平面波偏移、分角度成像与AVA道集生成

基于波场延拓的叠前深度偏移是实现复杂构造地质体成像的可靠方法，但存在着计算量大、对观测系统适应性差等缺点。平面波偏移是利用波动方程实现精确叠前成像的另一类方法，其基本原理是：通过地表延迟放炮的方式生成平面波震源，利用下行波方程进行波场正向延拓得到下行波场；对地表采集的炮集记录，以组合延迟放炮的方式叠加，得到地表平面波记录，利用上行波方程进行波场反向延拓得到上行波场；二者互相关求和，实现平面波地下波场成像。分析表明：平面波成像技术的精度与单平方根算子的共炮点道集偏移和双平方根算子的共中心点道集偏移相当，但计算速度要快得多，且易于并行计算。二维Marmousi模型数值计算表明，射线参数的范围和间隔是影响平面波成像质量的主要因素；不同角度入射的平面波对最终成像结果的贡献是不同的，据此可以有针对性地选择射线参数进行平面波成像。     

平面波偏移

对波动方程叠前深度偏移中的平面波方法进行了深入的剖析，指出了平面波偏移方法能提高偏移计算效率的原因所在，这也是前人未曾涉及的。给出了平面波偏移方法在共炮点道集和共偏移距道集数据上的应用以及效果评价。     

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.     

起伏地表条件下的合成平面波偏移及其并行实现

 基于波动方程的延拓方法保持了波场的动力学和运动学特征，能很好地克服时移静校正法（使波场产生畸变）的不足，消除地表起伏的影响，将非水平观测界面记录改造为水平观测界面（新基准面）记录。在重建的水平基准面上进行平面波源和平面波源记录的合成，可克服以往由于地形起伏而无法进行平面波源和平面波源记录合成的问题，完成起伏地表条件下的平面波偏移。为了进一步提高运算效率，可按照将平面波的不同入射角、不同频率范围分配到各个节点的原则，进行MPI并行计算，可成倍地提高计算效率。具体步骤如下：①将共炮集数据延拓至最低起伏面以下的新基准面；②从延拓后的共炮集数据中抽出共接收点道集；③将共接收点道集延拓至最低起伏面以下的新基准面；④从延拓至新基准面的接收点道集中抽出共炮集数据。上述整个过程相当于将观测系统下移至新的基准面。模型试算及实际资料处理结果表明，基准面重建后的并行平面波深度偏移结果与基于原始炮记录应用波场直接下延法得到的深度偏移数据的效果相当，但是前者的计算效率随着应用节点数的增多而成倍地提高。     

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。     

炮域波动方程叠前深度偏移的偏移距域和角度域共成像点道集计算

炮域波动方程叠前深度偏移是一种实用化的成像算法,特别在稀疏炮集宽方位角观测系统采集的数据成像中非常有效。本文将偏移距定义为叠前偏移中下行震源波场和上行接收点波场之间的位移,在偏移过程中提取偏移距域共成像点道集,利用最早应用于炮—检偏移的径向记录道映射方法,将偏移距域道集转换到角度域。计算过程包括多偏移距成像和炮—检点坐标系向中心点坐标系的转换。该方法能够在炮集偏移过程中生成随角度变化的反射波成像结果,但在稀疏炮集观测系统下,共成像道集的质量仍会受到炮点假频的影响。     

快速面炮记录叠前深度偏移

本文提出了一种允许部分相位值依赖频率，部分相位值不依赖频率的混合相位编码技术。将这一新的相位编码技术应用到目标照明的面炮记录叠前深度偏移上，即可使面炮记录偏移效率成倍提高，又可降低因相位编码产生的人为误差，从而得到了一种新的快速面炮记录叠前深度偏移方法。该方法基于递归波场延拓，具有较高的成像质量。由于既使用了比单炮记录偏移高效的面炮技术，又使用了相位编码技术，用相当于一个平面波震源的面炮记录叠前深度偏移的计算量，近似地得到多个面炮记录叠前深度偏移叠加结果，因此具有高效的特点。Marmousi模型数据和实际墨西歌湾海底电缆纵波数据试算结果表明了本方法的正确性、有效性和实用性。     

属性偏移辅助实现炮检距域共成像点道集计算

波动方程偏移的成像精度高于Kirchhoff类偏移,且对速度误差更敏感,故舍弃Kirchhoff深度偏移,针对波动方程炮检距域共成像点道集直接进行速度迭代,更具现实意义。为此提出一种基于属性偏移的计算策略,可实现高效的波动方程类偏移的炮检距域共成像点道集计算。通过对地表炮检距调制后的数据再偏移,将该偏移结果与原始数据偏移结果的比值作为各成像点的地表炮检距值;依此将偏移结果重排入所属炮检距段;逐炮依次计算并叠加,最终获得地表炮检距道集。上述两次偏移可纳入成像循环中同时计算,因此只增加了一次检波点波场的传播,计算量仅增加约30%。通过2D、3D模型及实际数据对比,验证了该计算方法的有效性。     

平面波射线追踪与面炮波场滞后时间成像

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并形成组合炮记录,然后分别作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成像的技术。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具有良好振幅的特性,提出了用平面波射线追踪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,着重讨论了有限差分程函方程(Eikonalequation)计算平面波传播时间和组合记录上行波场的滞后时间成像。     

平面波最小二乘逆时偏移方法的优化

基于平面波编码的最小二乘逆时偏移(PLSRTM)具有较高的计算效率,而且能够通过降低超道集之间的相干性压制串扰噪声,但其成像结果中存在偏移假象,影响了最终的成像精度和收敛速度。为此,对平面波最小二乘逆时偏移方法进行了优化,利用局部倾角获取构造信息计算构造导向滤波算子,并将其作为正则化算子引入平面波最小二乘逆时偏移,在不影响构造信息的前提下,压制每次迭代梯度的偏移假象,从而提高观测数据与计算数据的匹配程度,最终达到加快收敛速度和提高成像精度的目的。二维简单模型和HESS模型数据试算结果表明:该方法可以在提高计算效率的同时压制串扰噪声,消除偏移假象,加快收敛速度,提高复杂构造的成像精度。     

基于平面波合成的傅里叶有限差分叠前深度偏移

本文将平面波合成的物理模型与傅里叶有限差分皮场延拓算子相结合,提出了一种新的基于波场延拓的叠前深度偏移方法。     

平面波前法的计算机模拟

本文回顾了平面波前法的原理,讨论了平面波前地震剖面的模拟与解释。平面波前时间剖面可用极小点时间剖面来模拟。将中间发炮的共炮点记录中各道叠加就可得到极小点的波至时间。零偏移距的单边放炮记录也可当作中间放炮记录做类似的处理。极小值时间剖面可直接作时深转换。模拟平面波前法除偏移和时深转换外,不涉及速度资料,因为它无需作动校正处理。此法对多次波和面波有较好的压制作用。     

基于单程波方程的合成平面波保幅偏移

基于单程波方程的保幅偏移方法不仅能够提供波场的运动学信息,还能够提供动力学信息,实现-定程度上的真振幅偏移。相对于传统偏移算子的单程波偏移方法,保幅偏移加入了振幅补偿项,降低了计算效率。为了提高单程波方程保幅偏移的计算效率,本文提出了基于单程波方程的合成平面波保幅偏移方法,该方法在成倍提高计算效率的同时,可以提供地下目标区域的方向性照明。应用平层模型,对比分析了传统偏移算子与保幅平面波偏移算子的成像效果,应用复杂的Marmousi模型验证了该方法对复杂构造的适应性和有效性。     

基于正反波场对比的逆时偏移假象分析

本文从逆时偏移成像原理出发,利用高阶交错网格有限差分法求解波动方程实现正、反向波场外推。对不同接收方向、不同排列长度及不同道间距所接收的地震数据做反向外推后与正向波场进行对比,分析正、反向波场存在差异的原因,进一步分析不同方向接收的地震数据逆时偏移假象的成因。通过对模型数据结果的分析认为：在逆时偏移过程中由于接收数据的不完整使得反向外推过程中产生新的波场,从而在偏移剖面中形成假象,这类假象可通过多炮叠加来消除;排列长度对逆时偏移成像的影响远大于道间距。     

地震波的研究方法及偏移——和许云同志商榷

本文指出用物理光学的研究方法来研究地震波时所存在的问题。讨论了目前偏移的理论和方法。指出仅仅根据孤立的二次点震源的讨论,认为波动逆过程的惠更斯原理是正确的,并把其作为偏移的唯一基本原理是错误的。在此基础上用“广义绕射变换”来归纳和解释各种偏移方法也是不妥的。承认界面上的二次点源,与否定在实际记录中可以分解出二次点震源的绕射波是不矛盾的。     

面向目标控制照明的合成波源偏移

应用Fourier有限差分算子，研究目标控制照明的合成波源偏移成像。平面波源与小束波源这些合成波源在目标控制照明下的偏移，都是通过增强对目标区域的有效照明来改善成像质量，通过减少非目标区域的计算冗余来提高计算效率。由分析和应用合成平面波源偏移和控制照明技术扩展开去，综合考虑平面波源和小束波源的合成与偏移，并通过有效照射合成波源的概念，分析合成波源的有利照明，进行面向目标区域的控制照明和合成波源偏移。最后，对具有速度强横向变化和陡倾角反射的复杂2D盐丘模型数据，做了相应的合成波源偏移数值试验。     

叠前深度偏移地震记录直接模拟方法

叠前深度偏移是高精度地震勘探技术的重要组成部分。为了在研究中高效获取叠前深度偏移的理论成像结果,避免炮记录正演、常规处理和偏移等一系列繁琐的流程,提出了一种叠前深度偏移记录的直接模拟方法。该方法无需经过波场正演和偏移处理,直接使用子波信息、观测系统参数和射线路径信息在波数域构建点扩散算子,根据速度模型和反射率生成理论成像结果。该方法简单、高效,成像结果精度高。利用该成像结果,可以快速检测观测系统存在的问题和地震数据的质量,为优化观测系统参数和评价成像质量提供参考,为地震解释提供佐证,能够满足采集、处理和储层解释等方面的研究需求。     

基于构造滤波的VTI介质平面波最小二乘FFD叠前深度偏移

中国中东部地区沉积地层广泛发育,地下介质中地震波传播速度不仅与空间位置有关,还受传播方向影响,研发适用于各向异性介质的成像方法有利于提高反演成像精度。通过将VTI介质高阶傅里叶有限差分波场延拓算子纳入反演成像体系,本文实现了基于VTI介质的最小二乘FFD叠前深度偏移。针对该方法计算量大、相干成像噪声明显的不足,进行了优化：采用引入平面波编码策略,压缩地震数据,显著提高计算效率;迭代过程中提取CIG道集,在该道集上应用平面波构造滤波算子压制相干成像噪声,提高成像信噪比。基于各向异性Marmousi 2模型的数值测试结果表明,本文的优化偏移成像方法取得三点改进： ①适用于复杂强横向变速VTI介质; ②成像信噪比提高,效率更高; ③克服了单程波类算法近地表成像精度低的缺陷。     

地震波旅行时计算

地震波旅行时计算是Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ积分法叠前深度偏移成像的核心内容,其精度决策着最终偏移成像的效率和效果。另外,在射线理论正演中,旅行时计算的精度也决定着其其振幅计算的准确程度,因此,它受到众多学者的关注。