VTI介质角度叠加逆时偏移

常规各向同性逆时偏移方法在处理各向异性问题时会导致层位成像不准确、同相轴能量不聚焦等问题,并且利用拉普拉斯滤波算子等简单滤波方法不能彻底去除成像结果中的强振幅低频噪声。针对这些问题,首先应用声波近似方程模拟qP波在各向异性VTI介质中的传播,在震源激发位置设定平滑的各向同性或椭圆各向异性震源环以压制qSV波的影响;在此基础上提出了VTI介质逆时偏移的角度叠加实现策略,利用角度域共成像点道集中不同角度成像结果的叠加压制低频噪声,提高成像精度。模型试算和应用实例偏移结果表明,该方法能够对高陡复杂构造准确成像,且能量均衡、低频噪声压制效果较好。     

井地联合观测多分量微地震逆时干涉定位

微地震监测有井中和地面两种方式,而震源定位是最基本的问题。地面监测定位的纵向误差较大,井中监测的横向误差较大。为提高震源定位的准确性,本文采用井中和地面联合观测的方式,并且将逆时定位与干涉成像条件相结合,进行震源定位,提出了井地联合观测的逆时干涉定位算法。弹性波正演模型和随机模型的试算结果表明,该方法在稀疏观测、速度模型不准确地情况下,依然可以较为准确的定位,有效提高了震源定位的准确性。     

TTI介质弹性波相速度的一般性近似

弹性波速度是弹性波动力学研究的核心内容之一。倾斜横向各向同性(TTI)介质弹性波相速度的理论精确公式比较复杂。由于地球介质弱各向异性的普遍性,在理论研究和实际应用中常常采用弱各向异性假设进行简化,但是面对页岩等中强各向异性介质时,弱各向异性近似不能满足精度要求,甚至不再适用。基于前人的研究成果,从TTI介质弹性波相速度理论精确公式出发,利用近似的配方法将精确公式内的D项近似表示为两项的平方和,从而实现多项式的开方运算。在此基础上,推导了TTI介质qP波和qSV波相速度的一般性近似表达式。理论分析和数值计算结果表明:TTI介质弹性波相速度一般性近似表达式由于在推导过程中没有直接利用弱各向异性的假设,因此不仅适用于弱各向异性,也适用于中强各向异性的情况,即在较大范围内,一般性近似的精度高于弱各向异性近似的精度。并且对于同一种TTI介质,qP波的一般性近似式精度高于qSV波的精度。     

横向各向同性介质中P波反射数据的偏移

在横向各向同性介质中波的传播受水平和垂直波速的控制。准P(qp)波波前不是椭圆的,因此,波的传播就不能用椭圆各向异性介质波动方程来描述。然而,对于与垂向呈有限夹角的范围而言,准P波的波散关系可用椭圆来近似。此近似所采用的水平速度不同于实际水平速度,它取决于介质的物理特性。在本文描述的方法中,地震数据用椭圆各向异性介质中45度角波动方程进行偏移采用的水平速度通过比较45度椭圆波散关系与准P波波散关系后确定。该方法已用合成数据集做了验证。     

双参数速度扫描方法研究

常规速度扫描在处理长排列地震资料时会出现较大的偏差。根据Alkhalifah提出的垂直横向各向同性介质长排列情况下反射波走时由短排列的正常时差速度vNMO和各向异性参数η确定,并具有非双曲线形式的理论,研究了针对长排列数据的速度分析方法,通过2步扫描方法实现了长排列数据的非双曲线双参数扫描。通过模型试算,证明非双曲线的速度扫描方法能够对长排列和多层介质资料进行精度很高的速度扫描,获得比较准确的叠加速度和层速度数据。     

各向异性介质中转换波和非转换波的克希霍夫偏移与速度分析

我们导出实现各向异性介质克希霍夫偏移的渐近表达式并概述了工序。这种技术基于利用对射线振幅和旅行时的解析式获得的方位各向同性介质的新的格林张量表达。由于在实际应用中,一般各向同性在偏移方法中的运用会受所考虑速度模型的可得性和可靠的限制,我们研制的一种新的各向异性速度分析方案来产生方位各向同性介质中偏移非转换波和转换 qP-qSV 波的仿真各向异性模型。这种速度分析方法各向同性的五个弹性常数给出的非双曲线时距显式。成象技术用于非转换波和转换波地面地震数据,在这两种情况下该法提供地下界面的精确图象。证明了即使弱的至中等的各向异性,用各向同性偏移算法也不能使地下界面成象。本文提供了各向异性介质速度分析和偏移的新的非常规技术,并证明了利用转换波和非转换波的可行性。     

基于HTI 介质理论的纵波速度分析方法

随着勘探精度的不断提高,各向同性介质理论已经不能满足宽方位和大偏移距地震资料速度分析和动校正的需要。针对宽方位纵波资料,讨论了水平对称轴横向各向同性介质各向异性速度分析方法。根据各向异性理论,给出了速度方位各向异性椭圆方程,并采用最小二乘拟合方法,得出了椭圆方程参数解。利用椭圆方程求出方位速度,并将该速度用于动校正处理。该方法已经用于川西HXC-GMZ 地区的宽方位地震资料处理,取得了较好的效果。     

各向异性介质共炮域高斯束偏移

在Zhu等提出的基于相速度的各向异性高斯束偏移方法的基础上,修改了运动学和动力学射线追踪方程,并且通过对射线追踪方程中的系数进行近似,简化了动力学射线追踪方程,实现了基于相速度的各向异性介质共炮域高斯束叠前深度偏移成像。通过各向异性水平层状模型分析了各向异性参数对本文研究方法的影响,证明各向异性介质偏移成像需要获得准确的速度场和各向异性参数场,这是实现各向异性偏移成像的关键。二维Hess VTI模型试算结果表明,本文方法能够对复杂的各向异性地质构造进行有效成像,充分证明了方法的有效性。与传统的基于弹性参数的各向异性介质高斯束偏移成像方法相比,本文方法在计算效率和适应性方面具有更多优势,更适合处理实际地震资料。     

横向各向同性介质中的初至波旅行时计算

本文直接采用Thomsen导出的横向各向同性介质中的相速度、群角与相角、群速度与相速度的精确函数关系,提出了一种新的具有任意各向异性强度的横向各向同性介质中的初至波旅行时计算方法,它不同于Faria等人给出的采用群速度近似公式(Byun)的仅适应弱各向异性的初至波旅行时计算方法。该新算法在计算具有任意各向异性强度的横向各向同性介质中的初至波旅行时时,并不显著地增大计算时间。分析对比由新算法得到的初至波旅行时的等值线图和由交错网格有限差分波场模拟得到的波场快照表明,无论是对弱各向异性还是对强弱各向异性,新算法都具有较高的精度;随着各向异性强度的增大,新算法的计算结果与采用近似公式计算结果的差值也随之增大。     

一种新的TTI介质多参数联合层析反演方法

倾斜横向各向同性(TTI)介质具有构造复杂、速度和各向异性参数的数量级差距大、对旅行时同时产生影响等特性,因而层析反演时不稳定且存在多解性。常规的单参数顺序反演方法计算量大,存在误差累积现象,难以建立准确的速度和各向异性参数模型。在常规TTI介质层析反演的基础上,采用理论公式将数量级相差巨大的Thomsen参数转换为数量级一致的速度参数,实现了等效参数同时反演。提出了先采用稳定性较高的顺序反演获得一定精度的参数模型,再使用精度较高的同时反演进一步提高模型精度的联合反演策略。SEG标准TTI模型数据试算和实际资料处理结果表明,联合反演策略精度高、稳定性强,具有较强的有效性和实用性,适用于复杂构造地区大规模实际资料的生产应用。     

VTI介质角度域叠前深度偏移

研究了VTI介质角度域偏移方法,以各向同性双平方根方程的角度域偏移方法为基础,从VTI介质qP波频散关系出发,推导出VTI介质角度域偏移的波场延拓算子;在频率-波数域处理以横向均匀速度传播的波场,在空间域处理具有速度扰动特征的波场以提高波场延拓精度。模型试算和实际资料处理结果表明：各向同性偏移方法由于未考虑各向异性参数的影响,绕射波不能完全收敛,波场聚焦效果差,降低了成像剖面的分辨率和信噪比,不能对地质构造精确成像;VTI介质角度域偏移可对断层、盐丘、小尺度地质体精确成像。对于角度域偏移产生的角度域共成像点道集（ADCIG）而言,各向同性偏移的ADCIG同相轴无法校平,残留断点绕射波,波场无法正确聚焦,不能正确反映局部地质特征;VTI介质偏移的ADCIG同相轴较平直,角度范围更宽,波场归位准确,精度较高。因此,利用VTI介质角度域偏移方法可对复杂构造精确成像。     

VTI介质非双曲时差方程叠前时间偏移方法对比

介质垂向非均匀性和内在各向异性都会导致反射时距曲线偏离双曲形状。基于传统双曲时差方程的时间域成像方法不能准确归位远偏移距或大入射角地震波能量。将已有非双曲时差方程总结归纳为级数展开逼近、时移双曲近似、反椭圆近似和正交多项式逼近4类,面向Kirchhoff叠前时间偏移推导了级数展开四阶逼近、时移双曲近似和反椭圆近似的双平方根时差方程。数值试验结果表明,反椭圆近似在垂向变化横向各向同性(VTI)介质中有很高的精度,它在各向异性介质时间域成像方面有大的应用潜力。     

复杂各向异性介质初至波射线追踪

准确求取各向异性初至波走时与射线路径对偏移成像及层析反演具有重要意义,目前基于图论的最短路径方法虽然能同时得到走时与射线路径且无条件稳定,但仅适用于弱各向异性介质。利用牛顿下山法求解群相关系方程,由群角得到较为精确的相角,进而求得较为精确的群速度和走时,使得最短路径射线追踪方法可以适用于复杂各向异性介质。将此射线追踪方法应用于均匀各向异性介质及层状介质模型,并将试算结果分别与理论走时和弹性波动方程有限差分结果进行比较,验证了方法的准确性;通过复杂各向异性介质模型试算,验证了方法对复杂介质的适用性。     

各向异性介质中非双曲线反射时差校正

在层状介质中以标准双曲线近似精确表示反射波时差仅适用于短排列,即使对各向同性介质也是如此。速度各向异性可明显地加大双曲线时差校正的误差。对各向异性介质而言,做非双曲线分析是很重要的,因为短排列上的常规双曲线时差校正的处理并不能完全恢复实际垂向速度及深度。我们根据长排列反射时差校     

各向异性全速度建模技术在山地地震成像中的应用

针对我国南方山地探区复杂地表和复杂地下构造导致常规各向同性叠前深度偏移难以准确成像问题,研究了基于TTI各向异性的全速度建模技术,建立了一套起伏地表条件下各向异性全速度建模的技术思路和实现流程。首先采用井约束初至层析反演方法建立准确的起伏地表速度模型,将其与常规处理获得的中深层速度模型进行匹配拼接,建立起初始的各向同性起伏地表全速度模型;然后通过井震联合的方法获取各向异性参数,将其加入到各向同性起伏地表全速度模型中,结合倾角和方位角数据,实现TTI各向异性起伏地表全速度建模。四川盆地DXC工区地震资料的成像处理验证了各向异性全速度建模技术的有效性;基于TTI各向异性全速度模型的起伏地表Kirchhoff叠前深度偏移结果有效地消除了起伏地表的影响,同时降低了复杂构造与速度各向异性对地震成像的影响,使得地下构造成像更合理也更精确。     

各向异性速度分析技术在西部DH地区的应用

西部DH地区地下构造复杂,地层埋深较深,地震资料采集中炮检距较大,地下介质的各向异性问题较为明显。由于常规速度分析方法精度较低,影响地震资料的成像质量。针对该问题,重点对横向各向同性(VTI)介质速度分析原理、各向异性参数求取方法进行了研究,总结了一套各向异性参数求取的方法。通过模型试算和西部DH地区资料的实际应用表明,各向异性速度分析技术是提高速度分析精度、改善成像效果的有效方法。     

TTI介质一阶qP波稳定方程波场数值模拟及逆时偏移

相比于各向异性介质弹性波波动方程,利用声学近似的各向异性介质qP波方程进行波场数值模拟及逆时偏移更具优势。常规的声学近似方法往往会造成非均匀TTI介质中倾角剧变区域出现数值不稳定。为此,基于精确的TTI介质qP-qSV波耦合频散关系,首先引入一个各向异性控制参数σ,推导了新的TTI介质二阶qP波稳定方程,并通过引入波场的伪速度分量,将其转换为等价的一阶应力-速度形式波动方程。然后,利用优化的最小二乘交错网格高阶有限差分(LS-SGFD)方法数值求解TTI介质一阶qP波稳定方程,构建波场延拓算子,实现了精确的各向异性介质波场模拟及逆时偏移成像。模型试算结果表明,TTI介质一阶qP波方程能够稳定地模拟qP波的波场传播特征,利用优化的LS-SGFD方法能够有效地提高波场模拟的精度,进一步可以改善偏移成像质量。     

正交各向异性介质反射系数精确解

中国陆相沉积岩大多具有薄互层特征,当受到构造运动的影响时,会发育垂向或近似垂向的高角度裂缝,呈现出典型的正交各向异性,可看作是VTI和HTI各向异性的叠置。研究正交各向异性介质的AVO响应特征对裂缝型储层的精细刻画有重要的意义。针对VTI背景介质中发育的一组直立裂缝诱导的正交各向异性,采用Tsvankin提出的各向异性参数构建刚度系数矩阵,再根据Christoffel方程和边界条件推导了精确反射系数和透射系数的计算方法。理论模型试算表明：①若P波从低阻抗各向同性介质入射至高阻抗正交各向异性介质,背景介质VTI各向异性强度的增大会导致PP波反射系数增大、PS1波和PS2波的反射系数减小;而随着裂缝弱度的增强会导致PP波反射系数的减小、PS1波和PS2波的反射系数的增大。②若P波从高阻抗各向同性介质入射到低阻抗正交各向异性介质,PP波、PS1波和PS2波的反射系数变化规律与①相反。③PP波反射系数的方位各向异性远小于PS1波和PS2波。与Rüger反射系数近似公式计算结果的对比,验证了该反射系数计算方法的正确性。     

非均匀各向异性介质中的转换波反射地震

与纯模式处理相比,转换波处理对与岩石速度有关的物理假定的依赖性更大,因为成像点的时差和偏移距都取决于介质的物理参数。因此,介质均匀性和各向同性的不真实假定比波的纯模式传播影响也就更大(在后一种情况下,成像点偏移距是用几何方法而不是物理方法确定的)。在层状各向异性介质中,转换点的偏移主要受有效速度比γ_(eff)≡γ_2~2/γ_0(式中γ_0≡(?)_p/(?)_s为平均垂向速度比;γ_2是相应的短排列时差速度比)控制。如果在相应的反射同相轴之间建立起近似的相关关系,这些比值便可根据P波和转换波数据求得。若简单地根据γ_0而不是γ_(eff)进行采集设计,那么就会导致不甚理想的数据。适用于均匀各向同性介质算法的计算机程序也能勉强用来处理层状各向异性介质,在把γ_(eff)作为速度比函数的情况下,有时精度较高。然而,简单的闭形公式允许进行双曲线校正和剩余校正以及转换点偏移计算,而没有这些约束性假定。在这些方程式中,把垂直脓行时作为独立变量更好(相对于深度),因为在出现极性各向异性的情况下,深度的确定不够精确,可放到处理流程的后期解决。如果地下介质显示横向变化和/或方位各向异性,那么在互换震源和检波器位置时,转换波数据就不会是一成不变的,因此一个中间放炮排列的道集就会出现不对称的     

测井与全方位道集联合各向异性参数建模及成像

对于TTI介质各向异性成像,精确的各向异性参数估算与建模至关重要。在当前计算机硬件迅速发展及宽方位地震数据采集日益普及的情况下,成像必须考虑介质的各向异性。提出了基于测井数据与全方位角道集联合的各向异性参数建模方法,该方法先采用Walk-away VSP资料及测井数据可获得井位置点的各向异性参数δ,借助全方位共反射角道集,可获得与方位有关的各向异性时差信息。再采用全方位层析对各向异性速度、各向异性参数ε和δ进行迭代优化,建立精确的各向异性参数模型,可有效减少各向异性参数的多解性。通过实际地震数据对此方案进行了验证,该方法在裂缝探测及地震成像方面有较好的适用性。