三维黏声最小二乘逆时偏移方法模型研究

针对黏介质成像存在的问题及最小二乘逆时偏移方法的优势,通过广义标准线性固体(GSLS)的三维黏声波动方程,基于三维黏声波动方程的伴随算子及最小二乘逆时偏移框架,实现了三维黏声最小二乘逆时偏移方法。采用极性编码技术大幅度降低黏声最小二乘逆时偏移算法的计算量与内存,使三维黏声最小二乘逆时偏移算法的实用化成为可能。在模型试算部分,首先通过Marmousi模型验证了该方法对传统声波最小二乘逆时偏移方法的优势,最后对三维含Q平层模型及盐丘模型进行试算,证明了三维黏声最小二乘逆时偏移算法的正确性。     

陆域冻土区天然气水合物多波地震数值模拟研究

多波地震勘探技术能够同时获得纵波和转换波资料,与常规的纵波勘探相比,能够提供更多的地下介质信息。且转换波对于埋深较浅的小断层、小幅度构造有更高的分辨率,充分利用多分量地震资料可以有效的提高地震勘探的精度。本文将多波地震技术引入到陆域冻土区天然气水合物勘探中,对陆域冻土区水合物进行多波地震数值模拟研究。采用弹性波有限差分方法进行多分量正演模拟,利用仿射坐标转换法将原始的多分量地震数据进行纵横波叠前分离,并通过多波高斯束偏移方法分别对波场分离后的PP波和转换PS波进行叠前深度偏移成像。根据我国祁连山冻土区水合物实际地震地质资料,建立逼近真实地质情况的天然气水合物数值模型。对上述水合物模型进行多波地震数值试算表明,多波地震勘探技术是一种有效的陆域冻土区水合物探测方法,充分利用多波地震资料有利于查明陆域冻土区水合物精细的地质构造,取得更好的勘探效果。     

绕射波与一次波联合黏声最小二乘逆时偏移

由于照明不足,小尺度断层和孔洞的成像是一个难题,地下衰减导致地震波振幅损失和相位畸变,在成像过程中忽略这种衰减会造成偏移振幅模糊。基于黏声最小二乘逆时偏移(QLSRTM)能够优化小尺度构造的成像,但这需要大量的迭代和计算成本。为了提高小尺度构造的成像效果,提出了一种充分使用绕射波的面向地质目标的的黏声LSRTM(J-QLSRTM)。在该方法中,构建了新的目标函数和梯度公式,并基于反演理论和伴随理论,推导了一次波和绕射波的Q补偿波场传播算子、Q补偿伴随算子和Q衰减反偏移算子。数值实例证明了J-QLSRTM比传统QLSRTM和声波J-LSRTM更有优势。     

叠前弹性波逆时深度偏移及波场分离技术探讨

这里探讨了Sun和McMechan提出的叠前弹性波标量逆时深度偏移方法,即在地表附近,对地表接收到的弹性波波场分量进行波场逆时延拓,然后分别对在波场延拓过程中通过波场分离得到的纯纵、横波反射波场进行偏移。在模型中,每个网格点的纵、横波成像时间,为震源到该网格点的纵波初至时间。利用纵波速度模型和声波传播方程的有限差分解,对反射纵波进行逆时延拓和成像,利用横波速度模型和声波传播方程的有限差分解,对转换横波进行逆时延拓和成像,并在偏移前进行极性校正。然后,在Sun和McMechan偏移成像方法的基础上,提出了直接偏移成像方法,即对地表接收到的弹性波波场分量在整个模型范围内进行波场逆时延拓。在波场延拓过程中,对符合成像条件的网格点进行波场分离、偏移成像和转换波极性校正。最后,通过数值模拟对二种偏移成像方法的结果进行了比较。     

基于屏方法的弹性波叠前深度偏移

弹性波成像是多分量地震勘探需要解决的关键技术之一。借鉴声波方程中傅立叶有限差分算子中的有限差分补偿方法,对弹性波相屏传播算子进行了大角度校正。在求取成像值时,采用了矢量成像条件,即通过极化矢量,将各分量投影极化方向,然后再成像,从而使波场中的信息得到充分利用,同时解决了P-SV波成像过程中的极性不一致问题。这样,便可以叠加多炮的成像结果,从而提高成像质量。利用模型数据,对大角度相位校正后的弹性屏延拓算子和矢量成像条件进行了试验,成像效果理想。      

双程声波方程逆时深度偏移

从双程声波方程出发,在交错网格空间中推导了地震波逆时延拓的高阶有限差分算子,依据最佳匹配层(PML)的方程分裂思路,得到了一阶声波方程的PML边界条件及其高阶差分格式,采用零时间成像条件和上行、下行波场互相关成像条件,实现了声波方程的叠后与叠前逆时深度偏移。逆时偏移对sigsbee_2b模型理论数据的偏移成像得到了满意效果。     

任意广角方程逆时偏移的脉冲响应及模型试算

采用高阶差分法求解任意广角声波方程,推导了各向同性介质中任意广角声波方程叠前逆时深度偏移的差分算子,给出了适用于任意广角声波方程逆时延拓的吸收边界条件和其计算方法,在此基础上实现了任意广角声波方程的高精度逆时延拓。分析了不同模型条件下任意广角声波方程叠前逆时深度偏移的脉冲响应,分析结果表明,任意广角方程逆时偏移算子可压制层间反射波,减少偏移噪声,理论模型的成像结果表明该方法能够对复杂构造模型精确成像。     

基于互相关误差泛函的最小二乘逆时偏移方法

最小二乘偏移可以得到成像质量更高的剖面,有利于更好地进行岩性储层成像和储层参数反演。但是,最小二乘偏移在实用化过程中却很难实现其高精度岩性成像的目标。在分析传统的最小二乘偏移存在的问题后,发展了一种基于相位匹配的最小二乘偏移方法,该方法舍弃了传统的二次型泛函,采用互相关泛函,更多地强调相位信息在最小二乘偏移中的作用,在理论上可以更好地适用于实际资料。通过对互相关误差泛函构建、逆时反偏移合成预测数据、梯度预条件处理、共轭梯度法迭代求解等方面进行研究,探索实现了基于互相关误差泛函的最小二乘逆时偏移方法。简单凹陷模型和复杂salt模型测试表明,本文方法具有较好的适用性和有效性。     

叠前时间偏移技术在南海水合物地震资料处理中的应用

叠前时间偏移处理技术是复杂地区地震资料高精度成像处理的有效手段。从偏移技术方法原理和处理流程入手,讨论了偏移参数选择和速度分析等关键技术,并将其应用于南海水合物地震资料处理中,获得了准确的叠前时间偏移速度场,提高了研究区水合物层段的地震成像质量。处理效果显示,叠前时间偏移剖面较叠后偏移剖面成像精度明显提高,剖面波组特征突出,地层反射信息丰富,有效地提高了水合物解释的准确性。     

基于双相介质弹性波波场分离的逆时偏移方法

随着地震勘探的发展,以单相介质模型为基础的声波逆时偏移和弹性波逆时偏移很难比较精确地描述地下介质和满足复杂的工程要求,尤其是在处理地下含流体多孔介质时,所以需要引入双相介质模型。首先基于Biot理论双相介质一阶速度-应力弹性波方程,利用散度场和旋度场的波场分离理论将固相和流相中的纵横波场解耦分离,并由波场快照图得出固相与流相中的纵波波场与横波波场均完成分离,而快纵波与慢纵波相互耦合均存在于纵波波场中。采用高阶交错网格有限差分方法,结合PML吸收边界条件,推导了具有波场分离的双相介质弹性波正传与反传的偏移延拓算子,结合互相关成像条件,可以得到双相介质弹性波固相与流相中的各分量偏移成像剖面。最后对模型使用该双相介质弹性波波场分离的逆时偏移方法进行偏移成像试算并取得成功,效果较常规双相介质弹性波逆时偏移成像效果有了明显提升。     

速度误差和地震噪声对最小二乘逆时偏移的影响分析

随着勘探开发目标的日益精细化和复杂化,基于反演理论的最小二乘逆时偏移逐渐成为目前的发展趋势。为了使最小二乘逆时偏移更好地为油气藏的勘探开发服务,分析其不同条件下的成像效果,有助于在实际资料处理过程中指导处理人员做出适当的调整。为此,针对实际勘探过程中出现的偏移速度误差以及地震资料中存在噪声的情况,对比了最小二乘逆时偏移在不同条件下的成像效果。结果表明:在偏移速度存在系统误差的情况下,界面成像深度会出现误差,成像剖面难以反映实际构造形态;平滑后的偏移速度误差对最小二乘逆时偏移影响远小于偏移速度的系统误差,适当平滑可改善成像质量,但是过分平滑会影响成像质量;最小二乘逆时偏移能够压制部分噪声,但随着地震记录中噪声增强,弱反射逐渐被淹没,难以反映地下构造形态。     

弹性高斯束偏移PS成像降维高效计算方法

给出了2D弹性高斯束偏移公式推导,该偏移实现了准确的波型分离,压制多波之间串扰噪音。将声波高斯束偏移的降维高效算法推广到弹性高斯束偏移PS成像,通过重新设计中心点慢度分量和偏移距慢度分量,改进了该降维高效算法,实现了PS成像的降维高效计算。     

基于P＋S波震源的弹性波叠前逆时偏移方法

基于弹性波动方程,推导了二维非均匀介质条件下纵横波解耦且无转换波的一阶速度一应力弹性波方程,使得弹性波在延拓过程中实现矢量偏移保证偏移质量,且不产生其他类型的转换干扰波。从激发时间成像条件以及反射系数理论出发,并与纵横波解耦且无转换波的一阶速度一应力弹性波方程结合,给出了适用于P＋s波震源模拟数据的成像条件以及偏移方法。文中给出了两个典型模型的理论记录的偏移结果,试验表明,笔者提出的方法能够对P＋s波震源的产生的波场准确归位,提高资料处理精度。     

基于裂步DSR的最小二乘偏移方法

为适应复杂构造和岩性油气藏勘探开发对地震处理精度的需求,一种源于反演思想的最小二乘偏移算法应运而生。基于最小二乘偏移基本理论,推导了互为共轭的正传播和反传播算子,实现了基于裂步DSR的最小二乘偏移算法。在算法优化的基础上,将算法分别应用于水平层状和Marmousi模型进行偏移试算,结果证实了LSM不仅适用于复杂地质构造成像,且经过多次迭代后的成像质量在局部区域要优于常规偏移方法,具体表现为：1）成像分辨率有一定提高;2）中深层能量得到有效补偿。     

网格层析速度反演方法在准三维西沙水合物中的应用

天然气水合物横向速度分布不均匀,且与断层、碳酸岩盐、渗流和盐底辟等构造有密切关系,由时间偏移得到的地质成像不准确,因此必须通过深度偏移得到深度域的地质成像。利用层析成像手段优化深度域的速度模型,因其精度高和可靠性大,目前被广泛应用。文中应用高精度网格层析速度反演方法来优化叠前深度偏移速度模型,阐述了剩余曲率分析(RCA)原理,详细介绍了利用高精度网格层析速度反演方法来优化深度域层速度模型的步骤和方法。对实际采集的准三维西沙水合物地震资料速度模型建立的应用效果表明,此种方法不仅运算效率高,而且从偏移剖面上可以看出:断层带内的成像精度明显提高,断裂结构更加清楚,波组特征明显变好,还能为研究断层与天然气水合物的关系提供基础资料,以及为后续优选有利钻探目标、评价天然气水合物资源潜力提供依据。     

逆时偏移中的归一化加权互相关成像条件及应用

成像条件是决定声波方程叠前逆时深度偏移效果的重要因素。常规的归一化互相关成像条件能补偿深部地层的反射波能量,但无法压制地震波逆时偏移过程中产生的偏移噪声。针对归一化互相关成像条件的主要缺陷,从二维声波方程出发,在交错网格空间中推导了声波方程逆时延拓的高阶有限差分格式和PML吸收边界条件,进而在对常规互相关成像条件分析的基础上对其进行改进,给出了一种加权互相关成像条件,即在成像过程中利用炮检波场的夹角进行加权校正,以实现只利用炮点下行波场与接收点上行波场进行成像的目标。模型数据和实测资料偏移结果表明,归一化加权互相关成像条件成像效果明显优于常规归一化互相关成像条件。     

基于保幅波动方程的广义高阶屏地震偏移成像方法

原始地震数据中饱含丰富的反映相位的走时信息和反映反射率的振幅信息。基于波场延拓理论的波动方程保幅地震偏移成像,是在给出正确构造成像位置的同时也给出真实反射振幅的有效完善。基于全声波方程,利用严格的解耦理论进行单程波动保幅分解,得到一个由波场传播项与振幅补偿项构成的,在走时与振幅上满足全声波方程对应的程函方程与输运方程的保幅单程波动方程;利用摄动理论进行单平方根算子渐进展开,推导出基于保幅波动方程的广义高阶屏地震偏移算子方程。模型测试和实际资料处理表明,该方法不但可以凭借更准确的相位归位和散射能量聚焦提高构造成像精度,而且输出了能更正确反映地下反射属性的能量信息,从而可以为更深层次的勘探开发,提供地球物理技术支撑。     

弹性波相屏传播算子大角度相位校正成像方法

通过有限差分补偿方法对弹性波相屏传播算子进行了大角度校正,并采用矢量成像条件,即将各分量投影到极化方向,然后再成像,从而使弹性波波场中的信息得到了充分利用,解决了P-SV波成像过程中的极性不一致问题,可以将多炮的成像结果进行叠加,提高了成像质量.通过模型数据对大角度相位校正后的弹性屏延拓算子和矢量成像条件进行了试验,检验了算法的可靠性.     

波动方程角度域共成像道集

针对基于波场深度递推的波动方程叠前深度偏移成像方法难以准确地给出如Kirchhoff积分叠前深度偏移成像方法的偏移距域共成像道集的不足,在分析研究现有的各种波动方程偏移成像共成像道集方法的基础上,利用波场外推的单平方根算子和波场的窗口Fourier框架展开与重构方法,提出一种局部角度域共成像道集方法——成像点处反射角共成像道集方法.把这种角度域共成像道集方法应用于国际标准的Marmousi模型数据和一条实际二维地震数据都取得了理想的结果.提出的波动方程反射角度域共成像道集方法可为进一步的叠前偏移数据振幅随角度变化分析和偏移速度分析工作提供基础.     

基于程函方程的克希霍夫全平面域偏移成像方法

本文分别以直射线和弯曲射线初至波层析反演技术重建的速度为偏移速度,采用波前扩展外推方式求解程函方程,求取了成像区域内各节点初至波时间场,应用克希霍夫积分偏移技术对复杂模型叠前数据进行全平面偏移成像,成像结果表明:弯曲射线层析反演方法获得的速度场较直射线层析结果对速度异常体的刻画更准确,以弯曲射线层析反演速度场作为偏移速度可以获得较好的偏移成像结果。