克希霍夫叠前时间偏移技术在复杂构造带地震资料处理中的应用

在辽河盆地东部凹陷中部的A区块地下构造复杂,以往的资料虽然反应了该区的整体面貌,但断裂带的成像效果不是很好,为此,开展了叠前时间偏移处理技术研究.详细介绍了保福克希霍夫叠前时间偏移的原理和数据的预处理,讨论了主要的偏移参数的测试和选取方法,通过Deregowski循环法和百分比偏移扫描速度建立和优化速度模型.处理结果表明,该区三维叠前偏移剖面较常规三维叠后偏移剖面有明显改善.     

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.     

叠前时间偏移技术在深层断陷区地震成像中的应用

Kirchhoff积分叠前时间偏移应用波动方程的Kirchhoff积分解实现地下反射层的偏移问题,该技术应用所有偏移距的地震资料,能适应纵横向速度变化较大的情况,是复杂地区地震资料成像的较理想的方法.叠前时间偏移是对偏移处理和偏移速度修改的一个迭代过程,偏移速度的精度直接影响到偏移效果.对大庆油田古龙断陷某工区的三维地震资料,应用叠前时间偏移技术进行成像处理,对于埋深较大的目的层,断陷结构复杂,介质的各向异性较为严重,所以应用考虑各向异性参数的速度修改公式,得到较为精确的偏移速度体,进而保证偏移CRP道集拉平,得到成像良好的偏移数据体.实际地震数据偏移处理结果表明叠前时间偏移技术可对复杂构造的地震数据准确成像,可在古龙地区断陷地层勘探中推广应用.     

库车坳陷复杂高陡构造地震成像研究

复杂构造地震成像主要取决于叠前地震数据品质、偏移速度可靠性和偏移算子成像精度. 库车坳陷异常复杂的近地表条件导致极低信噪比的地震采集数据. 该区逆冲推覆高陡构造刺穿盐体大面积分布, 盐层厚度变化大、顶底面形态复杂, 盐下断裂带破碎、小断块发育, 形成异常复杂的地震成像问题. 本文重点研究三个关键环节:(1)精细的叠前地震预处理研究: 根据该区地震地质复杂性和地震资料特征, 采用一些新的方法技术和技术组合从振幅与时移的大、中、小尺度变化三个层次来解决资料信噪比问题, 重建深部反射信号; (2)三级偏移速度分析研究:利用库车坳陷盐刺穿逆冲推覆构造建模理论及变速成图配套技术解决叠前时间偏移速度场时深转换问题,利用井约束低频速度地震迭代反演技术解决连井层速度场与偏移速度场的融合问题,实现从DMO速度分析、叠前时间偏移速度分析到叠前深度偏移速度分析的有机衔接,建立拓扑结构相对保持的叠前深度偏移速度模型;(3)基于退化Fourier偏移算子的半解析波动方程叠前时间和深度偏移研究, 极大地改善了地震偏移过程中高波数波的成像问题. 通过对库车坳陷大北、博孜、却勒、西秋4和西秋10等复杂高陡构造的叠前时间和深度偏移地震成像处理,取得了较好的应用效果.     

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.     

最小二乘Kirchhoff射线束叠前时间偏移

最小二乘偏移可以消除非规则采集、带限子波等因素对偏移结果的不利影响,提高成像剖面的分辨率和照明度,但巨大的计算成本严重制约了该方法的应用前景.本文基于地震数据的局部平面波合成/分解策略,对传统Kirchhoff时间正演/偏移的计算过程进行改进,发展了一种快速的最小二乘Kirchhoff射线束叠前时间偏移方法.同需要逐道数据映射运算的常规最小二乘Kirchhoff叠前时间偏移相比,本文方法不但具备相当的成像精度和反演收敛速度,同时由于数据的正/反向映射运算只需在稀疏的射线束中心位置进行,因此计算效率得到了大幅度的提升.文中给出的模型和实际数据算例证明了本方法的正确性和有效性.     

波动方程法共成像点道集偏移速度建模

叠前深度偏移的成像效果对偏移速度场相当敏感，建立正确的偏移速度场是实现高质量叠前深度偏移成像的关键。首先应用成像精度高的波动方程法叠前深度偏移抽取共成像点道集；然后基于摄动法通过参数化速度函数和改进的剩余曲率分析建立偏移速度误差和成像深度误差的定量关系；最后采用单参数／多参数联合迭代反演实现偏移速度建模。对Marmousi模型的试算结果表明：该方法对复杂地质体具有较强的适应性和较好的建模和成像效果，一般只需分析和控制主要反射层，通过3－4次近代就可以满足精度要求。     

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.     

TI介质偏移速度建模研究

经过多年的研究发展,各向异性叠前深度偏移算法已经趋于完善.然而,在地震资料处理过程中导致成像结果不理想的主要原因还是由于建立的地层参数场不够精确.当地层参数接近其真实值时,基于波动方程的剩余曲率建模方法由于不受构造的影响,能够在各向异性和横向变速介质中进行速度分析,所以得到了广泛的研究.本文从偏移结果中抽取共成像道集,然后通过交互运用叠前深度偏移和参数更新实现各向异性偏移速度建模.对理论模型和实际资料进行的试算表明,该方法具有较强的适应性,能极大改善VTI介质反射界面成像效果和分辨率.     

Prestack Kirchhoff time migration of 3D coal seismic data from mining zones

Conventional seismic data processing methods based on post‐stack time migration have been playing an important role in coal exploration for decades. However, post‐stack time migration processing often results in low‐quality images in complex geological environments. In order to obtain high‐quality images, we present a strategy that applies the Kirchhoff prestack time migration (PSTM) method to coal seismic data. In this paper, we describe the implementation of Kirchhoff PSTM to a 3D coal seam. Meanwhile we derive the workflow of 3D Kirchhoff PSTM processing based on coal seismic data. The processing sequence of 3D Kirchhoff PSTM includes two major steps: 1) the estimation of the 3D root‐mean‐square (RMS) velocity field; 2) Kirchhoff prestack time migration processing. During the construction of a 3D velocity model, dip moveout velocity is served as an initial migration velocity field. We combine 3D Kirchhoff PSTM with the continuous adjustment of a 3D RMS velocity field by the criteria of flattened common reflection point gathers. In comparison with post‐stack time migration, the application of 3D Kirchhoff PSTM to coal seismic data produces better images of the coal seam reflections.     

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.     

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.     

叠前时间偏移技术在淮北某煤矿采区三维地震勘探中的应用与效果

淮北某煤矿采区三维地震勘探地质条件极为复杂,区内褶皱、断层构造发育,常规叠后时间偏移处理很难准确成像,给后期资料解释工作带来不利影响.针对这一问题,采用叠前时间偏移技术,结合煤田地震勘探特点,对影响叠前偏移处理质量的关键步骤（预处理、静校正、叠前去噪、时间域速度模型建立）进行了研究,取得了显著效果.利用叠前偏移数据体解释,最终圆满完成了地质任务.本文通过应用实例,说明了煤田地震勘探资料处理利用叠前时间偏移技术对复杂构造成像效果较好,信噪比提高,断点解释更可靠.     

Practical Implementation of Prestack Kirchhoff Time Migration on a General Purpose Graphics Processing Unit

In this study, we present a practical implementation of prestack Kirchhoff time migration (PSTM) on a general purpose graphic processing unit. First, we consider the three main optimizations of the PSTM GPU code, i.e., designing a configuration based on a reasonable execution, using the texture memory for velocity interpolation, and the application of an intrinsic function in device code. This approach can achieve a speedup of nearly 45 times on a NVIDIA GTX 680 GPU compared with CPU code when a larger imaging space is used, where the PSTM output is a common reflection point that is gathered as I[nx][ny][nh][nt] in matrix format. However, this method requires more memory space so the limited imaging space cannot fully exploit the GPU sources. To overcome this problem, we designed a PSTM scheme with multi-GPUs for imaging different seismic data on different GPUs using an offset value. This process can achieve the peak speedup of GPU PSTM code and it greatly increases the efficiency of the calculations, but without changing the imaging result.     

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.     

苏北大陆科学钻探靶区深反射地震的叠前深度偏移

由于深反射地震数据具有信噪比低和记录长度长等特点,叠前深度偏移方法的应用有许多困难．为此,我们研究了一种适合于深反射地震的叠前深度偏移方法;包括：用逆风有限差分方法计算程函方程;在常规速度扫描的基础上,用协方差控制提高速度分析精度;用联合反演算法计算层速度,再插值后得到初始速度模型;用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ法作为偏移速度分析工具,求得最终的速度模型;最终的速度模型作为有限差分深度偏移的输入,求得最终的偏移结果．用该方法对“中国大陆科学深钻工程”东海二维深反射地震数据ＤＨ－４线进行了叠前深度偏移,取得了良好的效果。     

Fast velocity analysis by wave path migration

Iterative migration velocity analysis is computationally expensive, where most of the computation time is used for generating prestack depth images. By using a reduced form of Kirchhoff migration, denoted as wave path migration, we can significantly speed up the depth imaging process and reduce the entire velocity analysis expense accordingly. Our results with 2D synthetic and field data show that wave path migration velocity analysis can efficiently improve the velocity model and the wave path migration velocity analysis updated velocity correlates well with that from the Kirchhoff migration velocity analysis. The central processing unit comparison shows that, for a 2D synthetic and field data set, wave path migration velocity analysis is six times faster than Kirchhoff migration velocity analysis. This efficiency should be even greater for 3D data.     

叠前逆时深度偏移中的激发时间成像条件

与其他偏移方法相比,逆时偏移基于精确的波动方程而不是对其近似,用时间外推来代替深度外推.因此,它具有良好的精度,不受地下构造倾角和介质横向速度变化的限制.激发时间成像条件的求取是叠前逆时偏移的难点之一,本文采用求解程函方程的方法得到地下各点的初至波走时,以此作为叠前逆时偏移的成像条件.基于任意矩形网格和局部平面波前近似的有限差分初至波走时计算方法精度较高并适用于强纵横向变速的复杂介质.试算结果表明,在复杂介质模型中利用叠前逆时深度偏移收到了很好的成像效果.