起伏地表逆时偏移在复杂山前带地震成像中的应用

针对山前带"复杂地表、复杂构造"双复杂地震地质条件造成的资料信噪比低、静校正问题严重、地震波场复杂等一系列地球物理难题,在"真地表"地震成像面的确定及高频静校正的基础上,以基于起伏地表的深度域速度分析与建模为重点,以起伏地表逆时叠前深度偏移为核心建立了一套高精度地震成像处理流程,将长波长静校正问题隐含在偏移成像过程中,直接从起伏地表进行波场延拓和偏移成像,以便更好地应对复杂山前带的地震成像问题。针对性模型试算和实际资料处理表明,该技术在应对双复杂地震资料偏移成像时具有更高的精度,是复杂山前带资料高精度地震成像更理想的技术手段。     

前陆冲断带复杂构造地震成像技术对策

前陆冲断带复杂构造的地震成像是这一领域油气勘探的关键，地表起伏大、地震资料信噪比低及地下构造复杂是制约该地区地震成像的三大难题，三者相互影响、彼此制约，但核心因素是地表的起伏。对起伏地表作叠前深度偏移是公认的有效方法，但在实际地震资料处理时存在诸多难以逾越的障碍。探索静校正和深度域成像一体化解决方案，重点解决基于起伏地表的剩余静校正和从地表出发的叠前深度偏移处理，是前陆冲断带复杂构造地震成像的技术关键。     

起伏地表直接叠前时间偏移

 针对起伏地表直接进行叠前时间偏移是目前复杂山地地震资料叠前成像处理的方向。如今研究的侧重点是通过参考面计算起伏地表条件下的地震波走时,进而进行叠前时间偏移,但是这一过程存在两个问题：其一是参考面选择不当会因高差和替换速度的不准确而带来走时计算误差;其二是地震数据经常规处理返回到采集地表面时可能破坏高频静校正效果。基于此,本文提出了以共成像孔径面为参考面且在共反射点道集上进行剩余时差校正的起伏地表叠前时间偏移的方法。文中分别应用简单模型、SEG起伏地表模型以及实际资料对该处理方法进行了测试,表明该方法是有效的。     

基于起伏地表的混合法叠前深度偏移

对于起伏地表条件下的叠前深度偏移，克希霍夫积分法可以灵活地处理起伏的地表条件，但是对于复杂构造成像的精度较低；而波动方程混合法偏移对复杂构造的成像精度很高，但是不易处理起伏的地表条件。本文实现了起伏地表条件下的波动方程混合法叠前深度偏移，从而达到既能使复杂构造精确成像，又能处理任意起伏地表的目的。从起伏地表开始的叠前深度偏移，将地表的高程校正隐含在了偏移本身的过程中，且比常规的高程校正更精确，因为常规的高程校正仅仅是垂向的静态时移，忽略了水平分量，而偏移过程中的高程校正则是按照波的实际传播路径来校正的。     

起伏地表直接成像技术研究进展

常用的高程静校正方法需要满足地表一致性假设的基本条件,但在我国西部与南方山前带油气勘探区内,地表起伏剧烈,横向变速明显,地表一致性假设不再成立。为了对复杂山前带进行准确的成像,起伏地表直接成像方法得到了广泛研究与快速发展。对起伏地表直接成像技术的研究进展进行了综述,包括基于射线理论的起伏地表偏移,基于单程波方程的起伏地表偏移及基于双程波方程的起伏地表变网格、曲网格、三角网格逆时偏移,起伏地表粘声逆时偏移,起伏地表各向异性逆时偏移,起伏地表最小二乘偏移等,并对起伏地表速度反演方法进行了总结。从简单的起伏地表构造成像到同时存在剧烈起伏地表及复杂地下结构的双复杂构造直接成像回顾了起伏地表成像的总体发展趋势,指出基于双程波方程的起伏地表直接成像方法是未来的主要研究方向,该方法在理论上可以对任意复杂构造进行精确成像,对速度的依赖性强和计算量庞大是其主要的发展瓶颈。     

真地表速度建模技术在复杂山地地震资料成像中的应用

传统的叠前深度偏移成像技术将偏移成像和静校正问题分开处理,在复杂山地资料处理中,由于地表条件复杂、近地表横向速度变化剧烈、高速层出露等问题,基于地表一致性假设的静校正处理会引起波场畸变,导致旅行时计算误差较大,影响深度偏移成像效果。因此,提出了一种基于真地表偏移面的全深度建模与成像技术方案,从地表高程面开始速度建模,计算旅行时,将静校正问题隐含在偏移成像过程中,在复杂山地资料处理中取得了较好的应用效果。     

山前带复杂构造成像方法研究

以波动理论为基础的表层波场校正与叠前深度偏移技术是提高山前带复杂构造成像精度的有效手段。本文介绍了基于广角隐式有限差分单程波传播算子的起伏地表叠前深度偏移方法,并对SEG山前带推覆构造模型进行了检验。结果表明:起伏地表波动方程叠前深度偏移照明加权成像结果与理论模型构造形态非常吻合。在此基础上,将此法用于玉门油田窟窿山模型合成数据体,分别进行了静校正与波动方程基准面延拓、叠后深度偏移与叠前深度偏移、Kirchhoff偏移与波动方程偏移的处理结果对比,得出了如下结论:①在地表起伏剧烈、表层速度横向变化大、高速地层直接出露地区,常规时移静校正误差远远大于波动方程基准面校正的误差;②在波动方程基准面校正的基础上,波动方程叠前深度偏移的精度明显高于Kirchhoff偏移法的精度;③起伏地表波动方程叠前深度一步法偏移还能合理地描述地表附近反射面的形态。     

非水平地表高斯束叠前深度偏移及山前带应用实例

针对山前带地表起伏剧烈、近地表横向变速严重,应用常规叠前深度偏移成像效果不理想的问题,发展了一种非水平地表直接成像的高斯束叠前深度偏移技术。该技术利用起伏地表高程和倾角信息进行局部平面波分解和波场延拓,实现非水平地表直接成像,能够克服常规高程静校正对波场造成的畸变影响,获得高质量的成像效果。模型试算和应用实例验证了方法的正确性和有效性。     

高频地表校正和起伏地表叠前时间偏移技术的应用——以普光气田双复杂地区为例

普光气田地表条件和地下构造均十分复杂,属于典型的地震双复杂地区,该区地震资料处理难点主要有2条：一是地形起伏较大,低降速带变化较大,速度横向变化较大,使得波场传播复杂,不符合地表一致性假设,常规静校正误差大；二是传统偏移成像技术不能满足双复杂地质条件下的高陡构造成像.因此,在多次试验的基础上,提出高频地表校正和起伏地表叠前时间偏移相结合的处理思路,在普光气田的地震资料处理中取得了较好的效果.     

直接下延法波动方程叠前深度偏移

对于地表和地下地质条件复杂地区的地震资料偏移处理来说，由于现有的偏移方法大都假设激发点和检波点在同一个水平面上，因此给偏移结果带来了一定的影响。为此，探讨了直接从起伏地表开始的波动方程叠前深度偏移方法。简述了逐步一累加法和频率一空间域有限差分叠前深度偏移方法的基本原理，在此基础上提出了复杂地表和地下地质条件下的直接下延波动方程叠前深度偏移方法，该方法不受起伏地表条件的限制，对模拟层速度的适应性强。模型试算和实际资料试处理表明，该方法直接从起伏地表开始向下偏移，将波动方程基准面校正和叠前深度偏移有机地结合起来，既能对复杂构造精确成像，又能适应任何起伏地表条件。     

不规则地表观测的基准面校正技术和偏移成像技术的进展

目前我国石油勘探的重点转移到西部和南方，其地质条件非常复杂，地震资料的静校正问题严重，同相轴畸变，信噪比低，其中山地地形起伏是一个重要的影响因素。简要介绍了山地资料处理和偏移成像的相关技术，主要包括基准面校正技术和起伏地表偏移成像技术。重点关注如何消除地形起伏对成像造成的影响，并对有代表意义的或理论上先进的方法进行了较详细的阐述。     

复杂地表复杂地下地区地震成像技术研究

针对我国南方复杂地表和复杂地下地区的地震勘探难点,开展了偏移成像技术研究。首先对偏移算法进行了论述,推导出叠前时间偏移中的旅行时计算方法和加权因子计算方法,提出了非对称旅行时计算思想,使起伏地表直接Kirchhoff叠前时间偏移技术能够适应速度的较强横向变化;然后讨论了全速度模型建立技术(浅中深层速度融合技术),给出了起伏地表条件下综合建立速度模型的实现流程;最后给出了起伏地表叠前深度偏移的Fourier有限差分延拓算子,实现了起伏地表的叠前深度偏移。利用合成地震数据和实际数据验证了方法的有效性和实用性。     

弯曲地表反射波的时距曲线方程

在地形起伏剧烈地区，传统的通过静校正把炮点、检波点校正到水平基准面上进行速度分析，误差较大。可以利用双平方根方程计算反射波旅行时，在弯曲地表上直接进行速度分析，从而避免常规静校正中大的时移量对速度分析精度的影响。但是该方法没有考虑炮点与检波点之间的巨大高差引起反射点的发散，也没有讨论地下反射界面倾斜的情况。为此，推导了地表弯曲、地下反射界面水平或倾斜、介质均匀情况下反射波时距曲线方程的精确表达式，并给出了与不同t0含义所对应的基于CMP道集进行速度分析所采用的反射波旅行时的近似计算方程，并利用理论模型数据进行了试算。     

有效邻域波场近似框架下三维起伏地表高斯束地震正演模拟

在传统高斯束正演模拟的基础上,针对三维起伏地表模型使用有效邻域波场近似导出了三维起伏地表高斯束正演公式,并给出了笛卡尔坐标系下相应的实现算法.对典型的三维起伏地表模型进行试算,结果表明:本文方法可以较好地刻画由起伏地表引起的波场畸变和由复杂构造引起的同相轴干涉现象,充分体现了高斯束在处理起伏地表条件的优越性;试算得到的射线路径及单炮记录证实了本方法的正确性以及对三维复杂地表模型较好的适应性.     

盆山结合部近地表速度结构与静校正方法研究——以西南天山与塔里木盆地结合部为例

盆山结合部位近地表结构复杂,地震资料信噪比低,静校正问题突出。以横穿西南天山与塔里木盆地的某二维地震测线为例,通过分析盆地、盆山结合部和山区的典型单炮记录,确定了一套基于浮动基准面的层析静校正流程——对起伏地表的高程进行平滑,将其作为浮动基准面;在该基准面上应用初至波层析反演方法计算炮、检点静校正量,并应用于数据体上;之后对该数据体进行速度分析和动校正等常规处理,再应用高程法计算浮动基准面到最终基准面的炮、检点静校正量。实际应用效果表明,该方法能较好地解决盆山结合部资料中的中、长波长静校正问题,地震剖面的成像质量得到了明显提高。     

静校正对叠前时间偏移的副作用

静校正是复杂近地表区地震资料处理的关键步骤之-,对改善成像效果具有重要意义。但对地形起伏大的地区,静校正在对成像效果起正面作用的同时,也产生副作用。本文通过比较静校正前、后Kirchhoff叠前时间偏移旅行时计算的差异,研究静校正的副作用。静校正副作用表现在时间误差及空间误差两个方面,且误差随反射层倾角等参数变化。用-个在起伏地表上激发接收的具有典型构造特征的简单理论模型,验证了理论分析结果。最后给出能明显表现时间误差和空间误差影响的实例。     

起伏地表弹性波传播有限差分法数值模拟

有限差分是进行地震波传播数值模拟的最常用方法，但该方法处理起伏的自由边界比较困难。为此，通过对不同地形起伏情况下自由边界的具体分析，将整个二维空间离散点划分为24类，对每一类自由边界处的网格点选择了合理的表现方式，实现了起伏地表自由边界条件的数值化。该方法可以模拟出地表起伏情况下弹性波复杂的传播现象，为进行起伏地表地震波传播规律研究、山地地震勘探野外观测系统设计、山地地震勘探干扰波分析和识别、以及静校正研究提供了正演模拟工具。模拟实例表明，地形起伏引起面波、体波等地震波型之间的相互转化，产生了大量的散射P波、散射S波和散射面波，尤其是由沿地表传播的强能量面波，在地表起伏及近地表物性突变处产生了大量的强能量散射面波，同时也产生了相对较弱的散射P波和散射S波，这是造成山地地震资料信噪比低的主要原因。     

起伏地表条件下偏移到多偏移距叠前时间偏移

在速度横向变化比较缓慢时，叠前时间偏移是很好的成像手段。它可以作为复杂构造成像的一个关键的中间环节，对于提高最终的速度分析质量和深度偏移成像效果是至关重要的。由于时间域成像基准面选择困难，一般地，时间域偏移都是在一个水平的数据观测面(或浮动基准面)上进行的，非水平的观测面不宜作为时间域的成像参考面。提出一种新的成像方法，即引进一个随炮点和检波点变化的坐标，每次成像都是直接在该平面内进行，最后叠加到成像空间里。为了对来自非水平地表的低信噪比数据进行叠前时间偏移，引入Gardner提出的偏移到多偏移距的方法,把非水平地表叠前时间偏移方法与偏移到多偏移距的方法结合，可以较好地解决山地地震资料的叠前时间偏移成像问题。模型的初步检验证明,这种方法的确是可行的,且其计算效率较高。