基于角度域共成像点道集的层析速度反演方法研究

碳酸盐岩探区的复杂构造成像与速度反演是目前地震数据处理难点问题。碳酸盐岩构造复杂、目标层极深、断点发育,常规处理方法很难得到比较好的成像与速度反演结果。为此提出基于角度域共成像点道集(ADCIGs)、面向碳酸盐岩储层的层析速度分析方法,利用波动方程双平方根算子叠前深度偏移提取的角度域共成像点道集作为速度分析道集,能够更为准确地反映速度和深度的耦合关系,并且减少了假象等的干扰,使得速度分析结果精度更高。模型和实际结果表明,该方法能够较好地解决碳酸盐岩探区的速度反演问题。     

高精度深度域层析速度反演方法

深度域层速度场是叠前深度偏移最重要的参数,直接决定了偏移成像的精度。传统层析速度建模方法由三部分组成,首先利用Dix公式或基于层位约束的Dix公式生成初始层速度模型,然后利用炮检距域道集对初始速度模型进行层析迭代,最后利用网格层析方法局部修饰速度模型。本文改进了传统层析速度建模流程：首先利用炮域波动方程相干反演方法建立初始速度模型,再利用角度域共成像点道集进行层析迭代,最后利用基于层位约束的网格层析方法局部修饰速度模型。渤海M区块三维实际数据试算证明本文对层析速度建模流程的改进是有效的,改进后的新流程可以大幅提高层速度场的精度。     

基于角道集的井约束层析速度反演

本文研究的走时层析方法,是在角度域共成像点道集(ADCIGs,简称角道集)的基础上获取旅行时差,并通过井约束控制层析反演的精度。此法实现的关键步骤为:①利用叠前深度偏移剖面上拾取的层位界面生成初始层析速度模型;②按照选定的角度范围抽取共成像点道集,并求取各层位的旅行时差;③求取共成像点对应的灵敏度矩阵;④建立反演方程组,并加入正则化和井约束反演慢度更新量;⑤依据共成像点道集中的同相轴拉平程度判断所求速度的精度是否达到要求。理论模型试算及实际地震资料处理结果均表明:该方法易于实现,不必考虑复杂的反射问题,每一步迭代都是在前一步深度偏移的基础上进行速度场的更新,能够得到精度较高的速度场。     

波动方程偏移角度域共成像道集

对于复杂介质，炮域共成像道集和偏移距域共成像道集遇到了麻烦：对于相同到达旅行时和相同的水平慢度，反射同相轴可能来自地下界面不同的点，即地下界面的点存在多解性。对于地下界面的每一点，角度域共成像道集却惟一地定义了射线对，因此，数据体中的每一个同相轴只对应地下界面一个点。利用波动方程偏移能够生成可以用于偏移速度分析和振幅随入射角变化分析的角度域共成像道集。     

基于角度域共成像点道集的3D VSP速度分析方法研究

获得高精度的3DVSP偏移速度场是3DVSP资料井周构造高精度成像的关键问题和难点之一。目前,基于角度域共成像点道集(Angle Domain Common Image Gathers,ADCIGs)的速度分析方法已经成为地面三维地震资料叠前深度偏移中速度模型建立的有效工具。借鉴地面地震资料基于ADCIGs的速度分析方法,开展了基于ADCIGs的3DVSP资料叠前深度偏移速度分析方法研究。首先给定一个初始速度场进行偏移,形成ADCIGs;接着通过剩余曲率计算获得估计速度与真实速度之比的速度谱函数;最后根据速度谱进行速度迭代更新和3DVSP资料偏移成像。模型数据和实际资料试算结果表明,该方法可以较好地改善3DVSP资料成像精度,提高3DVSP资料描述井周细微构造的能力。     

OVT域宽方位层析速度建模与深度域成像

叠前深度偏移常规速度建模技术,不能有效利用宽方位地震资料的方位角信息,导致速度模型精度不足,最终偏移结果不如预期。本文提出了一套在OVT域实现的宽方位层析速度建模技术流程。该方法利用CIP道集中的方位角信息,能反演出细微的小尺度速度变化,具有很高的精度和分辨率。通过OVT域宽方位层析反演得到的蝴蝶道集拉得较平,方位剩余时差得到消除,碳酸盐岩串珠成像质量明显改善。分析认为,这种方位剩余时差实际上主要是由储层的非均质性引起而不是由方位各向异性引起。研究表明,与常规速度建模技术和分扇区多方位层析技术相比,OVT域宽方位层析反演技术更灵活高效,能得到更高分辨率的速度模型,从而提高深度域成像质量。     

自动地震速度拾取

在常规地震资料处理流程中,手工速度拾取既耗时,又易受人为误差影响。本文实现了一种自动速度拾取方法,即:从叠前地震道集中计算并自动拾取叠加速度。模型数据和沙特阿拉伯野外数据测试结果表明,采用该方法拾取的叠加速度成像效果可与常规手工拾取的叠加速度产生的成像效果相媲美。     

基于成像域的多次波压制

常规多次波压制方法大都是在数据域基于滤波理论或者波动理论实现的,这些方法都不能有效地兼顾多次波压制精度和计算效率。为此,本文将波动理论与滤波理论相结合,基于成像角度域共成像点道集(ADCIGs)实现多次波压制。首先对成像域多次波映射进行了讨论,通过推导可知,成像域ADCIGs中多次波和一次波剩余时差不同,这一结论即为在成像域应用滤波方法压制多次波的理论基础;考虑到基于DSR方程的叠前深度偏移可以获得更多的角度信息,然后基于DSR方程提取ADCIGs,再引入适用于ADCIGs的正切平方估计高分辨率拉东变换分离一次波和多次波,实现多次波压制。由于本文方法将波动理论与滤波理论相结合,因此能同时兼顾多次波压制精度和计算效率,模型试算和实际资料处理验证了方法的有效性。     

反射走时及走时梯度联合层析速度反演方法研究

本文探讨了反射走时及走时梯度联合层析成像方法,该方法基于倾斜叠加原理实现了反射走时及走时梯度自动拾取,可以快速地为叠前深度偏移提供精确的宏观速度—深度模型。     

角度域共成像点道集的提取与叠加成像

基于共成像点道集的速度分析是速度分析方法中常用的一种方法。共成像点道集有偏移距域共成像点道集、炮域共成像点道集和角度域共成像点道集等。在复杂地区，偏移距域共成像点道集和炮域共成像点道集存在运动学和动力学假象，而角度域共成像点道集则有效地克服了这个问题。首先分析了角度域共成像点道集的特性，讨论了如何较准确地提取角度域共成像点道集；然后分别利用单平方根算子和双平方根算子波动方程偏移方法提取了偏移距域共成像点道集；接下来应用插值法将偏移距域共成像点道集投影到角度域，生成角度域共成像点道集；最后进行了角度域叠加成像。模型试算结果表明：与常规波动方程偏移方法相比，角度域叠加成像能够改善局部成像质量。     

自动拾取叠加速度及提取偏移速度方法

本注自动拾取叠加速度,用局部叠加技术降低动校叠加次数,针对速度扫描时反复动校叠加采用相应的快速动校和扫描间隔控制等技术以最大限度地减少计算量;采用层位追跋涉客迭代处理来提高速度的有效性和准确性,在叠加层位上计算并输出控制点的叠加速度和偏移速度。     

旅行时与波阻抗联合反演求取层速度

层速度是一个十分重要而又难以求准的参数。在很多情况下，传统的Dix公式已远远不能满足地质任务的要求。虽然使用叠前旅行时反演或叠后地震道波阻抗反演求取层速度的精度较传统方法都有所提高，但两种方法单独使用时都存在较大的局限性。叠前旅行时反演对薄层的反演精度很低，即对薄层的层速度难以求准，而叠后波阻抗反演又易出现整体的漂移，即对厚层层速度的变化控制不好。因此，本文对叠前、叠后联合反演的方法进行了研究，并采用遗传算法进行叠后波阻抗反演，提高了计算的精度。从试算结果可见，效果是明显的。     

Generalized travel-time inversion on unstructured grids

We propose an extension to unstructured grids for the so-called generalized travel-time inversion method for inversion of production data. The framework of the inversion method applies directly to fully unstructured grids, but there are aspects regarding sensitivities and regularization that have to be addressed. First, we propose a generalized smoothing operator for the regularization to impose smooth modification on reservoir parameters. Second, to handle reservoir models with great heterogeneity in cell sizes, we investigate the use of rescaled sensitivities (average cell volume multiplied by local sensitivity density) in the inversion.We demonstrate the utility of our extensions on three synthetic cases in 2-D. First, we validate the inversion method by applying it to a reservoir model represented both on a Cartesian and on a refined triangular grid. Second, we apply the method for a highly unstructured grid with large differences in cell sizes. Third, we consider an example with faults and non-matching connections. All examples show that our method is able to match the data with the same quality as has been obtained earlier on structured grids and without degrading the realism of the reservoir parameters. Finally, we present a simple synthetic 3D case to illustrate that using rescaled sensitivities may be important to avoid unwanted grid-effects in models with strong variations in the thickness of the stratigraphic layers.     

VTI介质各向异性参数角道集层析反演

目前的各向异性层析方法主要利用不同范围的炮检距信息或角道集信息反演各向异性参数,但缺少对反演中角道集划分的定义。为此,首先根据旅行时对Thmosen参数的一阶偏导数和对Thmosen参数及相角的二阶偏导数进行敏感性分析,明确定义小、中、大角道集的范围;然后利用各向同性单程波偏移及速度层析建立基础速度场;再利用Poynting矢量提取VTI介质逆时偏移角道集;最后利用小角度道集剩余曲率反演Thmosen速度参数、中角度道集反演Thmosen参数δ、大角度道集反演Thmosen参数ε。简单洼陷模型试算结果说明方法的正确性,复杂构造模型试算结果验证了方法的适用性。     

利用多频层析技术反演介质的速度分布

索末菲关于波的展开理论证明,球面波可以展开为平面简谐波的叠加.由索末菲展开定理和倾斜叠加的性质证明,在源沿测线等间隔布置成线源排列时,平面波分解与倾斜叠加分解产生的平面波是等价的.单频平面波源反射式层析成像公式表明,单频平面波关于x的一维傅里叶变换等于目标函数（速度变化率）的2D谱与一个因子的乘积.此目标函数的2D谱值分布在以(-κ_0x,-κ_0z)为圆心,以κ₀为半径的圆弧上.若入射角限定在0-π变化,则圆心和圆弧都分布在K_x～K_z的下半平面;若φ在30°～120°或更小的范围,则此空间的非零值将会变小.如果对某一入射角的波,考虑多频情况,即ω变化时,圆心及圆弧半径都将发生变化.此时K_x～K_z平面的非零值区变大,从而提高了图像的重建精度.利用多频层析技术反演介质的速度分布必须对共炮点记录进行平面波分解才能实现.     

基于波场计算的最优化速度反演

本文提出了一种适用于声学近似的地震反演方法，这种方法是基于混合法波场计算和最优化方法而建立的一种迭代速度反演。在波场计算中，采用了非均匀离散网格的混合算法使反演的计算速度有所提高。通过对长波长速度信息的恢复和合理使用最优化方法，加快了迭代反演的收敛。文中给出了这种反演方法用于地震反射资料的理论计算实例，表明方法是有效的，同时也说明了初始模型、噪音和信噪比对选代反演结果的影响。