多波高斯束叠前深度偏移速度分析(英文)

多分量地震资料叠前深度偏移技术可以对地下复杂地质构造进行更准确的成像,精确成像的前提是获取准确的纵横波偏移速度。本文采用高斯束偏移方法对多波地震数据进行偏移速度分析,首先分别给出纵波和转换波共偏移距域高斯束叠前深度偏移方法原理,在此基础上抽取纵波和转换波偏移距域共成像点道集;然后根据共成像点道集拉平准则,分别对纵波和横波速度进行更新;当两种波成像深度不一致时,对纵波和转换波成像剖面进行深度匹配,完成高精度的纵横波偏移速度分析。模型数据和实际资料试算表明,该方法是一种有效的多波偏移速度分析方法。     

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.     

各向异性弹性波动方程多分量联合叠后逆时偏移

为了更好地描述地下介质的各向异性特性,实现准确的波场成像,开展了各向异性介质逆时偏移研究。采用高阶交错网格有限差分法推导出各向异性弹性波动方程叠后逆时深度偏移方程,证明各向异性介质向各向同性介质转化的条件,并研究Thom son参数对弹性波场的影响,合成了各向同性介质和各向异性介质多分量零偏移距剖面,实现了多分量模拟记录联合叠后逆时偏移。计算结果表明,能够准确地实现多分量波场叠后逆时成像,使地质层位中的断层、断点等目标成像清晰准确,且偏移成像精度较高,因此各向异性逆时偏移法是一种高精度的深度域偏移成像方法,可以指导实际天然地震资料和人工地震资料的数据处理。     

多波多分量高斯束叠前深度偏移

本文对基于弹性波动理论的多波多分量高斯束偏移进行了完整且详细的分析和公式推导,实现了3D空间多分量(矢量)波场的直接成像.由于当前多数基于弹性波动方程的偏移方法只是假设应力边界条件为自由地表边界条件,这种假设不符合垂直地震剖面(VSP)和海底电缆(OBC)等地震数据.为此本文详细分析了实际应用中常见的三种弹性各向同性介质模型的应力边界条件:自由空间、海底和自由地表模型.在上行传播假设情况下,获得了应力边界条件与位移边界条件的关系式.在此基础上,准确推导了3D多波多分量高斯束波场延拓和偏移成像公式,并在偏移过程中实现了完整的多波型自动分离.由于常规的互相关成像条件不适用于矢量波场成像,本文引用了散度/旋度互相关成像条件.通过约定PS转换波的正向旋转方向解决了3D空间PS成像极性翻转问题.利用2D和3D模型数据偏移成像验证了我们所提出的多波多分量高斯束偏移方法的可行性.     

二维弹性多波时空域高斯束偏移方法

随着我国勘探开发难度逐步增大,勘探目标开始向裂缝油气藏、岩性油气藏等复杂探区转移,研究高精度、适应性强的多波多分量深度偏移算法在后续的地震解释、属性分析及储层预测中具有重要意义.针对多波多分量地震数据,本文提出了一种二维弹性波时空域高斯束偏移方法.时空域高斯束沿中心射线传播时能够面向成像目标描述局部波场,且对振幅和频率可调制的Gabor基函数有天然的适应性,因而将基于Gabor分解的子波重构方法应用于震源波场构建,从而得到任意点源函数产生的时空域高斯束波场.该方法由于直接在时间域进行计算,可以避开频率域中出现的假频和边缘截断效应等问题.基于各向同性弹性波动方程的Kirchhoff-Helmholtz积分解,利用矢量时空域高斯束传播算子构建格林函数和格林位移张量,并结合上行射线追踪策略,实现了检波点波场的反向延拓.针对矢量波成像问题,本文借鉴弹性波逆时偏移方法从矢量延拓波场中分离出纯纵波分量和纯横波分量,进而采用修改后的内积成像条件产生具有明确物理意义的PP、PS成像结果,避免了转换波成像的极性反转问题.最后利用简单两层模型和不含盐体构造的部分Sigsbee2a模型的成像结果,并将其与应用近似纵横波成像条件、标量和矢量势成像条件的偏移剖面进行对比,验证了本文方法的正确性和有效性.     

弹性矢量波成像域联合层析反演

在地震弹性矢量波场框架下,推导了多波联合层析速度反演方程以及走时残差与角道集剩余曲率的转换关系式,提出了一种利用成像域角道集更新P波、S波速度的走时层析反演方法.其实现过程可以概括为:将弹性波多分量数据作为输入,基于高斯束实现矢量波场成像并提取角道集,利用层析反演方程求解慢度更新量,最终获得多波联合反演结果.模型试算和实际资料处理验证了该方法的反演效果,能够为弹性矢量波联合深度偏移提供高质量的叠前速度场.     

基于波场分离的弹性波逆时偏移

尽管叠前逆时偏移成像精度高,但仅针对单一纵波的成像也可能形成地下介质成像盲区,由于基于弹性波方程的逆时偏移成像可形成多波模式的成像数据,因此弹性波逆时偏移成像可提供更为丰富的地下构造信息.本文依据各向同性介质的一阶速度-应力方程组构建震源和检波点矢量波场,再利用Helmholtz分解提取纯纵波和纯横波波场,使用震源归一化的互相关成像条件获得纯波成像,避免了直接使用坐标分量成像而引起的纵横波串扰问题.针对转换波成像的极性反转问题,文中提出一种共炮域极性校正方法.为有效节约存储成本,也提出一种适用于弹性波逆时偏移的震源波场逆时重建方法,在震源波场正传过程中,仅保存PML边界内若干层的速度分量波场,进而逆时重建出所有分量的震源波场.本文分别对地堑模型和Marmousi2模型进行了弹性波逆时偏移成像测试,结果表明:所提出的共炮域极性校正方法正确有效,基于波场分离的弹性波逆时偏移成像的纯波数据能够对复杂地下构造准确成像.     

基于成像能流矢量的弹性波能量成像条件（英文）

弹性波逆时偏移方法可有效处理多分量地震数据,其中能量互相关成像条件可实现标量成像结果提取。但是,基于一阶弹性波方程的能量互相关成像条件存在背景速度依赖度高等问题。为此,本文基于能量密度与能流矢量间定量关系利用能流矢量实现无背景参数的弹性波场能量表征,结合震源端质点振动速度和检波端应力构建成像能流矢量和提出可以实现标量成像结果提取的弹性波能量成像条件。结合平面波解推导证明了弹性波能量成像条件的背向散射压制机理。数值实验表明,与矢量波场中标量成像条件相比,弹性波能量成像条件可以得到无背向散射的能量成像结果,且一定程度上可以降低背景速度依赖度,从而可有效处理海底多分量数据。     

多分量地震数据的成像技术

从水平叠加成像、叠前时间偏移以及叠前深度偏移三个方面总结了多分量地震成像技术的发展现状.在水平叠加成像方面,分析了转换波与纵波在道集抽取方面的差异,总结了常用的转换点计算公式,着重对比了由炮检坐标映射地下的转换点以及由地表的网格节点映射地下的反射点两种共转换点道集抽取方式各自的优缺点以及应用化程度.概述了各向同性与各向异性叠前时间偏移技术的基本原理,总结了多分量偏移技术发展以及配套软件的工业应用现状,并对最近发展的层匹配多分量偏移技术进行了介绍.最后,从射线理论以及波场延拓理论的角度总结了多分量叠前深度偏移的发展现状与存在的问题,介绍了标量偏移与矢量偏移的差异,并提出了深度域速度建模存在的问题.     

多震源地震数据偏移成像方法

多震源地震技术是一种高效的地震数据采集方法技术,得到的地震记录是来自多个震源的混合地震数据.本文在多震源波场传播理论和地震波场满足线性叠加原理的基础上,提出了两种多震源地震数据的偏移成像方法.第一种方法是首先对多震源地震数据进行分离,得到各个单震源的地震数据,然后再利用常规的偏移成像方法进行处理;第二种方法是多震源地震数据的直接偏移成像.把本文提出的多震源偏移成像方法应用于数值模拟的多震源地震数据,验证了本文方法的正确性和有效性,直接偏移成像方法较分离后再偏移方法具有更高的计算效率.     

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.     

相对保幅的角度域VSP逆时偏移(英文)

本文介绍了一种改进的角度域VSP逆时偏移方法。对VSP逆时偏移中的逆推公式进行了改进,为方便数值计算出相对保幅的角度域共成像点道集(ADCIGs)。此外VSP记录到的波场信息丰富,包括上行波场、下行波场和直达波场等,本文分析了这些波场的响应特征,发现直达波和下行波在角度域共成像点道集(ADCIGs)上都产生了成像噪音,直达波产生的噪音尤为严重。把该方法用于我国西部地区实际观测的VSP资料,不仅获得相对保幅角度域共成像点道集(ADCIGs),而且压制了成像噪音。通过数值模型试算,实际资料的应用验证了该方法的实用性与有效性,从而为VSP偏移速度分析、VSP AVA/AVO分析和反演等提供可靠的基础资料。     

表驱三维角度域Kirchhoff叠前时间偏移成像方法

针对传统Kirchhoff叠前时间偏移方法的一些不足,以及振幅随入射角、方位角变化(AVA/AVAZ)分析的需要,本文提出一种基于射线理论的三维叠前时间偏移角度域成像方法.它通过横向均匀介质中稳健的射线追踪建立单程波走时和传播角度的数值表,然后在此基础上估算反射波双程走时以及在界面处传播的方位角和入射角,最后基于脉冲响应叠加原理获得三维构造图像和方位\|角度域共成像点道集.与传统方法不同之处在于,上述过程均考虑了地震波在垂向变速介质中的射线弯曲效应和三维传播特征,有利于准确提取随入射角和方位角变化的振幅和时差信息.理论模型合成数据和实际地震资料测试结果展示了方法的优越性与实用性.     

火山岩地震屏蔽层的转换波叠前时间偏移成像

在反射地震转换波资料处理中,准确求取共转换点一直是一个难题,采用叠前时间偏移技术能避免共转换点道集的抽取,而且能够使转换波归位到真正的反射点上,实现准确成像.本文针对火山岩地震屏蔽层的转换波成像问题,通过对转换波共近似转换点道集进行速度分析,建立了转换波叠前时间偏移的初始速度场,通过速度扫描和纵、横波速度比值扫描确定最佳的偏移速度场和纵、横波速度比值,实现了在火山岩高速层覆盖区域的转换波偏移成像.实际资料的成像结果表明,本文采用的近似转换点计算以及转换波叠前时间偏移方法是有效的.     

角度域叠前时间偏移:非均匀介质中的单程波方法

从单程波方程出发,推导出角度域叠前时间偏移的走时、入射波与反射波夹角、成像幅值计算方法;构建了可直接生成角度域成像道集的叠前时间偏移方法与偏移流程.文中定量分析了速度梯度对走时、角度、幅值的影响,给出了可更好考虑介质非均匀性的角度、幅值计算方法.理论模型以及实际数据验证了本文方法的有效性.     

Residual curvature migration velocity analysis for angle domain common imaging gathers

Pre-stack depth migration velocity analysis is one of the keys to influencing the imaging quality of pre-stack migration. In this paper we cover a residual curvature velocity analysis method on angle-domain common image gathers (ADCIGs) which can depict the relationship between incident angle and migration depth at imaging points and update the migration velocity. Differing from offset-domain common image gathers (ODCIGs), ADCIGs are not disturbed by the multi-path problem which contributes to imaging artifacts, thus influencing the velocity analysis. On the basis of horizontal layers, we derive the residual depth equation and also propose a velocity analysis workflow for velocity scanning. The tests to synthetic and field data prove the velocity analysis methods adopted in this paper are robust and valid.     

Topographic elastic least-squares reverse time migration based on vector P- and S-wave equations in the curvilinear coordinates

Elastic least-squares reverse time migration has been applied to multi-component seismic data to obtain high-quality images. However, the final images may suffer from artefacts caused by P- and S-wave crosstalk and severe spurious diffractions caused by complex topographic surface conditions. To suppress these crosstalk artefacts and spurious diffractions, we have developed a topographic separated-wavefield elastic least-squares reverse time migration algorithm. In this method, we apply P- and S-wave separated elastic velocity–stress wave equations in the curvilinear coordinates to derive demigration equations and gradient formulas with respect to P- and S-velocity. For the implementation of topographic separated-wavefield elastic least-squares reverse time migration, the wavefields, gradient directions and step lengths are all calculated in the curvilinear coordinates. Numerical experiments conducted with the two-component data synthetized by a three-topographic-layer with anomalies model and the Canadian Foothills model are considered to verify our method. The results reveal that compared with the conventional method, our method promises imaging results with higher resolution and has a faster residual convergence speed. Finally, we carry out numerical examples on noisy data, imperfect migration velocity and inaccurate surface elevation to analyse its sensitivity to noise, migration velocity and surface elevation error. The results prove that our method is less sensitive to noise compared with the conventional elastic least-squares reverse time migration and needs good migration velocities as other least-squares reverse time migration methods. In addition, when implementing the proposed method, an accurate surface elevation should be obtained by global positioning system to yield high-quality images.