叠前逆时偏移去噪波场分离法与其他方法的比较

基于双程波动方程的逆时偏移(RTM)具有原理简单、无倾角限制、具有可以适用于速度任意变化的模型,对各类波正确成像等优点,但采用互相关成像条件会产生严重的低频噪声问题。笔者分析低频噪声的产生机制后提供了一个有效的波场分离去噪方法,将震源和检波点波场分离成不同方向的单成波分量,只对有效路径上的分量进行互相关成像,从而达到去除噪声的目的。并通过模型测试对比了坡印廷矢量滤波、拉普拉斯滤波、波场分离滤波这三种方法的去噪效果,结果表明基于波场分离的去噪方法效果更好。     

逆时偏移中的归一化加权互相关成像条件及应用

成像条件是决定声波方程叠前逆时深度偏移效果的重要因素。常规的归一化互相关成像条件能补偿深部地层的反射波能量,但无法压制地震波逆时偏移过程中产生的偏移噪声。针对归一化互相关成像条件的主要缺陷,从二维声波方程出发,在交错网格空间中推导了声波方程逆时延拓的高阶有限差分格式和PML吸收边界条件,进而在对常规互相关成像条件分析的基础上对其进行改进,给出了一种加权互相关成像条件,即在成像过程中利用炮检波场的夹角进行加权校正,以实现只利用炮点下行波场与接收点上行波场进行成像的目标。模型数据和实测资料偏移结果表明,归一化加权互相关成像条件成像效果明显优于常规归一化互相关成像条件。     

基于修正伪Helmholtz分解算子的横向各向同性介质纵横波波场分离

纵横波波场分离是弹性波逆时偏移成像中的关键步骤,可以有效消除纵横波串扰和成像畸变,提高成像精度。在各向异性介质中,常用的波场分离法有非平稳滤波器或者低秩近似的方法,但由于使用多次傅里叶变换,导致波场分离计算成本较高。借鉴基于Helmhotz算子构建各向同性介质纵横波解耦方程的思路,提出消除振幅畸变的修正伪Helmholtz分解算子,通过待定系数方法求解横向各向同性介质中P波和S波2种模式的表达式,并将其变换为一阶解耦的伪弹性波方程,实现时空域纵横波波场解耦。通过简单模型的波场分离测试,得到分离后的P波与S波波场,验证了该方法的波场分离的有效性。此外,将解耦得到的矢量P波与矢量S波应用到弹性逆时偏移之中,利用矢量点积互相关成像条件得到清晰的弹性波逆时偏移成像结果,说明本方法在复杂介质中有着较好的适用性,同时可以有效地应用到VTI介质弹性逆时偏移之中。     

基于Poynting矢量的地震照明分析

地震照明分析能够定量分析影响逆时偏移成像质量的因素。文章基于Poynting矢量方法进行地震定向照明分析及成像补偿方法研究,利用Poynting矢量进行波场传播角度分解,通过计算不同入射及散射波方向的部分照明建立局部照明矩阵。该矩阵包含了照明分析中波与地质结构相互作用所涉及的所有角度信息,可以方便地分析目标附近所有可能的入射波和散射波对局部照明的贡献。根据局部照明矩阵可以获得对地下结构的照明描述、采集倾角响应,并依此进行成像补偿计算。以SEG/EAGE模型作为数值计算实例,进行基于Poynting矢量的照明分析及成像补偿,有效地提高了成像质量。该方法为角度域逆时偏移成像校正及分辨率分析等提供了高效的处理手段。     

基于互相关成像条件的VTI介质保幅高斯束逆时偏移

保幅高斯束逆时偏移是一种兼具高斯束偏移灵活、高效和逆时偏移高精度特性的深度域成像算法,不仅能够消除偏移过程中由于入射角变化和几何扩散引起的振幅误差,而且具有面向目标成像的能力。其以Kirchhoff积分为基础,采用高斯束的加权积分来构建格林函数,进而实现正反向波场的延拓,最后通过相应的成像条件进行成像。这里从基于相速度的各向异性射线追踪算法出发,采用互相关成像条件,将保幅高斯束逆时偏移推广到VTI介质。随后通过模型试算对方法的正确性和有效性进行了验证。     

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。     

各向异性介质拟声波叠前逆时偏移及成像条件的应用

考虑到基于各向同性假设的传统逆时偏移方法的局限,研究了各向异性介质叠前逆时偏移方法。由于各向异性弹性波逆时偏移中,存在着计算效率低和波场分离困难等不足,各向异性介质拟声波逆时偏移更具优势。从声学近似的胡克定律和运动方程出发,研究了VTI介质拟声波波动方程,并引入旋转坐标系将其推广为TTI介质情形。然后利用交错网格高阶有限差分方法,构建逆时偏移所需的正向和逆时波场外推算子,并引入完全匹配层(PML)边界条件来吸收边界反射能量。最后应用优化的归一化互相关成像条件,实现各向异性拟声波逆时偏移成像。模型试算结果表明,考虑各向异性因素的逆时偏移方法能够有效地改善成像质量,应用优化的成像条件得到的成像效果,明显优于常规的归一化互相关成像条件。     

弹性波叠前逆时偏移

利用弹性波一阶速度—应力方程,采用交错网格高阶有限差分法进行震源波场的模拟和接收波场的逆时外推,并结合了能流密度矢量的互相关成像条件,实现了弹性波叠前逆时偏移,且能很好的消除叠前逆时偏移中的假象干扰.笔者通过一个二层模型和一个金属矿模型进行了叠前逆时偏移成像,结果证明所述方法可以有效地消除假象干扰并能对复杂陡倾角界面进行清晰地成像.     

绕射波与一次波联合黏声最小二乘逆时偏移

由于照明不足,小尺度断层和孔洞的成像是一个难题,地下衰减导致地震波振幅损失和相位畸变,在成像过程中忽略这种衰减会造成偏移振幅模糊。基于黏声最小二乘逆时偏移(QLSRTM)能够优化小尺度构造的成像,但这需要大量的迭代和计算成本。为了提高小尺度构造的成像效果,提出了一种充分使用绕射波的面向地质目标的的黏声LSRTM(J-QLSRTM)。在该方法中,构建了新的目标函数和梯度公式,并基于反演理论和伴随理论,推导了一次波和绕射波的Q补偿波场传播算子、Q补偿伴随算子和Q衰减反偏移算子。数值实例证明了J-QLSRTM比传统QLSRTM和声波J-LSRTM更有优势。     

基于VSP的透射PS波成像

利用弹性波动方程进行了非零偏移距VSP波场的数值模拟,通过偏振投影和中值滤波技术相结合进行波场分离,对分离后的反射P波和透射PS波利用动校正(NMO)和VSPCDP叠加技术进行成像。成像结果表明:透射PS波成像与反射P波成像具有同样良好的效果,而且透射PS波成像是反射波成像很好的补充。利用透射PS波成像不需要增加数据采集的成本,所以透射波成像技术将会在石油工业中被广泛采用。     

波场延拓反Q 滤波的正则化方法

基于波场向下延拓的反Q 滤波是补偿大地衰减效应的一种常用方法,但其振幅补偿的不稳定性限制了该方法在中、深层地震资料处理中的应用。针对于此,提出波场延拓反Q 滤波的正则化方法,该方法不仅较好地解决了地震波能量补偿的不稳定问题,同时对经过品质因子较低地层的深层地震波有着较好的能量补偿效果。模型试验和实例应用均表明: 与常规稳定的反Q 滤波方法相比,基于正则化法的反Q 滤波不仅具有较强的抗干扰能力和较好的振幅补偿能力,而且有效地提高了中、深层地震资料的分辨能力。     

噪声互相关成像方法在浅层结构勘查研究现状及展望

近年来随着背景噪声成像方法逐渐趋于成熟,随着研究理论的深入,被众多学者应用于地球深部速度结构研究中,且已取得较好的研究成果。在浅层结构研究中,获得更多的浅表物性信息将极大的提升对浅层结构的认识。噪声互相关成像方法所获得横波速度信息,对地下断层、空洞、溶洞等速度差异较大的地下结构有效识别,将有助于我们对地震等地质灾害做出合理的预防。本文意在通过噪声成像近年来的研究现状,尤其是浅层结构勘查应用(如城市地下结构、矿产、断层等),介绍噪声成像的发展背景,数据处理特点,综述其在浅层结构勘查方面的应用及可靠性,探讨其技术方法的完善,以获得浅层精细3D或4D结构图。     

宽频宽方位处理技术在淮北矿区全数字高密度地震勘探中的应用

与常规三维地震勘探相比，全数字高密度地震勘探采用高横纵比、宽方位观测系统，使用单点数字检波器接收。宽方位地震勘探有利于高陡构造和复杂断块成像，但存在各向异性问题，而单点数字检波器地震信号频带宽、保幅性好、噪声强。为了充分发挥全数字高密度地震资料优势，克服其缺点，必须将宽频、宽方位处理技术运用到煤炭高密度三维地震数据处理中，以提升数据处理效果。以淮北矿区全数字高密度地震资料为基础，针对淮北矿区地质构造复杂特点，以叠前保幅去噪、振幅补偿、OVT处理技术以及全方位角偏移成像技术为重点，开展了煤炭全数字高密度地震资料的宽频、宽方位处理技术研究。结果表明:保幅去噪在几乎不损伤有效信号的前提下实现了对噪声的有效压制，振幅补偿恢复了地震信号高低频能量的损失，宽方位处理不仅消除了各向异性影响，改善了成像效果，还获得了丰富的叠前数据。宽频宽方位处理技术是全数字高密度地震资料处理的必要手段，其处理成果比常规处理成果频带更宽，对复杂构造成像更好，分辨率更高，能够实现煤田复杂地质条件地震资料精细成像。      

基于保幅波动方程的广义高阶屏地震偏移成像方法

原始地震数据中饱含丰富的反映相位的走时信息和反映反射率的振幅信息。基于波场延拓理论的波动方程保幅地震偏移成像,是在给出正确构造成像位置的同时也给出真实反射振幅的有效完善。基于全声波方程,利用严格的解耦理论进行单程波动保幅分解,得到一个由波场传播项与振幅补偿项构成的,在走时与振幅上满足全声波方程对应的程函方程与输运方程的保幅单程波动方程;利用摄动理论进行单平方根算子渐进展开,推导出基于保幅波动方程的广义高阶屏地震偏移算子方程。模型测试和实际资料处理表明,该方法不但可以凭借更准确的相位归位和散射能量聚焦提高构造成像精度,而且输出了能更正确反映地下反射属性的能量信息,从而可以为更深层次的勘探开发,提供地球物理技术支撑。     

基于结构匹配反褶积的同时震源数据直接成像

针对同时震源数据最小二乘偏移(LSM)计算效率低的问题,笔者研究并提出了同时震源混合数据直接成像的结构匹配反褶积(SMD)方法。通过分窗的方式求取局部Hessian逆,加入局部结构约束,可以压制混合数据成像串扰噪音的同时对成像做照明补偿,提高成像质量。并在复杂sigesbee2A模型的数值测试中验证了SMD方法的有效性。结果表明,SMD能够有效地压制成像中的串扰噪音,且对成像振幅有一定的补偿作用,计算效率相比LSM有巨大提升。     

基于多重互相关函数分析剪切波速

介绍了一种提高单孔法剪切波速测量精度的新方法-多重互相关函数法。考虑到判断场地剪切波到时差的困难,提出了用多重互相关函数来求得两剪切波的到时差。互相关分析可求取两相似信号的到时差,但当两信号相似性比较差时,所求得到时差的误差较大;自相关函数本身可进行多重自相关分析,互相关函数结合多重自相关函数后,也可以进行多重互相关分析来求取两相似信号的到时差。试验表明：相比互相关函数,多重互相关函数可改善触发信号和井中三分向探头输出信号的相似性及更好地抑制噪声,因此能更精确地计算出触发信号和井中三分向探头输出信号的的到时差。基于此原理设计了剪切波波速的测试系统,此系统能自动分析出测点的剪切波速和形成完整的报告。     

煤矿采区三维地震叠前时间偏移处理技术研究

依据Kirchhoff积分法叠前时间偏移处技术的基本原理,探讨了该技术的实现方法及技术特点,并对其叠前去噪、振幅补偿、反褶积、多次波衰减、均方根速度场求取与优化、偏移孔径选取等关键技术的使用条件进行了系统分析。通过实际资料处理结果对比可知,Kirchhoff积分法叠前时间偏移比叠后时间偏移处理结果包含的地震信息更加丰富,复杂构造区成像更好,断层及断点空间位置更准确。应用效果表明,在地层横向速度变化不大的情况下,三维地震叠前偏移技术是解决煤矿采区陡倾角复杂构造成像问题的有效方法。     

新疆大井南勘查区复杂表层条件下地震资料处理技术

新疆大井南勘查区位于克拉麦里山南麓的戈壁荒漠平原区,区内遍布戈壁、冲沟、沙丘、盐碱地和沙漠等多种地形,表层地震地质条件十分复杂。导致单炮记录差异大、干扰严重、信噪比低。通过采用叠前去噪、振幅补偿及一致性处理、静校正等手段,较好地解决了复杂表层条件引起的单炮品质差异问题,使剖面动力学特征和运动学特征统一,保持了较好的波组特征,具有较高的分辨率,较有利于薄煤层及煤层结构解释。     

几项地震处理技术的保幅性分析

地震资料处理技术和流程多以构造成像为重点,而忽略了处理方法及参数变化对地震波振幅的改造,影响了处理结果的保幅性。基于模型数据和实际资料,对面波压制、几何扩散补偿、预测反褶积等几项关键处理技术的保幅性进行了分析,提出了提高保幅性的处理思路和流程。处理结果表明,采用合理的方法和流程,使面波压制、几何扩散补偿等处理环节的相对保幅性得到了明显提高。     

地震资料分频处理

在地震资料信噪比较低、叠加次数较低的情况下,常规处理效果不好,可以采用分频处理。根据频谱分析及能量扫描,把地震记录分成几个频带,分别进行自动剩余静校正、互相关静校正、地表一致性振幅补偿、反Q滤波、消除噪音、自适应倾斜面元等处理。然后再将各频带的地震反射波能量加起来做最终修饰,获得最终叠加剖面。这样可以充分利用各个频带的反射波能量,提高处理质量。