波路径偏移压制层间多次波的理论与应用

消除层间多次波是地震勘探资料处理研究领域的难题,尤其对于实际资料的处理,到目前为止还很难找到一种完全有效的方法. 本文给出了仅对一次波成像既波路径偏移方法压制层间多次波方法,在共炮道集和共检波点道集分别计算炮点射线的入射角和检波点射线的出射角,由此计算的角度作为射线追踪的初始角度,计算地震波射线的传播路径. 结合由程函方程计算的走时表,判断偏移范围是反射波还是多次波. 在前期偏移过程压制多次波的理论研究基础上,本文主要研究波路径偏移消除多次波的应用部分. 为了进一步说明效果的有效性,计算了在单炮和共成像点道集压制层间多次波,给出了实际资料的压制多次波的偏移结果.     

基于波射线路径偏移压制多次波

波射线路径压制多次波的反射波成像是在偏移过程去除多次波同时仅对反射波成像.通过在共炮道集和共检波点道集分别计算炮点射线的入射角和检波点射线的出射角计算射线的路径.从炮点入射的射线与从检波点出射的射线的交点形成的走时,若等于观测走时,可以判断此条射线是反射波;反之,若不相等,则是多次波.数值实验表明此方法可以有效地去掉由于多次波能量产生的假成像点和压制多次波,因此界面可以正确归位,同时去掉由于多次波引起的假成像位置.     

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.     

基于逆时偏移的井间地震角道集提取方法

井间地震角道集是地震资料偏移成像和地震资料解释的重要资料,在井间地震成像速度建模中有重要用途.针对井间地震观测系统的特殊性,研究了井间地震角道集提取方法.考虑到井间地震记录中包含上行反射波和下行反射波,从逆时偏移方程出发,推导了井间地震观测系统下的局部偏移距成像点道集提取公式,进而给出了角度计算公式和角道集提取流程.基于模型数据测试在速度正确时得到了拉平的共成像点道集,测试了速度误差对井间共成像点道集的影响,实际资料试处理也得到了较好的效果,表明本方法是合理可行的,为后续的速度分析等地震数据处理与解释工作奠定了基础.     

井间地震逆高斯束共反射点叠加成像（英文）

为了解决地下复杂微小构造的精细勘探问题,使用基于高斯射线束理论的逆高斯束叠加成像方法对井间地震反射波进行成像研究。井间地震常规射线类叠加成像方法由于覆盖次数受到限制,构造复杂区精细成像质量欠佳,而以波动方程为基础的井间地震偏移方法的成像时效性不高。本文方法借鉴高斯束合成地震记录的思想,将共炮集地震数据逆高斯束分解成共反射点道集数据,然后选取合适的面元进行共反射面元数据叠加,实现了井间地震逆高斯射线束共反射点叠加。与传统的VSP-CDP叠加成像方法相比,成像范围更加广泛,且适应复杂地质构造。该方法不仅能够对二维井间地震勘探资料进行成像,针对三维井间地震资料采用基于宽线处理思路的逆高斯束叠加成像方法仍可以处理复杂构造及斜井成像问题。理论模型及实际资料试算验证了本文研究方法的有效性与稳健性。     

基于逐段迭代射线追踪的井间地震观测系统设计方法

为了有效改善井间地震资料的成像范围及精度,同时节约野外采集的成本,并为井间地震复杂波场分离处理提供理论依据,本文提出逐段迭代射线追踪方法对井间地震观测系统进行设计及优化处理.通过分析井间距、炮检点位置变化以及激发与接收排列方式对勘探目标覆盖次数及成像范围的影响,确定适用于研究区的观测系统设计方案.同时利用正演模拟的波场与实际波场进行对比识别井间地震有效波场,为井间地震波场分离工作提供理论依据.模型及实际资料试算表明,本文研究方法能够快速、准确地进行井间地震观测系统方案设计,指导井间地震波场分离工作,为井间地震野外数据采集及处理提供技术保障.     

基于双曲线校正的偏移距VSP速度分析

本文引入了一种VSP速度估算方法——基于双曲线校正的VSP速度分析方法,它将VSP记录沿反射波射线路径按时间外推成地面地震记录,然后利用上行波,按地面双曲线公式,给定一系列叠加速度,在共炮点道集内进行速度扫描,制作叠加速度谱,然后根据动校正结果的好坏,来估算地层的均方根速度.这种方法与常规的利用下行直达波计算速度相比,可以获取视观测井段以下的地层速度,并且获取的速度与地面地震的叠加速度一致,有机地将VSP与地面地震结合起来.     

井间透射-反射波场分离方法及应用

近十几年来,井间地震在石油勘探领域发挥着重要作用.然而井间地震波极其复杂,给同相轴拾取、层析成像、偏移成像等工作带来了困难.因此,波场分离成为井间地震数据处理的一项重要内容.目前,不少学者研究了井间上下行波分离,纵横波分离等多种方法,但尚未出现相关文献研究透射波和反射波的分离方法.本文根据井间透射波和反射波在不同道集(共炮点集或共接收点集)中视速度极性的差异,首次提出了一种"透射.反射"波场分离方法.该方法首先在不同道集中利用τ-p变换进行视速度分离,得到反射上行波、反射下行波、透射上行波、透射下行波四个波场,然后选择对应的波场叠加,从而得到透射波和反射波.其中,透射波为井间层析成像提供了相对清晰的初至同相轴,尤其是横渡初至同相轴,以便进行到时提取;所得反射波为井中偏移成像提供了可靠的反射波数据,比人工切除透射波方法更为准确有效.本文通过理论模型试验和实际数据处理,证明了该方法的有效性和实用性.此外,在本文基础上,再进行纵横波分离处理可以得到更多的波场分量,为井间成像提供更有效的数据.     

叠前地震数据的平面波深度偏移法

提出了一套基于平面波分解的波动方程叠前地震数据深度偏移方法. 通过对共炮点道集和共偏移距道集地震数据的平面波分解，分别得到适用于单平方根波场外推方程和双平方根波场外推方程的共ps（炮点坐标平面波参数）平面波道集和共ph（偏移距坐标平面波参数）平面波道集. 在对共炮点道集和共偏移距道集地震数据的平面波分解时，不需要进行通常意义下的τ p变换计算. 通过对共ps平面波道集和共ph平面波道集的偏移效果对比，我们认为在速度弱横向变化介质中，两种平面波道集偏移方法的效果相当，但对于速度强横向变化介质，共ps平面波道集偏移方法的效果要优于共ph平面波道集偏移方法. 在计算效率方面，共ps平面波道集偏移方法与共ph平面波道集偏移方法基本相同.     

基于共姿态道集的静校正方法

静校正问题是地震勘探的关键问题,直接影响地震勘探精度和准确性.实际地震采集过程中,当在相同接收点位置上不同时间内插拔布设了不同的检波器时,对于目前基于地表一致性理论假设的基准面静校正和剩余静校正,以及非地表一致性剩余静校正都不具备适用条件.为解决这一问题,本文提出了基于共姿态道集的静校正方法,将相同接收点位置上不同时间布设的检波点所接收的地震数据抽成不同的共姿态道集,在共姿态道集内实施地表一致性静校正;当某接收点位置上具有若干个共姿态道集时,该接收点位置上可能会存在多个检波点静校量;炮点静校问题仍然采用地表一致性静校正方法解决.该方法解决了同一接收点位置上不同共姿态道集之间的非地表一致性静校正问题,同时也解决了全区的检波点和炮点的地表一致性静校正问题,在实际数据应用效果明显.     

井间地震数据直达波走时层析成像

本文利用矢量射线追踪正演模拟技术计算地震波直达波传播的路径及走时,进而利用射线走时及路径的内插,发展了弯曲射线迭代反演技术.该方法可用来重建井间地层的速度图像.基于所发展的方法,我们对较为复杂的典型地质模型进行了井间速度重建.结果表明该方法是一项快速、高精度的走时层析成像技术.     

井间地震物理模拟研究

井间地震资料具有极高的分辨率,但是,其波场十分复杂,特别是有效一次反射波场能量较弱,且往往被管波等强相干干扰淹没,波场的识别与分离难度较大.地震物理模拟技术是认识复杂地震波场的有效手段.我们通过单一地质体模型、复杂地质体模型和真实井间模拟模型等多种逼真地质模型的物理模拟,揭示了井间地震观测下直达波、透射波、反射波、折射波,多次波和导波等各类波型的特征.物理模拟试验表明,在炮检域平面上分析直达波的信噪比与能量分布,可以使处理人员对旅行时的误差有更直观的认识.所以识别初至与拾取旅行时间时,不仅要在共震源点道集(CSG)上分析拾取,而且还要在共炮检距道集(COG)上分析拾取,这样就提高了直达波识别的可靠性与拾取时间的精度.     

起伏层状介质中曲线网格有限差分法与射线法波场模拟对比研究

针对处理起伏地表(或含地下不规则波阻抗界面)条件下发展起来的地震波场数值模拟算法的模拟结果与解析解(大多数情形下无法得到)无法进行对比,且其有效性和正确性难以验证的情况,本文提出了一种可以相互验证波场数值模拟结果与射线追踪数值模拟结果的正确性和有效性的佐证方法,验证了参考射线追踪法.其中,波场数值模拟中采用曲线网格DRP/opt MacCormack有限差分法,射线追踪模拟则采用分区多步三角网格最短路径算法.通过系统对比上述两种方法得到的波场快照、单炮地震记录,以及合成理论地震图的结果显示,本方法相互作证了两种方法所得结果的正确性和有效性.双层和三层起伏层状模型的对比分析结果表明,这种方法不但可以加深理解地震波在复杂介质中的传播规律,同时射线法的引入为清晰识别和标定地震波场数值模拟中各种不同震相提供了一种便捷的途径.      

井孔高分辨率Radon变换算子研究

本文针对井间和3D VSP波场的线性特征,研究井孔地震波场线性高分辨率Radon变换算子,用于井孔地震波场分析与纵横波分离.在Radon变换原理分析基础上,采用基于柯西分布的高分辨率线性Radon变换对井孔数据进行Radon变换,其间通过对离散倾角叠加算子求取的研究,及对影响Radon能量收敛的重要参数阻尼因子算法的改进,使数据在Radon域以能量团的形式呈现,得到很好的收敛效果,基本解决了Radon域数据的一定程度的拖尾现象,消除了各能量团之间的平滑效应,采用柯西分布来规则化数据,提高了Radon域的分辨率,Radon域能量也收敛到一个点上,有利于上下行波或纵横波波场分离.最后通过反演结果和模型试算验证了该方法的可行性和稳定性.     

线性同相轴波场分离的高分辨率τ-p变换法

基于最小二乘τ-p变换和τ-p域模型稀疏分布的假设，本文给出高分辨率τ-p变换的推导及其模型空间域的离散采样公式，同时给出了保振幅线性同相轴波场分离的算法流程.在求解本文给出的高分辨率τ-p正变换时，由于待求解的矩阵不具备最小平方法所具有的Toeplitz结构，故采用Cholesky分解法进行计算.本文模拟了井间地震和阵列声波测井中的Stoneley上下行波的分离算法过程，高分辨率正反τ-p变换且滤波所得结果显示本文算法误差小和保振幅的特点.对于在τ-p域距离很近或时间域同相轴近于水平的线性波场，高分辨率算法的聚焦作用使得所分离波场畸变小，体现本文算法精度高的优点.理论模型试算表明本文给出的高分辨率τ-p变换线性波场分离算法具有稳定性、精度高和保振幅的特点.     

时间二阶积分波场的全波形反演

通过对波场的时间二阶积分运算以增强地震数据中的低频成分,提出了一种可有效减小对初始速度模型依赖性的地震数据全波形反演方法—时间二阶积分波场的全波形反演方法.根据散射理论中的散射波场传播方程,推导出时间二阶积分散射波场的传播方程,再利用一阶Born近似对时间二阶积分散射波场传播方程进行线性化.在时间二阶积分散射波场传播方程的基础上,利用散射波场反演地下散射源分布,再利用波场模拟的方法构建地下入射波场,然后根据时间二阶积分散射波场线性传播方程中散射波场与入射波场、速度扰动间的线性关系,应用类似偏移成像的公式得到速度扰动的估计,以此建立时间二阶积分波场的全波形迭代反演方法.最后把时间二阶积分波场的全波形反演结果作为常规全波形反演的初始模型可有效地减小地震波场全波形反演对初始模型的依赖性.应用于Marmousi模型的全频带合成数据和缺失4Hz以下频谱成分的缺低频合成数据验证所提出的全波形反演方法的正确性和有效性,数值试验显示缺失4Hz以下频谱成分数据的反演结果与全频带数据的反演结果没有明显差异.     

高保真VSP波场分离方法研究

三维VSP资料中,各种不同类型的波混杂一起形成复杂的波场.因此,波场分离是三维VSP数据处理关键的第一步.从不同波场的偏振方向和传播方向之差异着手,提出了一种高保真的VSP波场分离方法.首先通过射线追踪和偏振滤波的结合,把复杂波场(分解为简单波场;然后根据简单波场中不同波的传播方向截然相反的特点,进行方向滤波,达到波场分离的目的.实际数据处理表明,与常规波场分离方法相比,本方法大大降低了混波作用以及由此而生的波形畸变.     

一种改进的地震反射层析成像方法

针对复杂介质的地震反射走时层析成像存在数据拾取困难问题,本文提出了一种新的地震反射层析成像速度模型建立方法,该方法用速度和地震射线走时描述模型,用地震反射波走时、地震波在源点和接收点处的传播方向信息反演模型.为提高反演的稳定性和计算效率,引入了Hamilton函数描述射线,在相空间计算反演所需的射线路径和目标函数对模型参数的导数,对理论模型和实际地震资料进行了试算,试算表明该方法对复杂介质具有较强的适应能力.     

基于改进线性Radon变换的井孔地震上下行波场分离方法

反射波场分离是井孔地震资料处理中极其重要的一个环节,波场分离的质量直接影响成像结果的精度.不管是VSP还是井间地震资料,其反射波时距曲线都近似直线型,根据这一特征,本文提出一种改进的线性Radon变换方法来进行井孔资料的反射波上下行波场分离.该方法基于频率域线性Radon变换,通过引入一个新的变量λ来消除变换算子对频率的依赖性,避免了求取每一频率分量对应的不同变换算子,显著降低了计算成本;文中在求解该方法对应的最小二乘问题时,引入了发展较为成熟的高分辨率Radon变换技术来进一步提高波场分离的精度.采用本文方法进行井孔地震资料的上下行波场分离可以在保证分离精度的前提下有效地提高计算效率.根据上下行波在λ-f域内分布的特殊性,设计简单的滤波算子就可实现上下行波场的分离.最后通过合成数据试算以及实际资料处理（VSP数据和井间地震数据）验证了该方法的可行性和有效性.