双复杂条件下弹性波非倾斜叠加精确束偏移方法研究

目前,随着勘探开发逐渐转向地表和地下双复杂区域,非分离多波多分量数据的偏移成像成为地震数据处理的一个难题。为此,基于前人的研究成果,发展了一种双复杂条件下的弹性波非倾斜叠加精确束偏移方法。首先,基于地表倾角信息和非倾斜叠加地震数据,直接在接收点处出射弹性动力学高斯束并计算解耦的反向延拓矢量波场;其次,根据互相关成像条件以及纵、横波的偏振特性,进行P波和转换S波高斯束偏移成像,并对转换S波成像进行极性校正。典型双复杂构造模型的偏移试算和角道集提取分析结果以及与常规方法成像结果的对比表明,弹性波精确高斯束偏移方法消除了常规方法由于束中心位置与接收点位置之间距离较大所致的振幅误差,验证了弹性波非倾斜叠加精确束偏移方法的正确性和有效性。     

各向异性介质弹性波高斯束偏移方法

弹性波高斯束偏移是一种兼顾成像精度与计算效率的多分量地震成像方法,但当前的研究多集中在各向同性介质声波、弹性波成像和各向异性介质声波成像,针对各向异性介质弹性波偏移的文献相对较少。为此,在前人的研究基础上,发展了各向异性介质弹性波射线追踪方程,以二维各向异性弹性波Kirchhoff-Helmholtz积分为基础,利用弹性动力学表征的格林张量推导了各向异性介质中弹性波波场正、反向延拓公式,提出了一种针对各向异性介质多分量地震数据的成像方法。通过在成像公式中引入权函数,很好地压制各向异性介质成像中不同波型引起的串扰。通过引入符号函数,解决了转换波成像过程中的极性反转问题。TTI介质洼陷模型和TTI介质多层构造模型试算结果表明：与各向同性介质弹性波高斯束偏移方法相比,各向异性介质弹性波高斯束偏移成像结果的信噪比较高、同相轴连续性较好、构造位置更准确;使用多分量地震记录,利用纵、横波波场信息成像,有效提高了成像分辨率;与传统的基于标量波场的成像方法相比,所提方法的适应性更好。     

弹性波高斯束叠前深度偏移

本文提出一种新的多分量地震成像方法--弹性波高斯束偏移,同以往的弹性波偏移（Kirchhoff偏移,逆时偏移）方法相比,兼具较高的成像精度与计算效率。该方法通过局部倾斜叠加将多分量地震记录分解为不同波型、不同初始方向的局部平面波,并利用弹性动力学高斯束的走时、振幅以及极性信息进行矢量波场的延拓成像。本文以二维弹性波Kirchhoff-Helmholtz积分为基础,推导了基于高斯束表示的弹性波波场反向延拓公式,然后利用互相关成像条件求取反射波以及转换波的成像值。针对转换波成像剖面中的极性反转问题,本文根据反射界面处转换波的传播以及偏振特点,给出了一种校正方法。最后,通过数值模型试算,验证了该弹性波成像方法的正确性和有效性。     

高斯束深度偏移的实现与应用研究

高斯射线束(高斯束)的本质是利用傍轴近似方程在射线中心坐标系中描述波传播。高斯束偏移包括单个高斯束的求解及所有高斯束叠加成像两步骤。单个高斯束分两步求得,即通过运动学射线追踪求取中心射线的路径及走时;通过动力学射线追踪获取中心射线附近的高频能量分布。利用相互独立的高斯束描述波传播,既保持了射线方法的高效性和灵活性,又考虑了波场的动力学特征。高斯束偏移利用相互独立的高斯束叠加成像,解决了射线类方法中的多路径问题,兼具了初至波到达时Kirchhoff积分偏移的灵活性和波动方程偏移的精确性。高斯束偏移方法没有成像倾角限制,并且只需在射线追踪时引进高程管理即可将其应用至起伏地表情况,避免了复杂区的静校正问题,提高了起伏地表地震数据的成像精度。理论数据和实际数据的试验结果证明了该技术的有效性与优越性。     

非水平地表高斯束叠前深度偏移及山前带应用实例

针对山前带地表起伏剧烈、近地表横向变速严重,应用常规叠前深度偏移成像效果不理想的问题,发展了一种非水平地表直接成像的高斯束叠前深度偏移技术。该技术利用起伏地表高程和倾角信息进行局部平面波分解和波场延拓,实现非水平地表直接成像,能够克服常规高程静校正对波场造成的畸变影响,获得高质量的成像效果。模型试算和应用实例验证了方法的正确性和有效性。     

弹性多波高斯束逆时偏移方法

近年来,我国部分老油区勘探开发难度日益增大,勘探目标逐渐转向裂缝油气藏和岩性油气藏等,研究弹性多波理论下的叠前深度偏移算法至关重要。根据高斯束偏移的高效性和逆时偏移的高精度,将弹性多波逆时偏移的实现思想应用于高斯束叠前深度偏移中,研究了一种弹性多波高斯束逆时偏移方法。在射线中心坐标系下,以二维弹性波KirchhoffHelmholtz积分为基础,根据多分量地震数据的矢量地震波场传播特征,利用弹性动力学高斯束表征的格林张量推导了弹性波波场正、反向延拓公式和相应的成像公式,并针对转换波的极性反转问题,提出了一种根据入射波入射角的正、负引入符号函数的校正方法。模型和实际资料试算结果验证了该方法的正确性和适用性。     

高斯束成像技术及其应用

高斯束偏移是Kirchhoff积分偏移的一种替代方法。依据高斯束偏移的基本原理,给出了高斯束偏移方法在保幅成像、角度域成像和起伏地表条件成像中的应用原理和方法,探讨了高斯束偏移中初始宽度、频带宽度和波束采样间隔等重要参数的选取原则,采用数值模型及实际资料对高斯束偏移方法的应用效果进行了验证。通过上述研究得出以下结论:①在一定的偏移距范围内,保幅高斯束偏移能正确地恢复地下界面真实的反射率;②同保幅Kirchhoff偏移相比,保幅高斯束偏移对复杂构造的成像效果有明显提高,而计算时间仅为保幅Kirchhoff偏移的1.6倍左右;③高斯束偏移在陡倾构造处的成像效果要优于常规的波动方程偏移;④高斯束偏移对起伏地表条件具有良好的适应性。     

起伏地表直接成像技术研究进展

常用的高程静校正方法需要满足地表一致性假设的基本条件,但在我国西部与南方山前带油气勘探区内,地表起伏剧烈,横向变速明显,地表一致性假设不再成立。为了对复杂山前带进行准确的成像,起伏地表直接成像方法得到了广泛研究与快速发展。对起伏地表直接成像技术的研究进展进行了综述,包括基于射线理论的起伏地表偏移,基于单程波方程的起伏地表偏移及基于双程波方程的起伏地表变网格、曲网格、三角网格逆时偏移,起伏地表粘声逆时偏移,起伏地表各向异性逆时偏移,起伏地表最小二乘偏移等,并对起伏地表速度反演方法进行了总结。从简单的起伏地表构造成像到同时存在剧烈起伏地表及复杂地下结构的双复杂构造直接成像回顾了起伏地表成像的总体发展趋势,指出基于双程波方程的起伏地表直接成像方法是未来的主要研究方向,该方法在理论上可以对任意复杂构造进行精确成像,对速度的依赖性强和计算量庞大是其主要的发展瓶颈。     

起伏地表棱柱波逆时偏移成像方法

山前带地区地表起伏剧烈、地下构造复杂。当地表速度横向变化剧烈或地表高程变化很大时,基于高程静校正的常规偏移成像方法难以消除起伏地形对偏移的影响。针对山前带高陡构造的成像,提出了一种曲坐标系下起伏地表棱柱波逆时偏移成像方法。将棱柱波逆时偏移成像方法引入曲坐标系下的声波方程中,推导出曲坐标系棱柱波逆时偏移方程,利用棱柱波提高山前带高陡构造的成像精度,并采用贴体网格剖分技术及坐标变换技术,在曲坐标系下进行偏移计算。简单起伏地表凹陷模型和起伏地表火山岩模型试算结果表明,坐标变换后的起伏地表被映射为水平地表,曲坐标系下起伏地表棱柱波逆时偏移成像方法克服了起伏地表对成像的影响,得到了准确的山前带高陡构造成像结果。     

双复杂条件下频率空间域有限差分法叠前深度偏移

油气勘探的重点正转向复杂地表条件和复杂地质条件的区域。双复杂条件下的叠前深度偏移方法是解决复杂地表条件和复杂地质构造成像的有效手段,基于“逐步累加“的“直接下延“法和“波场上延“法都是解决复杂地表成像的有效手段。波动方程的频率空间域有限差分深度偏移对介质速度横向变化有较强的适应性,适宜于复杂构造的偏移成像。然而,频率—空间域有限差分法求解时引入的误差影响了成像的质量,故用了带误差补偿的频率—空间域有限差分偏移改善了起伏地表条件下的频空域有限差分偏移质量,对模型和实际资料进行了试算,得到了较好的成像效果。误差补偿可以在若干个外推步长上进行,通过对比分析,发现相对于基于起伏地表的傅立叶有限差分法偏移来说,该方法在改善起伏地表条件下偏移成像质量的同时,也具有较高的运算效率。     

应用散射时距关系的三维三分量VSP成像

由于观测系统的特殊性,无法采用地面地震技术处理三维三分量(3D3C)VSP数据.现有的VSP成像技术中,可借鉴的高精度成像方法较少,缺乏相匹配的处理软件,成像速度分析多需要迭代,成像难度大.为此,提出一种适用于3D3C-VSP数据的无需迭代的速度建模与基于散射时距关系的成像方法.首先,建立了适用于3D3C-VSP观测系...     

复杂近地表波动方程波场延拓静校正

当地形起伏剧烈、地表高程差较大时，采用传统的垂直静校正方法会使地震波场发生扭曲。基于单平方根算子的波动方程基准面静校正方法，将起伏地表的叠前数据通过波场外推到高于地形线的某一基准面上，在基准面与地形线之间填充一套新地层，填充层的速度选为接近于直达波；从地形线以下的某深度出发，在共炮点集中，根据菲涅尔原理以及检波点的空间位置，以检波点接收的地震数据为二次震源，通过上行波正向外推将检波点延拓到基准面上；再根据炮点、检波点互易原理，通过下行波反向外推将炮点延拓到基准面上。数值模拟结果证明，该方法正确有效，有利于后续的常规处理和叠前成像。     

多波深度域建模与成像一体化技术

在复杂油气藏勘探中,常规方法在处理多波数据时通常将纵波和转换横波分别做类纵波处理,忽略了地震波的弹性矢量波特征,并且成像精度严重依赖于波场分离的精度。针对这些问题,本文给出了解耦的高斯束弹性波波场反向延拓公式及多波成像公式以实现叠前深度偏移;然后建立了针对弹性多波建模的最小二乘反演方程,以实现基于高斯束角道集的反射层析建模。将深度偏移和反射层析联合在同一处理流程中,前者为后者提供建模角道集和成像质量监控,后者为前者提供成像速度场,两者交替迭代形成深度域建模与成像一体化技术。模型试算和实际资料处理结果验证了一体化技术的正确性和有效性。     

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。     

一种叠前地震多属性反演方法

介绍了一种借助于地震波弹性阻抗提高常规叠前地震反演的精度和可靠性,进而同时提取多种地层弹性属性参数的地震多属性反演方法。利用全波测井资料确定声波阻抗(AI)和弹性波阻抗(射线路径弹性阻抗)(REI);将共中心点(CMP)道集变换成角道集并进行部分角度叠加;利用常规叠前弹性阻抗反演流程分别对小角度叠加数据及中等入射角的部分叠加数据进行声波阻抗和弹性波阻抗(射线路径弹性阻抗)反演;对反演得到的声波阻抗和弹性波阻抗(射线路径弹性阻抗)数据进行道运算,得到与弹性密度比、储层岩性变化和孔隙流体成分密切相关的地震属性;确定储层岩性和孔隙流体性质。该方法仅需要近、中角度的地震数据,其他弹性属性参数是由弹性密度比与声波阻抗之间的关系通过道运算获得,提高了计算效率,可用于绝大多数采集条件下获得的地震数据叠前反演。     

地震波逆时偏移中不同域共成像点道集偏移噪声分析

地震波逆时成像方法通常输出2种共成像点道集：一种是共成像点偏移距道集,另一种是共成像点角度道集。开展了针对地震波逆时偏移的2种共成像点道集波场特征及其差异的数值实验。以倾斜界面模型和复杂的Marmousi模型为例,合成了2种共成像点道集,其中角度道集是在逆时延拓过程中采用波印廷矢量制作的。计算结果表明,在速度模型准确的情况下,2种共成像点道集均可拉平,其中偏移噪声在偏移距道集上的分布规律较差,不利于后续的精细处理,而在角度道集上的偏移噪声主要集中在90°附近的高角度区域．对小角度范围内的地震道进行叠加时,逆时成像剖面的信噪比和地层的刻画能力均可得到有效提高,同时低频噪声能量与界面的反射系数存在正相关性。     

弹性波Kirchhoff叠前深度偏移速度分析

本文提出的弹性波偏移速度分析方法是基于Kirchhoff叠前深度偏移形成纵波和转换波炮检距域共成像点道集拉平准则,分别对纵波和横波偏移速度进行更新。当两分量地震数据成像深度不-致时,通过调整横波偏移速度进行深度匹配,完成高精度的弹性波场偏移速度分析。文中分别给出速度更新及深度匹配方法。模型数据和实际资料试算结果表明了该方法的可行性和有效性。     

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。     

改进的叠前去噪方法

本文提出了一种改进的叠前去噪方法，并将它用于消除和削弱炮记录中的多次折射、面波和声波等噪声。该方法的原理是利用改进的Ｐ－Ｚ法计算炮记录的噪声，然后从原始炮记录中减去估算出的噪声，节剩余静校正时差的影响。对实际地震记录数据的处理，结果表明该方法具有压制噪声，突出有效反射波的显著效果。