基于照明补偿的单程波最小二乘偏移

最小二乘偏移是一种基于反射地震数据与地下反射率间线性关系而建立起来的地震数据线性反演方法,相比常规偏移成像具有更好的保幅性能.本文提出了一种基于照明补偿的单程波最小二乘偏移方法,首先利用单程波方程的稳定Born近似广义屏波场传播算子构建反射地震数据与地下反射率间的线性算子,然后再应用线性最优化方法求解最小二乘偏移所对应的线性反问题.在迭代求解最优化问题的过程中,以地震波场的地下照明强度作为迭代反演的预条件算子加快迭代的收敛速度.单程波传播过程中考虑了速度分界面产生的透射效应,并用单极震源代替常规偏移中的偶极震源.把本文提出的方法应用于层状理论模型和Marmosi模型地震数据的数值试验中均取得了理想的结果.     

基于波前面三角形网格剖分的波前重建法三维射线追踪

在许多地震反演和偏移成像方法中,都要涉及到射线路径和旅行时的计算.本文将波前面三角形网格剖分和三维波前重建法射线追踪技术结合使用,实现了射线路径和旅行时的准确快速计算.三维波前重建法射线追踪过程中可以保证稳定合理的射线密度,克服了常规射线追踪方法存在阴影区的问题.波前面三角形网格剖分在描述和拆分波前面时更加准确有效,而且不需太多的网格数目,从而提高了射线追踪的精度和效率.该方法在三维复杂构造成像方面有独特的优势,目前在实际的Kirchhoff 偏移中的已经有相关应用.     

地震波干涉偏移及预条件正则化最小二乘偏移成像方法对比

地震波干涉偏移和偏移反演成像是近年来十分活跃的两个研究领域.干涉偏移提供了一个新的地震波数据成像工具,而偏移反演则提供了高逼近度地震成像.二者的共同目的是改善传统直接偏移方法的成像效果,展宽成像区域并提高成像的分辨率.本文研究干涉偏移方法和偏移反演方法对于地震成像效果的影响,探讨二者在提高成像分辨率上的异同.对于偏移反演,通过建立正则化模型,研究了预条件共轭梯度迭代正则化方法及改进措施,并通过绕射点模型数值模拟验证了该方法比直接偏移能够提高振幅的保真度和成像的分辨率.对于干涉偏移和偏移反演这两种方法,对层速度地震模型进行了数值模拟.结果表明干涉偏移和偏移反演成像方法比传统的偏移方法在成像效果上是更加有效的,因而对于实际的地震成像问题很有应用前景.     

苏北大陆科学钻探靶区深反射地震的叠前深度偏移

由于深反射地震数据具有信噪比低和记录长度长等特点,叠前深度偏移方法的应用有许多困难．为此,我们研究了一种适合于深反射地震的叠前深度偏移方法;包括：用逆风有限差分方法计算程函方程;在常规速度扫描的基础上,用协方差控制提高速度分析精度;用联合反演算法计算层速度,再插值后得到初始速度模型;用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ法作为偏移速度分析工具,求得最终的速度模型;最终的速度模型作为有限差分深度偏移的输入,求得最终的偏移结果．用该方法对“中国大陆科学深钻工程”东海二维深反射地震数据ＤＨ－４线进行了叠前深度偏移,取得了良好的效果。     

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.     

保幅Kirchhoff弯曲射线叠前时间偏移技术在天然气水合物三维地震资料处理中的应用

天然气水合物的富集往往与断裂、底辟及泥火山等构造有关,这就要求地震成像要精确,而针对水合物的地震处理又要以保真保幅为前提,因此快速高效而又有较高成像质量的的保幅Kirchhoff弯曲射线叠前时间偏移技术被广泛应用于三维水合物资料处理中。与直射线Kirchhoff叠前时间偏移技术相比,弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移同样具有快速高效的特点,同时成像精度在一定程度上可媲美叠前深度偏移。在实际资料的应用中可发现,基于保幅Kirchhoff弯曲射线叠前时间偏移技术处理的地震剖面可精确地刻画气体通道,有利于天然气水合物富集区的识别。     

联合速度建模及其在反射波法隧道超前预报中的应用

We propose a combined migration velocity analysis and imaging method based on Kirchhoff integral migration and reverse time migration, using the residual curvature analysis and layer stripping strategy to build the velocity model. This method improves the image resolution of Kirchhoff integral migration and reduces the computations of the reverse time migration. It combines the advantages of efficiency and accuracy of the two migration methods. Its application in tunnel seismic prediction shows good results. Numerical experiments show that the imaging results of reverse time migration are better than the imaging results of Kirchhoff integral migration in many aspects of tunnel prediction. Field data show that this method has efficient computations and can establish a reasonable velocity model and a high quality imaging section. Combination with geological information can make an accurate prediction of the front of the tunnel geological structure.     

三维保幅弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移方法与应用

地震勘探是寻找油气的重要手段之一.对于复杂构造地区,地震偏移成像成为地震资料处理流程中最重要的一环.由于叠前时间偏移尤其是Kirchhoff叠前时间偏移适应性强、计算效率高、成本低的自身特点,该方法在油气勘探中发挥着重要作用.对于该方法的成像精确性的研究有着重大的科研和工业价值.本文利用弯曲射线方法计算走时,加入保幅权函数,结合去假频技术、MPI并行技术,以SEG三维盐丘模型和某区域三维实际资料为研究对象,实现三维保幅弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移.将该方法偏移结果与传统的叠前时间偏移方法偏移结果进行对比分析,结果表明:本文采用的方法主要有以下两方面的优越性:第一,引入了弯曲射线计算走时,实现了弯曲射线叠前时间偏移,提高了成像的精确性;第二,引入了保幅权函数,实现了保幅叠前时间偏移,提高偏移结果的信噪比.     

最小二乘Kirchhoff射线束叠前时间偏移

最小二乘偏移可以消除非规则采集、带限子波等因素对偏移结果的不利影响,提高成像剖面的分辨率和照明度,但巨大的计算成本严重制约了该方法的应用前景.本文基于地震数据的局部平面波合成/分解策略,对传统Kirchhoff时间正演/偏移的计算过程进行改进,发展了一种快速的最小二乘Kirchhoff射线束叠前时间偏移方法.同需要逐道数据映射运算的常规最小二乘Kirchhoff叠前时间偏移相比,本文方法不但具备相当的成像精度和反演收敛速度,同时由于数据的正/反向映射运算只需在稀疏的射线束中心位置进行,因此计算效率得到了大幅度的提升.文中给出的模型和实际数据算例证明了本方法的正确性和有效性.     

Investigating a time‐shift extended imaging condition in a Kirchhoff pre‐stack depth migration algorithm

Extracting true amplitude versus angle common image gathers is one of the key objectives in seismic processing and imaging. This is achievable to different degrees using different migration techniques (e.g., Kirchhoff, wavefield extrapolation, and reverse time migration techniques) and is a common tool in exploration, but the costs can vary depending on the selected migration algorithm and the desired accuracy. Here, we investigate the possibility of combining the local‐shift imaging condition, specifically the time‐shift extended imaging condition, for angle gathers with a Kirchhoff migration. The aims are not to replace the more accurate full‐wavefield migration but to offer a cheaper alternative where ray‐based methods are applicable and to use Kirchhoff time‐lag common image gathers to help bridge the gap between the traditional offset common image gathers and reverse time migration angle gathers; finally, given the higher level of summation inside the extended imaging migration, we wish to understand the impact on the amplitude versus angle response. The implementation of the time‐shift imaging condition along with the computational cost is discussed, and results of four different datasets are presented. The four example datasets, two synthetic, one land acquisition, and a marine dataset, have been migrated using a Kirchhoff offset method, a Kirchhoff time‐shift method, and, for comparison, a reverse time migration algorithm. The results show that the time‐shift imaging condition at zero time lag is equivalent to the full offset stack as expected. The output gathers are cleaner and more consistent in the time‐lag‐derived angle gathers, but the conversion from time lag to angle can be considered a post‐processing step. The main difference arises in the amplitude versus offset/angle distribution where the responses are different and dramatically so for the land data. The results from the synthetics and real data show that a Kirchhoff migration with an extended imaging condition is capable of generating subsurface angle gathers. The same disadvantages with a ray‐based approach will apply using the extended imaging condition relative to a wave equation angle gather solution. Nevertheless, using this approach allows one to explore the relationship between the velocity model and focusing of the reflected energy, to use the Radon transformation to remove noise and multiples, and to generate consistent products from a ray‐based migration and a full‐wave equation migration, which can then be interchanged depending on the process under study.     

Prestack Kirchhoff time migration of 3D coal seismic data from mining zones

Conventional seismic data processing methods based on post‐stack time migration have been playing an important role in coal exploration for decades. However, post‐stack time migration processing often results in low‐quality images in complex geological environments. In order to obtain high‐quality images, we present a strategy that applies the Kirchhoff prestack time migration (PSTM) method to coal seismic data. In this paper, we describe the implementation of Kirchhoff PSTM to a 3D coal seam. Meanwhile we derive the workflow of 3D Kirchhoff PSTM processing based on coal seismic data. The processing sequence of 3D Kirchhoff PSTM includes two major steps: 1) the estimation of the 3D root‐mean‐square (RMS) velocity field; 2) Kirchhoff prestack time migration processing. During the construction of a 3D velocity model, dip moveout velocity is served as an initial migration velocity field. We combine 3D Kirchhoff PSTM with the continuous adjustment of a 3D RMS velocity field by the criteria of flattened common reflection point gathers. In comparison with post‐stack time migration, the application of 3D Kirchhoff PSTM to coal seismic data produces better images of the coal seam reflections.     

J.H. Hagedoorn – inventing the Hapa: A review of a geophysicist's 'other' work and how it inspired others

This paper describes J.G. Hagedoorn's work on 'ultimate sailing'– the combination of a manned kite and a water kite called a Hapa, constituting a minimal sailing system – and the way others have taken up his challenge to sail while suspended from a kite. Hagedoorn's goal has not been entirely achieved, but 'near' and partial solutions have been reached. Kite-Hapa-sailing continues to pose a 'Holy Grail' type challenge to many kite-sailors.     

地震偏移反演成像的迭代正则化方法研究

利用伴随算子L^*,直接的偏移方法通常导致一个低分辨率或模糊的地震成像.线性化偏移反演方法需求解一个最小二乘问题.但直接的最小二乘方法的数值不稳定,为目视解译带来困难.本文建立约束正则化数学模型,研究了地震偏移反演成像问题的迭代正则化求解方法.首先对最小二乘问题施加正则化约束,接着利用梯度迭代法求解反演成像问题,特别是提出了共轭梯度方法的混合实现技巧.为了表征该方法的可实际利用性,分别对一维,二维和三维地震模型进行了数值模拟.结果表明该正则偏移反演成像方法是有效的,对于实际的地震成像问题有着良好的应用前景.     

基于平面波照明的偏移成像补偿

受地下复杂构造和地震数据采集系统的影响,地震波对地下目标的照明出现不均匀,在地震数据的偏移成像中出现成像阴影.根据地震数据最小二乘偏移/反演理论,和把地震波场照明结果作为最小二乘偏移/反演中的Hessian矩阵的近似对偏移成像进行补偿的原理,提出一种应用平面波照明结果对平面波偏移成像结果进行补偿以消除偏移成像阴影的方法.这种基于平面波照明的偏移成像补偿方法相对于局部角度域的照明偏移成像补偿方法具有计算效率上的优势.     

山地地震资料叠前时间偏移方法及其GPU实现

山地地区地下地质结构复杂,地表高差大,变化剧烈.目前该类地区地震勘探中主要的成像手段依然是Kirchhoff叠前时间偏移.但地表高程的剧烈变化使叠前时间偏移的基准面很难选择.本文在传统方法的基础上,提出了一种在浮动基准面上修正常规叠前时间偏移走时计算的叠前时间偏移方法,该方法能够很大程度上提高山地地区、特别是地表高差变化大地区的成像效果.本文还介绍了GPU 在叠前时间偏移上的应用,通过GPU 对〖JP2〗叠前时间偏移的优化和实现,得出如下结论：应用单颗NVIDIA Tesla C1060 GPU 进行叠前时间偏移,相比应用主频2.5 GHz〖JP〗的单核CPU计算效率可提高70倍以上.     

TI介质局部角度域高斯束叠前深度偏移成像

各向异性射线理论基础上的局部角度域叠前深度偏移方法能够为深度域构造成像与基于角道集的层析反演提供有力支撑,但是对于复杂地质构造而言,高斯度叠前深度偏移在不失高效、灵活等特点的情况下,具有明显的精度优势.为此,本文研究局部角度域理论框架下的高斯束叠前深度偏移方法.为提高算法效率与实用性,文中讨论了一种从经典弹性参数表征的各向异性介质运动学和动力学射线方程演变而来的由相速度表征的简便形式,并提出了一种比较经济的各向异性高斯束近似合成方案.结合地震波局部角度域成像原理,讨论一种适合高斯束偏移的角度参数计算方法.国际上通用的理论模型合成数据试验表明：相比局部角度域Kirchhoff叠前深度偏移成像方法,本文方法具有更高的成像精度与抗噪能力,既适用于复杂构造成像,也可为TI介质深度域偏移速度分析与模型建立提供高效的偏移引擎.     

人工源宽角地震实验的谱元法模拟和逆时偏移成像方法研究

人工源宽角反射(折射)地震资料具有偏移距较大、信噪比较低等特点,通常用于地震波走时反演重建地壳速度结构。逆时偏移成像方法作为勘探地震学领域获取地下构造形态的有效手段之一,可以有效弥补走时反演方法的不足。本文针对大偏移距宽角反射(折射)地震实验,利用四边形网格谱元法进行波场模拟,结合了有限元法的灵活性和谱方法的指数收敛性,高效且高精度获取模型合成地震记录,后采用逆时偏移成像方法将合成地震记录偏移归位,获取地壳几何结构,验证了逆时偏移成像方法在宽角地震资料处理及结果解释中的适用性,为后期实际地震资料的偏移成像提供了理论依据和支持。     

基于局部倾斜叠加的快速射线束叠前时间偏移

宽方位高密度地震勘探可以有效的提高地震资料的空间分辨率和裂缝预测的精度,但地震道数的增加也大幅度提升了地震数据的处理成本.为提高海量地震数据偏移处理的计算效率,本文发展了一种快速射线束叠前时间偏移方法.该方法首先根据给定的射线束中心间隔将炮记录划分为一系列数据子集,然后利用倾斜叠加将数据子集分解为不同方向的平面波,最后根据射线束中心到地下成像点的双程走时和射线参数拾取相应的平面波振幅累加到成像点上.同Kirchhoff叠前时间偏移相比,本文方法不但保持了一致的成像精度,且由于仅需在稀疏的射线束中心位置进行成像累加运算,计算效率得到了大幅度的提升.文中所给出的模型和实际资料的测试结果验证了本文方法的正确性和有效性.     

逆时偏移与Kirchhoff偏移的抽道集对比研究

共成像点道集(CIG)可用于速度建模、偏移质量控制以及地下属性解释等。对于复杂碳酸盐岩储层,叠前AVO反演技术在储层识别、裂缝预测和流体检测方面的作用日益显著,叠前反演的精度很大程度上依赖于共成像点道集的AVO特性是否符合地下介质的真实地震响应。因此,叠前偏移不仅要实现反射点的准确归位,还必须得到振幅保真的共成像点道集,从而为AVO/AVA反演提供保幅的共成像点道集输入数据。本文在理论上对真振幅Kirchhoff叠前深度偏移和逆时偏移(RTM)抽道集技术的保幅性进行分析:真振幅Kirchhoff偏移抽道集通过改变加权函数实现振幅保持,仅适用于横向速度变化不大的情况;基于双程波动方程的逆时偏移采用互相关成像条件抽取共成像点道集,成像精确且无倾角限制,相对保幅性优于前者,适应任意复杂速度模型。模型和实例测试结果表明:在简单构造区域,真振幅Kirchhoff保幅叠前深度偏移与保幅逆时偏移抽取的共成像点道集都能起到良好的保幅效果;但在复杂构造区,基于逆时偏移抽取的共成像点道集,保留了全部波场的路径与振幅信息,其保幅性与成像精度优于Kirchhoff保幅叠前深度偏移。因此,针对探区的复杂程度差别及勘探精度的不同要求,应选择不同的抽道集方法,保证振幅精度的同时,兼顾生产效率。      

南海南部深部结构的复杂构造地震成像

南海南部海底崎岖、地下构造复杂、二维地震资料中多次波非常发育,在地震数据处理中很难获得令人满意的成像效果,为此本文采用了预测反褶积后F-K域滤波及叠前时间偏移后Radon变换去除多次波的组合方案,有效地衰减了多次波,突出了有效信号能量;采用速度分析点加密法获取了更为准确的速度,实现了陡倾角构造与海山的准确成像;采用百分...