非零偏VSP弹性波叠前逆时深度偏移技术探讨

非零偏VSP地震资料是一种多分量资料,处理非零偏VSP资料,弹性波叠前逆时深度偏移技术无疑是最适合的处理技术.本文从二维各向同性介质的弹性波波动方程出发,研究了对非零偏VSP资料进行叠前逆时深度偏移的偏移算法,讨论了逆时传播过程中的边值问题和数值频散问题及其相应的解决方案;采用求解程函方程计算得到地下各点的地震波初至时间作为成像时间,实现了非零偏VSP资料的叠前逆时深度偏移.最后进行了模型试算和非零偏VSP地震资料的试处理,结果表明该方法不受地层倾角限制,较适用于高陡构造地区或介质横向速度变化较大地区的非零偏VSP地震资料处理.     

基于自适应优化有限差分方法的全波VSP逆时偏移

与地面地震资料相比,VSP资料具有分辨率高、环境噪声小及能更好地反映井旁信息等优点.常规VSP偏移主要对上行反射波进行成像,存在照明度低、成像范围受限等问题.为了增加照明度、拓宽成像范围、提高成像精度,本文采用直达波除外的所有声波波场数据(全波),包括一次反射波、多次反射波等进行叠前逆时偏移成像.针对逆时偏移中的四个关键问题,即波场延拓、吸收边界条件、成像条件及低频噪声的压制,本文分别采用自适应变空间差分算子长度的优化有限差分方法(自适应优化有限差分方法)求解二维声波波动方程以实现高精度、高效率的波场延拓,采用混合吸收边界条件压制因计算区域有限所引起的人工边界反射,采用震源归一化零延迟互相关成像条件进行成像,采用拉普拉斯滤波方法压制逆时偏移中产生的低频噪声.本文对VSP模型数据的逆时偏移成像进行了分析,结果表明:自适应优化有限差分方法比传统有限差分方法具有更高的模拟精度与计算效率,适用于VSP逆时偏移成像;全波场VSP逆时偏移成像比上行波VSP逆时偏移的成像范围大、成像效果好;相对于反褶积成像条件,震源归一化零延迟互相关成像条件具有稳定性好、计算效率高等优点.将本文方法应用于某实际VSP资料的逆时偏移成像,进一步验证了本文方法的正确性和有效性.     

利用零偏移距VSP资料在小波域计算介质Q值

讨论了地震子波为一般零相位子波情况下,利用零偏移距垂直地震剖面(VSP)资料在时-频域计算Q值方法．以Morlet小波为基本小波,基于单程波传播理论, 在地震子波为一般的零相位子波情况下,推导出了在时-频域计算Q值的公式．通过对横坐标作恰当的非线性变换后,该公式在形式上与地震子波为脉冲时的计算公式类似．文中采用VSP正演记录,验证了本文提出的方法的正确性．文中还讨论了在时-频域恰当地选择有效频带,降低反射波对Q值计算结果影响的方法．     

Variable-grid reverse-time migration of different seismic survey data

With an increasing demand for high-resolution imaging of complex subsurface structures, thin layers and hidden reservoirs, borehole and cross-well seismic migration methods have become important. However, large differences are observed in the frequency bandwidth between the surface, borehole, and cross-well surveys. Thus, variable-gridbased algorithms have been adapted to reverse-time migration. Further, we introduce Lanczos filtering to ensure the stability of wavefield calculations as well as to decrease the artificial reflections that are caused due to the variable grid size. Finally, we observe that the application of this method to surface survey, borehole, and cross-well seismic data suggests improvements in the delineation of minor fractures and steeply dipping faults.     

非零偏VSP技术在油田复杂断块开发中的应用

非零VSP是一种地面激发,井中接收的地震观测技术.其信号能量强,频带宽,波场信息丰富.能够获得“三高”的地震反射信息.针对复杂断块油田开发后期的精细描述,非零VSP是一项有效的开发地震技术手段.多年来,在三维地震资料品质较差情况下,VSP是对三维地震信息的一种补充,解决了辽河油田复杂断块开发中存在的小断层、薄砂体认识不清的许多地质问题.为油田复杂断块开发提供了一种有效的技术手段.     

CDP mapping and image reconstruction by using offset VSP data

Because zero-offset VSP (Vertical Seismic Profile) data can only provide the information of rock properties and structure in the area around the Fresnel zone within the well, the scheme of VSP with offset was developed to acquire the reflection information away from the borehole in order to widen the range of VSP survey and to improve the precision of imaging.In this paper, we present a new CDP (Common Depth Point) mapping approach to image the reflecting structure by using offset VSP data. For the processing of offset VSP data, we firstly separated the up-going and down-going wave-fields from VSP data by means of F-K filtering technique, and we can calculate the mapping conditions (position and reflecting traveltime for CDP point) in homogeneous media, and then reconstruct the inner structure of the earth.This method is tested by using the offset VSP data which are used to simulate the case of super-deep borehole by means of finite-difference method. The imaged structure matches the real model very well. The results show that the method present here could accurately image the inner structure of the earth if the deviation of initial velocity model from the true model is less than 10%. Finally, we presented the imaged results for the real offset data by using this method.     

拖缆与OBN资料联合成像域最小二乘逆时偏移成像

海洋拖缆地震资料的叠前深度逆时偏移是对海底地层进行地震成像的主要方法之一.然而,在地质构造复杂区域,因拖缆长度有限,难以接收到深部高陡构造的反射波信号,导致成像效果较差.海底地震节点(OBN)资料虽然含有深部地层信号,但因OBN间距较大,偏移噪声严重.为此,本文提出拖缆与OBN资料联合的成像域最小二乘逆时偏移成像方法.该方法有机地结合了拖缆与OBN资料的优势,同时利用拖缆和OBN资料进行最小二乘逆时偏移,得到更高质量的反射率成像剖面.此外,通过在成像域计算点扩散函数来估计最小二乘反演方程的Hessian矩阵,避免了常规方法通过多次偏移和反偏移估计Hessian矩阵极其耗时的缺陷.用理论模型合成资料的测试结果,表明了本文方法的正确性及其对复杂构造成像的有效性.

     

局域化相空间中的VSP偏移成像方法(英文)

对VSP资料进行偏移成像可提高井附近地下结构的成像分辨率。本文给出了一种基于局域化相空间波场分解的VSP偏移成像方法。此方法采用了基于Gabor-Daubechies紧标架的延拓算子(G-D延拓算子)及其高频渐近形式对相空间波场进行延拓;基于局部平面假设,提出了一种局部角度域相关成像条件。合成和实际VSP资料的偏移成像结果表明,在满足渐近展开的条件下利用G-D延拓算子的高频近似式能够有效的减少计算时间;采用局部角度域相关成像条件能够在不增加计算量的同时,有效减弱VSP成像剖面上的偏移假象。     

Migration scheme for imaging offset VSP data within local phase space

The imaging of offset VSP data in local phase space can improve the image of the subsurface structure near the well. In this paper, we present a migration scheme for imaging VSP data in a local phase space, which uses the Gabor-Daubechies tight framebased extrapolator (G-D extrapolator) and its high-frequency asymptotic expansion to extrapolate wavefields and also delineates an improved correlation imaging condition in the local angle domain. The results for migrating synthetic and real VSP data demonstrate that the application of the high-frequency G-D extrapolator asymptotic expansion can effectively decrease computational complexity. The local angle domain correlation imaging condition can be used to weaken migration artifacts without increasing computation.     

扩展成像条件下的最小二乘逆时偏移

逆时偏移(RTM)是复杂介质条件下地震成像的重要手段.因受观测系统限制、上覆地层影响以及波场带宽有限等因素的影响,现行的常规RTM所采用的互相关成像条件通常对地下构造进行模糊成像.最小二乘逆时偏移(LSRTM)通过最小化线性Born近似正演数据和采集数据之间的波形差异,采用梯度类反演算法优化反射系数模型,获得的成像结果具有更高的分辨率和更可靠的振幅保真度.然而,基于波形拟合的LSRTM对背景速度模型的依赖性很强.误差太大的速度模型容易产生周波跳跃现象,导致LSRTM难以获得全局最优解.为了克服这一问题,本文基于扩展模型的思想,在线性Born近似下,推导得到RTM扩展成像条件.并基于最小二乘反演理论,提出扩展成像条件下的LSRTM方法.理论模型试算表明,本文方法不仅可以提供分辨率更高、振幅属性更为可靠的成像结果,而且能够在一定程度上消除速度误差对反演成像的影响.     

Multisource least-squares reverse-time migration with structure-oriented filtering

The technology of simultaneous-source acquisition of seismic data excited by several sources can significantly improve the data collection efficiency. However, direct imaging of simultaneous-source data or blended data may introduce crosstalk noise and affect the imaging quality. To address this problem, we introduce a structure-oriented filtering operator as preconditioner into the multisource least-squares reverse-time migration (LSRTM). The structure-oriented filtering operator is a nonstationary filter along structural trends that suppresses crosstalk noise while maintaining structural information. The proposed method uses the conjugate-gradient method to minimize the mismatch between predicted and observed data, while effectively attenuating the interference noise caused by exciting several sources simultaneously. Numerical experiments using synthetic data suggest that the proposed method can suppress the crosstalk noise and produce highly accurate images.     

变时间步长有限差分法逆时偏移

逆时偏移因其可以利用多次波和回转波等信息,不受倾角限制对构造进行成像而逐渐成为一个研究的热点.但相对极低的计算效率,成为限制其实际应用的瓶颈之一.针对该问题,本文提出了一种时变的计算范围及可变时间步长的思路,即在不同的时间段内利用不同的时间步长计算相应空间范围内的波场,从而在算法上节省大量的计算时间.该思路简单易行,本文将其应用于有限差分法逆时偏移;通过对理论模型数据进行处理,证明该方案不影响波场计算的精度,并且可以在一定程度上提高计算的效率.     

表面多次波最小二乘逆时偏移成像

使用相同的炮记录,多次波偏移能提供比反射波偏移更广的地下照明和更多的地下覆盖但是同时产生很多的串声噪声.相比传统逆时偏移,最小二乘逆时偏移反演的反射波成像结果具有更高的分辨率和更均衡的振幅.我们主要利用最小二乘逆时偏移压制多次波偏移产生的串声噪声.多次波最小二乘逆时偏移通常需要一定的迭代次数以较好地消除串声噪声.若提前将一阶多次波从所有阶数的多次波中过滤出来,使用相同的迭代次数,一阶多次波的最小二乘逆时偏移能够得到具有更高信噪比的成像剖面,而且能够提供与多次波最小二乘逆时偏移相似的有效地下结构成像.     

数据自相关多次波偏移成像

在常规偏移方法中一般都需要压制地震数据中的多次波,仅利用一次波信息成像,把自由表面反射的多次波视为噪声,但是在多次波中也包含着地下结构信息,应该将其充分利用到成像中来.事实上,已经有不少成像方法试图利用多次波信息,但是大部分方法都需要对多次波进行预测.本文提出了基于傅里叶有限差分偏移算子的数据自相关偏移方法.在这种偏移方法中,对含有一次波和多次波的地震数据,分别进行下行和上行延拓,然后直接利用常规的互相关成像条件成像.由于波场延拓采用了傅里叶有限差分算子,其计算效率高,能够很好地对复杂介质中的地震数据进行延拓.在数值试验中,使用了一个含散射点的三层模型和Marmousi模型.合成数据测试结果表明,这种方法可以对更大范围的地下构造成像,比常规的只利用一次波的傅里叶有限差分法照明度更好,并且在浅层可以提供更高的分辨率.我们提出的数据自相关策略易于实现且避免了繁杂的多次波预测,这对于复杂地下构造成像可能有着重大意义.     

三维VSP数据高效偏移成像的超道集方法

当前的三维VSP地震数据偏移成像实现都是在共炮点道集或共检波点道集中逐个道集循环进行的,计算效率相对较低.根据三维VSP观测系统中炮点和检波点布置的特殊性和地震波场满足线性叠加的特性,本文提出了一种三维VSP数据的高效偏移成像方法,即首先通过对三维VSP共接收点道集进行地震数据的广义合成得到一种超道集,然后在共接收点道集的波场深度外推过程中逐步应用多震源波场对超道集进行偏移成像,即利用一次波场深度外推循环完成对所有共检波点道集数据的偏移成像.通过三维VSP模型数据与实际地震数据的偏移成像试验验证了这种高效的超道集偏移成像方法可取得与常规共检波点道集相当的偏移成像效果,还具有极高的计算效率,其计算量与单个共检波点道集的偏移成像计算量相当.     

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.     

横向各向同性介质拟声波方程及其在逆时偏移中的应用

地下岩石的速度各向异性影响地震波的传播与成像.横向各向同性(TI)介质为最普遍的等效各向异性模型.引入TI介质拟声波方程可以避免复杂的弹性波方程求解以及各向异性介质波场分离,以满足对纵波成像的实际需要.本文从垂直横向各向同性(VTI)介质弹性波方程出发,推导出正应力表达的拟声波方程以及相应的纵波分量的表达式,进而分析从频散关系得到的拟声波方程的物理意义,而后将拟声波方程扩展到更一般的倾斜横向各向同性(TTI)介质中.波前快照与群速度平面的对比验证了拟声波方程可以很好地近似描述qP波的运动学特征.在此基础上,将拟声波方程应用在逆时偏移中并与其特例声波近似方程进行对比,讨论了计算效率、稳定性等实际问题.数值试验表明VTI介质情况下采用声波近似方程可以提高计算效率,而TTI介质qP-qSV波方程则在效率相当的情况下可以保证稳定性.SEG/HESS模型和逆冲模型逆时偏移试验验证了本文TI介质拟声波方程的实用性.     

基于逆散射成像条件的最小二乘逆时偏移

最小二乘逆时偏移（LSRTM）相对于常规逆时偏移（RTM）具有分辨率更高、振幅更准确、噪音更少等优势,可以对复杂的地质构造进行有效的成像.这种迭代更新反演成像方法十分依赖目标函数的梯度质量和计算效率.当地质模型中存在强反射界面或者记录中存在折射波时,基于常规互相关成像条件（CCC）的最小二乘逆时偏移梯度会包含很强的低频噪音,从而使反演的收敛速度和成像质量降低.为此,本文在最小二乘逆时偏移的梯度中引进了逆散射成像条件来压制这种低频噪音,并以此提出基于逆散射成像条件（ISC）的最小二乘逆时偏移方法.数值模拟结果表明,两者计算耗时基本一致,但逆散射成像条件能高效压制梯度中的低频噪音,从而使反演过程中收敛加速,成像质量得到显著提高.

     

Kirchhoff型偏移反偏移串联地震数据炮检距转换技术

零炮检距数据在海洋地震资料处理中有很多优势和用途,然而,受海洋水平拖缆地震采集作业方式的限制,接收数据的最小炮检距一般在200 m左右,小于该炮检距的数据是无法直接获得的.通常的做法是通过对较大炮检距数据进行动校,通过外推来变相获得零炮检距（包括小炮检距）数据,其外推的精度会受到地震资料信噪比、动校正速度的精度等因素影响,并且保幅性较差.本文通过一种基于Kirchhoff真振幅偏移和反偏移串联的技术,在反偏移过程中改变观测系统,有效实现了大炮检距反射地震数据向零炮检距（包括小炮检距）数据之间的转换,且很好地保持了零炮检距（包括小炮检距）数据的振幅特性.同时,经偏移-反偏移串联处理后,有效压制了地震数据中的随机噪声,地震资料信噪比和成像精度均得到显著提高.