逆时偏移成像技术研究进展

近年来,基于双程波动方程的逆时偏移方法在地震成像领域吸引了越来越多地球物理学家的关注.逆时偏移方法相对于实际油气勘探过程中被广泛应用的Kirchhoff偏移方法和单程波波动方程偏移方法,具有原理简单、成像精确且无倾角限制、适应任意复杂速度模型等诸多优点.本文首先概述了逆时偏移近三十年的发展历程,然后重点介绍了逆时偏移方...     

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.     

徐家围子断陷致密砂砾岩储层逆时成像效果分析

徐家围子断陷致密砂砾岩目标是大庆油田重要的资源接替领域,针对该类目标区,形成了以表层Q补偿、两步法反褶积、高精度速度建模和逆时偏移为主要技术的成像流程,并在研究区进行了处理应用.对成像数据体进行了道集、剖面、构造解释和属性的对比分析,结果显示应用GeoEast-Lightning软件的逆时偏移方法完成的研究区三维地震资料的逆时偏移数据,成像效果较以往Kirchhoff积分叠前深度偏移方法有较为明显改善,研究形成的深层复杂构造GeoEast-Lightning逆时偏移的方法流程,适合研究区深层波场的特征,基本达到工业化推广的应用要求.     

基于伪谱法的VSP逆时偏移及其应用研究

逆时偏移被认为是对地下复杂构造进行成像的精确偏移方法,尤其是能够有效地对回转波、绕射波、多次波等各种波动现象进行成像.近几年来随着并行计算机和存储设备的快速发展,逆时偏移方法备受关注.本文采用伪谱法实现了VSP逆时偏移,该方法不仅实施简便,而且计算效率高,精度好.并运用反周期扩展法来消除伪谱法中特殊的周期性边界效应问题.对VSP绕射点模型进行试算,分析了因覆盖次数不足在近井区产生的假象问题.对地堑模型和半圆隆起模型也获得了较好的VSP逆时偏移成像效果.并分别对VSP全波波场及分离出的上行波场进行了逆时偏移成像,可明显发现直达波在炮点和检波点位置处收敛成像,也产生了很强的成像噪声.最后对某地区实际观测的VSP资料进行了逆时偏移成像,并与Kirchhoff法VSP偏移结果和地面地震偏移结果进行了对比,显示了VSP逆时偏移在近井区成像上的优势.     

徐家围子断陷致密砂砾岩目标地震处理技术

地震资料的逆时偏移是基于双程波发展起来的适合复杂波场的高精度成像方法.松辽盆地北部深层的致密砂砾岩是天然气勘探的重点领域,受上覆火山岩地层的屏蔽影响,加之地质构造复杂,使得该地区的地震波场特征复杂.在传统保幅处理的基础上,对研究区进行表层Q的吸收衰减补偿,可有效展宽地震资料的频带;另外,基于网格层析方法和Kirchhoff深度偏移完成深度域的速度模型建立,将预处理后的炮记录和深度域速度模型作为输入,应用GeoEast-Lightning软件的逆时偏移方法完成了研究区三维地震资料的逆时偏移处理,成像效果较以往Kirchhoff积分法叠前深度偏移有较为明显改善,成像数据体可用于后续构造解释和综合地质研究中,所形成的成像处理流程可在大庆探区推广应用.     

南海神狐海域天然气水合物叠后逆时偏移处理及效果

应用不同的偏移方法对Marmousi速度模型进行了偏移实验,实验结果表明,叠后逆时深度偏移成像清晰,对于复杂构造.尤其是丘体内部构造刻画准确,成像效果优于所比较的其他方法.与传统的偏移方法相比,叠后逆时偏移精度相对较高、无倾角限制,能很好地适应强横向速度变化.对南海神狐海域天然气水合物调查的一条二维测线应用了叠后逆时偏移,偏移效果甚至优于单程波波动方程的叠前深度偏移.因此,天然气水合物地震资料处理中,叠后逆时偏移应是一种值得重视的偏移方法.     

高斯束逆时偏移方法及应用

随着油气勘探的不断深入,叠前深度偏移技术逐渐成为解决复杂构造区域成像问题的重要手段.考虑到逆时偏移精度高但效率低,而高斯束偏移具有高效、灵活等优势,本文将逆时偏移的理论思想应用于高斯束偏移中,发展了高斯束逆时偏移,即以Kirchhoff偏移为基础,利用高斯束叠加积分计算Green函数.其不仅保留了Kirchhoff偏移的高效性和灵活性,克服了其阴影区、焦散区、单次波至等缺陷,而且还具有波动方程偏移对陡倾角的成像优势,解决了其计算量大的问题.模型和实际资料试算验证了高斯束逆时偏移方法的正确性、有效性和实用性,可以作为一项实用化技术应用于偏移成像和层析速度建模中.     

逆时偏移速度误差影响分析

逆时偏移作为一种先进的地震偏移成像方法,其成像结果的好坏取决于很多因素,其中最关键的是速度.速度越准确,成像效果就越好.但在实践当中,速度往往是未知的,只能通过速度反演等各种手段来估计近似速度.由此导致逆时偏移成像结果存在误差,从而降低后续地震解释的精度.那么速度误差对逆时偏移成像的影响到底有多大呢?实际当中一般估计出来的近似速度可能在模型每一个地方都不同,很难直接进行逆时偏移速度误差系统分析.为了简化,本文采用等效速度误差——速度模型整体平均误差,进行逆时偏移成像分析.逆时偏移成像采用互相关成像条件,低频噪声压制采用振幅补偿拉普拉斯滤波方法,源波场正推和接收波场逆推采用波动方程一阶应力.速度形式及交错网格有限差分方法.首先对比分析不同速度误差对逆时偏移成像结果的影响,并和单程波波动方程偏移进行对比分析;然后分析速度误差对逆时偏移和单程波波动方程偏移成像位置的影响;最后基于偏移速度分析方法估计得到的近似速度模型,进行逆时偏移和单程波波动方程偏移成像试验.结果 表明:在不同速度误差情况下,逆时偏移成像在同相轴连续性和能量聚焦等方面要好于单程波波动方程偏移;速度误差对逆时偏移和单程波波动方程偏移成像位置的影响程度相当.本文研究成果对逆时偏移在实践中的应用具有一定的参考价值.     

起伏地表叠前逆时偏移的实现及应用

复杂地表复杂构造是近年来陆上地震勘探的重难点问题.其中,复杂构造成像问题可用叠前深度偏移技术如逆时偏移较好地解决,而地表起伏大、横向变速剧烈引起道间时差大问题则需要采用起伏地表偏移的思路.结合常规地震数据处理,本文提出一种基于起伏面的逆时偏移成像技术流程,该流程利用固定面与平滑起伏面高程差和替换速度将静校正后的叠前炮集反静校正到起伏面上,然后进行起伏面逆时偏移成像计算.将流程应用到模型数据和实际资料处理,结果均表明该流程在复杂地表复杂构造地震成像方面具有很好的效果.     

叠前逆时偏移成像及不同去噪方法效果对比研究

逆时偏移成像是基于双程波波动方程,通过对波场正向和反向延拓来实现偏移的高精度成像方法.逆时偏移能有效利用全波场信息,且相对于单程波偏移方法而言,无传播方向限制,不需要对波场进行上、下行波的分离;将波场看作矢量波的叠加,避免了倾角限制,并能较好地实现回转波、多次波成像.在给定速度场足够准确的情况下,逆时偏移理论上能对任意复杂介质精准成像,是现在最为精确的偏移方法之一.但是,低频噪声是制约其发展的因素之一.本文在分析各种成像条件优缺点的基础上,选用归一化互相关成像条件,对多个典型模型进行逆时偏移成像测试,以验证程序的正确性;选取波场分离、Poynting矢量、拉普拉斯算子滤波等三种去噪方法,分别对组合模型和Marmousi2模型进行测试,对比三种去噪方法在叠前逆时偏移成像中的去噪效果,为实际地震资料处理提供方法借鉴.     

起伏地表条件下的混叠数据最小二乘逆时偏移

剧烈起伏地表给地震成像带来巨大挑战.提出了一种曲网格-矩形网格耦合机制,并将耦合网格机制应用到最小二乘逆时偏移中,推导了辅助坐标系下的梯度公式、偏移算子和反偏移算子,提出了起伏地表最小二乘逆时偏移方法,在起伏地表复杂构造的成像中起到了很好的效果.对于混叠数据,采用最小二乘逆时偏移技术可以压制成像过程中的部分串扰噪声,同时引入静态编码技术可以进一步压制串扰成像噪声,最后通过整形规则化滤波技术可以很好地消除串扰成像噪声.     

TTI介质叠前逆时偏移成像研究综述

逆时偏移是基于双程波波动方程进行波场逆时外推,再利用成像条件提取成像值,进而实现偏移成像的一种方法.目前,RTM已经由各向同性介质推广到了TI介质,包括VTI介质和TTI介质.考虑了各向异性因素的逆时偏移技术能更好地满足日益增长的勘探精度的要求,进一步提高和改善成像效果.在回顾各向异性介质逆时偏移发展历史的基础之上,本文针对于国内外TTI介质逆时偏移当前的研究现状进行了概述,并对目前TTI介质逆时偏移方法中所存在的特有的数值稳定性和qSV波人为干扰压制问题的解决方法进行了归纳总结.最后对逆时偏移未来的发展方向和研究重点进行了展望.     

叠前逆时深度偏移中的激发时间成像条件

与其他偏移方法相比,逆时偏移基于精确的波动方程而不是对其近似,用时间外推来代替深度外推.因此,它具有良好的精度,不受地下构造倾角和介质横向速度变化的限制.激发时间成像条件的求取是叠前逆时偏移的难点之一,本文采用求解程函方程的方法得到地下各点的初至波走时,以此作为叠前逆时偏移的成像条件.基于任意矩形网格和局部平面波前近似的有限差分初至波走时计算方法精度较高并适用于强纵横向变速的复杂介质.试算结果表明,在复杂介质模型中利用叠前逆时深度偏移收到了很好的成像效果.     

基于电磁波衰减补偿的探地雷达三维逆时偏移成像

常规探地雷达(GPR)逆时偏移大都未考虑高频电磁波在地下高电导率介质中传播的强衰减特性,致使高衰减区域的成像质量低;实际地下结构呈三维空间分布,二维GPR逆时偏移难以将反射波准确归位和绕射波完全收敛于真实位置.为此,本文构建了一种基于电磁波衰减补偿的三维GPR逆时偏移算法.该算法采用三维时域有限差分法计算正传和反传电磁波场,并通过改变反传电磁波方程中包含电导率的衰减项的正负号,人为保持反传时的时间对称性和反转不变性,以补偿正传时衰减的能量;零时刻成像条件用于获取地下三维结构的成像结果.数值试验结果表明:相比于常规GPR逆时偏移算法,基于电磁波衰减补偿的三维GPR逆时偏移可精确补偿电磁波在地下高电导率介质中正传衰减的能量,高电导率区域的成像精度更高,分辨率更好,抗干扰能力更强,其结果更有利于指导后续雷达剖面的解译.     

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。     

起伏地表无反射递推算法叠后逆时偏移(英文)

目前研究基于起伏地表、复杂构造和速度复杂等条件的地震精确成像方法有重要意义。逆时偏移是一种高精度的偏移成像方法。文中在声波方程中引入波阻抗函数得到一种新的无反射递推算法,并通过坐标变换原理推导出起伏地表条件下的算法,利用爆炸反射面逆时偏移原理和零时间叠后逆时偏移成像条件,实现了复杂条件下的叠后数值模拟及逆时偏移。理论模型和实际资料的计算说明该方法不仅能有效压制层间反射波,并能处理起伏地表条件下的地震成像问题,证明本方法有较强适应性和实用性。     

地质雷达有限差分逆时偏移方法研究

地质雷达技术是用于研究水文、环境与气候变化等重大科学问题最有效的地球物理技术之一,并广泛应用于检测道路和建筑内部结构,探测冻土层、沙漠沙丘演化特征,进行地质灾害和考古探测等.具有探测速度快、分辨率高和探测结果直观成像的优势.但由于受到介质横向速度变化,孤立块体的绕射波和倾斜界面复杂反射波的影响等,在雷达探测剖面上经常难以真实地反映地下目标体的空间位置和形态.偏移处理技术可以提高成像的真实性.逆时偏移能有效地利用回转波、多次波成像,使反射波准确归位,绕射波完全收敛,是一种受横向变化影响小,倾斜界面成像精度高的偏移方法.本文推导出基于麦克斯韦方程组TM波方程的有限差分格式、稳定性条件和PML边界条件,并编程实现有限差分零偏移距逆时偏移算法.两层模型和空洞模型的逆时偏移剖面与对应的原速度模型完全相同,有效地验证了有限差分零偏移距逆时偏移算法的准确性.相比于两层模型和空洞模型的Kirchhoff偏移剖面,逆时偏移剖面能更有效地提高垂直界面和空洞底界面的成像分辨率,更真实地反映两层模型和空洞模型的空间形态和内部结构信息.     

基于吸收衰减补偿的多分量高斯束逆时偏移

高斯束逆时偏移结合了射线类偏移的高计算效率和波动方程逆时偏移的高精度,能很好地处理焦散点、大倾角成像问题,并且具有面向目标成像的能力.多分量地震资料的偏移技术可以对地下复杂构造进行更准确的成像,由于实际地下介质具有黏滞性,研究黏弹性叠前逆时偏移具有一定的现实意义.本文采用高斯束逆时偏移方法对多分量地震数据进行吸收衰减补偿,首先分别给出纵波和转换波共炮域高斯束叠前逆时偏移方法原理,在此基础上推导补偿吸收衰减的表达式,校正Q引起的振幅衰减和相位畸变,实现基于吸收衰减补偿的多分量高斯束叠前逆时偏移.数值模型的测试结果显示,在考虑地下介质的黏滞性时,本文方法具有更高的成像分辨率.     

逆时偏移在声反射成像测井中的应用方法研究

声反射成像测井中常用的基于射线理论的Kirchhoff积分偏移算法和基于单程波理论的F-K偏移算法均可实现井旁缝洞反射体的快速偏移成像,但其仅适用于地层垂向变化较弱的速度场和高陡角裂缝的偏移成像,无法实现低角度反射体的准确偏移归位,产生偏移假象误导测井解释.逆时偏移基于全波动方程,可适应强垂向变化速度场,实现近似水平反射体的偏移成像.本文详细分析了将逆时偏移应用于声反射成像测井时存在的数据准备、时间采样间隔匹配和成像条件改进等若干问题,通过设置多组理论模型来说明算法对井旁不同反射体的识别能力.模拟资料和实际资料处理结果证实,较F-K偏移算法,逆时偏移算法成像精度更高、收敛性更好,可有效实现近似水平构造偏移归位.改进的归一化互相关成像条件可解决深部地层的远井壁成像衰减问题,降低测井解释的多解性.逆时偏移将成为声反射成像测井高精度偏移技术的发展方向.     

逆时偏移中用Poynting矢量高效地提取角道集

逆时偏移在提高复杂介质的成像质量方面表现出了优越的性能,但逆时偏移对速度精度的要求比较高.共成像点道集是一种非常重要的叠前深度偏移输出,它除了能为深度偏移处理提供速度信息外,还能够提供振幅和相位等信息,为后续的属性解释提供依据.本文提出一种在逆时偏移成像过程中提取角度域共成像点道集的方法,该方法采用矢量波动方程进行波场传播,并用能流密度矢量(Poynting vector)计算反射角,最后应用互相关成像条件输出角度域共成像点道集.该方法简单易于实现,且几乎不需要额外的计算量和存储量,非常适合于进行逆时偏移速度分析,同时提出的角道集也能用于进行AVA等分析.最后通过模型算例和实际数据检验了方法的有效性和优越性.