北极格陵兰岛东南部玄武岩区地震成像

北极格陵兰岛东南部JMY地区强屏蔽玄武岩地层广泛分布,其下地层成像困难。通过基于声波方程数值模拟厘清了两个期次不同类型、不同厚度玄武岩地层的屏蔽作用与地震低频信号之间的关系,并将分析结果用于指导宽频地震资料处理,提升了中深地层地震成像精度和可靠性。研究结果表明,在多期互层的始新世晚期玄武岩地层屏蔽下,低频信号穿透力强,有利于改善中深层的地震成像效果,而在渐新统厚层溢流相玄武岩下地震成像品质较差,低频信号较弱。以数值模拟结果为指导,对实际资料进行了加强低频的宽频地震资料处理,即以鬼波压制为核心的配套宽频处理技术极大地改善了该区玄武岩下中深地层成像效果。处理结果改变了对该区中生代侏罗纪烃源岩厚度及其分布的认识,有利于该区的油气远景评价,为进一步勘探打下良好的基础。     

低频信号在膏盐覆盖区成像中的应用研究

针对复杂膏盐区深层成像困难的实际问题,首先分析了膏盐层的地质、地球物理特征,说明了原位地层条件下处于蠕动状态非均匀分布的膏盐层对地震波场的强烈吸收和散射作用是造成其下伏地层成像困难的主要原因。其次设计了一个简单的膏盐层模型,采用波动方程粘弹介质波场数值模拟技术,分析了单道记录中以膏盐层为界的浅层和深层地震反射信号振幅谱的频率差异,证明了介质对波场的散射和吸收作用是与地震信号的频率密切相关的,低频信号具有较强的抗散射和抗吸收能力,更易于穿透非均匀膏盐层。实际资料的处理结果证明了利用低频信号可以提高膏盐覆盖区深层成像质量。     

针对玄武岩屏蔽作用下的地质目标地震采集技术研究——以冰岛M区块为例

冰岛M区块内存在两套覆盖范围较广、厚度大的玄武岩,其强烈的屏蔽作用使得该区采集难度很大,以往采集得到的资料整体信噪比低,下伏地层基本无反射信号。为了获得该地区更好的地震资料,特别是获取玄武岩强屏蔽层下伏的中、深层地震信息,通过分析采集难点,经关键参数论证和技术研究,设计出满足地质目标的斜缆采集方式,保证了采集频宽,配合低频、大容量震源,提高了地震信号的穿透能力,得到了高品质地震资料,最终形成了一套针对玄武岩屏蔽作用下的地质目标地震采集技术方法。     

利用低频信号提高膏盐区深层成像质量

膏盐层作为一种很好的烃源岩和极好的盖层与油气储层具有密不可分的关系，但是，膏盐层具有的特殊性质使得其下伏目标地层成像困难。为此，以济阳坳陷HJ复杂膏盐区为目标区，首先通过分析膏盐层的地质和地球物理特征，说明了造成其下伏地层成像困难的主要原因——原位地层条件下处于蠕动状态非均匀分布的膏盐层对地震波场的强烈吸收和散射作用。然后设计了一个简化的膏盐层模型，采用波动方程粘弹介质波场数值模拟技术，分析了单道记录中以膏盐层为界的浅层和深层地震反射信号振幅谱的频率差异，证明了介质对波场的散射和吸收作用与地震信号的频率密切相关，高频信号衰减快，低频信号具有较强的抗散射和抗吸收能力，更易于穿透处于蠕动状态的非均匀膏盐层。最后根据目标区实际地质情况，建立了膏盐层地质模型。模拟数据分频成像处理表明，利用低频信号可以提高深层的成像质量。     

利用低频信息改善地震成像质量

地震勘探中的地震波频率范围一般为0～80Hz。由于大地的吸收及高速地层的影响,地震波在传播过程中的高、低频率成分衰减程度存在较大差异。通常,地震波的高频成分衰减严重,低频信息保留相对完整。在模型论证的前提下,研究了利用地震低频信息改进深层速度精度与提高高速层下伏地层成像质量的方法,并应用实际资料的处理进行了验证。研究表明,地震低频信息比高频信息具有更高的抗屏蔽及吸收能力,利用地震低频信息能够提高深层速度的精度和成像质量。     

用低频信息改善地震成像质量

地震勘探中的地震波频率范围一般为0～80Hz。由于大地的吸收及高速地层的影响,地震波在传播过程中的高、低频率成分衰减程度存在较大差异。通常,地震波的高频成分衰减严重,低频信息保留相对完整。在模型论证的前提下,研究了利用地震低频信息改进深层速度精度与提高高速层下伏地层成像质量的方法,并应用实际资料的处理进行了验证。研究表明,地震低频信息比高频信息具有更高的抗屏蔽及吸收能力,利用地震低频信息能够提高深层速度的精度和成像质量。     

火成岩下伏地层地震反射波场特征研究

在火成岩发育区,火成岩对下伏地层的地震成像影响严重,制约了岩下油气藏勘探。研究地震波在火成岩下的传播特征、分析火成岩对地震波场的影响是选择适合火成岩区地震资料采集和处理方法的基础。从Zoeppritz方程出发,分析了火成岩地层中地震波的透射能量与地震波的入射角和界面上下纵波速度比之间的关系;采用一阶弹性波交错网格有限差分对不同火成岩模型以及利用不同主频的子波对非均匀火成岩模型进行了正演模拟,分析了各模型的波场特征;采用反射率法合成了不同主频的火成岩互层模型的τ-p域道集,揭示了火成岩的非均质性对透射能量的衰减作用。模拟分析认为,火成岩发育对下伏地层成像的影响因素除了高速屏蔽还有介质的非均质性导致的散射。研究结果表明,转换波可以更好地对岩下地层成像,低频信号在通过薄互层和非均匀地层时能量损失较小。     

含高速层地震物理模型的广角地震波场研究

广角地震可以实现对高速屏蔽层下模糊区的地震成像。利用地震物理模拟技术在实验室内再现了野外观测到的复杂地震波场。讨论了地震物理模型设计的比例观测原理，地震模型的设计与建造。通过地震物理模型的分层观测，详细研究了高速屏蔽层下的复杂地震波场。     

红海玄武岩覆盖区拖缆地震采集技术

 本文从玄武岩体的地质、地球物理特征分析出发，研究了拓展并加强有效波低频分量的拖缆地震采集技术，有效地改善了玄武岩下伏地层的成像品质。通过对红海地区玄武岩覆盖区的拖缆地震资料采集试验，得到如下认识：①提升气枪的容量和增加气枪的数量可提高气枪的激发强度，加强了玄武岩下伏地层的地震波反射能量，并有效地改善了地震资料的信噪比；②适当加大拖缆和气枪的沉放深度，可使低频端的虚反射响应曲线变陡，截频点向低频方向移动，更多的低频分量被释放，丰富了低频分量，同时也使得海上拖缆作业的两种主要干扰——膨胀波噪声和波浪噪声得到削弱，从而提高了低频端的信噪比。     

塔里木盆地哈拉哈塘地区二叠系火成岩体对下伏地层地震成像影响

塔里木盆地哈拉哈塘地区二叠系发育大规模火山活动,为准确了解厚层火山岩对下伏地层地震成像的影响,在实际钻测井资料及三维地震资料的基础上,建立寒武系—白垩系简化地质模型,并采用有限差分法求解弹性波波动方程,开展波动方程正演模拟,真实还原地震成像过程,明确二叠系火成岩体对下伏地层地震成像的影响,以期对哈拉哈塘地区古生界油气勘探开发起到一定的借鉴作用。结果表明：高速、高密度的二叠系英安岩对下伏地层地震成像有屏蔽作用,下伏地层反射波振幅强度相对于覆盖区外围明显减弱;由于岩性的横向突变,致使其下伏地层的地震成像形态发生明显变形及构造异常,而并非断裂带或火山通道的地震响应;杂乱反射带及火成岩下伏区域奥陶系大型缝洞集合体波场复杂,成像速度较难准确求取,存在偏移假象,“串珠状”地震反射难以收敛。     

应用GPU的傅里叶有限差分逆时偏移

逆时偏移是针对复杂构造的主流叠前深度偏移成像技术,常规逆时偏移技术大多采用高阶有限差分和成像后滤波算法。由于实际偏移的计算网格较大造成空间频散现象和成像后的去低频噪声滤波会损害有效低频信息,因此成像频宽受到一定影响。为此,提出基于GPU的傅里叶有限差分逆时偏移方法。即采用傅里叶有限差分算法进行波场传播计算,波场外推中直接在时间—波数域做显式波场分解和互相关成像;同时采用基于GPU的算法,显著提高了傅里叶有限差分逆时偏移的计算速度。实际资料应用结果表明,该技术能实现对高、低频有效信息的充分保护和利用,从而提高了地震成像分辨率。     

基于共聚焦的三维最大能量积分法叠前深度偏移

 本文从WRW模型理论出发，提出了基于共聚焦成像理论的最大能量积分法成像技术，其原理为：分别假设地下某深度点存在一个虚拟接收点和一个虚拟理想震源，通过对数据矩阵进行时移后加权叠加的方法，实现针对该深度点的上行波场反向延拓的检波聚焦，通过对CFP道集进行时移后加权叠加的方法，实现针对该深度点的下行波场反向延拓的震源聚焦，生成该网格点成像结果，最后可提取t=0时刻的成像波场。其核心技术在于对聚焦算子（格林函数）的计算。本文基于单程波动方程，在地震波的有效频带范围内计算携带最大能量的三维聚焦算子，在此基础上完成基于共聚焦成像理论的最大能量积分法深度成像。文中方法成像精度接近波动方程方法，同时又具有常规积分方法适应野外观测系统、计算效率高的优点，因此是一种兼具精度和效率的实用方法。     

结合泊松算法和波场分解成像条件的各向异性优化纯声波方程逆时偏移

常规各向异性逆时偏移主要采用伪声波方程,该类方程容易引起成像剖面上的伪横波干扰及数值不稳定,发展各向异性纯声波方程能够较好地解决上述问题。为此,首先回顾了TTI介质中两种常用的伪声波方程;再采用最小二乘方法获得了优化的纯声波频散关系;在此基础上,结合泊松算法和有限差分求解高精度纯声波方程。在传统互相关成像条件中,全波场信息均参与其中,容易引起较强的低频噪声干扰。鉴于此,将基于Hilbert变换的复数波场分解成像条件推广至各向异性介质,对获得的TTI纯声波沿不同方向分解,选取传播方向相反的波场分量参与最终成像。理论和模型算例表明,将优化纯声波和波场分解成像条件结合能够有效压制各向异性逆时偏移中的伪横波干扰及低频噪声,获得高质量的成像剖面。     

VTI介质角度叠加逆时偏移

常规各向同性逆时偏移方法在处理各向异性问题时会导致层位成像不准确、同相轴能量不聚焦等问题,并且利用拉普拉斯滤波算子等简单滤波方法不能彻底去除成像结果中的强振幅低频噪声。针对这些问题,首先应用声波近似方程模拟qP波在各向异性VTI介质中的传播,在震源激发位置设定平滑的各向同性或椭圆各向异性震源环以压制qSV波的影响;在此基础上提出了VTI介质逆时偏移的角度叠加实现策略,利用角度域共成像点道集中不同角度成像结果的叠加压制低频噪声,提高成像精度。模型试算和应用实例偏移结果表明,该方法能够对高陡复杂构造准确成像,且能量均衡、低频噪声压制效果较好。     

平面波射线追踪与面炮波场时间滞后深度成像

面炮(Arealshot)偏移技术是对实际炮集数据按照不同方向传播的平面波进行时间延迟分解并合成组合炮记录,分别进行组合震源下行波的向下波场外推和组合记录上行波的向下波场延拓,在相遇深度得到该方向平面波的反射波成像。本文基于面炮深度偏移技术,充分利用射线追踪计算量小和波动方程波场延拓的良好振幅特性,提出了用平面波射线追踪法计算平面波组合震源下行波前走时和面炮波场滞后时间成像的深度偏移方法,并着重讨论了程函方程有限差分法计算平面波传播时间和组合记录上行波场时间滞后的深度成像方法。通过对Marmousi模型数据的成像检验,表明该法要比积分法偏移效果优越。     

叠前逆时深度偏移成像的实现与应用

介绍了高阶有限差分求解双程波动方程和完全匹配层吸收边界条件的基本理论原理.根据逆时偏移实用化所面临的技术瓶颈,提出了GPU/CPU异构协同并行方案和震源波场重构存储策略,有效解决了逆时偏移对海量计算和存储的需求.从逆时偏移成像噪声的产生机理出发,根据噪声的传播方向一致特性、大角度特性和低频特性,采用组合压噪流程,建立针对复杂构造成像的实用化叠前逆时深度偏移技术,最大程度地压制偏移噪声、保留有效信号.理论模型测试和实际资料处理表明,该技术能够有效解决复杂地质条件下的地震成像问题,尤其是对盐丘边界和盐下等特殊构造的刻画均有显著效果.     

随钻VSP记录中井场噪声的衰减

 随钻VSP技术是钻井工程中降低勘探风险、提高钻探成功率的新手段。但是此法带来的相关噪声非常强，如何从这类强噪声背景中提取有效信号一直是此法应用的关键。为此，本文介绍一种随钻VSP记录的多域去噪方案，即对于给定的噪声模型，首先在先导信号及先导信号互相关前的共炮点道集上以最小平方误差准则减去相干噪声；然后根据随钻VSP记录上井场相干噪声的波场特征，在先导信号互相关后的共接收点道集中进一步去噪。实际数据的去噪效果明显，表明这一去噪方案是切实可行的。