再论地震数据偏移成像

利用地震波正向传播方程对属于波形线性反演问题近似求解方法的地震数据偏移成像进行重新推导,得到了适合散射地震数据的散射偏移成像方法和适合反射地震数据的反射偏移成像方法.以地震波传播的散射理论为出发点,首先根据描述一次散射波正向传播的线性方程研究建立散射地震数据的偏移成像方法理论;利用高频近似对产生散射波场的地下速度扰动函数的空间变化进行近似,推导出地下反射率函数,再由散射波传播方程推导出基于反射率函数的反射波传播方程,然后根据描述一次反射波正向传播的线性方程研究建立反射地震数据的偏移成像方法理论.本文指出和修正了Claerbout偏移成像方法中的不足,提出的地震数据偏移成像方法是对当前偏移成像方法理论的完善,使反射地震数据偏移成像具有了更坚实的数学物理理论基础,得到的偏移成像结果相位正确、位置准确、分辨率提高.     

广义地震数据合成及其偏移成像

根据地震波场的线性叠加原理,提出了对地震共炮道集及其震源进行线性叠加的一般方案——广义地震数据合成的方法.利用这个方法,可以根据不同的地质情况和要求得到各种不同的人工合成地震数据道集和震源,如平面波数据道集和震源、局部平面波（束）数据道集和震源以及面向目标的人工合成地震数据道集和震源.对于人工合成地震数据道集的偏移成像可应用单平方根方程实现.不同的合成地震数据道集具有不同偏移成像特性：平面波数据道集具有很高的计算效率,局部平面波数据道集具有很好的方向性,面向目标的合成地震数据道集具有很好的面向目标特性.     

井间地震数据的波动方程偏移成像

针对井间地震数据成像技术的一些缺陷并根据井间地震数据的特点,利用井间上、下行反射波信息,提出了一种基于波动方程的井间地震反射波偏移成像技术,该技术既考虑了井间地震数据的运动学特征(时间信息),又考虑了动力学特征(振幅信息).以PC机集群为计算平台,Linux为操作系统,设计了井间地震炮域波动方程偏移成像并行计算流程,并且在64位联想机群上用井间模型数据和某油田的实际数据对该技术和计算流程进行了测试和试处理,试验结果表明成像方法和并行算法正确、实用且计算效率高.     

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.     

地震照明叠前深度偏移方法综述

对地震照明叠前深度偏移的基本概念、实现方法进行了分类和阐述.地震照明叠前深度偏移是通过对震源和炮记录进行合理的选择和合成,从而进行地震照明成像的一种有效方法.其可以分为平面波偏移和小束波偏移.理论模型的处理效果证明地震照明叠前深度偏移成像技术有很高的计算效率,并且还可以提高地下特定目标的成像质量.     

波动方程地震偏移成像方法的现状与进展

综述了波动方程地震偏移成像方法研究的现状，指出了各种算法的问题和解决方案；给出了相空间小波分析步进算法偏移成像以及保幅保结构李群算法偏移成像的最新进展；对波动方程偏移成像发展趋势进行展望。     

地震数据的反射波动方程最小二乘偏移

基于反射波动方程,本文提出了一种估计地下反射率分布的地震数据最小二乘偏移方法.高频近似下,非齐次的一次反射波动方程的源项是由反射率与入射波场的时间一阶导数相互作用产生的.根据反射波动方程,利用线性最小二乘反演方法由地震反射数据重建出地下产生反射波的反射源,再结合波场正演计算出的地下入射波场,得到地下反射率分布的估计.在地下反射源的线性最小二乘反演重建中,我们采用迭代求解方法,并以地震波的检波器单向地下照明强度作为最小二乘优化问题中Hessian矩阵的近似.

     

地震偏移成像不确定性分析初探

勘探地球物理领域存在大量宏观动力学过程的物理数学表达及尚待深入探索的不确定性事实,其中一类是源自对偶量的不可交换性或不可对易性.本文从地震偏移成像中的不确定性分析入手,探讨偏移成像中受到波场延拓过程不确定性的影响.文中给出了若干深度偏移算法对Marmousi模型的偏移不确定度分布表达及图像显示;文中还对若干波场延拓方法,从不确定性估计的角度进行了比较.笔者认为对应用技术领域中的宏观不确定性分析,将有益于深化对宏观动力学过程的理性认识,也为偏移算法评价提供一种途径;重要的是,进行不确定性分析将有利于把握所用偏移算法的不确定度分布,继而有针对性地采取相应的改善措施,以期提高算法的整体确定性程度.     

地震干涉偏移在随钻地震资料处理中的应用

地震干涉偏移是新发展起来的地震成像方法,它是在地震干涉理论基础上进行的成像处理.地震干涉偏移不需要速度模型,算法快捷,能够解决某些特殊条件下的地震成像问题,具有消除震源子波影响和提高分辨率的优点.本文结合实际工区F158随钻地震资料,通过反褶积干涉处理,得到高分辨率高信噪比的记录,然后进行了干涉偏移成像.通过与实际地震...     

共偏移距道集平面波叠前时间偏移与反偏移

在Dubrulle提出的共偏移距道集频率波数域叠前时间偏移的基础上,提出了共偏移距道集频率波数域叠前时间偏移与反偏移一对共轭算子.讨论了该对算子的变孔径实现过程.并把该对共轭算子串连起来实现了叠前地震数据的规则化处理.指出最小二乘意义下的叠前地震数据规则化会得到更好的效果.v(z)介质模型和Marmousi模型的数值试验结果表明,方法理论正确、有效.     

Point‐spread functions for interferometric imaging

Interferometric redatuming is a data‐driven method to transform seismic responses with sources at one level and receivers at a deeper level into virtual reflection data with both sources and receivers at the deeper level. Although this method has traditionally been applied by cross‐correlation, accurate redatuming through a heterogeneous overburden requires solving a multidimensional deconvolution problem. Input data can be obtained either by direct observation (for instance in a horizontal borehole), by modelling or by a novel iterative scheme that is currently being developed. The output of interferometric redatuming can be used for imaging below the redatuming level, resulting in a so‐called interferometric image. Internal multiples from above the redatuming level are eliminated during this process. In the past, we introduced point‐spread functions for interferometric redatuming by cross‐correlation. These point‐spread functions quantify distortions in the redatumed data, caused by internal multiple reflections in the overburden. In this paper, we define point‐spread functions for interferometric imaging to quantify these distortions in the image domain. These point‐spread functions are similar to conventional resolution functions for seismic migration but they contain additional information on the internal multiples in the overburden and they are partly data‐driven. We show how these point‐spread functions can be visualized to diagnose image defocusing and artefacts. Finally, we illustrate how point‐spread functions can also be defined for interferometric imaging with passive noise sources in the subsurface or with simultaneous‐source acquisition at the surface.     

VSP地震干涉成像及应用研究

受井中检波器串级数局限,垂直地震剖面（VSP）反射波成像范围窄,且不能对井中最浅接收点上方区域有效成像.虽然多次波成像能扩大成像范围,但在实际应用中尚有诸多困难和挑战.本文根据Wapenaar的地震干涉理论,基于上下行波场分离技术,研发了VSP地震干涉成像方法.该方法将VSP自由表面多次波重建为在地表震源位置激发（虚震源）接收的拟地面地震反射波,然后偏移成像,以达到对多次波间接成像的目的.通过数值模型实验,测试了VSP干涉成像的极限分辨率,并讨论了主要采集参数的影响,结果表明：该方法的垂向和水平极限分辨率分别达约10 m和20 m,且能分辨深度达6500 m处的50 m×100 m溶洞;采用12至24道井中检波器串采集的VSP资料,其干涉成像结果显著优于VSP反射波成像,与相应的地面地震成像效果相当.将本文方法应用于新疆地区采集的VSP资料,结果表明：与VSP反射波成像相比,成像同相轴更加连续,成像范围显著扩大;与地面地震成像相比,成像结果相当,尤其在浅中部甚至更好.新方法不仅无需进行井中接收点静校正,且能显著增大成像范围,有利于成像同相轴的追踪对比、地震属性提取和地质解释,尤其对中国新疆地区深部缝洞型储层的成像,具有广泛的实际应用前景.

     

Seismic interferometry experiment in a shallow cased borehole using a seismic vibrator source‡

We present the results of a seismic interferometry experiment in a shallow cased borehole. The experiment is an initial study for subsequent borehole seismic surveys in an instrumented well site, where we plan to test other surface/borehole seismic techniques. The purpose of this application is to improve the knowledge of the reflectivity sequence and to verify the potential of the seismic interferometry approach to retrieve high‐frequency signals in the single well geometry, overcoming the loss and attenuation effects introduced by the overburden. We used a walkaway vertical seismic profile (VSP) geometry with a seismic vibrator to generate polarized vertical and horizontal components along a surface seismic line and an array of 3C geophones cemented outside the casing. The recorded traces are processed to obtain virtual sources in the borehole and to simulate single‐well gathers with a variable source‐receiver offset in the vertical array. We compare the results obtained by processing the field data with synthetic signals calculated by numerical simulation and analyse the signal bandwidth and amplitude versus offset to evaluate near‐field effects in the virtual signals. The application provides direct and reflected signals with improved bandwidth after vibrator signal deconvolution. Clear reflections are detected in the virtual seismic sections in agreement with the geology and other surface and borehole seismic data recorded with conventional seismic exploration techniques.     

高速列车移动震源地震记录

地球上的环境噪声作为被动震源已被用于地球内部结构研究,在地球科学与工程方面取得了良好的应用效果.随着人类活动频繁加剧,由移动交通工具产生的交通噪声,已经成为一种特别需要关注的环境噪声被动震源.高速运行列车产生的交通噪声,相比其他交通噪声能量强,连续稳定,并且具有可重复性,特别是近十几年来,中国高速铁路发展迅速,形成了覆盖中国大陆的高速铁路网络,为大范围、长期观测高速列车产生的交通噪声并研究其应用提供了基础.我们利用地震勘探检波器,分别采集高速列车运行产生的地震记录以及相同位置无高速列车运行的环境噪声,对地震记录信号以及环境噪声进行了频谱分析以及地震波干涉等处理.频谱分析结果显示,高速列车运行产生的地震信号能量约是环境噪声能量的10³倍,而地震信号频率成分与高速列车运行速度相关.我们分别对高速列车运行产生的地震信号与环境噪声进行了地震波干涉处理,重建出地震初至波以及续至波信息,经过初步分析,重建的初至波地震波场揭示了地表地震波传播特征,而续至波波场十分复杂.高速列车作为一种移动被动震源产生的地震记录具有应用潜力.     

基于虚源估计的复杂上覆地层下地震相干成像

在上覆地层比较复杂的情况下,常规地震勘探方法常常难以得到好的成像.本文研究了基于地震相干避开复杂上覆地层对地震波的影响,利用VSP数据估计地震虚源直接对目的地层进行成像的方法.在地震相干成像过程中,震源子波对分辨率有比较大的影响,尤其是存在薄层的条件下,两个非常近的反射同相轴将无法辨认.利用估计出虚源地震子波的性质,对该子波进行整形压制其旁瓣,从而提高成像的分辨率.针对典型模型的数值试验结果表明,对于复杂上覆地层情形,通过从VSP数据估计的虚源数据能够较好的对目的地层进行成像.     

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.     

Seismic interferometry by tangent‐phase correction

We present a modified interferometry method based on local tangent‐phase analysis, which corrects the cross‐correlated data before summation. The approach makes it possible to synthesize virtual signals usually vanishing in the conventional seismic interferometry summation. For a given pair of receivers and a set of different source positions, a plurality of virtual traces is obtained at new stationary projected points located along the signal wavefronts passing through the real reference receiver. The position of the projected points is estimated by minimizing travel times using wavefront constraint and correlation‐signal tangent information. The method uses mixed processing, which is partially based on velocity‐model knowledge and on data‐based blind interferometry. The approach can be used for selected events, including reflections with different stationary conditions and projected points with respect to those of the direct arrivals, to extend the interferometry representation in seismic exploration data where conventional illumination coverage is not sufficient to obtain the stationary‐phase condition. We discuss possible applications in crosswell geometry with a velocity anomaly and a time lapse.     

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.     

Poststack diffraction imaging using reverse‐time migration

We propose a method for imaging small‐scale diffraction objects in complex environments in which Kirchhoff‐based approaches may fail. The proposed method is based on a separation between the specular reflection and diffraction components of the total wavefield in the migrated surface angle domain. Reverse‐time migration was utilized to produce the common image gathers. This approach provides stable and robust results in cases of complex velocity models. The separation is based on the fact that, in surface angle common image gathers, reflection events are focused at positions that correspond to the apparent dip angle of the reflectors, whereas diffracted events are distributed over a wide range of angles. The high‐resolution radon‐based procedure is used to efficiently separate the reflection and diffraction wavefields. In this study, we consider poststack diffraction imaging. The advantages of working in the poststack domain are its numerical efficiency and the reduced computational time. The numerical results show that the proposed method is able to image diffraction objects in complex environments. The application of the method to a real seismic dataset illustrates the capability of the approach to extract diffractions.