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.     

三维地震资料叠前时间偏移应用研究

本文通过选取合适的叠前时间偏移软件,对两块三维地震资料进行偏移成像试验,验证叠前时间偏移中影响偏移成像效果的几个主要因素.该软件偏移算法的核心技术是弯曲射线偏移处理,这不同于工业界常用的直射线假设.偏移速度是偏移成像好坏的主要因素,通过迭代进行偏移、速度分析,使共成像点道集拉平,从而实现构造的准确成像;偏移孔径也是影响偏移成像的一个关键参数,其选取与成像目标层的倾斜角、深度、速度等有关;反假频参数对偏移成像效果有一定影响,是偏移中需要考虑的因素之一.     

共偏移距道集平面波叠前时间偏移与反偏移

在Dubrulle提出的共偏移距道集频率波数域叠前时间偏移的基础上,提出了共偏移距道集频率波数域叠前时间偏移与反偏移一对共轭算子.讨论了该对算子的变孔径实现过程.并把该对共轭算子串连起来实现了叠前地震数据的规则化处理.指出最小二乘意义下的叠前地震数据规则化会得到更好的效果.v(z)介质模型和Marmousi模型的数值试验结果表明,方法理论正确、有效.     

适于陡坡带砂砾岩体的地震资料叠前时间偏移处理技术

随着勘探程度的不断提高,断陷盆地陡坡带砂砾岩体油气藏成为了重点勘探对象之一,但陡倾角的大断层、非均质性强的砂砾岩体使得常规的叠后偏移成像方法成果难以满足勘探开发的需要.采用叠前时间偏移处理技术,开展针对性的叠前预处理技术、精细的速度模型建立和关键参数的合理选取等研究,三维叠前时间偏移处理较常规三维叠后时间偏移处理获得了较高质量的成像剖面,且输出的道集可以用于砂砾岩体储层描述研究.     

各向异性叠前时间偏移在复杂断块中的应用

在构造复杂的地区,地震速度横向变化较大,常规时间偏移方法已无法完成复杂断块地区的正确成像,必须采用叠前偏移成像技术,来解决复杂构造地震资料的成像问题.与叠后偏移相比,叠前时间偏移有更高的成像精度、信噪比和更好的波组特征.各向异性叠前时间偏移将层速度代替叠前时间偏移中的均方根速度,在一定程度上解决了地下地质体的复杂构造问...     

基于共散射道集的叠前时间偏移/反偏移提高叠前数据质量

为了提高叠前数据质量,将叠前时间偏移/反偏移与共散射点道集相结合,提出了一种新的时间偏移/反偏移方法.利用改进的CRS参数建立精确的速度模型,提高偏移成像质量.将振幅映射到共偏移距顶点来生成共散射点道集,将偏移和中点上的多参数叠加,通过叠加数据,实现了叠前数据增强,道集的数量远高于传统叠前时间偏移的叠加数量.利用基于中点位移、半偏移距和偏移速度的算子进行反偏移处理,能量重新分配回时间域中的每个绕射同相轴,压制噪声,地震资料信噪比和成像精度均得到了提高.提高质量后的叠前数据可用于后续的速度分析、叠加、偏移等常规处理中,效果好于原始CMP道集.模型和实际数据的计算结果均验证了该方法的正确性和有效性,该方法在低信噪比资料的处理中将会有广阔的应用前景.     

山地地震资料叠前时间偏移方法及其GPU实现

山地地区地下地质结构复杂,地表高差大,变化剧烈.目前该类地区地震勘探中主要的成像手段依然是Kirchhoff叠前时间偏移.但地表高程的剧烈变化使叠前时间偏移的基准面很难选择.本文在传统方法的基础上,提出了一种在浮动基准面上修正常规叠前时间偏移走时计算的叠前时间偏移方法,该方法能够很大程度上提高山地地区、特别是地表高差变化大地区的成像效果.本文还介绍了GPU 在叠前时间偏移上的应用,通过GPU 对〖JP2〗叠前时间偏移的优化和实现,得出如下结论：应用单颗NVIDIA Tesla C1060 GPU 进行叠前时间偏移,相比应用主频2.5 GHz〖JP〗的单核CPU计算效率可提高70倍以上.     

层状各向异性介质转换波克希霍夫叠前时间偏移

在克希霍夫叠前时间偏移处理中,地震波走时的计算方法是决定大偏移距地震资料成像品质的重要因素.在常规的三维转换波各向异性叠前时间偏移公式中,走时的计算是基于等效单层各向异性介质的非双曲线方法.用这种方法处理的成像道集,在偏移/深度比超过一定阈值后,成像道集中的反射同相轴将出现过偏现象,这种偏移不平的同相轴将影响偏移叠加的最佳响应,使得偏移成像波组呈低频化特征,最终降低三维转换波偏移成像质量.我们采用层状介质的走时计算方法代替常规算法,并且利用了常规方法的转换波各向异性偏移速度模型.基于层状介质的算法能够提高大偏移距转换波走时计算精度,克服中浅地层大偏移距远道成像道集中反射同相轴逐渐上翘的问题.两个地区的三维转换波资料处理结果证实,基于层状各向异性介质的转换波克希霍夫叠前时间偏移方法,明显改善了反射成像剖面的连续性和分辨率,提高成像剖面构造的可解释性.     

结合基准面重建的叠前时间偏移方法

提出了一种结合虚拟界面、瑞利积分和相移法的混合的基准面重建方法.通过与叠前时间偏移方法结合,形成了针对起伏地表采集数据的叠前时间偏移方法和新流程.该方法能正确考虑波在近地表传播的实际路径,克服了高速层出露时静校正方法的误差;它也能自己确定虚拟层速度,避免了现行基于波场延拓的基准面重建方法需要准确近地表速度的困难.文中分别用近地表存在明显低速层和近地表有高速层出露这两类模型的理论数据,验证了所发展方法和流程的有效性.     

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.     

叠前逆时偏移影响因素分析

反射地震勘探中的偏移成像技术是获取地下介质构造形态最有效的手段之一.在叠前深度域偏移方法中,目前工业界采用的方法包括基于射线理论的波动方程积分解法和基于波动理论的微分波动方程单程波解法,这两类方法难以处理地震波横向速度变化剧烈的高陡倾角构造成像问题.近年来勘探地震学研究领域发展起来的叠前逆时偏移采用了双程波求解微分波动方程的算法,这种方法具有相位准确、不受介质横向速度变化和高陡倾角构造的影响、成像精度高、可以利用回转波正确成像等优点,从理论上弥补了当前工业界常规地震偏移所面临的成像缺陷.然而,叠前逆时偏移成像方法从理论走向实用尚需解决如下问题:计算速度和数据存储空间的节省、初始速度模型的建立、震源子波的选择、数值模型边界条件的定义和假像的消除等等.对于计算速度和存储量大的问题,随着计算机硬件的快速发展,将会不断得到改善,同时可以采取一些计算技术和存储策略来加以缓解.本文主要针对初始速度模型的建立、震源子波的选择、数值模型边界条件的定义和假像的消除这些因素,利用简单模型进行了分析.对于反射波造成的传播路径上的假像,给出了一种振幅补偿滤波方法.对勘探地球物理学界给出的SEG/EAGE二维盐丘模型、Marmousi模型和本研究设计的崎岖海底模型进行了叠前逆时偏移成像,均取得了较好的成像效果.     

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.     

各向异性叠前时间偏移——以东濮凹陷为例

建立精准的偏移速度场是复杂地质构造成像的核心.常规的速度分析方法在大炮检距、地层界面倾斜或弯曲、盐下及深部多层介质等情况下精度不高,影响到地震成像效果与解释结果的可靠性.为解决这个问题,采用了一套叠前时间偏移速度场建立的新方法:初始偏移速度求取和双谱法高密度逐点速度分析,即通过合理的参数提取和速度计算,提高动校正精度,基本消除各向异性影响.把获得的速度和各向异性参数作为Kirchhoff叠前时间偏移的基本参数进行叠前时间偏移处理,从而提高叠前偏移成像精度.通过在东濮凹陷BM和MC地区的实际应用取得了较好的效果.     

三维偏移距平面波有限差分叠前时间偏移

本文提出了中点-半偏移距域内的三维偏移距平面波(offset plane-wave)方程,并给出了其有限差分解法.偏移距平面波可通过对CMP道集进行平面波分解(倾斜叠加或线性Radon变换)生成,然而这样做会产生严重的噪音干扰.本文提出了局部倾斜叠加方法(local slant-stacking)来消除离散线性Radon变换引入的噪音.针对实际三维数据的不规则性(中点-偏移距域内方位角展布不均匀及偏移距采样不规则),本文还提出了与方位角无关的三维倾斜叠加方法(azimuth-independent 3D slant-stacking),解决了三维平面波分解中存在的问题.使用文中提出的平面波分解方法,可以得到高信噪比的偏移距平面波数据体.同时,三维偏移距平面波偏移可以输出偏移距射线参数域共成像点道集,基于此道集的剩余速度分析方法可以用来更新偏移速度场.偏移距平面波偏移具有很高的计算效率,相较Kirchhoff积分叠前时间偏移有较好的保幅特性,可作为水平地表三维叠前时间偏移的一个很好的解决方案.     

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Chebyshev多项式的弯曲射线 Kirchhoff叠前时间偏移

弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移被认为是一种综合了叠前时间偏移效率和叠前深度偏移精度的方法.本文以保精度地减少高阶Kirchhoff叠前时间偏移走时计算量为目标,在分析了Chebyshev正交多项式性质的基础上,建立了Chebyshev多项式约简系数表,进而用模拟退火法对转换系数进行分段优化,从而实现了在大炮检距范围内二阶Chebyshev走时式对高阶走时式的最优逼近.最后通过在均匀介质、VTI介质和实际地震资料中的验证,说明本文提出的优化二阶Chebyshev偏移与高阶弯曲射线偏移相比,不仅减少了走时计算量,而且具有与其相当的成像精度.     

三维保幅弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移方法与应用

地震勘探是寻找油气的重要手段之一.对于复杂构造地区,地震偏移成像成为地震资料处理流程中最重要的一环.由于叠前时间偏移尤其是Kirchhoff叠前时间偏移适应性强、计算效率高、成本低的自身特点,该方法在油气勘探中发挥着重要作用.对于该方法的成像精确性的研究有着重大的科研和工业价值.本文利用弯曲射线方法计算走时,加入保幅权函数,结合去假频技术、MPI并行技术,以SEG三维盐丘模型和某区域三维实际资料为研究对象,实现三维保幅弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移.将该方法偏移结果与传统的叠前时间偏移方法偏移结果进行对比分析,结果表明:本文采用的方法主要有以下两方面的优越性:第一,引入了弯曲射线计算走时,实现了弯曲射线叠前时间偏移,提高了成像的精确性;第二,引入了保幅权函数,实现了保幅叠前时间偏移,提高偏移结果的信噪比.     

基于Chebyshev多项式的非对称走时Kirchhoff叠前时间偏移角道集求取

地震射线走时的求取方法是叠前时间偏移研究的核心问题之一,也是影响计算时间域角道集角度精确性的关键因素之一.本文基于Kirchhoff叠前时间偏移,应用第一类切比雪夫多项式,对弯曲射线对称走时加以改进,引进非对称项,优化后得到切比雪夫非对称走时方程,与高精度走时进行比较和误差分析,再将该走时求取方法应用于时间域角道集的求取中,得到地下较真实的入射角.通过模型计算和实际地震资料处理证明,此种非对称走时及其角道集的求取方法具有精度高、计算量少的优点.     

地震叠前逆时偏移高阶有限差分算法及GPU实现

叠前逆时偏移技术是解决地震成像问题的有力工具,但由于计算量大、成像噪音以及存储量大等原因没有得到广泛的应用.本文给出了逆时偏移的实现过程,分析了高阶有限差分格式的稳定性与频散关系.针对叠前逆时偏移计算量大的问题,使用图形处理器(Graphic Processing Unit,简称GPU)实现算法加速,比传统的CPU计算速度提高了一个数量级.文中对理论模型进行了计算,并与单程波偏移方法做比较,结果表明:叠前逆时偏移有效突破了成像倾角限制,对垂直断层、盐丘空腔内幕等特殊构造成像效果均有显著提高.本文尚未涉及成像噪音去除以及存储量等问题,笔者将另文阐述.