双复杂条件下频率空间域有限差分法叠前深度偏移

油气勘探的重点正转向复杂地表条件和复杂地质条件的区域。双复杂条件下的叠前深度偏移方法是解决复杂地表条件和复杂地质构造成像的有效手段,基于“逐步累加“的“直接下延“法和“波场上延“法都是解决复杂地表成像的有效手段。波动方程的频率空间域有限差分深度偏移对介质速度横向变化有较强的适应性,适宜于复杂构造的偏移成像。然而,频率—空间域有限差分法求解时引入的误差影响了成像的质量,故用了带误差补偿的频率—空间域有限差分偏移改善了起伏地表条件下的频空域有限差分偏移质量,对模型和实际资料进行了试算,得到了较好的成像效果。误差补偿可以在若干个外推步长上进行,通过对比分析,发现相对于基于起伏地表的傅立叶有限差分法偏移来说,该方法在改善起伏地表条件下偏移成像质量的同时,也具有较高的运算效率。     

起伏地表棱柱波逆时偏移成像方法

山前带地区地表起伏剧烈、地下构造复杂。当地表速度横向变化剧烈或地表高程变化很大时,基于高程静校正的常规偏移成像方法难以消除起伏地形对偏移的影响。针对山前带高陡构造的成像,提出了一种曲坐标系下起伏地表棱柱波逆时偏移成像方法。将棱柱波逆时偏移成像方法引入曲坐标系下的声波方程中,推导出曲坐标系棱柱波逆时偏移方程,利用棱柱波提高山前带高陡构造的成像精度,并采用贴体网格剖分技术及坐标变换技术,在曲坐标系下进行偏移计算。简单起伏地表凹陷模型和起伏地表火山岩模型试算结果表明,坐标变换后的起伏地表被映射为水平地表,曲坐标系下起伏地表棱柱波逆时偏移成像方法克服了起伏地表对成像的影响,得到了准确的山前带高陡构造成像结果。     

起伏地表波动方程叠前深度偏移技术——以川东复杂地区应用为例

在我国西部或南方地区的山地、山前带地震勘探中,起伏地表是影响复杂构造成像的重要因素。为此,开展了直接从起伏地表进行波场延拓与成像的波动方程叠前深度偏移方法研究。包括：基于Reshef提出的“逐步-累加延拓”思想,采用带误差补偿的频率-空间域有限差分单程波延拓算子实现单炮记录的波场延拓;基于时间一致性成像原理提取地下反射界面的成像值;利用层析反演技术和剥层技术建立起伏地表深度域层速度场。理论模型和实际资料的偏移结果表明,该方法能够对复杂近地表和复杂地下地质构造很好地成像。     

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。     

起伏地表的自由基准面波场成像方法研究

基于波动方程基准面延拓的偏移方法理论,从地震波场正演模拟的角度出发,提出了一种新的适用于起伏地形的地震叠后正演方法。该方法综合利用了"地形淹没"和"零速层偏移"的思想,通过基准面变换和设置零波场传播层,将原始模型的地表作为新模型的一部分,有效地消除了起伏地形的影响,并采用常规的波场延拓算子进行波场延拓与波场成像计算,实现了起伏地表模型的地震叠后数值模拟。基于该方法理论,还发展了一套完整的自由基准面波场延拓流程,可以将地表观测的地震波场延拓至任意的基准面之上,对研究野外地震波的传播规律、后续的偏移处理以及地震资料的解释具有非常重要的意义。仿真实验的结果均验证了地震正演模拟方法和自由基准面波场延拓流程的正确性和有效性。     

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。     

分层映射法起伏自由地表弹性波正演模拟与波场分离

传统有限差分方法在处理起伏自由地表时存在一些问题;传统映射法通过将起伏地表映射为水平地表克服上述缺点,但在变换的同时会破坏原有地下构造,导致波传播的不准确和虚假反射的产生。为此,通过改进传统映射法,提出了分层映射法起伏自由地表弹性波正演模拟与波场分离方法,在实现算法的基础上,对几个典型起伏地表模型进行了正演模拟试算,结果表明:1分层映射法不仅可以将起伏地表映射为水平地表,而且也可以将地下起伏地层映射为水平地层。相对于传统矩形网格以及常规映射法,分层映射法对双复杂构造具有更好的适应性。2通过对比分层映射法、传统映射法、传统有限差分法的正演模拟试算结果表明,分层映射法具有更高的模拟精度和抑制频散能力。3基于分层映射法的起伏自由地表弹性波波场分离能够准确地将纵、横波分离,可为起伏自由地表弹性波偏移成像方法提供关键的技术支持。     

起伏地表波动方程叠前深度偏移方法在川东高陡构造的应用

起伏地表观测的地震数据通常是先校正到水平基准面,然后进行偏移处理;对于地形、速度的纵横向都变化剧烈的地区,它违背了地震波真实的传播路径,导致偏移剖面的构造形态有可能发生畸变。波动方程基准面延拓技术[1]取代了常规的时移静校正技术,但是充填速度对结果影响很大,容易产生边界效应且不经济。为了解决近地表结构及地覆构造都非常复杂地区的地震资料的更精确成像,应用Reshef提出的“逐步—累加延拓“概念,采用频率—空间域的有限差分法算法来实现基于起伏地表的波动方程叠前深度偏移。理论模型和实际资料的偏移结果表明,只要建立起精确的深度域层速度模型,对于复杂地表及复杂地覆构造区域都能很好地成像,该方法是解决复杂地表和复杂地下介质成像的一种有效手段。     

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。     

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。     

起伏地表下基于高阶广义屏算子的叠前深度偏移

:基于波场逐步累加的“直接下延”法是解决复杂地表和地质条件下叠前深度偏移成像的有效手段。波动方程的深度偏移对介质速度横向变化有较强的适应性，适宜于复杂构造的偏移成像。高阶广义屏算子随其阶数的增多，其精度也将越高。基于高阶广义屏算子，应用直接下延法，实现了起伏地表条件下的高阶广义屏算子深度偏移。在具体的计算中，采用一系列的近似以避开奇值点，保证算法的稳定性。模型试算结果表明了该方法的有效性。     

山前带地震数据的波动方程叠前深度偏移方法

作为复杂介质中最精确的地震波成像技术，波动方程叠前深度偏移在山前带复杂构造成像中大有可为，但该方法对速度误差非常敏感，抗噪能力较差，其成败取决于叠前去噪、表层速度结构反演和偏移速度分析的有效性，要使山前带地震勘探取得更大突破，就需改善单程波动方程深度偏移对高陡、倒转界面的成像精度，研究出可提高初至层析分辨率的新方法以及自地表开始的偏移速度建模方法。基于广角隐式有限差分单程波传播算子与波场“逐步累加”技术，研制了直接自起伏地表进行波场延拓与成像的叠前深度偏移算法。SEG山前逆掩推覆构造模型偏移试验表明，该算法具有很高的精度；川西龙门山实际宽线地震资料成像的试处理结果，也展示了该方法相对于叠后深度偏移的优势。研究还表明，面向地质目标优化地震波照明与接收效果也是需要重视的问题。     

基于SEG起伏地表模型数据的偏移方法比较

介绍了SEG起伏地表逆掩断层模型的特点，并以该模型数据为试验的原始地震数据，在理论模型速度和通过道集速度分析得到的速度2种条件下，分析对比了常规叠后时间偏移、水平地表叠前时间偏移、起伏地表叠前时间偏移和起伏地表叠前深度偏移的结果。     

零速度层一处理地形起伏剧烈地区偏移的一种方法

针对地形起伏变化剧烈地区的偏移问题,引入了零速度层法,并从零速度层的含义、零速度层在地形起伏剧烈地区偏移（时间偏移和深度偏移）的实现、引入零速度层的偏移比采用基准面的常规偏移的优势在哪里、为什么要引入零速度层等几方面进行了阐述,最后用野外数据进行了验证,处理成果显示零速度层是处理地形起伏剧烈地区偏移问题的一种有效的方法。     

射线层析与波动方程联合成像

射线层析与波动方程联合成像是构造和速度同时成像的新思路。由偏移共成像道集算出深度偏差,进而算出速度修正量,把速度修正量按射线路经均匀地分配,由浅入深,逐层修正速度模型;再用修正后的速度作波动方程偏移,抽取共成像道集,算出速度修正量,再将其按射线路经均匀地分配。如此反复进行波动方程偏移和射线法反演迭代,直到共成像道集深度方差满足预设的精度为止,最后得到速度和深度构造同时成像。仿真实验验证了本方法。     

地震成像中的Born近似与Rytov近似比较

地震波散射理论中的Born近似和Rytov近似是目前地震数据波动方程叠前深度偏移成像技术和波场模拟技术中最为常用的两种近似。利用波场传播散射理论中的局部Born近似和局部Rytov近似,分别导出了单程波方程的稳定的Born近似波场传播算子和稳定的Rytov近似波场传播算子,然后从理论和实践上比较了它们在地震数据波动方程叠前深度偏移成像中的应用效果。基于相位扰动的稳定的Rytov近似波场传播算子对速度变化引起的波场相位变化的适应性要比基于波场扰动的稳定的Born近似波场传播算子好，稳定的Born近似波场传播算子可视为稳定的Rytov近似波场传播算子的一阶近似,因此,对于主要基于地震数据相位信息的地震数据构造偏移成像, Rytov近似在理论上要优于Born近似。此外,还用国际标准模型--Marmousi模型地震数据的偏移成像,从实践上证明了Rytov近似要优于Born近似。     

基于地质层位约束的2D波动方程偏移速度分析方法

叠前深度偏移和偏移速度分析是复杂构造成像处理中两个相互依赖且不可分离的过程。一方面,叠前深度偏移是使地下复杂构造精确成像的惟一途径,而叠前深度偏移需要一精确的速度模型;另一方面,因为叠前深度偏移对速度非常敏感,偏移后资料的剩余曲率提供了指示偏移速度正确与否的信息,可以作为偏移速度分析的工具。利用2D波动方程叠前深度偏移抽取共成像点的偏移距道集,通过分析共成像点道集的剩余时差与偏移速度误差之间的关系,给出了基于地质层位约束的迭代剖面偏移剩余速度分析方法,并用一个合成数据实例验证了该方法的有效性。     

三维叠前深度偏移速度模型建立方法

在众多的地震资料偏移成像方法中,三维叠前深度偏移归位最精确的偏移方法,而速度模型则是直接影响偏移质量及效果的关键因素,针对三维叠前深度偏移处理,本文提出一套三维叠前深度偏移速度模型建立方法,该方法以叠前深度移为基础进行偏移速度和层速度分析,对速度模型的层位结构及速度纵、横向变化、采用三维可视化监控和交互方式修改,可有效地建立三维速度模型,为三维叠前深度偏移提供高的三维速度场。经实际三维资料处理证明     

关于深度偏移的几个相关概念

本文仅对深度偏移和时间偏移的关系，叠前深度偏移和叠后深度偏移的关系．法向射线与成像射线、射线偏移、相干反演等相关概念进行了分析。明确了所有的偏移公式都是在深度域定义的；只有当前层以上所有各层的速度都正确时，修改速度模型使其共成像点道集上同相轴达到平直，方可认为该速度和深度接近于真实值。论述了射线偏移在建立速度一深度模型过程中的重要作用，它可以把时间域层位转化为深度域层位；进一步明确了法向射线与成像射线的概念．利用法向射线可以将叠加时间剖面上层位转换为深度域层位；利用成像射线可以把时间偏移剖面的层位转化为深度域层位；提出了利用相干反演建立初始速度深度模型的优缺点及克服其缺点的办法。只有深入地理解这些概念才能提高利用深度偏移方法解决问题的能力。