双复杂条件下弹性波非倾斜叠加精确束偏移方法研究

目前,随着勘探开发逐渐转向地表和地下双复杂区域,非分离多波多分量数据的偏移成像成为地震数据处理的一个难题。为此,基于前人的研究成果,发展了一种双复杂条件下的弹性波非倾斜叠加精确束偏移方法。首先,基于地表倾角信息和非倾斜叠加地震数据,直接在接收点处出射弹性动力学高斯束并计算解耦的反向延拓矢量波场;其次,根据互相关成像条件以及纵、横波的偏振特性,进行P波和转换S波高斯束偏移成像,并对转换S波成像进行极性校正。典型双复杂构造模型的偏移试算和角道集提取分析结果以及与常规方法成像结果的对比表明,弹性波精确高斯束偏移方法消除了常规方法由于束中心位置与接收点位置之间距离较大所致的振幅误差,验证了弹性波非倾斜叠加精确束偏移方法的正确性和有效性。     

各向异性介质弹性波高斯束偏移方法

弹性波高斯束偏移是一种兼顾成像精度与计算效率的多分量地震成像方法,但当前的研究多集中在各向同性介质声波、弹性波成像和各向异性介质声波成像,针对各向异性介质弹性波偏移的文献相对较少。为此,在前人的研究基础上,发展了各向异性介质弹性波射线追踪方程,以二维各向异性弹性波Kirchhoff-Helmholtz积分为基础,利用弹性动力学表征的格林张量推导了各向异性介质中弹性波波场正、反向延拓公式,提出了一种针对各向异性介质多分量地震数据的成像方法。通过在成像公式中引入权函数,很好地压制各向异性介质成像中不同波型引起的串扰。通过引入符号函数,解决了转换波成像过程中的极性反转问题。TTI介质洼陷模型和TTI介质多层构造模型试算结果表明：与各向同性介质弹性波高斯束偏移方法相比,各向异性介质弹性波高斯束偏移成像结果的信噪比较高、同相轴连续性较好、构造位置更准确;使用多分量地震记录,利用纵、横波波场信息成像,有效提高了成像分辨率;与传统的基于标量波场的成像方法相比,所提方法的适应性更好。     

弹性多波高斯束逆时偏移方法

近年来,我国部分老油区勘探开发难度日益增大,勘探目标逐渐转向裂缝油气藏和岩性油气藏等,研究弹性多波理论下的叠前深度偏移算法至关重要。根据高斯束偏移的高效性和逆时偏移的高精度,将弹性多波逆时偏移的实现思想应用于高斯束叠前深度偏移中,研究了一种弹性多波高斯束逆时偏移方法。在射线中心坐标系下,以二维弹性波KirchhoffHelmholtz积分为基础,根据多分量地震数据的矢量地震波场传播特征,利用弹性动力学高斯束表征的格林张量推导了弹性波波场正、反向延拓公式和相应的成像公式,并针对转换波的极性反转问题,提出了一种根据入射波入射角的正、负引入符号函数的校正方法。模型和实际资料试算结果验证了该方法的正确性和适用性。     

一种解耦的起伏地表弹性波高斯束偏移方法

随着勘探开发逐步深入, 成像已逐步从单纯利用纵波数据发展为弹性波数据。针对双重复杂构造探区, 在弹性波高斯束偏移的基本原理中, 引入高程及地表倾角信息, 推导了由高斯束位移矢量表示的解耦弹性波场反向延拓公式, 利用互相关成像条件且通过转换波极性校正得到起伏地表条件下的P-P波和P-S波高斯束偏移算子, 发展了一种解耦的起伏地表弹性波高斯束偏移方法, 此方法无须对地震数据进行纵横波分离。在实现方法的基础上, 通过典型起伏地表模型的弹性波现象分析、成像结果分析及成像角道集提取, 证实了解耦的起伏地表弹性波高斯束偏移成像方法的正确性、适用性及良好的成像效果。     

格林函数高斯束逆时偏移

本文以Kirchhoff积分法偏移为基础,采用高斯束叠加积分表示的格林函数表示正反向延拓波场,并利用正反向延拓波场互相关成像条件得到地下成像结果。模型试算和实际资料处理结果表明：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、大倾角等成像问题,并且具有面向目标成像的能力。     

基于能量范数成像条件的一阶方程弹性波逆时偏移

弹性波逆时偏移能够充分利用地震记录数据,更接近于波传播规律,得到的多分量偏移成像结果能提供更准确、丰富的地下地质信息,但由于偏移过程中正反传波场各种分量混杂,基于逆时偏移框架直接采用常规互相关成像条件会造成偏移结果中干扰噪声较多。为此,提出了用一阶速度应力弹性波方程能量范数成像条件逆时偏移方法压制成像噪声。分析了能量范数成像条件噪声压制原理。数值求解时,方程其它变量求解过程不变,引入中间应变分量,构造应变时间偏导项,应变分量与其它分量同步更新,实现能量范数成像条件偏移。多个模型数据测试结果验证了该方法压制背向散射噪声的有效性。复杂模型试算结果表明:本文方法对比垂直、水平分量互相关成像条件偏移低频噪声得到压制,对比纵横波波场分离偏移则无需考虑转换波极性反转问题。     

多波深度域建模与成像一体化技术

在复杂油气藏勘探中,常规方法在处理多波数据时通常将纵波和转换横波分别做类纵波处理,忽略了地震波的弹性矢量波特征,并且成像精度严重依赖于波场分离的精度。针对这些问题,本文给出了解耦的高斯束弹性波波场反向延拓公式及多波成像公式以实现叠前深度偏移;然后建立了针对弹性多波建模的最小二乘反演方程,以实现基于高斯束角道集的反射层析建模。将深度偏移和反射层析联合在同一处理流程中,前者为后者提供建模角道集和成像质量监控,后者为前者提供成像速度场,两者交替迭代形成深度域建模与成像一体化技术。模型试算和实际资料处理结果验证了一体化技术的正确性和有效性。     

VTI介质自适应聚焦束偏移

自适应聚焦束是高斯束的改进,采用多次聚焦的思想,考虑局部速度场对波束宽度的影响,将地震波束有效能量控制在一个波长的范围内,与常规高斯束的不同点在于动态选择初始波束参数。将自适应聚焦束偏移方法应用到VTI介质,基于经典弹性参数表征下的各向异性射线追踪方程体系,结合自适应聚焦束处理强横向变速成像问题的优势,实现了VTI介质自适应聚焦束偏移。通过与传统高斯束形态的对比,突出了自适应聚焦束形态控制的优势。利用各向异性Sub-Sag模型验证了各向异性介质自适应聚焦束偏移方法的正确性和稳定性,各向异性SEG/Hess模型测试结果证明了该方法对复杂地质模型的适应能力;实际地震资料的处理结果表明,该方法成像效果优于传统各向异性高斯束偏移方法。     

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。     

高斯射线束正演与偏移

 本文在介绍高斯射线束原理和正演的基础上，从叠后偏移开始分析了高斯射线束偏移的基本原理，并给出了优化的思路和具体的算法流程。高斯射线束是波动方程集中于射线附近的高频近似解，高斯射线束法将射线理论和波动方程方法紧密结合在一起，利用高斯束替代普通射线方法中的射线进行波场正演和延拓，既保持了射线方法的高效性和灵活性，又保留了波场的动力学特征，不仅克服了普通射线方法的一些缺点，而且由于无需两点试射，因而效率非常高。将高斯射线束法引入偏移，利用高斯射线束的性质，可以解决基尔霍夫方法的多值走时问题。模型试算表明，本文介绍的高斯射线束偏移方法能够充分利用高斯射线束的优势，既具有较高的效率又能够获得较好的成像效果。     

波动方程法井间地震成像

井间地震波场丰富，含有反射波、直达波和管波等多种波型。为实现井间地震成像，首先对井间地震资料进行波场分离，提取反射波信息；其次通过直达波层析成像估算偏移速度场；最后利用Ｇａｚｄａｇ相移方法对实际资料进行偏移处理，获取井间高分辨率成像剖面。     

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。     

角度域各向异性高斯束逆时偏移

通过引入经典弹性参数表征的各向异性介质运动学和动力学射线追踪体系,结合高斯束传播过程中角度信息的计算提出了基于格林函数的角度域各向异性高斯束逆时偏移方法.通过对国际通用模型数据及实际资料进行测试表明:本文方法具有对各向异性介质进行精确成像的能力,在低信噪比及复杂构造地区成像效果明显优于Kirchhoff叠前深度偏移.     

TI介质角度域高斯束逆时偏移方法

高斯束逆时偏移兼具高斯束偏移灵活、高效和逆时偏移高精度的优势,具有面向目标成像的能力。本文将基于相速度的各向异性射线追踪算法引入高斯束逆时偏移中,并结合高斯束计算时的传播角度信息,实现了一种更为高效的TI介质角度域高斯束逆时偏移方法。模型试算表明：同传统基于弹性参数的各向异性算法相比,在保证成像精度的前提下,本文方法具有更高的计算效率,同时提取的角度域共成像点道集（Angle Domain Common Imaging Gather,ADCIG）不仅能够为后续偏移速度分析提供支撑,而且可以用于分角度叠加成像,压制成像噪声、提高成像质量。     

各向异性含气砂岩模型正演及AVO响应特征分析

为认识和研究各向异性含气砂岩储层中弹性波的多波波场特征,以利于多波地震资料解释。在各向异性弹性波方程基础上,采用高阶交错网格有限差分技术模拟地震波在各向异性含气砂岩模型中的传播,得到该类储层的弹性波场。同时结合AVO分析技术分析了各向异性系数对多波波场特征的影响,比较了地震波在各向同性含气砂岩模型和各向异性含气砂岩模型中的波场响应异同。对比研究结果表明,地层的各向异性对波场特征和AVO响应有明显影响,并且这种影响在纵波和转换波上表现不一致;正演记录中的振幅特征与AVO异常响应是吻合的,说明将正演模拟与AVO分析相结合可为准确识别多波波场提供一种思路。     

矢量Radon变换波场分离方法研究现状与展望

保持地震波场矢量特征的波场分离是多分量地震数据处理的核心问题之一。为提高多分量波场分离精度,基于传统Radon变换的优势,探讨了矢量Radon变换保持波场特征的可行性。首先,在分析传统Radon变换基础上,阐述了基于组稀疏的矢量Radon变换实现保持矢量波场振幅特性的纵、横波分离方法,并将其应用于模型数据的纵、横波分离;其次,介绍了复矢量Radon变换压制多分量地震数据面波干扰的处理方法,并展望了复矢量Radon变换在多分量地震数据处理中纵、横波分离和快、慢横波分离的应用前景。模型数据应用结果表明,基于组稀疏的矢量Radon变换波场分离方法能够保持多分量地震数据的矢量特性,并能获得好于非矢量Radon变换的纵、横波分离结果。     

各向异性介质中弹性波逆时偏移技术的研究现状与展望

基于矢量波动理论的多波地震技术在解决各向异性地层的精确勘探方面具有理论基础优势,纵、横波深度域成像是多波地震资料处理的关键之一,多分量联合逆时偏移是实现纵、横波深度域成像的重要方法之一。总结了横向各向同性(TI)介质中弹性波逆时偏移技术的研究现状,重点分析了弹性波延拓和纵、横波成像中各个环节的实现思路与存在的主要问题,在此基础上探讨了该领域未来的研究方向。TI介质中弹性波方程逆时偏移领域重点技术主要包括:三分量地震数据之间的频谱一致性处理技术、各向异性随机边界构建技术、各向异性逆时偏移的噪声压制技术、数据驱动的TI介质中的纵、横波解耦技术、更准确的纵、横波传播方向求取技术和横波三叉区的处理与成像技术等。