基于Poynting矢量行波分离的最小二乘逆时偏移

因为在逆时偏移中基于双程波动方程构建震源波场和检波器波场,所以在波场延拓过程中地震波遇到波阻抗界面时,背向发育的反射波会与正常传播的波场互相关产生较强振幅的低频噪声.这一特点使得以逆时偏移为基础的最小二乘偏移方法在梯度计算时同样存在着低频噪声的干扰,从而导致反演收敛的速度减慢.考虑到计算量和存储成本的因素,本文借助Poynting矢量良好的方向指示性实现波场的上下行波分离,并在早期迭代的梯度计算中只保留震源波场和检波器波场沿不同垂直方向传播的组分之间的互相关,有效避免了成像噪声的干扰,提高了算法收敛的速率.数值算例验证了方案的有效性.

     

基于角道集的各向异性全局走时层析反演方法

当今的油气勘探工作中,叠前深度偏移成像技术由于其高精度的优点在工业中得到了广泛应用.然而,叠前深度偏移成像质量依赖于速度模型的精度,层析速度反演是实际生产中最常用的速度反演方法之一,传统的全局网格层析反演方法属于反射波层析.它虽然可以全局行反演,但浅层速度的准确性远不如初至波层析反演,并且忽略了误差由浅层至深层的积累以及地下介质的各向异性.除此之外,在缺少层位约束的情况下很难还原出速度模型本来的形态.而基于“层剥离”的各向异性层析反演方法虽然可以减小误差的积累,但其反演效率也大大降低.为此,本文提出了一种基于角道集的各向异性全局层位约束的走时层析反演方法,在计算累计误差的同时全局更新速度模型,并将初至波层析反演出的浅层速度模型融合到了初始速度模型中,提高了模型精度以及全局层析的效率.简单模型试算结果证明了方法的正确性,复杂模型试算结果证明了适用性.     

逆时偏移与Kirchhoff偏移的抽道集对比研究

共成像点道集(CIG)可用于速度建模、偏移质量控制以及地下属性解释等。对于复杂碳酸盐岩储层,叠前AVO反演技术在储层识别、裂缝预测和流体检测方面的作用日益显著,叠前反演的精度很大程度上依赖于共成像点道集的AVO特性是否符合地下介质的真实地震响应。因此,叠前偏移不仅要实现反射点的准确归位,还必须得到振幅保真的共成像点道集,从而为AVO/AVA反演提供保幅的共成像点道集输入数据。本文在理论上对真振幅Kirchhoff叠前深度偏移和逆时偏移(RTM)抽道集技术的保幅性进行分析:真振幅Kirchhoff偏移抽道集通过改变加权函数实现振幅保持,仅适用于横向速度变化不大的情况;基于双程波动方程的逆时偏移采用互相关成像条件抽取共成像点道集,成像精确且无倾角限制,相对保幅性优于前者,适应任意复杂速度模型。模型和实例测试结果表明:在简单构造区域,真振幅Kirchhoff保幅叠前深度偏移与保幅逆时偏移抽取的共成像点道集都能起到良好的保幅效果;但在复杂构造区,基于逆时偏移抽取的共成像点道集,保留了全部波场的路径与振幅信息,其保幅性与成像精度优于Kirchhoff保幅叠前深度偏移。因此,针对探区的复杂程度差别及勘探精度的不同要求,应选择不同的抽道集方法,保证振幅精度的同时,兼顾生产效率。     

基于角道集速度建模的孔隙压力预测方法

准确预测地层孔隙压力是合理设计钻井液密度和井身结构的基础,也是保护油气层,降低钻探成本和提高钻探成功率的前提.地震层速度场是预测地层孔隙压力的关键参数,其准确性直接影响孔隙压力预测的精度.针对当地层存在低速异常体(欠压实主导的低速泥岩)时,传统的基于偏移距域共成像点道集层速度场建模方法存在射线多路径的假象,给层速度场建...     

基于Poynting矢量的归一化波场分离互相关逆时偏移成像条件(英文)

叠前逆时偏移是目前精度较高的成像方法,然而严重的低频噪声降低了逆时偏移的构造成像精度,偏移噪声的压制是逆时偏移必需要考虑的问题。分析了低频噪声的产生机理,并根据声波方程Poynting矢量的方向指示地震波场的传播方向的原理,分离出上、下、左、右行波,该方法计算量和存储量都远远小于常用的二维傅里叶变换分离方法,进而提出归一化的波场分离互相关成像条件,以压制逆时偏移低频噪声,提高成像精度。实现了Marmousi模型的试算,表明在波场延拓过程中利用Poynting矢量能够较好的分离上、下、左、右行波,与常规方法、拉普拉斯滤波、二维傅里叶变换波场分离的成像结果对比表明,成像时使用归一化的波场分离互相关成像条件能更好的压制偏移噪声,得到精度更高的逆时偏移成像结果。     

基于CLG光学流和波场分解的逆时偏移角度道集提取方法研究

角度域共成像点道集是衔接叠前地震数据与储层特征的重要桥梁,对地震偏移成像与储层描述具有重要意义.与克希霍夫偏移和单向波动方程偏移相比,逆时偏移是复杂地区最精确的成像方法.高效稳健地生成逆时偏移角度道集目前仍然是一个挑战.本文主要讨论如何采用光学流方法高效、高质量地提取角度道集.在逆时偏移波场外推过程中,光学流方法可以估...     

基于最小二乘反演的各向异性逆时偏移角度域共成像点道集提取方法研究

因不受多路径假象影响,角度域共成像点道集在偏移速度分析、振幅随反射角变化分析以及地震属性解释中起着至关重要的作用.逆时偏移成像技术采用精确的地震波动理论,因此基于逆时偏移的角度域共成像点道集提取方法能够适用于任意复杂构造,且算法精度高、稳健性强.然而,在实际中,受速度不准、采集孔径有限、照明不均以及偏移算子不精确等因素影响,逆时偏移角度域共成像点道集分辨率低、振幅不均衡、存在低波数假象.如何获得高质量的角度域共成像点道集,是油气勘探急需解决的难题.在前人研究基础上,通过将角度域共成像点道集的提取作为反演问题,本文提出一种基于最小二乘反演的各向异性逆时偏移角度域共成像点道集提取方法.该方法可以改善角度域共成像点道集的分辨率、信噪比以及振幅均衡性.典型模型数值试算表明了该方法的可行性和有效性.     

横向各向同性介质弹性波多分量叠前逆时偏移

随着油气勘探程度的提高,隐蔽油气藏在增储上产方面起到了重要作用,因此发展基于各向异性介质的多分量偏移方法是非常必要的.本文基于横向各向同性（VTI）介质,从二维弹性波速度\|应力方程出发,通过在时间上的二阶差分和空间上的交错网格高阶差分对方程进行离散,得到弹性波交错网格高阶差分的多分量逆时偏移算子.在激发时间成像条件的应用过程中引入Poynting矢量进行成像并消除逆时偏移所引起的低频干扰,在此基础上实现了VTI介质中二维弹性波叠前多分量逆时深度偏移.理论模型的偏移处理表明,该方法能够对地层进行准确成像,并可以消除逆时偏移所引起的低频噪声.     

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.     

基于互相关改进的DTW在角道集叠加优化中的应用

逆时偏移对速度十分敏感,当速度存在误差时,角道集同相轴会发生弯曲,直接叠加会削弱成像结构信息.在无从改善速度的前提下,将角道集拉平再叠加是提升叠加效果的有效措施.借助动态时间规整算法(DTW),选取误差小的地震道作为参考道,通过欧式距离计算其他地震道与参考道的相似性,即可求取两者之间的匹配关系,拉平同相轴.但该方法仅考虑了地震道间幅值的相似性,当幅值差异较大时易造成错误匹配,导致同相轴波形畸变、振幅异常.为此,本文提出了一种基于互相关的动态时间规整算法(CDTW),采用一维互相关代替欧氏距离作为地震道间的相似性度量,并以利用二维互相关DTW计算的约束窗限制规整路径.测试表明,CDTW能将角道集同相轴拉平且对波形畸变具有良好的鲁棒性;经处理后叠加剖面中的同相轴较之前更加聚焦.     

Angle-domain common-image gathers in reverse-time migration by combining the Poynting vector with local-wavefield decomposition

Angle-domain common-image gathers are an important tool in the post-processing of seismic images and for reservoir characterization. The generation of angle gathers is a very important issue when dealing with angle-domain images. Efficiency and robustness are the main concerns in the generation of angle gathers. In this paper, we propose two methods for producing angle gathers based on the implementation of a reverse-time migration. In the hybrid method, we adopt the local-plane-wave decomposition method to extract the local plane waves and obtain two possible opposite propagation directions in the time-wavenumber domain. Then, Poynting vectors are used to determine the correct propagation direction. The hybrid method achieves a satisfactory balance between robustness and computational efficiency. Furthermore, in the improved hybrid method, additional computational acceleration is obtained by separating the overlapping and non-overlapping wavefield areas. The hybrid method is only applied in these areas with overlapping wave fronts, and the Poynting-vector-based method is adopted in the other areas. The location of the overlapping events is determined using the eigenvalues of the structural tensor. Finally, the two-dimensional synthetic and field examples demonstrate the effectiveness of both methods.     

Kirchhoff叠前时间偏移角度道集

提出三维Kirchhoff叠前时间偏移角度域共像点道集的改进算法,克服传统角度求取算法局限,可计算相对倾斜地层法线入射角;与Kirchhoff直射线叠前时间偏移求角度算法相比,本文方法考虑射线弯曲效应,包含层速度,角度范围加大,更接近真实入射角;计算走时采取弯曲射线或者适应线性横向变速介质的非对称走时等算法,角度道集在大角度处得到拉平;采用相对保幅的权因子以及覆盖次数校正技术,有利于叠前AVA反演.模型测试结果表明：叠前时间偏移角度道集,相对CMP、CRP所转化角度道集,更准确反应AVA效应;实际三维数据测试表明本文方法可以提供品质优良的角度道集,适用于AVA分析、反演,提高叠前反演分辨率.     

基于光流矢量行波分离的相关加权逆时偏移成像

逆时偏移由于基于双程波方程进行波场延拓, 应用互相关成像条件所得到的成像结果中包含了大量的低波数噪声.基于Poynting矢量行波分离的逆时偏移方法虽可有效压制这些噪声干扰, 但其也存在Poynting矢量计算不稳定、行波分离精度不高以及各行波分离成像剖面叠加权重难以确定等问题.本文基于光流矢量实现了震源正时波场和检波点逆时波场的高精度分离, 分别得到了左上、左下、右上、右下四个方向的行波, 进而由正时和逆时波场的每两个行波互相关得到16个成像剖面; 在此基础上, 将这16个成像剖面分别与参考剖面做相关计算, 并将相关值作为权重分别赋予各成像剖面, 最终实现了基于光流矢量行波分离的相关加权逆时偏移成像.理论模型数据与实际资料试算表明: 相比于常规基于Poynting矢量行波分离的逆时偏移方法, 本文方法可更精确、稳定地实现震源波场和检波点波场的行波分离, 同时该方法采取的相关加权成像方式, 避免了人为取舍或仅赋予各波场成像剖面经验权重的缺陷, 有效提高了逆时偏移的成像精度.

     

共反射角叠前偏移成像研究及应用

共偏移距道集已被广泛地应用于地震速度建模及振幅随偏移距变化(AVO)的研究中,但复杂构造及射线多路径产生的共偏移距道集不保幅性等一系列缺陷给AVO研究带来很大的困难.共反射角道集包含有能反映地下速度和岩性变化的信息,更有利于速度模型优化、地震振幅属性分析及地下岩性和断裂的研究.本文通过研究共反射角深度偏移方法和理论,完善了基于目标的共反射角深度偏移技术,提出了获得相对保幅共反射角道集方法.该方法克服了共偏移距域道集在复杂介质中遇到的困难,更能有效地反映波场和地质结构方面的信息.通过理论模型数据进行了试算,并采用实际地震数据对此方法进行了验证,在陡倾角成像方面取得较好效果.     

Poynting and polarization vectors based wavefield decomposition and their application on elastic reverse time migration in 2D transversely isotropic media

With the progress in computational power and seismic acquisition, elastic reverse time migration is becoming increasingly feasible and helpful in characterizing the physical properties of subsurface structures. To achieve high-resolution seismic imaging using elastic reverse time migration, it is necessary to separate the compressional (P-wave) and shear (S-wave) waves for both isotropic and anisotropic media. In elastic isotropic media, the conventional method for wave-mode separation is to use the divergence and curl operators. However, in anisotropic media, the polarization direction of P waves is not exactly parallel to the direction of wave propagation. Also, the polarization direction of S-waves is not totally perpendicular to the direction of wave propagation. For this reason, the conventional divergence and curl operators show poor performance in anisotropic media. Moreover, conventional methods only perform well in the space domain of regular grids, and they are not suitable for elastic numerical simulation algorithms based on non-regular grids. Besides, these methods distort the original wavefield by taking spatial derivatives. In this case, a new anisotropic wave-mode separation scheme is developed using Poynting vectors. This scheme can be performed in the angle domain by constructing the relationship between group and polarization angles of different wave modes. Also, it is performed pointwise, independent of adjacent space points, suitable for parallel computing. Moreover, there is no need to correct the changes in phase and amplitude caused by the derivative operators. By using this scheme, the anisotropic elastic reverse time migration is more efficiently performed on the unstructured mesh. The effectiveness of our scheme is verified by several numerical examples.     

基于纵横波解耦的三维弹性波逆时偏移

纵横波波场分离是弹性波偏移方法的必要条件,通过纵横波成像的差异可以获取更多地下介质的信息.目前所用的纵横波波场分离方法多采用Helmholtz分解,这样得到的波场不仅物理意义发生了变化,振幅和相位也会发生改变.本文采用纵横波解耦的弹性波方程,将其应用于三维介质,对比分析了纵横波解耦方法相对传统Helmholtz分解方法在相位、振幅上的优势.将该解耦的波场分离方法应用于弹性波逆时偏移,能得到相位、振幅和物理意义不受改变的偏移结果.但是该解耦方法分离得到的纵横波波场均为矢量场,将该波场分离方法用于弹性波逆时偏移,还需要解决矢量场如何得到标量成像结果的问题.本文引入了Poynting矢量,通过Poynting矢量对矢量波场进行标量化,这样就能得到保振幅、相位,且无极性反转的标量PP和PS成像结果.同时针对S波Poynting矢量求取不准确的问题,采用拟S波应力场和S波速度场得到了更加准确的S波Poynting矢量.理论计算证明了本文采用的3D波场解耦的矢量波场分离方法的正确性和引入Poynting矢量对矢量波场进行标量成像的有效性.

     

地震叠前逆时偏移的有效边界存储策略

基于双程波动方程的逆时偏移被认为是目前最好的偏移成像技术,更适合于复杂构造成像.然而,大计算量和大存储量使得逆时偏移的计算成本很高而无法用于大数据量的地震成像.本文分析了目前常用的存储策略,并分别在空间和时间上对存储策略进行了研究:空间上,根据有限差分格式,在边界存储策略的基础上通过修改波场逆向传播的边界条件,提出了有效边界存储策略.该策略可在不增加任何计算量的情况下大幅降低逆时偏移对存储量的需求;在时间上,使用checkpointing技术对有效边界存储策略进行了改进,使叠前逆时偏移在增加少量计算量的情况下进一步降低存储量需求.Marmousi模型测试结果表明了有效边界存储策略的有效性和优越性.     

地震叠前逆时偏移的有效边界存储策略

基于双程波动方程的逆时偏移被认为是目前最好的偏移成像技术,更适合于复杂构造成像.然而,大计算量和大存储量使得逆时偏移的计算成本很高而无法用于大数据量的地震成像.本文分析了目前常用的存储策略,并分别在空间和时间上对存储策略进行了研究:空间上,根据有限差分格式,在边界存储策略的基础上通过修改波场逆向传播的边界条件,提出了有效边界存储策略.该策略可在不增加任何计算量的情况下大幅降低逆时偏移对存储量的需求;在时间上,使用checkpointing技术对有效边界存储策略进行了改进,使叠前逆时偏移在增加少量计算量的情况下进一步降低存储量需求.Marmousi模型测试结果表明了有效边界存储策略的有效性和优越性.