二次波场外推和共时移矩阵

地震偏移对计算效率、波散特征、成像角度和适应速度变化等方面的矛盾性要求促进了波场外推算法的研究和应用。本文基于不同算法及其特点,提出二次波场外推和共时移矩阵偏移方法,其在保持良好偏移特性的条件下能够显著提高效率。在波场外推方面,先采用大深度步长Fourier有限差分法进行波场延拓,以节省计算并保持波场在高角度的频散特征和纵横向变速,从而在每个大步长深度上得到一个基本归位的完全波场;然后在每个大步长深度内采用正常深度步长有限差分法进行二次偏移,从而在反射波基本归位的基础上实现波场在两个大深度步长之间的平稳成像。在波场成像方面,引入共时移矩阵代替三角函数的计算,在保持相同精度的条件下,用少量的内存换取25%￣45%的计算量。     

快速相移插值偏移及在复杂波场成像中的应用

在海拉尔地震工区,由于构造复杂、断裂带多,常规的偏移方法很难完全实现复杂波场的偏移成像,现有的相移插值偏移方法也因计算效率较低、受速度因素的影响大而未得到广泛应用,因此对相移偏移方法进行了改进。经改进后的相移插值偏移方法提高了计算效率,能适应大倾角的偏移归位,该方法在处理高陡构造波场成像方面比45°有限差分偏移方法具有明显的优势。     

基于优化系数的混合域Fourier有限差分叠前深度偏移

为了提高复杂高陡构造区成像精度,提出了基于系数优化的混合域Fourier有限差分叠前深度偏移方法,该方法利用padé近似的有理函数对波场外推算子进行展开,然后利用切比雪夫多项式优化展开式系数,推导得到新的波场外推算子,降低了与波动方程精确波场外推算子的相对误差,提高了对波场外推算子的逼近程度,且在保证计算效率的同时提高了高陡构造区地震偏移成像的精度。对比改进后的混合域Fourier有限差分偏移方法与常规的傅里叶有限差分偏移方法(FFD)对Marmousi模型偏移剖面的成像效果,系数优化后的混合域Fourier有限差分偏移方法具有更高的成像精度。     

3D VSP波动方程深度偏移成像方法

给出基于波场外推的波动方程深度偏移成像方法,该方法不仅考虑到波场在地下传播过程中的绕射和折射效应,而且没有Kirchhoff方法中的高频近似假设和在复杂构造区的焦散及多路径现象。该方法在胜利垦71井区三维VSP实际资料处理中取得了比较好的成像效果。     

3D VSP波动方程深度偏移成像方法研究

介绍了一种基于波场外推的波动方程深度偏移成像方法。该方法不仅考虑了波场在地下传播过程中的绕射和折射效应,而且没有Kirchhoff方法中的高频近似假设和在复杂构造区的焦散及多路径现象。该方法在胜利垦71井区3DVSP实际资料处理中取得了比较好的成像效果。     

分步傅立叶波动方程三维叠前深度偏移算法及应用

把分步傅立叶波场外推算子推广到三维叠前深度偏移成象,得出频率波数域与空间频率域混合域中运算的三维波场延拓算子,提出一种基于波动方程波场延拓的炮域三维叠前深度偏移算法.用SEG/EAGA盐丘模型标准数据试算,获得了良好的成象效果.对胜利探区埕北地区的海上实际资料进行了试处理,取得了良好的效果.     

混合域三维VSP波动方程深度偏移方法

 常规VSP成像方法利用VSP-CDP转换或基尔霍夫偏移，存在保幅性差及成像精度低等问题。混合域三维VSP波动方程深度成像方法是将VSP反射P波在深度域直接成像，利用分步傅里叶法在混合域进行波场外推，即在频率—波数域实现波场的相移，在频率—空间域实现时移校正。此法的优点在于能保持横向变速地质构造波动方程波场外推精度的同时提高计算效率。理论模型证明此方法可行，实际资料处理效果明显。     

将逆时偏移应用于复杂成像问题

标准的以炮点为基础的单程波场外推（WE）叠前深度偏移技术通过向下延伸震源和检波器波场对每个炮点进行地下成像。通过把这两个波场在每一深度交叉关联而形成成像条件，然后把来自孔径中的所有炮点的贡献相加以形成图像。     

基于起伏地表的合成平面波叠前深度偏移

实践表明,波场延拓叠前深度偏移比Kirchhoff积分法成像精度高,但计算量大;而平面波叠前深度偏移比炮域叠前深度偏移运算效率高,且成像精度相当,但只适应水平地表.为此,介绍了一种适应起伏地表的合成平面波叠前深度偏移方法,其基本思路是:以地震排列的最高点所在平面为波场延拓起始面,将起伏地表的地震排列观测数据(检波点或炮点)向下延拓到地表最低点所在的水平基准面,实现波动方程基准面校正;在此平面上应用p变换将全部炮点合成为平面波震源,从而使全部炮记录分解成平面波记录;运用下行波方程、上行波方程分别将平面波震源波场、平面波记录波场沿深度方向外推,在每个深度进行波场相关并累加,获得该深度的成像波场值,得到共分角度的平面波偏移道集;将所有不同共分角度的平面波偏移道集按坐标叠加,得到基于起伏地表的合成平面波叠前深度偏移成像结果.四川龙驹坝地质模型的理论试算及四川实际山地资料HNT12线的处理结果表明:基于起伏地表的合成平面波叠前深度偏移成像结果的质量与传统炮域叠前深度偏移的结果相当,但运算效率显著提高,且适应起伏地表.     

基于随机采样的频率域多路径波场模拟与偏移成像

采用射线追踪方法的常规Kirchhoff深度偏移不能全面描述焦散区的波现象,有可能导致偏移成像产生畸变,利用此类方法进行复杂介质条件下的偏移成像,不可避免地存在焦散问题。详细推导了二次震源的波场模拟理论方法与区域分解的实施方案,在确保局部空间不存在射线交叉的前提下进行区域分解;基于惠更斯二次震源理论进行波场外推,逐步完成整个区域的波场延拓。提出了基于随机稀疏采样与低秩分解的波场模拟高效算法,借助于GPU的计算能力实现了频率域多路径波场模拟与成像,大幅提高了计算效率。数模实验结果表明,该方法能正确处理焦散问题,实现多路径情况下反射界面的正确成像。     

VSP资料的叠前波动方程逆时偏移

从波动方程出发,利用有限差分法导出波场外推公式,由此可以进行波场正演计算和偏移。用 P 波方程编制的偏移程序 VSP MIG 既可用于地面资料的偏移,也可用于井中资料的偏移;既可用于 P 波偏移,也可用于 P-SV 波偏移,但需相应的变化速度模型。对于 P 波和 P-SV 波,偏移的成像时间也是完全一样的。分别偏移分离后的上行 P 波和上行 P-SV 波,可以得到纵波和横波两张偏移剖面,这样比纵、横波资料的联合一次偏移可以得到更多的信息。     

基于有理式近似的高精度波场传播算子

以地震波单程波传播方程为基础,利用有理式展开方法,推导出-种新的高精度波场传播算子。该算子波场延拓满足分裂步框架,采用快速傅里叶变换(FFT)进行计算。频散曲线分析以及数值试验的对比研究表明:本文方法的波场成像能力明显优于裂步傅里叶法(SSF),可以达到与傅里叶有限差分法(FFD)类似的波场成像效果。计算效率方面,其波场延拓只需三次FFT计算和-次插值,仅比SSF多了-次FFT和插值,但比FFD(计算量相当于五次FFT)少了两次FFT。这种算子不仅精度高,稳定性好,而且计算效率高,具有重要的理论意义和实际应用价值。     

TTI介质一阶qP波稳定方程波场数值模拟及逆时偏移

相比于各向异性介质弹性波波动方程,利用声学近似的各向异性介质qP波方程进行波场数值模拟及逆时偏移更具优势。常规的声学近似方法往往会造成非均匀TTI介质中倾角剧变区域出现数值不稳定。为此,基于精确的TTI介质qP-qSV波耦合频散关系,首先引入一个各向异性控制参数σ,推导了新的TTI介质二阶qP波稳定方程,并通过引入波场的伪速度分量,将其转换为等价的一阶应力-速度形式波动方程。然后,利用优化的最小二乘交错网格高阶有限差分(LS-SGFD)方法数值求解TTI介质一阶qP波稳定方程,构建波场延拓算子,实现了精确的各向异性介质波场模拟及逆时偏移成像。模型试算结果表明,TTI介质一阶qP波方程能够稳定地模拟qP波的波场传播特征,利用优化的LS-SGFD方法能够有效地提高波场模拟的精度,进一步可以改善偏移成像质量。     

混合法VSP共炮记录叠前深度偏移

VSP处理方法反演地下结构直接、精确，是寻找复杂构造的、隐蔽的油气藏的最重要的方法系列之一。文章提出的混合波场延拓法VSP共炮记录单程波动方程叠前深度偏移，就是一种VSP对复杂构造精确成像的方法。首先把波动方程分解为上行和下行单程波，把波动方程解析解法(傅氏变换法)和数值解法(有限差分法)相结合，提出VSP偏移的混合波场延拓法，以使波场延拓适应速度的纵横向变化；再结合VSP的特点，在波场外推过程中，当在某深度处继续下延波场时，把从上部延拓至此的波场加上此处埋置的检波器的记录结果作为此处的波场；借鉴地面地震叠前深度偏移原理，提出了可适应速度纵横向变化的、可对复杂构造精确成像的单程波动方程混合波场延拓VSP共炮记录叠前深度偏移方法。纵、横向变速介质的数值模拟结果显示，该方法精确、有效。     

论常炮检距地震剖面叠前偏移方法

本文对共炮检距地震剖面叠前偏移方法的几何原理进行了分析,并阐述了叠前全偏移方法的新思路,进而提出了实现手段与成像点的位置均与DMO方法有所不同的叠前全偏移波动方程法。该方法是将多次覆盖中不同炮检距的地震反射波通过坐标变换及相应的波动方程法外推波场,使之一次偏移到它们自身的反射点上,然后进行叠加,即得最终结果。此法适用于任何倾角。对物理模型试算的结果表明,本文提出的叠前全偏移波动方程法是可行的,并能用于实际地震资料的处理。     

追踪积分偏移法

传统的绕射积分偏移是以波动方程的克希霍夫积分解为基础,将散射信号以加权形式加到绕射曲线的顶点来完成的。由于它不能使界面完全归位,在水平方向上存在偏离现象,因此,必需使用成像射线追踪再进行一次深度偏移,才能将能量归位于散射点。实践表明,该方法在积分区间或偏移范围大的情况下会严重地降低剖面的信噪比。为此,我们基于该方法,提出一种沿法向进行射线追踪的追踪积分偏移法,这种方法通过两次射线追踪即可实现界面的完全归位。然后换算到垂直方向上进行时—深转换,所得深度剖面可克服成像射线追踪深度偏移有时出现空白区的缺陷。理论模型试算的结果表明,追踪积分偏移方法是切实可行的,并具有速度快、运算简单、信噪比高等优点,可为波动理论深度偏移提供准确的速度模型。     

快速变步长相移插值法地震正演模拟

相移插值法偏移有其相对应的正演算法，便在正演过程中外推用的相移因子与偏移过程中的形式不同，且不需要重新标定。通过采用一种新的变延拓步长方法，使得在微机上实现的相移插值法正演模拟有较高的执行效率。它适合于任意复杂地质构造的模拟，对地层无倾角限制，算法稳定性好，且无 频散现象。文中给出的模型计算结果表明，此法计算速度快、精度高适合复杂地质构造，是一种衫用的波动方程正演模拟算法。     

VSP逆时偏移处理

VSP逆时偏移处理是一种适用性很强的波动方程偏移方法。其控制方程既能描述波的全方向传播,又能消除层间多次反射波。本文通过推广Claerbout成像原理确定出成像条件,以实际VSP数据求出边界条件,按时间逆的次序求解双程无反射波动方程。在每一步外推中,利用成像条件求得相应成像点的偏移值。当逆时外推至最小成像时间时,就能得到整个剖面的偏移结果。理论与实际资料处理表明,该方法能适应各种速度的变化,使偏移后的剖面具有较高的分辨率和信噪比,而且处理效率极高。     

成像条件在波动方程叠前深度偏移中的应用

成像与延拓是波动方程叠前深度偏移的两个重要部分 ,如果成像做得不恰当 ,即使延拓方法准确也有可能产生不好的成像效果。文中利用Marmousi模型计算出不同成像条件下的成像结果 ,并依据成像结果对每种成像条件作了评价。