随机介质中的探地雷达叠前逆时偏移成像

为了更好地分析探地雷达(GPR)叠前逆时偏移算法对实际地下随机分布介质的成像效果,采用随机过程的谱分解和混合型自相关函数理论构建了不同自相关长度的GPR随机介质模型。基于时域有限差分法(FDTD)构建了GPR叠前逆时偏移成像算法,其中FDTD用于计算正传和反传电磁波场,归一化互相关成像条件用于获取逆时偏移成像剖面。在此基础上,利用该算法对两个随机介质模型的多偏移距正演数据进行计算,并与相应背景介质为均匀介质的逆时偏移结果进行对比。结果表明:电磁波在随机介质中散射强烈,反射波扭曲变形、不连续,形成了明显的随机扰动,致使逆时偏移成像剖面的空间分辨率更低,低频噪声更强;自相关长度是影响随机介质中异常体成像效果的主要因素,自相关长度越小,异常体的成像越清晰,自相关长度越大,异常体的成像效果越差,且不易被识别。     

弹性波叠前逆时偏移

利用弹性波一阶速度—应力方程,采用交错网格高阶有限差分法进行震源波场的模拟和接收波场的逆时外推,并结合了能流密度矢量的互相关成像条件,实现了弹性波叠前逆时偏移,且能很好的消除叠前逆时偏移中的假象干扰.笔者通过一个二层模型和一个金属矿模型进行了叠前逆时偏移成像,结果证明所述方法可以有效地消除假象干扰并能对复杂陡倾角界面进行清晰地成像.     

基于解耦传播的波场分解方法在VTI介质弹性波逆时偏移中的应用

由于弹性波逆时偏移更符合实际情况,而且转换波的成像结果有更高的分辨率,因此弹性波逆时偏移越来越受到重视。然而,弹性波逆时偏移需要多波多分量数据,为了减少成像结果中的串扰假象,在逆时偏移过程中进行P波和S波分解就变得非常必要。结合基于向量的激发振幅成像条件,我们把基于解耦传播的波场分解方法应用到弹性波逆时偏移中,并对比了其在各向同性介质和横向各向同性（VTI）介质中的应用效果。结果说明,该方法可以在各向同性介质中完全分解P波和S波,并保留波场的向量信息。虽然在VTI介质中有较小的分解残余,但是该分解残余不会在逆时偏移结果中产生明显的串扰;因此,这种波场分解方法可以应用于各向同性介质和VTI介质弹性波逆时偏移。该方法是在时间空间域实现的,可以在波场传播过程中直接对P波和S波进行分离,应用方便,计算效率高。与利用Helmholtz分解的弹性波逆时偏移相比,该方法避免了在PS波成像结果中的极性反转问题。在复杂Hess VTI模型的逆时偏移结果中,高速岩体和断层的成像清晰,甚至是两个低速薄夹层也能较好成像;这说明该方法对复杂介质具有较好的适应性。PS波成像结果中的各向异性体成像清晰,说明各向异性介质弹性波逆时偏移可以对传统逆时偏移不能很好成像的构造进行成像。     

基于能量范数优化的振幅保真逆时成像条件及其应用优势

逆时偏移成像条件的应用是逆时偏移成像中的一个重要环节,直接影响逆时偏移成像效果。为了改善逆时偏移成像效果,提高成像精度,开展逆时偏移成像条件的研究是很有必要的。这里给出了4种逆时偏移成像条件:(1)互相关;(2)归一化互相关;(3)能量聚焦;(4)振幅保真成像条件,提出了一种优化成像条件的策略(组合优化策略),推导出了一种利用能量范数优化的振幅保真逆时偏移成像条件,并将这5种成像条件用于简单模型及复杂模型试算,分别从噪音压制和振幅补偿这两方面对5种成像条件的成像结果进行了比较分析,在成像效果和成像精度的改善方面,阐明了优化的振幅保真成像条件的特点及适用性,突出优化的振幅保真成像条件的优势,并验证了优化策略的可行性。     

速度误差和地震噪声对最小二乘逆时偏移的影响分析

随着勘探开发目标的日益精细化和复杂化,基于反演理论的最小二乘逆时偏移逐渐成为目前的发展趋势。为了使最小二乘逆时偏移更好地为油气藏的勘探开发服务,分析其不同条件下的成像效果,有助于在实际资料处理过程中指导处理人员做出适当的调整。为此,针对实际勘探过程中出现的偏移速度误差以及地震资料中存在噪声的情况,对比了最小二乘逆时偏移在不同条件下的成像效果。结果表明:在偏移速度存在系统误差的情况下,界面成像深度会出现误差,成像剖面难以反映实际构造形态;平滑后的偏移速度误差对最小二乘逆时偏移影响远小于偏移速度的系统误差,适当平滑可改善成像质量,但是过分平滑会影响成像质量;最小二乘逆时偏移能够压制部分噪声,但随着地震记录中噪声增强,弱反射逐渐被淹没,难以反映地下构造形态。     

逆时偏移在探地雷达数据处理中的应用

探地雷达(GPR)作为一种浅部地球物理探测技术,在工程检测中得到广泛应用。为提高雷达资料的解译精度,本文将逆时偏移算法应用于实测数据处理和解释。首先,从Maxwell方程组出发推导了二维TM模式下电磁波时域有限差分(FDTD)方程、给出了CFL数值稳定性条件和数值频散关系。在此基础上,阐述了GPR逆时偏移成像原理及零时刻成像条件公式,并编制了相应GPR逆时偏移程序。为验证逆时偏移对提高成像精度的有效性,设置了两个典型空洞模型,将逆时偏移程序应用于空洞模型GPR正演数据的处理,并与克希霍夫偏移结果进行对比分析。结果表明:相比于克希霍夫偏移结果,逆时偏移剖面中反射波归位更加准确,绕射波收敛更加完全。最后,将逆时偏移算法应用于实测数据处理中,精确圈定了地下管线的空间位置,为道路的后续施工与处置提供了科学依据。     

逆时偏移技术在碳酸盐岩缝-洞储层成像中应用

针对塔里木盆地塔西南地区中-下奥陶统埋藏深度大 (大于 5 000 m)、储层发育规模较小(小尺度溶孔-裂缝为主)的碳 酸盐储层精细成像难题,将基于 GPU 平台的叠前逆时偏移技术应用于研究区 562km2 实际三维地震资料处理中,取得了较好 的成像效果。通过地震剖面、平面相干属性和振幅属性对比分析叠前逆时偏移和传统叠前时间偏移结果表明:对于高陡构 造带成像,逆时偏移成像效果局部好于叠前时间偏移;对于碳酸盐岩内幕“串珠”成像、缝-洞储层刻画方面,逆时偏移 技术占有明显优势。叠前逆时偏移技术有效提高了研究区奥陶系碳酸盐岩缝-洞型储层成像的精度。     

三维弹性波逆时偏移中多卡GPU的应用

地震勘探对象的日益复杂化,对成像效果提出了更高的要求。逆时偏移在理论上可以对复杂构造准确成像,且二维逆时偏移的研究也取得了一系列成果。而逆时偏移巨大的存储、计算量以及野外单炮数据量的庞大,已成为制约其在三维多分量资料中应用的瓶颈。针对有效边界存储在三维逆时偏移中存储较大的问题,采用随机边界条件以降低逆时偏移存储量并提高偏移效率。该边界条件无需保存各分量在边界处的波场值,即可实现正向延拓波场的逆时重构;考虑到三维逆时偏移需开辟较大数组空间用于计算,提出应用区域分解技术将计算数据分配到不同节点,实现基于MPI+CUDA的协同并行。SEG/EAGE盐丘模型算例证明了上述方法的有效性。     

三维黏声最小二乘逆时偏移方法模型研究

针对黏介质成像存在的问题及最小二乘逆时偏移方法的优势,通过广义标准线性固体(GSLS)的三维黏声波动方程,基于三维黏声波动方程的伴随算子及最小二乘逆时偏移框架,实现了三维黏声最小二乘逆时偏移方法。采用极性编码技术大幅度降低黏声最小二乘逆时偏移算法的计算量与内存,使三维黏声最小二乘逆时偏移算法的实用化成为可能。在模型试算部分,首先通过Marmousi模型验证了该方法对传统声波最小二乘逆时偏移方法的优势,最后对三维含Q平层模型及盐丘模型进行试算,证明了三维黏声最小二乘逆时偏移算法的正确性。     

高阶弹性波数值模拟及逆时偏移成像研究

利用地震波在地质体中的传播为地质体建立模型,得到地震波的传播规律和变化特征,以达到探测地球深部的目的.在前人研究的基础上,使用交错网格高阶有限差分法对几种典型的地质构造模型进行地震波数值模拟,得到各模型观测的地震记录以及去除直达波和分界面反射波后的地震记录图,再使用叠前逆时偏移成像对数值模拟结果进行成像处理,实现对不同...     

各向异性介质拟声波叠前逆时偏移及成像条件的应用

考虑到基于各向同性假设的传统逆时偏移方法的局限,研究了各向异性介质叠前逆时偏移方法。由于各向异性弹性波逆时偏移中,存在着计算效率低和波场分离困难等不足,各向异性介质拟声波逆时偏移更具优势。从声学近似的胡克定律和运动方程出发,研究了VTI介质拟声波波动方程,并引入旋转坐标系将其推广为TTI介质情形。然后利用交错网格高阶有限差分方法,构建逆时偏移所需的正向和逆时波场外推算子,并引入完全匹配层(PML)边界条件来吸收边界反射能量。最后应用优化的归一化互相关成像条件,实现各向异性拟声波逆时偏移成像。模型试算结果表明,考虑各向异性因素的逆时偏移方法能够有效地改善成像质量,应用优化的成像条件得到的成像效果,明显优于常规的归一化互相关成像条件。     

地震波逆时偏移中的层位校正与去噪方法

波动方程逆时偏移是目前比较精确的基于波动理论的深度域偏移成像方法,但逆时偏移成像条件的运用会产生低频噪音,影响成像质量及层位的准确性。依据低频噪声的产生机理,运用交错网格有限差分法求取各向同性介质中的地震波场,通过对比炮点与检波点波场在不同频率条件下的互相关成像特征,分析其子波频率与周期差异(或时移)条件下逆时偏移成像对层位解释精度与低频噪音产生的影响,提出了改进的时移逆时偏移成像层位校正方法和低频噪声压制策略。数据算例表明,改进后的时移逆时偏移成像有效的压制了低频噪声,成像层位准确。     

碳酸盐岩油气储层高精度成像方法研究

碳酸盐岩油气储层在世界油气储层中占据着重要的地位,其油气总量约占全球油气总量的70%,具有埋藏深、构造复杂、非均质性强等特点。如何获得碳酸盐岩油气储层在地下的准确位置及构造特征,是油气勘探急需解决的难题。叠前逆时偏移成像技术采用精确的地震波动理论,能够对任意复杂构造进行高精度成像。本文针对碳酸盐岩油气储层成像难的问题,研究各向异性叠前逆时偏移成像技术,并将其应用于碳酸盐岩油气储层勘探中。通过采用精确的频散关系,推导各向异性纯qP波方程,利用高精度有限差分进行纯qP波模拟,通过叠前逆时偏移方法对纯qP波进行叠前深度偏移成像。基于典型的碳酸盐岩油气储层实际地质条件,建立逼近真实地质情况的碳酸盐岩地球物理模型,对上述模型进行偏移成像试验,结果表明各向异性逆时偏移成像技术是一种有效的碳酸盐岩油气储层勘探方法。最后将该方法应用于典型碳酸盐岩靶区的实际地震资料,并获得了精确的成像结果,进一步验证了各向异性逆时偏移成像技术在碳酸盐岩油气储层勘探中的重要作用。     

基于互相关成像条件的保幅高斯束逆时偏移

常规的逆时偏移算法都是基于双程波动方程的数值解法,实际上利用Kirchhoff积分进行波场延拓,也可以实现逆时偏移。以Kirchhoff积分为基础,采用高斯束叠加积分表示的格林函数来表示正反向延拓波场,将正反向延拓波场进行保幅的互相关得到地下成像。保幅高斯束逆时偏移方法结合了射线类偏移方法的高计算效率和逆时波动方程偏移的高精度,能很好地处理焦散点、陡倾角等问题,并且具有面向目标成像的能力,并消除了偏移过程中的几何扩散效应和入射角变化引起的振幅误差。     

灌注桩混凝土界面检测仪器的研发

灌注桩混凝土与泥浆界面检测一直是困扰施工行业的难题,常规的手工量测误差随着空孔段的加深越来越大。利用混凝土的密度和电阻抗与其它介质不同的物性原理,研发了灌注桩混凝土界面自动检测仪,介绍了仪器的主要结构组成、软件设计、现场试验等。试验结果表明,该检测仪器能够有效解决灌注桩混凝土灌注过程中混凝土与泥浆界面检测问题,具有很好的经济、社会效益。     

一种基于常规测井资料计算碳酸盐岩储层裂缝孔隙度新方法

裂缝作为地下油气储集空间和油气运移的通道,是裂缝型储层研究的重要内容,裂缝孔隙度是裂缝型储层测井评价中的重要参数之一.虽然裂缝定性识别和描述的方法很多,但是用常规测井资料进行裂缝孔隙度的定量计算一直是储集层裂缝解释中的难题.以阿姆河盆地某气田上侏罗统卡洛夫-牛津阶组台缘上斜坡相对高能滩相和丘滩复合体的裂缝-孔隙型储层为例,提出一种成像测井解释的裂缝孔隙度数据约束条件下,基于神经网络算法的常规测井资料计算裂缝孔隙度新方法 .针对研究区少量有成像测井资料的井,首先利用深浅双侧向电阻率资料,结合密度曲线数据和声波曲线数据,运用多种经典模型方法计算裂缝孔隙度;然后计算加权因子,将各种模型计算的裂缝孔隙度进行加权计算,利用成像测井资料计算出的精度较高的裂缝孔隙度作为约束,并对计算结果进行标定,完成有成像资料井的常规测井资料的最终裂缝孔隙度计算;最后,运用概率神经网络算法建立起计算的有成像测井资料的裂缝孔隙度与常规测井曲线之间的映射关系,外推计算无成像测井资料所有井的裂缝孔隙度,并利用交叉验证准则确定其最终预测误差.结果表明该方法计算的裂缝孔隙度与成像测井解释的裂缝孔隙度吻合好,对无成像测井资料的...     

GPU并行加速的多步逆时偏移在东濮前梨园地区的应用

为了解决东濮油田复杂断块成像难题,笔者采用了多步逆时偏移成像方法,并使用了GPU进行并行加速。经过GPU并行加速的多步逆时偏移成像方法解决了RTM计算效率低的应用限制问题,并成功应用于复杂断层成像处理中。通过对前梨园三维地震资料的偏移成像处理,验证了逆时偏移成像技术在处理东濮地下复杂小断块和兰聊大断层上具有成像优越性;偏移效率分析试验证明了基于GPU并行加速的逆时偏移成像方法,能有效地提高计算效率75倍。     

斜井井间反射波逆时偏移成像技术及应用效果初探

为解决油田开发过程中地面地震资料无法解决的高分辨率精细储层和隔夹层描述等问题,同时满足实际油田开发过程中既有直井又有斜井的井间地震资料成像需要,探讨了井间地震交错网格有限差分逆时偏移算法以及吸收边界等问题,针对共面斜井井间地震的理论模型和实际地震资料进行了逆时偏移成像。结果表明,偏移算法实现正确,实际资料逆时偏移成像剖面的信噪比和分辨率远高于地面地震成像剖面,且层间细节变化更丰富,与实际地层变化特征吻合较好,结果可信,为解决油田开发过程中地面地震资料无法解决的高分辨率精细储层和隔夹层描述等问题奠定了基础。     

地震波逆时偏移中两种成像条件应用效果对比

成像条件是实现地震波场准确成像的关键环节,而优化逆时成像条件在改善逆时成像应用效果中的作用尤为明显。为此,从零井源距和非零井源距脉冲响应出发,系统对比了常规相关法逆时成像条件和基于行波分离法逆时成像条件的逆时偏移脉冲响应波场差异,分析了逆时偏移低波数噪声的成因机理及波场规律,同时以复杂断陷理论模型和SZ工区实际三维地震资料为例,系统对比了两种逆时成像条件的成像应用效果。研究结果表明,采用基于行波分离法逆时成像条件的成像结果能够有效衰减逆时偏移低波数背景噪声,恢复掩盖在这种背景噪声之下的有效地震成像信息,地层细节刻画更加清晰,这可为当前复杂波场和复杂构造高精度地震成像提供方法指导。     

基于双相介质弹性波波场分离的逆时偏移方法

随着地震勘探的发展,以单相介质模型为基础的声波逆时偏移和弹性波逆时偏移很难比较精确地描述地下介质和满足复杂的工程要求,尤其是在处理地下含流体多孔介质时,所以需要引入双相介质模型。首先基于Biot理论双相介质一阶速度-应力弹性波方程,利用散度场和旋度场的波场分离理论将固相和流相中的纵横波场解耦分离,并由波场快照图得出固相与流相中的纵波波场与横波波场均完成分离,而快纵波与慢纵波相互耦合均存在于纵波波场中。采用高阶交错网格有限差分方法,结合PML吸收边界条件,推导了具有波场分离的双相介质弹性波正传与反传的偏移延拓算子,结合互相关成像条件,可以得到双相介质弹性波固相与流相中的各分量偏移成像剖面。最后对模型使用该双相介质弹性波波场分离的逆时偏移方法进行偏移成像试算并取得成功,效果较常规双相介质弹性波逆时偏移成像效果有了明显提升。