角度域共成像点道集剩余曲率法偏移速度分析

叠前深度偏移速度分析是地震数据处理方法研究的重点,是影响地震成像效果的关键技术之一。本文的基于角度域共成像点道集剩余曲率的偏移速度分析方法,旨在通过角度域共成像点道集(ADCIGs)来建立局部入射角与偏移深度之间的联系,通过角度道集剩余速度分析来修正、更新偏移速度。不同于偏移距域共成像点道集(ODCIGs),ADCIGs较少地受到由于多路径问题而产生的波场干涉假象的影响,更适合于偏移速度分析。本文在推导出基于ADCIGs的水平地层深度剩余量公式的基础上,提出了基于ADCIGs的沿层扫描法速度更新流程,凹陷模型和实际资料的试处理表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。     

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.     

基于Gabor-Daubechies小波束叠前深度偏移的角度域共成像道集

传统炮检距域共像集（CIG）在复杂介质中因波传播的多路径而存在反射体位置不确定的问题. 角度域CIG由于克服了这一缺陷而逐步成为速度分析、AVA以及振幅保真偏移成像等研究的主要手段. 以波动理论为基础的地震偏移成像方法的发展为获得高质量的角度域CIG提供了可靠的实现途径. 其中,基于波场局域化分解和传播的小波束域波场延拓和偏移成像方法,因其波场分解基本函数和传播算子在空间和方向上的双重局域特性,而成为角度相关分析研究的有效工具. 本文在采用Gabor Daubechies框架分解的小波束叠前角度域偏移成像基础上,利用不同的叠加方法由局部角度域像矩阵得到了反射角域CIG（CRAIG）和倾角域CIG（CDAIG）. 以SEG EAGE二维盐体模型为例,通过对CRAIG和CDAIG的对比,探讨了这两种角度域CIG的特点及其在地震偏移成像中的潜在应用.     

基于单程波方程的角度域保幅偏移(英文)

传统叠前深度偏移只能够提供地下的构造信息,但工业界在需要构造信息的同时还要与地下界面反射系数成比例的振幅信息。最近几年,基于单程波方程的保幅叠前深度偏移算法有了一定的发展,但是,基于炮域、单程波的保幅型叠前深度偏移必须应用反褶积型的成像条件,这种成像条件在构造复杂、速度变化剧烈的地区会出现不稳定现象。基于角度域的保幅深度偏移克服了这一不稳定性缺点的同时,还域的保幅深度偏移,模型和实际资料的试算分析验证该思路方法的正确性和有效性。     

基于倾角-偏移距域道集的绕射波成像

地震绕射波是地下非连续性地质体的地震响应,绕射波成像对地下断层、尖灭和小尺度绕射体的识别具有重要的意义.在倾角域共成像点道集中,反射波同相轴表现为一条下凸曲线,能量主要集中在菲涅耳带内,绕射波能量则比较发散.由于倾角域菲涅耳带随偏移距变化而存在差异,因此本文提出一种在倾角-偏移距域道集中精确估计菲涅耳带的方法,在各偏移距的倾角域共成像点道集中实现菲涅耳带的精确切除,从而压制反射波.在倾角-偏移距域道集中还可以分别实现绕射波增强,绕射波同相轴相位校正,因此能量弱的绕射波可以清晰地成像.在倾角域共成像点道集中,反射波同相轴的最低点对应于菲涅耳带估计所用的倾角,因此本文提出一种在倾角域共成像点道集中直接自动拾取倾角场的方法.理论与实际资料试算验证了本文绕射波成像方法的有效性.

     

基于矢量波场逆时偏移的保幅角道集提取方法（英文）

将偏移后的炮域偏移距道集转换为角度域共成像道集(ADCIGs)可为偏移速度分析(MVA)和叠前反演提供输入道集,并且ADCIGs是理论上没有假象的叠前反演道集,也是目前公认的精度最高的叠前反演道集。本文研究了基于矢量波场逆时偏移的弹性波保幅ADCIGs的提取方法,以保幅弹性波逆时偏移方程为基础,其核心是求取不同震源位置的纵、横波场在地下各成像点的入射角,对于转换波勘探,二者共享一个入射角,即震源纵波入射角。根据几何关系,震源纵波波场的传播角、构造的局部地层倾角之差为震源纵波入射角,震源纵波波场的传播角利用解耦后纵波场的极化向量得到,构造的局部地层倾角利用偏移叠加剖面的复波数得到。对纵、横波的共炮点偏移道集按入射角重新排列即可得到各自的ADCIGs。文中利用水平层状介质模型、倾斜层状介质模型、Marmousi-Ⅱ弹性波部分模型和实测资料验证了算法的有效性,计算结果表明,本文方法计算的纵、横波角度具有较高的精度,提取的角道集具有较好的振幅保真性,能够为MVA和叠前反演提供可靠的输入道集。     

基于地震图像校准的共成像点道集增强技术

由共成像点道集抽取的共偏移距道集可以当成相同地下成像的多次观测.由于偏移误差的影响,在不同共偏移距道集上,同一采样点存在水平和垂直方向上的错位.本文提出一种基于地震图像校准的共成像点道集增强技术,实现了不同偏移距道集在时间和空间上的逐点匹配对齐.在本文中以2D局部归一化互相关来表征共偏移距道集和叠加道集在相同时空位置的相似度,假设在不同水平和垂直移动量时的互相关满足连续凸函数,利用求导方法估计共偏移距道集在该位置处的非整数校正量,最后采用双线性内插方法估计成像振幅.传统道集拉平技术在垂直方向进行校正量消除,本文方法能有效估计共偏移距道集中的水平和垂直校正量,并在亚像素域估计正确的成像振幅.模型数据和实际数据的处理结果表明,本文方法能有效增强共成像点道集中同相轴的一致性,提高叠加结果的分辨率.     

基于两参数简化方程的转换波叠前偏移速度分析（英文）

针对转换波各向异性叠前时间偏移实践中的四参数速度模型估计中参数间相互影响、难于准确的确定,本文将简化的转换波两参数动校正方程从叠加速度分析拓展到叠前时间偏移速度模型修正,形成了基于两参数动校正方程的新的四参数法转换波叠前时间偏移速度修正新方法和流程。在该方法和流程中,先进行转换波两参数叠加速度分析,获得转换波叠前时间偏移初始的速度和各向异性参数,然后通过分析偏移后的共成像点道集中的剩余时差修正速度和各向异性参数。其中叠前时间偏移速度模型的垂直速度比仍是需要利用纵波和转换波叠加剖面,层位标定后,利用相关的方法获得。有效速度比需结合纵波速度分析,利用Thomsen(1999)公式计算得到初始模型,最终依靠百分比扫描偏移处理获得最终的有效速度比模型。该方法简化了转换波高质量成像的速度估计方法,减小了多个参数估计的不确定性,在实际应用中也取得了较好的成像效果。     

基于旅行时梯度场的Kirchhoff PSDM角度道集生成方法研究（英文）

角度域共成像点道集(ADCIGS)是偏移速度分析和振幅随角度变化分析(AVA)的基础数据。传统Kirchhoff叠前深度偏移(KPSDM)按偏移距组织数据,能方便的输出偏移距域共成像点道集(ODCIGS),其高效的角度道集输出是有挑战的。本文提出基于旅行时梯度场的KPSDM角道集输出方法。其核心步骤为:(1)利用任意介质中的动态规划法旅行时计算方法提供炮点和检波点的旅行时场;(2)根据旅行时场的梯度方向计算反射张角;(3)在偏移过程中抽取ADCIGS。由于本文旅行时计算方法没有射线阴影区,也没有对速度光滑性的要求,其角度道集输出在阴影区比传统射线追踪更有优势。基于该角度道集输出方法,本文发展了一种适合大规模三维地震数据的KPSDM及角道集输出的并行实现方案。其基本思想是:(1)按照炮数据来组织输入数据;(2)旅行时场的输入与单炮覆盖范围相联系以节省内存;(3)多炮数据间采用MPI并行处理,单炮深度切片之间采用OpenMp并行处理,可进一步提高内存利用率和并行力度。数值试验结果证明本文角度道集生成方法的优越性和本文实现方案的有效性。     

基于Poynting矢量的角度域逆时偏移成像及对成像幅度的校正（英文）

研究了基于Poynting矢量的角度域逆时偏移成像及成像幅度的校正方法。根据Poynting矢量进行波场角度分解,由此构建局部成像矩阵及局部照明矩阵。在局部成像矩阵中建立的角度域成像条件,有效地消除了低波数干扰,同时可在局部成像矩阵中进行角度域共成像点道集抽取、倾角估计等运算。利用局部照明矩阵进行了基于全波波动方程的时域照明分析,在局部照明矩阵中计算倾角域幅度校正因子。根据逆时偏移的像计算共倾角像,利用校正因子对各角度的像进行校正,进而实现对成像结果的校正,从而实现了一种高效的倾角域幅度校正方法。最后通过SEG/EAGE模型进行数值计算验证了文中所述的计算方法。     

基于拟声波一阶应力-速度方程的TI介质叠前逆时偏移

随着计算机硬件技术发展和对野外数据高分辨率勘探需求的增加,叠前逆时偏移技术逐渐的运用到实际生产中;又鉴于实际地层中各向异性的普遍存在性,故实现各向异性介质的叠前逆时偏移成像很有必要.文中从各向异性介质中弹性波的基本理论出发,导出各向异性介质中的拟声波一阶速度-应力方程,并基于此方程提出一套稳健的叠前逆时偏移策略.对逆冲模型的数值模拟表明在旋转角变化的TTI介质(具有倾斜对称轴的横向各向同性介质)中该拟声波方程稳定性要好于基于频散关系推导出的拟声波方程;VTI_HESS模型的逆时偏移结果表明较常规声波方程,新导出的拟声波方程成像更清晰,深处保幅效果更加明显.     

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L1-L1范数稀疏表示的共偏移距道集地震数据重建方法

传统地震数据稀疏重建方法面临着:(1)叠前共炮点道集或CMP道集反射波为双曲线型同相轴,地震数据重建会损害有效波;(2)地震信号存在噪声和畸变,要求重建方法具有较好的噪声鲁棒性.针对这两个问题,提出一种基于L_1-L_1范数稀疏表示的共偏移距道集地震数据重建方法.该方法利用了共偏移距道集中地震波为水平同相轴,无道间时差,满足空间重建要求,和L_1-L_1范数稀疏表示具有较好的噪声鲁棒性.首先抽取共偏移距道集地震数据,并根据地震采集信息构造复合采样矩阵,然后采用L_1-L_1范数稀疏表示对数据稀疏重建后,再将数据反变换回共炮点道集或CMP道集,能够同时实现地震信号稀疏重建和随机噪声压制.理论模型和实际数据试算结果验证所提方法具有较好重建精度和噪声鲁棒性.     

交错网格中基于波数域插值的波场分离方法研究（英文）

应用多分量地震资料进行成像时通常需要先做波场分离,然后再对分离的波型进行成像。其中,波场分离可以在空间域或波数域实现。然而,由于用交错网格有限差分进行弹性波场数值模拟时,用来进行波数域波场分离的质点振动速度分量定义在不同网格节点上,本文提出了利用波数域插值方法来估算同一网格节点所需质点振动速度值;进而给出了先进行波数域插值后进行波场分离的波数域保幅波场分离方案。数值实验结果表明波数域插值方法具有较高的插值精度且保幅波场分离方法具有较好的保幅性,将本文方法进一步应用于弹性波逆时偏移可以获得保幅性较好的成像结果且对存在一定程度速度误差情况具有较好的适应性。     

基于双级并行的弹性波频率域全波形多尺度反演方法（英文）

弹性波场的复杂性使得反演问题非线性增强,容易陷入局部极值,需要采用合理的多尺度反演策略降低非线性。在逐频组多尺度反演的基础上引入第二级别的反演策略,即基于阻尼波场的层剥离方法,能够改善反演过程的稳定性。针对频域全波形反演计算效率低、内存占用大的问题,采用双级并行算法:(i)利用多波前大规模并行直接解法(MUMPS)软件包,多节点并行实现波场正演;(ii)基于MPI实现频组内各频率并行计算梯度和步长等,使得多尺度反演算法在提高精度的前提下,保证了计算效率,提高了算法的实用性。Overthrust模型的数值实验表明,本文反演算法能够在有效改善反演稳定性的前提下,高效地获得精度较高的反演结果。     

一种基于振幅谱的地震相干属性计算方法（英文）

相干属性是检测地下介质不连续性特征的主要参数之一,但倾斜地层会对相干属性产生干扰,故在计算相干属性时需要消除地层倾角的影响。传统的相干属性计算一般使用时域倾角扫描法来消除地层倾角的影响,但这种方法的精度受到采样间隔等因素的限制,并不能很好地消除地层倾角的影响。根据振幅谱具有不受地层倾角影响的特点,本文提出将预先定义的子数据体内的地震数据变换为振幅谱,再利用振幅谱构造协方差矩阵,协方差矩阵最大特征根与矩阵迹的比值作为子数据体中心点的相干值。利用振幅谱计算相干属性的方法能够较好地消除地层倾角的影响,而且可以使用不同频段的振幅谱计算相干体,具备多尺度相干体算法的特性。模型数据和实际地震数据的应用结果表明,振幅谱相干属性可以更好地消除地层倾角对相干属性的影响。     

基于形态成分分析地震信号二维域面波分离方法研究（英文）

地震数据中的面波是严重降低地震资料信噪比的干扰波,它的存在影响了后续地震资料的处理与解释。本文根据地震记录中面波与反射波信号形态结构的差异,采用基于二维字典形态成分分析方法对面波噪声与反射波进行分离。根据面波信号的低频、低视速度和频散的特性,选择二维非抽样离散小波变换作为面波的稀疏表示字典,根据反射波局部相关性较强的特点,选择二维局部离散余弦变换作为反射波的稀疏表示字典,构建地震记录在联合二维字典下的稀疏表示模型并采用块协调松弛算法进行求解,将地震记录分解为反射波部分和面波部分。对合成地震信号以及实际地震资料的处理结果表明本文方法不仅能有效压制强能量的面波干扰,而且还能很好保护反射波信号的波形。     

基于小波分频与径向道变换的联合压制面波方法（英文）

面波是地震记录上严重的干扰波。基于小波变换的面波衰减方法考虑了面波频率低的特点,但是当有效信号和面波干扰存在频率重叠时,其压制效果不理想。径向道变换考虑了面波与有效信号视速度差异,有利于去噪,但是在去除面波的同时也会损害有效信号的低频分量。本文根据面波和有效信号在视速度以及小波域能量的差别,将小波变换的局部分析能力与径向道变换的去噪优势相结合,提出了基于小波分频与径向道变换的联合面波压制方法。首先应用小波变换,将地震记录分解为不同频段,对出现面波的频段作径向道变换,然后再作低切滤波处理,最后利用径向道反变换后的记录与其他频段的记录进行小波重构得到去除面波的记录。两种方法的联合使用提高了小波分频去除面波的能力,同时也较好的保护了有效信号。通过模型数据实验分析和实际资料数据处理的结果表明,本文提出的方法具有较强的去噪能力和良好的保幅性能。     

基于SLA范数的高阶高分辨率λ-f域Radon变换多次波压制方法（英文）

传统的Radon变换是利用一次波与多次波的速度差异将其聚焦在Radon域内的不同"点"或"直线"上。然而有限的"偏移孔径"、"离散采样"和"地震数据的AVO特性"会使Radon变换的聚焦变差,降低了该方法的分辨率,影响多次波压制精度。此外传统Radon变换没有考虑地震数据的AVO特性,使用L_0范数的近似形式L1范数来提高Radon域的聚焦特性,计算量极大。本文就上述问题,本文将SL_0范数和正交多项式同时引入λ-f域Radon变换,提出基于SL_0范数的高阶高分辨率λ-f域Radon变换。在考虑地震数据的AVO特性基础上,将正交多项式和Radon变换相结合。首先推导出时间域高阶Radon正反变换形式,随后使用傅里叶变换将其变换到频率域,再引入变量,将频率和曲率相结合,对其进行整体采样,具备了较快的计算效率,最后使用平滑高斯函数替代L_1范数来近似L_0范数(SL_0范数),通过最速下降和梯度投影原理求得Radon变换在SL_0范数下的稀疏解。理论模型和实际资料试算表明,同基于L_1范数的Radon变换比较,本文方法既在Radon域内具有更好的聚焦特性,同时在有效压制多次波(NMO)后存在剩余时差)的同时能更好地保存一次波的AVO特性。