯束叠前深度偏移

高斯束偏移不仅具有接近于波动方程偏移的成像精度,而且保留了Kirchhoff 积分法高效、灵活的优点,可以对复杂介质准确成像。由于实际地下介质具有黏滞性,因此研究黏滞声波叠前深度偏移具有一定的现实意义。笔者采用高斯束偏移方法对地震数据进行吸收衰减补偿。首先给出共炮域高斯束叠前深度偏移原理;然后在此基础上推导补偿吸收衰减的表达式,校正品质因子Q引起的振幅衰减和相位畸变,实现基于吸收衰减补偿的高斯束叠前深度偏移;最后用两层模型和气云模型对偏移方法进行了测试。结果表明,在考虑地下介质的黏滞性时,黏滞声波高斯束叠前深度偏移比声波高斯束叠前深度偏移具有更高的成像分辨率。     

基于方位—反射角度道集的高斯束层析速度建模方法及实现

层析反演是速度建模中最重要的方法之一,结合偏移成像在成像域进行波动方程线性化走时层析速度建模是当前比较实用有效且精度较高的技术组合。文中首先给出了高斯束偏移提取方位—反射角度道集的方法,之后从高斯束偏移角度道集出发,在波动方程的一阶Born近似和Rytov近似下,推导了成像域波动方程线性化走时层析方程及其显式表达的层析核函数,并利用高斯束传播算子计算该核函数。基于高斯束传播算子的偏移成像与层析成像相结合进行深度域速度建模迭代及偏移成像,体现了速度建模与成像一体化的思想。数值计算及实际数据应用证明了基于高斯束传播算子的层析成像与偏移成像方法的有效性。     

逆时偏移在探地雷达数据处理中的应用

探地雷达(GPR)作为一种浅部地球物理探测技术,在工程检测中得到广泛应用。为提高雷达资料的解译精度,本文将逆时偏移算法应用于实测数据处理和解释。首先,从Maxwell方程组出发推导了二维TM模式下电磁波时域有限差分(FDTD)方程、给出了CFL数值稳定性条件和数值频散关系。在此基础上,阐述了GPR逆时偏移成像原理及零时刻成像条件公式,并编制了相应GPR逆时偏移程序。为验证逆时偏移对提高成像精度的有效性,设置了两个典型空洞模型,将逆时偏移程序应用于空洞模型GPR正演数据的处理,并与克希霍夫偏移结果进行对比分析。结果表明:相比于克希霍夫偏移结果,逆时偏移剖面中反射波归位更加准确,绕射波收敛更加完全。最后,将逆时偏移算法应用于实测数据处理中,精确圈定了地下管线的空间位置,为道路的后续施工与处置提供了科学依据。     

GPU并行加速的多步逆时偏移在东濮前梨园地区的应用

为了解决东濮油田复杂断块成像难题,笔者采用了多步逆时偏移成像方法,并使用了GPU进行并行加速。经过GPU并行加速的多步逆时偏移成像方法解决了RTM计算效率低的应用限制问题,并成功应用于复杂断层成像处理中。通过对前梨园三维地震资料的偏移成像处理,验证了逆时偏移成像技术在处理东濮地下复杂小断块和兰聊大断层上具有成像优越性;偏移效率分析试验证明了基于GPU并行加速的逆时偏移成像方法,能有效地提高计算效率75倍。     

随机介质中的探地雷达叠前逆时偏移成像

为了更好地分析探地雷达(GPR)叠前逆时偏移算法对实际地下随机分布介质的成像效果,采用随机过程的谱分解和混合型自相关函数理论构建了不同自相关长度的GPR随机介质模型。基于时域有限差分法(FDTD)构建了GPR叠前逆时偏移成像算法,其中FDTD用于计算正传和反传电磁波场,归一化互相关成像条件用于获取逆时偏移成像剖面。在此基础上,利用该算法对两个随机介质模型的多偏移距正演数据进行计算,并与相应背景介质为均匀介质的逆时偏移结果进行对比。结果表明:电磁波在随机介质中散射强烈,反射波扭曲变形、不连续,形成了明显的随机扰动,致使逆时偏移成像剖面的空间分辨率更低,低频噪声更强;自相关长度是影响随机介质中异常体成像效果的主要因素,自相关长度越小,异常体的成像越清晰,自相关长度越大,异常体的成像效果越差,且不易被识别。     

地震数据炮域规则化方法研究及应用

叠前深度逆时偏移成像技术是目前处理复杂高陡构造成像的有效方法之一,作为一种高精度的炮域波动方程偏移方法,需要规则采集的高质量炮集数据作为输入。受复杂地质条件的限制,实际采集到的地震数据在空间方向往往是稀疏不规则采样的,存在严重的空间假频和噪声干扰,不满足炮域偏移算法对数据的要求。为了提高逆时偏移成像精度,笔者开展了叠前地震数据炮域规则化方法研究,依据偏移距和方位角将炮集数据分选为OVT(offset vector tile)道集,在OVT域进行地震数据全波数带的迭代加权反假频插值,再基于几何观测系统中炮检点坐标映射关系,从OVT域插值结果中提取规则化后的炮集数据并应用于逆时偏移成像。实际资料的应用结果表明对地震数据进行叠前炮域规则化处理可以有效提高逆时偏移的成像精度。     

碳酸盐岩油气储层高精度成像方法研究

碳酸盐岩油气储层在世界油气储层中占据着重要的地位,其油气总量约占全球油气总量的70%,具有埋藏深、构造复杂、非均质性强等特点。如何获得碳酸盐岩油气储层在地下的准确位置及构造特征,是油气勘探急需解决的难题。叠前逆时偏移成像技术采用精确的地震波动理论,能够对任意复杂构造进行高精度成像。本文针对碳酸盐岩油气储层成像难的问题,研究各向异性叠前逆时偏移成像技术,并将其应用于碳酸盐岩油气储层勘探中。通过采用精确的频散关系,推导各向异性纯qP波方程,利用高精度有限差分进行纯qP波模拟,通过叠前逆时偏移方法对纯qP波进行叠前深度偏移成像。基于典型的碳酸盐岩油气储层实际地质条件,建立逼近真实地质情况的碳酸盐岩地球物理模型,对上述模型进行偏移成像试验,结果表明各向异性逆时偏移成像技术是一种有效的碳酸盐岩油气储层勘探方法。最后将该方法应用于典型碳酸盐岩靶区的实际地震资料,并获得了精确的成像结果,进一步验证了各向异性逆时偏移成像技术在碳酸盐岩油气储层勘探中的重要作用。     

地震波逆时偏移中的层位校正与去噪方法

波动方程逆时偏移是目前比较精确的基于波动理论的深度域偏移成像方法,但逆时偏移成像条件的运用会产生低频噪音,影响成像质量及层位的准确性。依据低频噪声的产生机理,运用交错网格有限差分法求取各向同性介质中的地震波场,通过对比炮点与检波点波场在不同频率条件下的互相关成像特征,分析其子波频率与周期差异(或时移)条件下逆时偏移成像对层位解释精度与低频噪音产生的影响,提出了改进的时移逆时偏移成像层位校正方法和低频噪声压制策略。数据算例表明,改进后的时移逆时偏移成像有效的压制了低频噪声,成像层位准确。     

速度误差和地震噪声对最小二乘逆时偏移的影响分析

随着勘探开发目标的日益精细化和复杂化,基于反演理论的最小二乘逆时偏移逐渐成为目前的发展趋势。为了使最小二乘逆时偏移更好地为油气藏的勘探开发服务,分析其不同条件下的成像效果,有助于在实际资料处理过程中指导处理人员做出适当的调整。为此,针对实际勘探过程中出现的偏移速度误差以及地震资料中存在噪声的情况,对比了最小二乘逆时偏移在不同条件下的成像效果。结果表明:在偏移速度存在系统误差的情况下,界面成像深度会出现误差,成像剖面难以反映实际构造形态;平滑后的偏移速度误差对最小二乘逆时偏移影响远小于偏移速度的系统误差,适当平滑可改善成像质量,但是过分平滑会影响成像质量;最小二乘逆时偏移能够压制部分噪声,但随着地震记录中噪声增强,弱反射逐渐被淹没,难以反映地下构造形态。     

弹性波逆时偏移子波拉伸校正

弹性波逆时偏移的子波拉伸效应是指偏移后纵横波在垂向(深度)上的子波延续长度和频率随地震波速度、地层倾角和反射角的变化而变化。通过研究弹性波逆时偏移中的纵、横波子波拉伸效应,提出了相应的校正方法:提取弹性波延拓过程中各成像点在成像时刻的震源波场和接收点波场的地震子波,以不改变成像结果的振幅与相位为前提,在波场延拓后,应用成像条件前对纵横波进行子波压缩处理,消除地震波速度、地层倾角和反射角等因素对纵横波延续长度和频率的影响。数值算例表明,该方法可提高逆时偏移后纵横波的垂向分辨率与振幅保真性,为后期进行AVO/AVA或其它叠前反演工作提供输入数据。     

基于波动方程差分和Kirchhoff积分的被动源弹性波逆时成像对比研究

对地壳和上地幔地下结构成像是地震学研究的重点问题,传统上接收函数法的原理是基于水平层状介质和远震平面波近垂直出射假设的叠加方法,难以适用于复杂地下结构的成像。勘探地震学中的叠前深度偏移类方法(如被动源逆时偏移(PS-RTM)),可以用于复杂结构成像,与传统接收函数的共转换点叠加方法相比有更高的成像精度。基于双程弹性波动方程差分法的PS-RTM必需满足计算的稳定性,对模型网格尺寸和时间步长有较高要求,其巨大的计算量导致成像效率太低。而Kirchhoff类叠前深度偏移具有很高的计算效率,并且对观测方式和时空采样间隔的要求更加灵活,在勘探地震的三维偏移和速度分析中得以广泛应用。首先介绍被动源PS-RTM实现中的波场分离和成像条件,进一步提出适用于单分量和多分量被动源弹性波的叠前Kirchhoff逆时偏移方法,利用Kirchhoff积分方法重构纵波和横波的波场,通过应用被动源成像条件获得地下结构的图像。利用西藏某区的深部构造模型合成理论数据进行测试,对莫霍面成像与PS-RTM方法的成像效果相近,表明所提出方法的有效性。为了讨论观测台站疏密程度对被动源弹性波逆时偏移的影响,用几组不同台站间距合成测试检验,对比被动源弹性波波动方程和Kirchhoff偏移的适应性差异。     

逆时偏移技术在碳酸盐岩缝-洞储层成像中应用

针对塔里木盆地塔西南地区中-下奥陶统埋藏深度大 (大于 5 000 m)、储层发育规模较小(小尺度溶孔-裂缝为主)的碳 酸盐储层精细成像难题,将基于 GPU 平台的叠前逆时偏移技术应用于研究区 562km2 实际三维地震资料处理中,取得了较好 的成像效果。通过地震剖面、平面相干属性和振幅属性对比分析叠前逆时偏移和传统叠前时间偏移结果表明:对于高陡构 造带成像,逆时偏移成像效果局部好于叠前时间偏移;对于碳酸盐岩内幕“串珠”成像、缝-洞储层刻画方面,逆时偏移 技术占有明显优势。叠前逆时偏移技术有效提高了研究区奥陶系碳酸盐岩缝-洞型储层成像的精度。     

超声波混凝土检测逆时偏移成像数值模拟

为研究混凝土超声检测中的逆时偏移成像算法成像效果,引入了基于细观结构的数值混凝土模型,讨论了超声波在混凝土中的传播机理与成像规律。通过对不同参数模型的模拟,研究了逆时偏移成像算法对低速空洞下界面,陡倾界面的应用效果。研究结果表明:在纯水泥砂浆中逆时偏移成像算法对异常的形状、位置与尺寸都有很好的成像效果;在混凝土中其不同的骨料配比对成像算法的效果影响不大;混凝土含水垂直裂缝在检测中很容易被忽视或误判,逆时偏移成像算法能很好地对裂缝进行成像。     

斜井井间反射波逆时偏移成像技术及应用效果初探

为解决油田开发过程中地面地震资料无法解决的高分辨率精细储层和隔夹层描述等问题,同时满足实际油田开发过程中既有直井又有斜井的井间地震资料成像需要,探讨了井间地震交错网格有限差分逆时偏移算法以及吸收边界等问题,针对共面斜井井间地震的理论模型和实际地震资料进行了逆时偏移成像。结果表明,偏移算法实现正确,实际资料逆时偏移成像剖面的信噪比和分辨率远高于地面地震成像剖面,且层间细节变化更丰富,与实际地层变化特征吻合较好,结果可信,为解决油田开发过程中地面地震资料无法解决的高分辨率精细储层和隔夹层描述等问题奠定了基础。     

双程声波方程逆时深度偏移

从双程声波方程出发,在交错网格空间中推导了地震波逆时延拓的高阶有限差分算子,依据最佳匹配层(PML)的方程分裂思路,得到了一阶声波方程的PML边界条件及其高阶差分格式,采用零时间成像条件和上行、下行波场互相关成像条件,实现了声波方程的叠后与叠前逆时深度偏移。逆时偏移对sigsbee_2b模型理论数据的偏移成像得到了满意效果。     

基于双相介质弹性波波场分离的逆时偏移方法

随着地震勘探的发展,以单相介质模型为基础的声波逆时偏移和弹性波逆时偏移很难比较精确地描述地下介质和满足复杂的工程要求,尤其是在处理地下含流体多孔介质时,所以需要引入双相介质模型。首先基于Biot理论双相介质一阶速度-应力弹性波方程,利用散度场和旋度场的波场分离理论将固相和流相中的纵横波场解耦分离,并由波场快照图得出固相与流相中的纵波波场与横波波场均完成分离,而快纵波与慢纵波相互耦合均存在于纵波波场中。采用高阶交错网格有限差分方法,结合PML吸收边界条件,推导了具有波场分离的双相介质弹性波正传与反传的偏移延拓算子,结合互相关成像条件,可以得到双相介质弹性波固相与流相中的各分量偏移成像剖面。最后对模型使用该双相介质弹性波波场分离的逆时偏移方法进行偏移成像试算并取得成功,效果较常规双相介质弹性波逆时偏移成像效果有了明显提升。