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.     

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.     

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。     

叠前纵波和转换波地震资料Q值提取及反Q滤波(英文)

纵波和转换波联合的多波地震勘探技术是解决复杂油气勘探的有效技术,提高转换波的分辨率是其关键问题之一。影响转换波分辨率的主要原因是地层对地震波的吸收,有效地计算地层Q值、消除地层吸收对转换波传播的影响,是提高转换波分辨率的关键。本文提出了从叠前转换波道集中估算横波Q值的方法,并利用沿射线路径的波场延拓,将一种稳定有效的反Q滤波方法应用到叠前共炮点纵波和转换波道集的衰减补偿中。模型资料结果表明,本文提出的估算转换横波Q值的方法精度较高;模型资料和实际资料的吸收补偿结果表明,此稳定全反Q滤波能有效地提高叠前纵波和转换波资料的分辨率。     

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.     

面炮叠前深度偏移与控制照明技术

基于波场延拓的叠前深度偏移是实现复杂构造地质体成像的最可靠方法,但存在着计算量大、对观测系统适应性差等缺点。面炮偏移是波动方程实现精确叠前成像的另一类方法,具有较高的计算效率,不存在偏移孔径问题,而且可以通过控制照明方法,解决平面波在目标区域的能量补偿问题。本文采用面炮成像技术进行叠前深度偏移成像,通过对面炮震源下行波场的质量控制以及射线参数的个数和范围的选取,以达到最佳的成像效果。采用不同深度点上的控制照明技术,较大地提高了目标地层的成像精度。数据实验表明面炮成像技术是一种快速有效的方法,其成像精度与单平方根算子的共炮点道集偏移和双平方根算子的共中心点道集偏移相当,但在计算速度上要快得多,而且易于并行计算。     

基于单程波方程的角度域保幅偏移(英文)

传统叠前深度偏移只能够提供地下的构造信息,但工业界在需要构造信息的同时还要与地下界面反射系数成比例的振幅信息。最近几年,基于单程波方程的保幅叠前深度偏移算法有了一定的发展,但是,基于炮域、单程波的保幅型叠前深度偏移必须应用反褶积型的成像条件,这种成像条件在构造复杂、速度变化剧烈的地区会出现不稳定现象。基于角度域的保幅深度偏移克服了这一不稳定性缺点的同时,还域的保幅深度偏移,模型和实际资料的试算分析验证该思路方法的正确性和有效性。     

Wave‐equation migration with dithered plane waves

Wave‐equation based shot‐record migration provides accurate images but is computationally expensive because every shot must be migrated separately. Shot‐encoding migration, such as random shot‐encoding or plane‐wave migration, aims to reduce the computational cost of the imaging process by combining the original data into synthesized common‐source gathers. Random shot‐encoding migration and plane‐wave migration have different and complementary features: the first recovers the full spatial bandwidth of the image but introduces strong artefacts, which are due to the interference between the different shot wavefields; the second provides an image with limited spatial detail but is free of crosstalk noise. We design a hybrid scheme that combines linear and random shot‐encoding in order to limit the drawbacks and merge the advantages of these two techniques. We advocate mixed shot‐encoding migration through dithering of plane waves. This approach reduces the crosstalk noise relative to random shot‐encoding migration and increases the spatial bandwidth relative to conventional plane‐wave migration when the take‐off angle is limited to reduce the duration of the plane‐wave gather. In turn, this decreases the migration cost. Migration with dithered plane waves operates as a hybrid encoding scheme in‐between the end members represented by plane‐wave migration and random shot‐encoding. Migration with dithered plane waves has several advantages: every synthesized common‐source gather images in a larger aperture, the crosstalk noise is limited and higher spatial resolution is achievable compared to shot‐record migration, random shot‐encoding and linear shot‐encoding, respectively. Computational cost is also reduced relative to both random and linear shot‐encoding migration since fewer synthesized common‐source gathers are necessary to obtain a high signal‐to‐noise ratio and high spatial resolution in the final image.     

振幅保真的单程波方程偏移理论

本报告综述了近年来发展起来的真振幅单程波方程偏移理论,对各种基于单程波方程的偏移振幅作出了系统的分析介绍.为了得到正确的偏移振幅,叠后偏移之前必须进行球面扩散校正.但是,作为叠后相位移偏移算法的推广,Dubrulle氏的共炮检距偏移除了零炮检距和平层两种特例外,它不能给出正确的偏移振幅.通过分析,我们发现传统的单程波单炮偏移不是保振幅算法.利用真振幅单程波方程分解和校正地表的初值条件,我们可以将常规偏移方法改造为真振幅算法并且证明在高频渐近的意义下,新方法的偏移振幅等价于Kirchhoff反演的结果.进一步研究发现可以利用单平方根算子和双平方根算子输出真振幅共反射角剖面.我们的分析指出,这时正确的成像条件为乘积pUp*D.与真振幅共炮偏移所需的商型成像条件pU/pD相比,共反射角偏移的计算稳定性大为改善并且在实际地震资料处理中有重要的应用.     

Double plane‐wave reverse‐time migration

We develop a new time‐domain reverse‐time migration method called double plane‐wave reverse‐time migration that uses plane‐wave transformed gathers. Original shot gathers with appropriate data acquisition geometry are double slant stacked into the double plane‐wave domain with minimal slant stacking artefacts. The range of plane‐wave components needed for migration can be determined by estimating the maximum time dips present in shot gathers. This reduces the total number of input traces for migration and increases migration efficiency. Unlike the pre‐stack shot‐profile reverse‐time migration where the number of forward propagations is proportional to the number of shots, the number of forward propagations needed for the proposed method remains constant and is relatively small even for large seismic datasets. Therefore, the proposed method can improve the efficiency of the migration and be suitable for migrating large datasets. Double plane‐wave reverse‐time migration can be performed for selected plane‐wave components to obtain subsurface interfaces with different dips, which makes the migration method target oriented. This feature also makes the method a useful tool for migration velocity analysis. For example, we are able to promptly obtain trial images with nearly horizontal interfaces and adjust velocity models according to common image gathers. Seismic signal coming from steeply dipping interfaces can be included into the migration to build images with more detailed structures and higher spatial resolution as better velocity models become available. Illumination compensation imaging conditions for the proposed method are also introduced to obtain images with balanced amplitudes.     

矢量黏弹性衰减补偿高斯束偏移

基于弹性波动理论的多波多分量高斯束偏移具有计算效率高和成像准确等优点.但是目前此方法没有考虑实际地下介质的黏弹性对地震波传播的影响,从而无法补偿能量衰减和校正相位畸变,这使得该方法对一些含高黏弹性地层的成像效果不佳.针对衰减区域的成像问题,本文提出一种黏弹性衰减补偿高斯束偏移方法,该方法以多波多分量矢量波场弹性高斯束偏移方法为基础,在偏移过程中沿射线路径通过引入品质因子Q来考虑黏弹性影响并进行衰减补偿.该方法能够在偏移过程中实现PP波和PS波的自动分离及分别成像.同时,本文给出了在矢量波场偏移过程中提取角度域共成像点道集的方法,以便用于成像质量控制,并为后续速度和黏弹性参数反演提供所需的数据.本文利用2D层状模型和洼陷模型进行了方法测试,其成像结果验证了本文所提出的黏弹性衰减补偿高斯束偏移方法的可行性和有效性.     

共炮检距道集波动方程保幅叠前深度偏移方法

本文提出了一种基于双平方根算子的共炮检距道集波动方程保幅叠前深度偏移方法,将振幅误差补偿作为偏移的一部分与“运动学偏移”一起在偏移过程中实现.其基本内容包括：(1)从保幅的单平方根算子方程出发,推导出由双平方根算子定义的保幅单程波方程;(2)根据地震波摄动理论把速度场分裂为层内常速背景和变速扰动,分别在频率－波数域和频率－空间域求得波场深度延拓的偏移时移量及振幅校正系数,从而得到最终的DSR保幅波场延拓算子;(3)在高频假设条件下,把DSR保幅波场延拓公式中的积分运算进行稳相近似,得到保幅波场延拓的相移公式.理论分析和模型数值试验表明,该方法不但可以使散射能量聚焦、归位,提高成像精度;而且可以输出正确反映地下反射系数的振幅信息,为后续的地震属性分析（如AVO/AVA）提供更真实的地震信息.     

三维并行合成震源记录叠前深度偏移

提出了一种基于波动理论的三维合成震源记录叠前深度偏移方法,该方法不含任何物理假设,利用波动方程算子的3个性质,合成炮震源及炮震源记录,将面炮记录合成与相位编码合成两种方法在理论上和计算上合二为一,成为一个统一的合成理论. 通过双重叠加把三维叠前五维数据转换为三维数据,既保证了成像质量同炮记录偏移成像一样精确,又显著地提高了计算效率,且适于复杂地质构造成像. 针对不同情况,给出了几种不同的合成算子,使方法在实际应用中有较大的灵活性和选择性. 基于MPI并行算法的实现,进一步提高了计算效率. SEG＼EAGE盐丘C3_NA数据模型上的试算结果和新疆三维起伏地表实际地震资料的处理结果进一步说明了该方法的有效性和实用性.     

Implementation aspects of attenuation compensation in reverse‐time migration

Attenuation compensation in reverse‐time migration has been shown to improve the resolution of the seismic image. In this paper, three essential aspects of implementing attenuation compensation in reverse‐time migration are studied: the physical justification of attenuation compensation, the choice of imaging condition, and the choice of a low‐pass filter. The physical illustration of attenuation compensation supports the mathematical implementation by reversing the sign of the absorption operator and leaving the sign of the dispersion operator unchanged in the decoupled viscoacoustic wave equation. Further theoretical analysis shows that attenuation compensation in reverse‐time migration using the two imaging conditions (cross‐correlation and source‐normalized cross‐correlation) is able to effectively mitigate attenuation effects. In numerical experiments using a simple‐layered model, the source‐normalized cross‐correlation imaging condition may be preferable based on the criteria of amplitude corrections. The amplitude and phase recovery to some degree depend on the choice of a low‐pass filter. In an application to a realistic Marmousi model with added Q, high‐resolution seismic images with correct amplitude and kinematic phase are obtained by compensating for both absorption and dispersion effects. Compensating for absorption only can amplify the image amplitude but with a shifted phase.     

VSP时空域高角度单程波方程偏移及其应用研究

偏移成像是VSP数据处理中的一个重要环节,常规的VSP成像方法通常利用VSP-CDP转换或Kirchhoff偏移,均存在保幅性差及成像精度低等问题,而波动方程叠前深度偏移被认为是对地下复杂构造进行成像的精确偏移方法.任意广角波动方程作为一种高精度的空间域单程波波动方程,同时由于只含有二阶偏导数项,易于数值实现,与其他单程波波动方程相比,具有更大的成像倾角,因此是偏移成像的有力工具之一.本文将AWWE推广应用到VSP数据成像中,实现了VSP时空域高角度单程波方程偏移.首先从三维标量任意广角波动方程出发,推导了完全匹配层吸收边界条件,在基本不增加计算量的前提下有效地压制了边界反射成像噪音,同时利用非线性反演算法优选参考速度来提高平方根算子的近似程度,从而提高高角度地层的成像精度.模型数值模拟实验验证了该方法的有效性,同时表明该方法在陡倾角构造情况下能取得很好的成像效果.最后对某地区实际观测的VSP资料进行了偏移成像,并与地面地震偏移结果进行了对比,显示出VSP波动方程偏移在成像分辨率上的优势.     

最小二乘地震波4D球面扩散与吸收补偿方法及其应用研究

基于地震波传播过程中能量衰减的物理机制理论分析,通过梳理已有研究成果,采用正弦函数分频、最小二乘法高阶e指数曲线拟合等技术研发了可实现时间、频率、炮检距和炮域内地震波4D球面扩散与大地吸收衰减补偿方法,解决了常规振幅补偿无法补偿振幅随频率衰减和剩余补偿的问题。实际地震资料处理结果表明,相较于常规振幅补偿方法,该方法可更准确地对球面扩散和大地吸收造成的地震波衰减进行自适应拟合与补偿,较好的恢复中、高频信号成分,提高主频,拓宽频带,有效提高成像分辨率,并较好地保持了振幅的相对关系。     

黏声介质平面波有限差分叠前深度偏移及在莺歌海盆地的应用

莺琼盆地诸探区中存在底劈现象,深层气源产生的气体沿底劈产生的裂隙通道向上漫溢.漫溢过程中,一是充填在遇到的砂体中形成气藏;二是弥漫在上溢通道中,使得通道中的纵波速度发生变化,进而纵波波阻抗差异变小,反射变弱.另外,通道中气体的存在,会加强地层的吸收衰减,使得地震波振幅变弱、高频成分损失导致同相轴分辨率降低.利用OBC数据进行多波地震勘探和利用黏声介质的叠前深度偏移都是改善模糊区成像质量的重要方法技术.为此,本文提出用黏声介质平面波有限差分法叠前深度偏移成像方法改善气体充填区域的成像质量.黏声介质成像目的是补偿地震波的吸收衰减;平面波偏移成像目的是适应海上单炮数量巨大,提高波动方程叠前深度偏移成像的效率;有限差分法叠前偏移的目的是适应该区浅层气分布局域性极强、Q值的空间变化大的情况.在莺歌海某探区的实际数据上的黏声介质平面波有限差分叠前深度偏移试验证明,本方法是改善模糊区成像质量的较为有效的途径.     

复杂地表的单程波动方程地震叠前正演

作者基于数学检波器和等时叠加原理,实现了复杂地表的单程波动方程地震叠前正演模拟。该方法采用虚拟的数学检波器接收地下的反射地震信号,灵活地将接收点布置在地表的任何地方,从而满足地表起伏的要求。此外,根据等时叠加原理, 该方法采用单程波动方程进行波场延拓和成像,计算简单快速。通过复杂正断层的数值模拟,得到了高信噪比的共炮集地震记录,并采用适用于起伏地形的深度偏移方法对该共炮集地震记录进行了叠前深度偏移,较好地实现了地震波的偏移归位,从而证明了这里提出的起伏地表的单程波动方程地震叠前正演方法是正确和有效的。     

Multiwave velocity analysis based on Gaussian beam prestack depth migration

Prestack depth migration of multicomponent seismic data improves the imaging accuracy of subsurface complex geological structures. An accurate velocity field is critical to accurate imaging. Gaussian beam migration was used to perform multicomponent migration velocity analysis of PP- and PS-waves. First, PP- and PS-wave Gaussian beam prestack depth migration algorithms that operate on common-offset gathers are presented to extract offset-domain common-image gathers of PP- and PS-waves. Second, based on the residual moveout equation, the migration velocity fields of P- and S-waves are updated. Depth matching is used to ensure that the depth of the target layers in the PP- and PS-wave migration profiles are consistent, and high-precision P- and S-wave velocities are obtained. Finally, synthetic and field seismic data suggest that the method can be used effectively in multiwave migration velocity analysis.     

基于共炮偏移的AVO反演

常规AVO多是利用CMP道集的振幅进行反演。主要有三个方面影响其精度:首先,CMP道集假设地下为水平层状介质,但是实际地下介质多为倾斜地层,地层倾角越大CMP道集的振幅所反映地下介质的位置与实际位置差距就越大。其次,NMO、DMO和反褶积等常规处理流程,都会造成振幅值失真。第三,反演所用的反射系数公式是与入射角有关的量,而欲从CMP道集得到准确的入射角与振幅之间的对应关系,则十分困难。波动方程叠前深度偏移除对复杂介质和陡倾角地层具有较强的成像能力,还可以最大限度的减少常规处理所带来的误差并使振幅归位。本文综合了保幅偏移、角度道集提取以及AVO反演等前人的工作,提出直接从炮集数据反演AVO属性的方法,以期显著减少上述三个因素对AVO反演精度的影响。