利用矩阵分解理论的双程波方程叠前深度偏移方法

叠前深度偏移理论及方法一直是地震数据成像中研究的热点问题.业界对单程波叠前深度偏移方法和逆时深度偏移开展了深入的研究,但对双程波方程波场深度延拓理论及成像方法的研究还鲜有报道.本文以地表记录的波场值为基础,利用单程波传播算子估计波场对深度的偏导数,为在深度域求解双程波方程提供充分的边界条件,并提出利用矩阵分解理论实现双程波方程的波场深度外推.通过对强速度变化介质中传播波场的计算,与传统的单程波偏移方法相比,本文提出的偏移方法计算的波场与常规有限差分技术计算的波场相一致,证明了本方法计算的准确性.通过对SEAM模型的成像,在相同的成像参数下,与传统的单程波偏移算法和逆时深度偏移算法方法相比,本文提出的偏移方法能够提供更少的虚假成像和更清晰的成像结果.本文所提偏移算法具有深度偏移和双程波偏移的双重特色,推动和发展了双程波叠前深度偏移的理论和实践.     

双平方根单程波动方程叠前τ偏移方法

本文将常规双平方根（DSR）单程波动方程从深度域变换到双程垂直走时（τ）域，由此推导出可从数学上实现“沉降观测”的单程波DSR传播算子. 其递归波场延拓算法包含波数域针对常速背景的相移处理和空间域针对横向速度扰动的相位校正，可以应对上覆地层速度横向变化对构造成像的影响. 结合零炮检距、零时间成像条件，提出了在τ域进行波场延拓与成像的DSR方程叠前偏移新方法. 为了克服其全三维偏移算法在实际应用中可能面临的困难，本文采用稳相近似，在crossline常炮检距偏移理论基础上推导了实用的共方位角叠前τ偏移方法. 数值试验表明，DSR方程叠前τ偏移在强横向非均匀介质中的成像精度与分辨率优于传统的时间域成像技术.     

双平方根单程波动方程叠前τ偏移方法

本文将常规双平方根（DSR）单程波动方程从深度域变换到双程垂直走时（τ）域，由此推导出可从数学上实现“沉降观测”的单程波DSR传播算子. 其递归波场延拓算法包含波数域针对常速背景的相移处理和空间域针对横向速度扰动的相位校正，可以应对上覆地层速度横向变化对构造成像的影响. 结合零炮检距、零时间成像条件，提出了在τ域进行波场延拓与成像的DSR方程叠前偏移新方法. 为了克服其全三维偏移算法在实际应用中可能面临的困难，本文采用稳相近似，在crossline常炮检距偏移理论基础上推导了实用的共方位角叠前τ偏移方法. 数值试验表明，DSR方程叠前τ偏移在强横向非均匀介质中的成像精度与分辨率优于传统的时间域成像技术.     

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。     

Steeply-dipping structures migration based on the wavefield vertical- and horizontal-extrapolation

常规的单程波波动方程偏移成像方法对大角度的高陡构造偏移成像存在内在的限制.根据波动方程在各个空间方向的数学特性和高陡构造反射地震波的传播特征,通过把地震波分解为垂向的上下行波、水平方向的前后行波和左右行波,提出基于波场垂向外推和水平方向外推相结合的单程波波动方程高陡构造偏移成像方法,即用波场垂向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中低角度平缓构造的偏移成像,用波场水平方向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中高角度陡倾构造的偏移成像.这种基于波场垂向和水平方向外推相结合的高陡构造偏移成像方法是常规单程波波动方程叠前深度偏移成像方法的补充和改进,它相对基于全波方程的逆时偏移具有计算效率上的优势.     

基于波场垂向和水平方向外推的高陡构造偏移

常规的单程波波动方程偏移成像方法对大角度的高陡构造偏移成像存在内在的限制.根据波动方程在各个空间方向的数学特性和高陡构造反射地震波的传播特征,通过把地震波分解为垂向的上下行波、水平方向的前后行波和左右行波,提出基于波场垂向外推和水平方向外推相结合的单程波波动方程高陡构造偏移成像方法,即用波场垂向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中低角度平缓构造的偏移成像,用波场水平方向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中高角度陡倾构造的偏移成像.这种基于波场垂向和水平方向外推相结合的高陡构造偏移成像方法是常规单程波波动方程叠前深度偏移成像方法的补充和改进,它相对基于全波方程的逆时偏移具有计算效率上的优势.     

基于解析时间波场外推与波场分解的逆时偏移方法研究

双程波方程逆时深度偏移是复杂介质高精度成像的有效技术,但其结果中通常包含成像方法引起的噪音和假象,一般的滤波方法会破坏成像剖面上的振幅,其中的假象也会给后续地质解释带来困扰.将波场进行方向分解然后实现入射波与反射波的相关成像能够有效地消除这类成像噪音,并提高逆时偏移成像质量.波传播方向的分解通常在频率波数域实现,它会占用大量的存储和计算资源,不便于在沿时间外推的逆时深度偏移中应用.本文提出解析时间波场外推方法,可以在时间外推的每个时间片上实现波传播方向的显式分解,逆时深度偏移中利用分解后的炮检波场进行对应的相关运算,实现成像噪音和成像信号的分离.在模型和实际数据上的测试表明,相比于常规互相关逆时偏移成像结果,本文方法能够有效地消除低频成像噪音和特殊地质构造导致的成像假象.     

波动方程叠前深度偏移直接产生角道集

基于单程波深度延拓算法,得到震源波场在成像点的入射角度,结合对地层倾角的估计,获得入射地震波与界面法线的夹角.通过运用"保幅"的反褶积成像条件和考虑累加的炮数,解决了炮点覆盖不均匀导致的成像幅值误差问题,进而建议了炮域波动方程叠前深度偏移直接产生角道集的方法和流程.与基于空间移动或时移成像条件的波动方程叠前深度偏移提取角道集的方法相比,本文建议的方法只需少量额外的存储空间,又可补偿观测系统非均匀覆盖对成像幅值的影响;其增加的计算量与炮域偏移算法相比几乎可以忽略.文中算例表明,本文方法提取的角道集可为叠前反演提供较精确的AVO振幅特性.此外,就改善地震成像效果本身而言,提取角道集使得可在波动方程叠前深度偏移中应用剩余动校和拉伸切除技术,从而可更好地保持高频成分并提高成像的信噪比.     

常用叠前深度偏移方法特点分析与实例对比

目前常用叠前深度偏移主要有四种:基于射线理论的Kirchhoff偏移和高斯束偏移以及基于波动方程理论的单程波偏移和逆时偏移.要想在实际应用中取得好的成像效果,必须选取合理、有效的叠前深度偏移算法.本文首先简单阐述了这四种常用叠前深度偏移方法的基本原理,对比分析了四种方法在陡倾角、速度依赖性、起伏地表、非规则数据、低信噪比数据等方面的优劣性以及计算效率和计算精度的差异,然后利用模型试算和实际资料处理分析说明这四种叠前深度偏移方法的成像效果,最后给出不同情况下叠前深度偏移方法的选取建议.     

构造单程波算子的优化方法及其在偏移中的应用

波动方程叠前深度偏移具有处理复杂构造的特点,高精度偏移方法是勘探地球物理研究方向之一,其单程波算子的构造是波动方程叠前深度偏移的重要内容.本文着重对混合域中单程波算子构造的两种优化方法进行分析,讨论他们与其他单程波算子构造方法之间相互关系,并用上述方法计算变速介质的脉冲响应及偏移Marmousi模型数据,以此说明该类方法的偏移精度.     

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.     

基于单程波偏移算子的地表相关多次波成像

在常规地震资料处理中,多次反射波被视为噪声并从地震数据中去除,以免在之后的地震资料解释中造成误解.而事实上,多次波也是地震信号,是照明波场的一部分,能够对地下构造成像的精度做出贡献.本文分析了多次波在传统单程波叠前深度偏移中产生构造假象的机制和表现,为实现基于单程波偏移算子的多次波成像,修改了单程波叠前深度偏移的边界条件,即将输入的震源波场用包含多次波的记录来替代,输入的记录波场用预测出的表层相关多次波来替代,实现了基于单程波偏移算子的地表相关多次波成像,并从理论上给出了其成像依据.通过基于二范式最小能量差原则求取的匹配因子,将多次波成像结果与一次波成像结果进行匹配叠加,应用多次波成像来弥补一次波成像的不足.简单模型验证了基于单程波偏移算子的多次波成像方法的有效性,最后对Sigsbee2B模型进行了一次波与多次波联合成像试算,盐边界高陡构造成像质量得到了明显改善.     

基于共聚焦点道集的叠前深度偏移

共聚焦点(CFP)偏移技术是一种基于等时原理,将Kirchhoff积分法的一步偏移分两步聚焦（即激发聚焦和检波聚焦）来完成的叠前地震成像方法.该方法借助于逆时聚集算子和共聚焦点道集来实现叠前偏移成像.基于共聚焦点道集的叠前深度偏移是把基于共炮集的深度偏移的算法引入到CFP技术上来,基于波场延拓的理论来实现偏移成像,该方法首先生成共聚焦点道集,然后基于面炮合成的理论合成聚焦震源,最终通过相关成像来实现叠前偏移成像.该方法选取较少的聚焦点就可以实现对于地下构造的偏移成像,和炮域波动方程偏移相比,其计算效率得到了提高.通过模型试算和实际资料的试处理,验证了该方法在实现叠前深度偏移成像上的正确性和有效性.     

三维复杂构造中地震波模拟的单程波方法

复杂构造中单程波与双程波方法模拟结果的比较表明,就地震勘探中主要关心的一次反射波而言,单程波算法已具有足够的精度. 使用单程波方程将极大地减少数值计算的计算量,同时对介质的几何和物理参数建模也降低了要求. 单程波算法可视为深度偏移的“逆运算”,这样可以很好地借用已知的深度偏移方法及其程序系统. 基于计算效率和计算精度的双重考虑,本文在介质速度结构较复杂时采用显式短算子波场延拓方法,而在介质速度结构相对简单时采用分裂步相移法. 反射系数的计算中考虑了其随入射角的变化.     

粘弹性介质单程波法非零偏移距地震数值模拟与偏移

地震资料分辨率降低,得不到深层介质的精确信息实际上是由于大地吸收效应的影响.同时与双程波动方程相比单程波动方程避免了多次波的干扰并且计算效率高、占用内存少.本文首先基于开尔芬粘弹性介质模型将品质因子与单程波分步傅立叶法波场延拓算子相结合,实现了粘弹性介质波场延拓,从而将单程波弹性介质波场延拓推广到了粘弹性介质.然后在定位原理,数学检波器原理以及等时叠加原理的基础之上实现了粘弹性介质非零偏移距叠前正演模拟.最后将数值模拟得到的正演记录进行弹性偏移和粘弹性偏移并进行对比分析.通过数值算例可以看出,粘弹性介质叠前正演深层的反射波能量减弱,同相轴变粗,频带变窄,主频减小,分辨率降低;粘弹性偏移不但实现了振幅的恢复,而且同时偏移剖面的垂向空间分辨率也得到了提高.     

基于时空局域化dreamlet单程波算子的观测系统沉降法偏移

Dreamlet偏移成像目的是探索一类能够对地震波场和单程波传播算子同时分解和压缩的理论和方法,也即实现在压缩域的传播与成像、地震数据在时间和空间的非平稳性质,决定了要实现地震数据的有效稀疏表示,分解方法必须在时间和空间上同时具有局域化性质.Dreamlet由时间和空间局部分解原子的张量积构成,可以看作一种脉冲-小波束形式的波场分解原子.时空局域化的dreamlet单程波传播算子在对波场沿深度方向延拓时,地震数据在时间轴上总是向同一方向流动.随着深度的增加,部分用于成像浅层结构的数据归位至其空间位置后被dreamlet算子丢弃,波场的有效记录时间变短,每一步用于波场延拓的计算量也相应下降.为了充分发挥这一优势,本文介绍dreamlet传播算子与观测系统沉降法偏移相结合的理论与方法.观测系统沉降法偏移每一步都将记录到的所有数据向下延拓,沉降后的波场等效于把源和检波器都放置在目标深度所能接收的反射数据.Dreamlet观测系统沉降过程只保留用于成像观测系统下部地质结构的有效数据,自动丢弃已经用于成像观测系统上部而对下部成像没有贡献的信号.本文通过二维SEG/EAGE叠后和Marmousi叠前数据算例展示了dreamlet传播算子应用于观测系统沉降法偏移的这一特点.数值算例结果显示,在不影响成像质量的前提下,该偏移方法能够有效减少传播数据量,为发展一种快速高效的偏移方法提供了新的思路.     

起伏地表条件下基于复Pade逼近的叠前深度偏移

叠前深度偏移是解决复杂地表和复杂构造地震成像的有效技术,而波场“直接下延”法实现了复杂地表条件下的地震成像.基于上述成果,结合高精度的波场延拓算子,本文提出了一种新的叠前深度偏移方法,这种方法是在波场延拓时,对声波方程中的平方根项进行复Pade逼近,通过推导得到基于复Pade逼近的傅里叶有限差分算子,结合波场“直接下延”法,实现了起伏地表条件下的叠前深度偏移,该算法减少了偏移噪音,从而得到准确、稳定的偏移成像结果.通过理论模型试算和实际资料试处理,验证了该方法的有效性.     

角度域叠前时间偏移振幅补偿方法

本文从单程波方程出发,推导出角度域叠前时间偏移成像幅值计算方法.文章首先在时间域实现了速度梯度引起的幅值透射损失补偿算法;借鉴波动方程偏移的反褶积成像条件,对地震波能量随传播距离的几何扩散进行部分补偿;针对观测系统中炮点覆盖引起的角度域非均匀照明提出了相应的振幅补偿方法.三维水平层状理论模型成像结果表明获得的角道集具有较好的AVA特性.     

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。     

起伏地表条件下分块法插值叠前深度偏移

为实现复杂起伏地表条件下基于单程波动方程的高效叠前深度偏移,本文采用"逐步一累加"思想,应用傅里叶有限差分法(FFD)算法实现复杂起伏地表务件下的波动方程叠前深度偏移.为提高效率,本文提出在整个成像实现过程中,将整个成像区域分两块区别对待,在地表高程最低点所在的水平面到基准面的区域内,应用常规精细延拓步长进行波场延拓及...