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。     

地震波与地层共振匹配的探讨与应用

在地震资料采集、处理中,低信噪比资料和深部地震信号的信噪比提升非常困难,提高信噪比是该类地震资料处理中最关键的一环,是决定最终成像品质的关键。针对该问题,首先从地震波在粘弹性介质中的传播规律出发,详细分析了粘弹性介质对其内部传播地震波的频率、能量和信噪比的影响,总结了地震波在经过地下粘弹介质传播后频率、能量和信噪比的衰减规律和低信噪比地震资料的频率、能量特点;然后讨论了地震波与地下岩层的谐振,并分析了它们之间的谐振与地震资料频带、能量之间的关系,提出了通过改造地震记录频率使之与地下岩层共振频率带匹配来改善地震资料成像品质的观点;最后讨论宽带Ricker子波的原理及其优点,提出应用宽带Ricker子波对地震记录进行子波整形,最终实现地震资料与地层响应频率的匹配,从而提高地震资料信噪比的具体应用方法。该方法已在多个区域的地震资料处理中应用中,并取得了良好的应用效果。这表明,通过地震资料与地层响应频率匹配的方法,可有效地提高低信噪比地震资料的信噪比,为低信噪比地震资料的处理提供了一条具有参考意义的思路。     

地震资料面波的一种特殊处理技术

作者在本文中对地震资料的面波作了如下研究：（1）引用地震波复速度及地震波能量吸收的形式来描述粘弹性介质；（2）应用目前国外粘弹性介质面波频散参数计算的快速算法，计算出了多阶振型地震面波的各阶频散参数；（3）运用哈特莱变换计算出地震资料中的面波波形。     

VSP资料的程变反Q滤波

因为ＶＳＰ（垂直地震剖面）可在井下不同深度直接观测震源子波的变化,因此被认为是能够提供唯一有价值的地震波衰减资源的来源。利用实际地层中波的衰减测量结果,可以对ＶＳＰ记录的地震波能量损失进行补偿。目前大多数ＶＳＰ的反Ｑ滤波都是直接套用地面地震资料的反Ｑ滤波方法,我们称之为ＶＳＰ资料的非程变反Ｑ滤波法。即对ＶＳＰ经过波场分离和静态时移后得到的上行波分别进行反Ｑ滤波。但是,ＶＳＰ并不像地面反射地震记录那样射线是双程路径的,它的下行直达波是单程走时,而上行反射波的走时介于单程和双程走时之间,因此,ＶＳＰ所记录的地震波衰减程度与地面地震资料所记录的地震波的衰减程度是不同的。本文根据ＶＳＰ上、下行波各自的波场特点,推导出ＶＳＰ特有的反Ｑ滤波数学表达式。该表达式与地面地震记录反Ｑ滤波的表达式所不同的是增加了一个校正因子,该校正因子是传播路程（或传播时间）和品质因子Ｑ的函数,我们称该方法为ＶＳＰ的程变反Ｑ滤波法。经过数值模拟计算表明,该方法对ＶＳＰ的地震波振幅和频率衰减的补偿具有明显的效果。     

炸药震源激发近区介质的粘滞性分析

在我国陆地石油勘探中,炸药震源依然是地震勘探的主要震源,炸药爆炸后会产生不同的分区,包括空腔、过渡区和弹性区。如今对地震子波产生机理的分析主要是基于等效球腔模型,忽略了过渡区对波传播特征的影响。为了定性描述过渡区的岩石破碎和永久形变对地震波传播特征的影响,将模型简化为粘弹性介质。这里在Kelvin粘弹性模型基础上推导了地震波传播的相速度和品质因子Q的表达式,并对Kelvin粘弹性模型进行数值模拟,从振幅、相位及频率的角度,分析品质因子Q对地震波传播特征的影响。结果表明,地震波在粘弹性介质中传播时,振幅、频率及相位特征是有变化的,这为研究炸药震源激发产生地震子波的机理提供了理论方向,为实际介质中的地震记录特征分析提供了理论基础,同时对补偿粘滞性因素的影响、提高地震资料的品质具有重要的实际意义。     

一种井震融合求取反Q滤波Q体的方法

粘弹性介质的吸收衰减影响了地震波的动力学特征,而反Q滤波技术是补偿地层吸收的主要方法。在常规处理中,品质因子往往通过扫描获得,缺乏客观标准。从地震资料求得的品质因子Q值是一种瞬时Q,难以应用到反Q滤波中,影响了反Q滤波的最终效果。这里提出基于井震融合求取品质因子Q值的方法,先用VSP井资料提取较准确Q值,用它反映出的地层结构,作为地震资料求取Q值的时窗,计算地层Q体;以VSP资料求取的Q曲线为初值,制作粘弹性合成记录,调节Q值使正演记录和井旁地震道达到最佳匹配,得到井震联系的最佳Q曲线;最后用井震最佳匹配的Q曲线标定地震资料求取的Q体,使Q体的数值在合理的范围内。这套井震融合求取品质因子的方法,在东部某油田实际资料中得到了有效地验证。     

地震波衰减及补偿方法

地震波在地下介质中传播时,由于地下介质的吸收衰减作用,地震波的部分弹性能量不可逆转的转化为热能而发生耗散,使得地震波的能量发生衰减,相位产生畸变,降低了地震资料的分辨率和信噪比。为了实现对地震波的吸收衰减进行补偿,国内外许多学者在这方面做了大量的研究工作。笔者简单介绍了地震波的衰减机制和影响地震波衰减的主要因素,重点概括了各种地震波衰减补偿的研究方法,如反Q滤波方法、时频分析方法和反Q偏移方法,分析了各种补偿方法的优缺点。最后用黏声波逆时偏移方法对地震波衰减进行了补偿,并预测了地震波衰减补偿研究的发展趋势。     

吸收介质中射线路径,走时与振幅计算——基于一阶扰动方法

实际地层由于波前扩散、地层吸收和散射等原因发生衰减,为得到更加详细的地下信息和分辨率更高的图像,基于波前构建法的射线追踪,实现了吸收介质中对射线路径,走时与振幅的计算。计算表明吸收介质中的波动属性是复值;当Q为5~20时,衰减是可见的,明显的;而当Q30时,衰减微弱,为弱衰减介质。对吸收介质中的射线追踪进行计算,可提高地震波的分辨率,得到更清晰的地震记录。     

基于粘滞性声波方程的吸收补偿方法

通常地层介质都是粘滞性的,由于地层的吸收作用,地震波在向下传播过程中能量被衰减,特别是高频能量的衰减,使反射信号频带宽度变窄。为了补偿被吸收的能量,笔者采用粘滞声波方程波场延拓方法进行能量吸收和衰减补偿。首先,从粘滞性波动方程波场延拓函数理论出发,推导了波场延拓函数稳定性条件;其次,对其有效性进行了测试和分析;最后,通过设计数值模型进行正演模拟对比试验,证明了基于粘滞性声波方程的吸收补偿方法能够很好地对粘性介质吸收衰减进行能量补偿,改善处理效果。     

粘弹性介质地震波传播特征及反射特征研究

理想弹性介质并不能解决许多复杂的实际问题。在实际介质中,地震波的传播过程存在吸收作用,使地震波能量发生了损耗、频带变窄、相位延迟、频率降低,尤其是高频部份。这种特性可以用传播矢量和衰减矢量来表示,衰减矢量越大,介质的吸收越强。这里通过引入广义平面波、纵横波品质因子以及衰减角,利用应力应变关系和连续性条件,推导了粘弹性介质精确的Zoeppritz方程,并通过求解精确的Zoeppritz方程,分析了粘弹性介质中传播矢量、衰减矢量、纵波反射系数、转换波反射系数与频率、衰减角、入射角、品质因子、速度等物理量之间的关系,详细地了解了粘弹性介质中地震波传播特征及反射特征,为粘弹性介质中储层预测问题的研究提供了理论基础。     

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。     

基于谱元法的各向异性黏弹性介质地震波场模拟和分析

基于谱元法计算理论,通过坐标旋转算法实现任意各向异性黏弹性介质中的地震波场计算,研究复合介质中地震波场特征。根据计算结果,qSV波表现为剪切滞弹性形变,qP波表现为膨胀滞弹性形变;品质因子不仅影响地震波振幅,还影响其传播频率;黏弹性介质吸收高频快,在一定频率范围内,黏弹性介质没有频散现象。     

叠前PS 波Q 值提取与稳定高效的反Q 滤波算法

多波多分量地震勘探是进行岩性油气藏和隐蔽油气藏勘探的一种非常有潜力的方法。但由于实际地层是黏弹介质,造成地震波能量衰减和波形畸变,导致地震资料信噪比和分辨率难以满足油气勘探的精度要求。为更好地利用纵横波信息,需要对PP 波和PS 波进行振幅和相位补偿。通过解析法推导出一种从叠前转换波共炮点道集中提取横波Q 值的方法,将叠后稳定高效的反Q 滤波算法推广到叠前纵波和转换波的反Q 滤波中,改进了沿着纵波和转换波的传播路径进行补偿的叠前反Q 滤波算法,并进一步将常Q 层内的纵波和转换波反Q 滤波振幅补偿算子解耦为时间项和频率项的乘积,在保证补偿效果稳定的前提下,计算效率得到显著提高。     

等时叠加波动方程叠前正演

非零炮检距地震正演模拟在复杂区叠前地震资料处理和解释中有着重要意义。通常使用射线追踪法和全程波动方程法来实现这一模拟。通过提出等时叠加原理和数学检波器表达式，形成了非零炮检距地震正演的新一类方法——单程波动方程法。该方法与射线追踪法相比能保持波的动力学特征，正演结果与实际地震记录相似性好。并且在计算过程中，人工干预的程度低，操作简便。与全程波动方程法相比，该方法计算效率高，且不产生直达波、多次波等干扰，信噪比高，与目的层相对应的一次波突出，波型识别难度不大。因此，单程波动方程法特别适合于复杂油气藏反射地震资料的正、反演研究。     

可控震源粘弹性波动方程有限差分模拟

在一般的地震波计算中,地球介质可以当作各向同性的完全弹性体来对待。而对地表土壤和精细观测,粘弹性介质模型比完全弹性模型更符合实际。可控震源是近年来发展起来的精确可控、安全有效的新型震源,但国内对可控震源传播动力学的研究较少。对可控震源激发的地震波在粘弹性介质中的传播,用有限差分方法进行了数值模拟,给出了Kelvin一阶粘弹性波动方程组、吸收边界条件和震源处理。提出了检波器接收信号加速度和传播距离的三次多项式指数关系式,比线性指数关系更准确。使用该公式可以预测采集系统有效接收距离,指导测线布置。      

裂缝诱导双相HTI介质模型及其弹性波传播方程

将Biot双相介质理论与Gurevich裂缝各向异性理论相结合,建立了能够同时考虑实际裂缝性储层孔隙性和各向异性的裂缝诱导双相HTI介质模型。从本构方程、动力学方程和动力学达西定律出发,推导出了裂缝诱导双相HTI介质中弹性波传播的一阶速度-应力方程,并针对方程的刚性问题,给出了利用显式二阶时间积分法数值求解该方程时所需要满足的稳定性条件。该方程能够定量地给出双相HTI介质的波场特征与裂缝参数、背景孔隙介质参数之间的关系,描述弹性波在这种介质中的传播机理。     

三维方位各向异性介质数值模拟及波场分析

采用交错网格技术将速度-应力方程中的速度对时间的导数转化为应力对空间的导数, 将弹性波动方程表示为与二阶双曲方程等价的一阶应力-速度公式, 以实现三维三分量地震波场模拟。对获得的波场快照、VSP记录图像和地面记录图像进行波场分析, 发现在波场图像中存在明显的拟P波、拟快横波和慢横波, 还出现了横波分裂、横波分裂盲区及波面三分叉等地震波在方位各向异性介质传播时产生的特殊现象。研究结果表明, 用交错网格三维模拟方法研究方位各向异性介质对方位各向异性介质中地震波传播反演能起到很强的辅助作用。     

基于PML边界下的弹性及黏弹性TTI介质波场模拟

基于一阶速度-应力波动方程,采用高阶交错网格有限差分数值模拟方法,对弹性及黏弹性TTI介质进行正演数值模拟。模拟时采用完全匹配层吸收边界条件(PML)消除边界反射。同时设计了层状介质模型、断层模型,通过模型的正演计算,得到了不同时刻的地震波波场快照及合成地震记录,分析其波场运动学及动力学特征。模拟结果表明,交错网格有限差分法可以很好地完成对复杂介质的波场模拟,具有较高的精度和可靠性。