基于立体层析反演的偏移速度建模应用研究

立体层析反演方法是一种可以同时反演反射点深度、反射层局部倾角与速度结构的层析反演方法。该方法在实践中最大的特色是数据空间的分布可以是稀疏的、不连续的,因此完全克服了传统反射层析中数据空间拾取困难这一问题。该方法重新定义了层析反演的数据分量和模型分量,使得数据的提取不再需要沿着连续的层位进行。除地震波走时之外,炮、检点位置与炮、检点处射线的局部传播方向也被用来约束速度模型。将该方法应用于南海某二维深水地震数据,基于倾斜叠加能量谱对炮、检点处的局部传播方向实施交互拾取获得了可靠的立体层析数据空间,将其输入立体层析反演算法获得了可靠的偏移速度模型,证明了立体层析反演方法的稳定性和可靠性。     

基于角道集剩余曲率分析的层析速度建模

中深层地下构造由于地震波场复杂、覆盖次数不足、信噪比低及有效反射较弱等原因造成速度建模精度低,进而影响了深度偏移质量。为此,本文提出一种中深层层析方法:利用角道集作为速度分析道集,推导了基于剩余曲率的层析建模方程,并将角道集的剩余曲率沿射线路径反投影进行速度更新。该方法既避免了常规反射层析在低信噪比叠前数据上同相轴拾取困难的问题,又无须在射线追踪中进行试射以拟合炮检点坐标,具有较高的反演精度。模型试算和实际数据处理结果均验证了方法的有效性。     

高斯束层析偏移速度建模方法及应用

常规地震层析反演分为射线层析和波动方程层析两类,基于射线类的常规层析方法由于理论假设的限制难以对复杂地区进行准确的速度建模;波动方程层析需要建立高精度的初始模型,其应用受到实际资料品质的限制。为此,开展了高斯束层析偏移速度建模方法研究,利用高斯束核函数构建病态性更小的灵敏度矩阵以提高层析反演的稳定性;采用高斯束叠前深度偏移进行高陡构造成像,并直接提取高分辨率的角度域共成像点道集(ADCIGs)用于高斯束层析反演,进而获得精确的偏移速度模型。为了避免在高陡构造地区人工拾取的繁杂,采用自动拾取技术获取反射点坐标与地层局部构造倾角。模型测试和实际资料应用结果显示,该方法具有较高的反演精度和稳定性。     

二维VTI介质qP波斜率层析方法

斜率层析属于立体层析的一种特殊情况,在通过运动学反偏移重建立体层析数据空间的过程中,会出现炮检点位置和旅行时信息已经匹配而地表射线参数水平分量(以下简称地表p_x参数)无法匹配的情况,这时可利用p_x残差完成对速度模型和反射点坐标的更新。将各向同性介质中的斜率层析方法推广到二维VTI介质qP波情形,利用地表p_x参数关于三个各向异性参数的偏导数建立了二维VTI介质qP波斜率层析线性方程组,基于该线性方程组和典型理论数据实施了二维VTI介质qP波斜率层析反演。研究结果表明,VTI介质中的运动学偏移/反偏移与二维VTI介质qP波斜率层析线性方程组相结合,可以实现二维VTI介质的各向异性参数重建,为VTI介质的参数建模提供了一条新的途径。     

基于波场分离的层析波形反演方法

全波形反演是利用地震数据的所有信息对地下模型进行重建的重要方法。但是当采集地震数据缺失低频和远炮检距信息时,常规的全波形反演方法只能恢复地下模型的短波长成分。本文给出了一种利用梯度分解和重组增强波形反演中长波长更新量的方法,该方法将全波形反演梯度分解为层析项和偏移项,梯度的层析项主要更新模型参数的长波长分量,由传播方向相同的波场互相关得到,而偏移项更新模型参数的短波长分量,由传播方向相反的波场互相关得到。本文利用坡印廷矢量进行波场分离进而将梯度分解,在将两项重组后得到层析项加强的新梯度。数值测试结果表明,这种基于波场分离的层析波形反演方法在常规全波形反演方法难以收敛时能收敛到准确的结果。     

叠前深度偏移速度建模方法分析

基于层位的层析反演和基于网格的层析反演是实际地震资料叠前深度偏移的两种主要速度建模方法。根据歧口凹陷典型地质模型及其正演模拟的地震波场,对两种速度建模方法进行了实验分析。实验结果表明：基于层位的层析反演方法具有较高的稳定性,但只能得到速度模型的低频分量;基于网格的层析反演方法可以获得速度场的高频分量,但受初始模型的影响较大,不容易收敛到实际速度模型。为此联合应用两种方法,即先利用基于层位的层析反演方法获得速度场的低频分量,再利用基于网格的层析反演方法获得速度场的高频分量,这样能够提高速度模型精度,改善叠前深度偏移的成像质量。     

复杂近地表速度广义近似反演方法研究

针对复杂近地表地震波旅行时层析成像的数据特征,设计和推导了基于广义逆的近似算法,避开了大型矩阵的求解问题,提出了复杂近地表速度广义近似反演方法。这种广义近似反演方法是一种考虑了复杂地表区地震记录旅行时拾取误差的层析成像方法,能够获得较稳定的近地表速度模型。根据旅行时误差与速度模型误差的关系,给出了误差传递方程,可应用于反演精度的控制。将广义近似层析反演方法应用于南方海相碳酸盐岩复杂地表区实际地震资料,用炮检距小于2 500m的旅行时数据反演出了射线分布与近地表速度模型。针对无约束广义近似层析反演结果存在的射线分布不均衡问题,提出了4种约束方法,获得了较好的射线覆盖,反演出的速度分布清晰地展示出近地表地层结构。用3 200m/s作为门槛值划分出低、降速带后,将约束广义近似层析反演的速度模型用于地震资料静校正,消除了复杂近地表对反射波旅行时的影响,得到了理想的反射波同相轴形态。     

复杂近地表层析反演与波场延拓联合基准面校正

在复杂近地表条件下采集的地震资料，由于地形起伏剧烈，低、降速带变化大，采用传统的垂向时移静校正方法会使地震波场发生扭曲，降低速度分析精度，影响资料的最终成像质量。近地表层析反演与波场延拓联合基准面校正的方法有利于解决复杂近地表条件下地震资料的静校正问题。其应用思路是先采用折射波层析反演得到近地表模型，再根据修正后的近地表速度模型分别对检波点和炮点进行波场延拓。具体实现步骤是：将水平基准面置于地形之上，根据惠更斯-菲涅尔原理和波场互易原理以及炮、检点的空间分布位置，以地表接收到的地震数据为二次震源，将检波点和炮点分别先向下、后向上延拓到水平基准面上，从而实现复杂近地表地区地震数据处理的层析反演与波场延拓联合基准面校正。     

非线性层析静校正在川西地区资料处理中的应用

川西地区近表层结构复杂，存在较严重的长波长静校正问题。折射静校正、折射层析静校正、初至时间层析静校正由于其使用的模型较简单或反演结果不稳定等原因，不能很好地解决该地区的静校正问题。为此，将非线性层析静校正方法用于川西地区地震资料的处理中。影响非线性层析效果的因素较多，采用以下措施来保证非线性层析静校正质量：①通过自动拾取、交互修改和质量控制等手段提高初至时间的拾取质量；②用延迟时方法联合表层调查资料建立较合理的初始模型；③用道间距作为网格单元的尺寸；④在反演中使用梯度项和光滑项进行约束。反演后的结果与实际情况吻合，单炮记录的质量得到了较大的改进，消除了叠加剖面中层位错断现象，资料品质得到较大的提高。     

应用线性程函方程和整形正则化的三维初至波旅行时层析

初至波旅行时层析成像是近地表速度结构建模的重要方法。传统的三维旅行时层析反演在应用中存在诸多问题:一是射线追踪技术固有的计算效率低、对复杂模型计算不稳定;二是对于大规模三维模型,Tikhonov正则化难以对零空间和欠定分量进行有效约束,造成迭代收敛速度缓慢,难以满足生产需求。基于线性程函方程,结合迎风有限差分算法提出了一种新的敏感核函数计算方法,并在此基础上引入整形正则化方法,通过共轭梯度法实现了初至波旅行时层析反演。三维理论模型实验表明,与传统射线旅行时层析方法相比该方法具有更高的反演精度与迭代收敛速度。     

建立速度模型的层析成像方法研究

针对目前叠前深度偏移速度模型建立中，全局反演的层析成像方法存在稳定性和走时拾取困难，以及局部反演的偏移速度分析大多存在假设条件过于苛刻等问题，通过分析，提出了利用地震同相辅的多种信息进行层析反演，并在反演中加入富有地质含义的倾角信息以增加反演过程的稳定性和收敛速度，利用类似于叠加速度谱的斜率速度谱来拾取地震同相轴的斜率，抛开了层位反演要求拾取同一同相轴这一实际应用难度很大的条件，使拾取方便，算法稳定。通过理论试算，证明了本方法的有效性。     

复杂山前带地震初至拾取方法应用研究

复杂山前带表层结构在纵、横向上变化剧烈,单炮能量弱,背景噪声发育,信噪比低,地震初至难以准确拾取.为了提高初至拾取精度及效率,针对单炮初至难以准确识别及初至拾取范围不明确等问题,开展波动方程正演、可控震源预处理及不同初至范围层析反演分析等方面工作.结果 表明,波动方程正演模拟方法指导地震单炮的初至拾取,可以避免初至漏拾...     

盆山结合部近地表速度结构与静校正方法研究——以西南天山与塔里木盆地结合部为例

盆山结合部位近地表结构复杂,地震资料信噪比低,静校正问题突出。以横穿西南天山与塔里木盆地的某二维地震测线为例,通过分析盆地、盆山结合部和山区的典型单炮记录,确定了一套基于浮动基准面的层析静校正流程——对起伏地表的高程进行平滑,将其作为浮动基准面;在该基准面上应用初至波层析反演方法计算炮、检点静校正量,并应用于数据体上;之后对该数据体进行速度分析和动校正等常规处理,再应用高程法计算浮动基准面到最终基准面的炮、检点静校正量。实际应用效果表明,该方法能较好地解决盆山结合部资料中的中、长波长静校正问题,地震剖面的成像质量得到了明显提高。     

基于包络反演的高低波数同步反演方法

全波形反演方法存在过于依赖初始模型及局部极值等问题。为此,利用坡印廷矢量进行梯度分解并构建高低波数同步反演方法,同时将该方法与包络反演相结合,提出了一种提高全波形反演方法稳定性的分步多尺度反演策略,即首先将线性速度模型作为初始速度模型进行包络反演,以构建浅层背景速度场;再将反演结果作为初始速度,利用坡印廷矢量实现偏移分量及层析分量的分解和同步迭代反演;最终构建扰动速度场及中、深层背景速度场。迭代反演过程中,将利用层析分量得到的梯度更新量补偿到常规反演梯度中,从而恢复中、深层低波数速度模型,同时避免了偏移/反偏移计算,减少了计算量。将该方法应用于Marmousi2模型数据的反演结果表明,基于包络反演的高低波数同步反演方法对中、深层背景速度恢复能力强;误差曲线表明,基于包络反演的高低波数同步反演方法的收敛误差小、收敛速度快且稳定性强,反演得到的速度模型为油气预测奠定了基础。     

联合结构张量与运动学反偏移的立体层析数据空间提取与反演策略研究Ⅱ:实践

为降低立体层析反演实际应用中绕射波、多次波和侧面波等对提取最佳数据空间(炮点坐标、检波点坐标、炮点P参数、检波点P参数、旅行时)精度的影响,提出了获取更佳立体层析数据空间的两步法策略。首先利用初始速度进行叠前深度偏移,然后在成像域实施运动学反偏移以提取更佳数据空间参数。将二维叠前成像体视为三维数据,采用三维结构张量算法一步即可精确获得运动学反偏移所需的构造倾角和剩余曲率信息。不同于理论数据,对于实际数据采用了在若干不同偏移距数据体的共偏移距成像道集上分别选取有效数据点,然后分别延拓的策略,以保证通过延拓挑选出的数据点更均匀、可靠。最后,利用运动学反偏移将选出的成像域数据点的运动学信息反偏移到数据空间,获得更佳立体层析数据空间。针对南海某二维实际数据,对两步法提取的数据空间进行立体层析反演,建立偏移速度模型,最终的叠前深度偏移结果表明:两步法策略有效地提高了实际数据的反演精度,是一种获得更佳立体层析数据空间的有效途径。     

近地表速度菲涅耳带初至层析反演

近地表初至层析反演静校正是解决复杂地表静校正问题的有效方法之一。基于层析反演的基本算法原理,采用线性插值逐层扩张的方法进行旅行时计算,并对射线追踪方法进行改进,使射线追踪结果更加稳定可靠,在方程组构建中采用菲涅耳带取代传统的数学射线,提高了抗初至拾取误差的能力。理论和实都证实了该方法的有效性。     

复杂介质的层析建模及模型反演

 针对地震反射走时层析成像方法在复杂介质速度建模时面临数据拾取困难的问题,本文从理论上对其形成的原因进行了分析,认为是模型描述中反射层的引入导致了数据拾取的困难。本文采用了新的模型描述方法和反演目标函数,利用地震波的传播方向和传播时间作为反演的数据,并利用拾取的地震波传播方向约束射线路径,保证射线路径的惟一性,从而在模型上无需定义地震反射层位。为检验该方法的有效性, 利用Marmousi模型进行了试验计算,计算结果表明该方法在一定程度上可有效解决复杂介质的速度建模问题。     

根据波束叠后资料进行层速度估计

类似于局部倾斜叠加并由其导出的波束叠加是根据波的传播方向来选择数据的。其目的是用层析成象的方法由波束叠后资料估算速度函数的低波数分量。速度估算不要求拾取资料而是通过搜索目标函数(测定什么样的速度模型预测波束叠后资料)的最大值来求解。在合成资料反野外资料上,用反演方法估算水平层状介质的速度函数是成功的。简单的反演结果表明,进一步的研究方向为二维速度估算方法的应用。     

潜水波胖射线走时层析速度反演及其在深度偏移速度建模中的应用

探讨了潜水波胖射线走时层析速度反演的方法原理、处理流程以及关键步骤、关键参数和影响因素,给出了基于该技术建立深度偏移初始速度模型的方法。潜水波胖射线走时层析速度反演技术针对既定的观测系统,通过拓宽射线路径,降低了层析反演矩阵的稀疏性,提高了速度模型反演的稳定性,较常规折射波层析反演获得的近地表速度模型深度更大,将其与深层速度模型进行合理拼接,可以为深度偏移提供更为准确的初始速度模型。实际资料处理结果表明:采用该方法建立初始速度模型,可以明显改善深度偏移成像品质,消除浅层速度剧烈变化引起的构造假象,提高地震剖面的信噪比,降低井震误差。     

微地震震源矢量反演

为了提高微地震定位的精度,利用观测的三分量数据,从震源的矩张量分析开始,研究了微地震震源矢量反演方法。主要包括:1利用简化的高斯束射线追踪方法进行微地震震源矢量场的格林函数正演;2改进了走时距离反演,将常规网格搜索方法改进为黄金分割网格搜索方法;3在对数域进行走时正演和反演迭代计算,提高了径向距离对走时的敏感性。通过分析震源矢量、地层响应矢量及检波器响应矢量特性,结合检波器三分量坐标系标定不准确问题,研究并提出了震源矢量、检波器方位角同时反演的策略。在反演过程中加入了同一个震源事件绝对方位角相等的约束条件,提高了反演结果的可靠性。通过模型和实际资料分析,验证了上述方法的正确性和有效性。