基于波动方程正演的倾斜地层VSP走时差异分析

VSP时深关系是构造圈闭勘探中联系时间域地震剖面和深度域钻井、测井资料的桥梁,大量基于偏移地震剖面的岩性圈闭勘探实践使得VSP时深关系曾经被忽视的精度问题暴露出来,时深标定者的拉伸操作也常常被质疑。针对地层倾斜这一影响地震波传播路径从而影响VSP传播时间的因素,研发了波动方程正演分析工具,实现了地层倾角对VSP传播时间影响的定量分析,并在渤海锦州M油田取得了良好的应用效果,从而为陡倾角地区时深标定工作中合理拉伸量的确定提供了参考依据。     

基于波动方程偏移的地震数据地层成像

地层成像是对地下地层物性空间变化的近似反演,对于岩性油气藏和非常规油气藏的勘探开发具有重要价值。文中根据波动方程偏移的思想提出了一种有关反射体波阻抗相对扰动的地层成像方法。基于地震波运动学特征准确的地下介质光滑模型,应用地震波传播理论推导了基于反射体波阻抗相对扰动的地震数据线性正演表达式;然后结合线性反演理论,利用地震数据近似反演波阻抗相对扰动,构建了基于波动方程偏移的以波阻抗变化为主要目标的地震数据地层成像方法。在地层成像中,如果对波场做角度分解,则可得到地层成像的角度域共成像点道集,如果对波场不做角度分解,则可快捷地得到角度域平均的地层成像结果。对于声波方程描述的地震数据,利用该地层成像方法可获得地层的声波阻抗相对扰动成像;对于标量波方程描述的地震数据,利用该成像方法可获得地层的速度相对扰动成像。该地层成像方法与地震数据逆时偏移方法的计算过程相同、计算量相当,合成地震数据试验取得了理想的地层成像效果。     

地震采样波场的空间连续性分析方法

 野外观测方式的变化和采集密度的调整对室内数据处理提出了更高的要求。原先常规处理方法多基于地震数据的点、线、面进行分析，对这类新观测方式有一定的局限性。本文从理论上简要说明常见的几种地震波的波场特征及其在不同数据集上的表现形式，据此提出基于地震波场空间连续性的分析方法，包括炮检关系分析、叠前等时数据集分析、转置数据分析及(F-Ks，Kr)域分析等；从叠前多道、多域处理的角度认识连续地震波场在数据处理中的意义。理论分析和实际数据的处理结果表明，野外采集过程中应尽可能保证激发和接收条件的一致性，在观测系统设计上应保证每个面元属性(方位角、炮检距、覆盖次数等)分布均匀一致、地震波场连续，为室内灵活的数据处理奠定良好基础。     

大倾角断层断面波的观测孔径及空间采样探讨

针对东濮凹陷复杂断块区大倾角断层发育、以往采集中不易接收到清晰断面波的问题,利用理论模型分析了大倾角断层断面波的观测孔径,进而对大倾角断层发育区的地震采集方法进行相关论证,取得了几点认识：大倾角断面波的观测孔径是一个宽度有限的狭窄条带;只有在下倾方向才能接收到;只有当炮密度和道密度较高时,才能得到较多的断面反射信息,有利于断面波的成像。     

三维观测系统的几个主要参数

三维地震资料采集系统的设计,涉及到空间采样距离、最大炮检距、非纵距限定值、测线长度等一系列参数。在近似球面波条件下,空间采样距离不但与采样方向上的地层倾角φ有关,而且与地震波的入射角θ有关。当时间采样间隔满足采样定理,空间采样距离D满足D≤(v/(4f_msin(φ+θ))时,三维原始资料上就不会出现假频。最大炮检距除受反射面上能量分配因素限制外,还受动校正引起的拉伸畸变程度及初至波干涉的限制。由于不同非纵距的各炮检方向有不同的地层视倾角,因此存在非纵观测误差。地层倾角和非纵距越大,此误差越大。若观测误差满足允许的质量要求时,则此时确定的非纵距即是所要的限定值。为了完整地控制构造主体部位和构造边部,最佳测线长度应是大于或等于构造两边部之间的长度及“两边测线增长距离”之和。     

双曲时距方程对地震资料处理的影响

常规地震资料处理方法是建立在双曲时距理论基础之上的。本文主要研究了基于双曲方程的速度分析和动校正方法对叠加速度和t0时间的影响，并提出了改进的办法。首先从理论上证明水平层状介质中基于双曲方法的动校正速度随着炮检距的增大而增大；然后以水平层状介质为例进行了分析。结果表明，双曲速度分析会导致所计算的叠加速度偏大，动校正后的t0时间也偏大；反射波的炮检距越大，计算的叠加速度和t0时间偏差越大。采用非双曲时距方程可以减小计算误差。     

地震偏移成像广义空间分辨率的定量计算

地震分辨率是地震数据处理和偏移成像中的重要问题。从Ricker(1953)开始研究地震分辨率至今已50多年了,但大部分的研究集中在原始地震观测道的垂向分辨率上。近年来开始引进和讨论地震偏移成像空间分辨率的概念。Beylcin(1985)、Wu和Toksoz(1987)、Seggern(1994)、Vermmer(1998)、Chen和Schu-ster(1999)等人做过成像分辨率的研究,但都是定性的实验分析,研究了影响地震成像分辨率的若干因素。我和几位合作者(2002)提出了地震成像分辨率的定量计算公式。本文从理论上完善了地震成像分辨率的分析并进行了一些实验。影响地震成像空间分辨率有8项因素。在三维情况下它们为地震波的频率f、波的传播速度v、炮检距2h、炮检距中点M距坐标原点O的水平距离L、中点M与原点O连接线的方位角α、成像点深度z0、成像分辨率表现方向的水平方向角θ和其与正Z轴的夹角β。每个因素均有不同的作用,其中频率和速度可合并为波长λ。这些因素可分为3种类型:第一种是观测参数,如λ和h;第二种是成像孔径参数,如L和α;第三种为地质参数,如z0、β和θ。为了提高成像分辨率要考虑以下几个重要的成像空间分辨率性质:①成像分辨率随波长的减小而提高;②成像分辨率随成像点的深度增大而降低;③成像孔径内最大炮检距地震道的限定空间分辨力为λ/2;④最大分辨率的地面道位于(Lm,θm)点(Lm=z0tanβ,θm是给定的),为提高成像分辨率,孔径中点应在(Lm,θm),孔径大小由最远道的空间分辨力(λ/2)所限定。本文还讨论了叠前偏移和叠后偏移的空间分辨率。指出振幅保真地震偏移问题应当和高分辨率成像问题同时研究。     

基于双平方根方程的双域保幅地震偏移方法

从全声波方程出发,基于严格的解耦理论进行单程波保幅分解,得到保幅的单程波动方程;然后按照叠前深度偏移中的波场双重向下延拓理论实现共炮域公式到CMP域公式的转换,推导出由双平方根方程定义的保幅单程波动方程;基于反问题求解中常用的摄动理论,把速度场分裂为层内常速背景和变速扰动,分别在频率波数域和频率空间域求得波场深度延拓的偏移时移量及振幅校正系数,得到最终的双域保幅波场延拓算子。理论模型试算和实际资料处理表明,该方法不但具有较高成像精度,而且可以为后续的地震属性分析提供更真实的振幅信息。     

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。     

基于双平方根方程的保幅地震偏移

 本文提出了一种基于双平方根方程的保幅叠前深度偏移方法，首先从保幅的单平方根算子方程出发，将保幅的上、下行波场进行组合近似表示为全声波波场，然后推导出由双平方根算子定义的单程波方程；根据摄动理论把速度场分裂为层内常速背景和变速扰动，求得整个均匀层波场深度延拓的偏移时移量及振幅校正系数、各层的偏移时移量及振幅校正系数，得到最终的波场延拓值，实现了共炮域公式到CMP域公式的转换。理论模型试算和实际资料处理表明，该方法不但具有较高的计算效率和成像精度，而且可以输出正确反映地下反射系数的振幅信息，有利于AVO/AVA地震属性分析，提供精确的岩性识别与储层预测地震数据。     

波动方程保幅地震偏移成像方法

地震数据中饱含有丰富的旅行时信息和振幅信息。传统的波动方程地震偏移成像方法忽略了介质参数变化对地震波振幅的改造,不能准确描述地震渡传播的动力学特征。为此,基于严格的解耦理论,从全声波方程出发,进行单程波保幅分解,得到直观、高效率的的单程波动方程,直接面对地震波传播波场的压力分量进行延拓,从而将振幅误差补偿作为偏移的一部分在偏移过程中进行,实现地震偏移成像在获取正确位置的同时也获取真实振幅的信息。数值试算表明,该方法可使散射能量聚焦、归位,提高成像精度;可输出正确反映地下反射系数的振幅信息。     

关于地震采集空间采样密度和均匀性分析

 高密度、均匀空间采样技术既是解决当前地震勘探所面对的复杂问题的系统技术对策，也是今后地震勘探的发展趋势。本文通过对地震采集的空间采样密度和炮、检点分布的分析，指出空间采样密度和分布的均匀性与偏移剖面的纵、横向分辨率有关，并且直接影响去噪的效果和偏移噪声的大小。从数据处理的角度出发，分析了室内组合在偏移处理中的作用，指出高密度均匀采样的原始资料对叠前去噪和偏移是非常宝贵的，通过去噪和室内组合等手段会改变原始资料的空间采样密度，对后续处理有害无益。文中分别提出了衡量空间采样密度及均匀性的标准，并建议就此建立相应的采集质量评价标准。     

地震波动方程方向行波波场分离正演数值模拟与逆时成像

为了进一步提高对地震波传播规律的认识,将波印廷矢量引入到二维地震波动方程方向行波波场分离正演数值模拟中。 根据地震波波印廷矢量的波场数值特征,实现了对全地震波场中左行波、右行波、上行波和下行波波场的自动识别与分离。以均匀介质模型、倾斜界面模型以及 Marmousi 模型为例,开展了相应的数值模拟实验与逆时成像处理。 计算结果表明,该方法准确有效,能够实现任意时刻波场快照中方向行波的波场分离,并合成分别由左行波、右行波、上行波和下行波形成的波场快照与数值模拟记录。该方法简单易行,计算量较小,对实际地震资料中方向行波波场的识别、分离、成像及验证具有一定的应用价值。     

生物礁地震响应特征的数值模拟

为了有效地识别生物礁的地震响应特征,采用频率-波数域的波动方程数值模拟方法,对时间剖面上生物礁的各种典型特征进行了数值模拟,提出了将地震正演与深度偏移相结合的地震数值模拟流程,有效地检验了生物礁解释成果的正确性。在二维模拟的基础上,采用三维波动方程延拓方法实现了三维环礁模型的地震数值模拟,得到了时间剖面上环礁的各种地震反射特征。理论和实际生物礁的模拟记录仅包含地震波的反射和绕射特征,信噪比高,有助于消除实际生物礁地震解释的多解性。