应用GPU的傅里叶有限差分逆时偏移

逆时偏移是针对复杂构造的主流叠前深度偏移成像技术,常规逆时偏移技术大多采用高阶有限差分和成像后滤波算法。由于实际偏移的计算网格较大造成空间频散现象和成像后的去低频噪声滤波会损害有效低频信息,因此成像频宽受到一定影响。为此,提出基于GPU的傅里叶有限差分逆时偏移方法。即采用傅里叶有限差分算法进行波场传播计算,波场外推中直接在时间—波数域做显式波场分解和互相关成像;同时采用基于GPU的算法,显著提高了傅里叶有限差分逆时偏移的计算速度。实际资料应用结果表明,该技术能实现对高、低频有效信息的充分保护和利用,从而提高了地震成像分辨率。     

地表多次波应用研究

在地震资料处理中，多次波通常作为噪声被压制和消除。但和一次波类似，多次波是地下反射层的多次反射，因此也蕴含了地层结构信息。如果把一次反射波当作震源（准震源），把多次反射波当作接收点波场，就可以像处理一次波一样对多次波进行偏移成像。首先通过互相关技术将多次波转化成准一次波；然后以一次反射波地表接收点作为准震源，对准一次波进行偏移成像。准一次波的运动学特征与一次波的相似，因此可以用准一次波来弥补一次波记录中缺失的近炮检距数据，以及在有陡倾角构造的情况下，有可能弥补缺失的远炮检距数据。数值模拟表明，多次波偏移能得到和一次波相似的成像结果。     

地震干涉处理方法在随钻地震资料处理中的应用

本文在简明阐述地震干涉理论及相关算法的基础上,结合随钻地震数据处理的特点,开展了地震干涉处理和偏移成像方法的研究。通过对胜利油田Fan158井随钻地震数据进行频率波数域滤波、干涉和垂直叠加处理,从强噪声背景下提取了钻头激发的有效信号,并对该数据进行了Kirchhoff和自相关偏移成像处理。再结合工区地面地震资料,对剖面的波组特征进行了分析,结果表明,应用反褶积干涉处理和自相关偏移成像均取得较好效果。     

地表多次波应用研究

在地震资料处理中，多次波通常作为噪声被压制和消除。但和一次波类似，多次波是地下反射层的多次反射，因此也蕴含了地层结构信息。如果把一次反射波当作震源（准震源），把多次反射波当作接收点波场，就可以像处理一次波一样对多次波进行偏移成像。首先通过互相关技术将多次波转化成准一次波；然后以一次反射波地表接收点作为准震源，对准一次波进行偏移成像。准一次波的运动学特征与一次波的相似，因此可以用准一次波来弥补一次波记录中缺失的近炮检距数据，以及在有陡倾角构造的情况下，有可能弥补缺失的远炮检距数据。数值模拟表明，多次波偏移能得到和一次波相似的成像结果。     

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。     

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。     

地震数据广义随机合成的偏移成像

本文在地震数据广义合成方法技术的基础上,把地震数据广义合成方法中的广义合成函数取为时间随机函数,得到地震数据的广义随机合成道集和广义随机合成震源,提出了单程波方程的广义随机合成道集偏移成像方法。根据地震数据中各个共炮点道集中炮点坐标的不同,把广义合成函数取为与炮点坐标有关的时间随机函数,使随机合成道集中震源激发延迟时间具有随机性,避免随机合成道集数据中产生相干波场,从而保证随机合成道集对地下复杂构造的适应性和偏移成像效果。数值试验和实际资料处理结果表明:该偏移方法不仅可以取得与常规共炮点道集偏移方法相当的偏移效果,而且还具有极高的计算效率。     

平面波最大能量叠前深度偏移

本文提出了一种新的基于最大能量震源波场的平面波叠前深度偏移方法。该方法保留了平面波偏移方法的优点。即在成像过程中,通过同时延拓频率域稀疏采样的平面波震源和最大能量旅行时,求取震源波场中的最大能量部分,从而显著地提高了平面波叠前深度偏移的效率。利用震源波场中的最大能量部分成像,还保证了较刘的成像精度。Ｍａｒｍｏｕｓｉ模型的蔗算结果表明,在复杂构造情况下,本文方法可获得同计算全波场的平面波叠前深度偏移     

基于归一化波场拆分互相关成像条件的叠前逆时偏移方法

本文基于高阶精度有限差分算法实现了声波方程叠前逆时偏移,并引入完全匹配层吸收边界来消除边界反射能量。基于模拟数据,通过对波场拆分互相关成像条件与震源能量归一化互相关成像条件进行分析,尝试结合两者分别在噪声消除以及改善成像振幅方面的优势对现有成像条件做进一步改进。通过模拟数据和实际资料的试处理,表明改进后的成像条件有效地消除了偏移噪声,同时获取的成像振幅能够提供相对于常规方法更为准确的界面反射系数信息。     

基于能量范数成像条件的一阶方程弹性波逆时偏移

弹性波逆时偏移能够充分利用地震记录数据,更接近于波传播规律,得到的多分量偏移成像结果能提供更准确、丰富的地下地质信息,但由于偏移过程中正反传波场各种分量混杂,基于逆时偏移框架直接采用常规互相关成像条件会造成偏移结果中干扰噪声较多。为此,提出了用一阶速度应力弹性波方程能量范数成像条件逆时偏移方法压制成像噪声。分析了能量范数成像条件噪声压制原理。数值求解时,方程其它变量求解过程不变,引入中间应变分量,构造应变时间偏导项,应变分量与其它分量同步更新,实现能量范数成像条件偏移。多个模型数据测试结果验证了该方法压制背向散射噪声的有效性。复杂模型试算结果表明:本文方法对比垂直、水平分量互相关成像条件偏移低频噪声得到压制,对比纵横波波场分离偏移则无需考虑转换波极性反转问题。     

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。     

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.     

弹性波逆时偏移的角度域共成像点道集提取方法

对于多分量地震勘探,由于介质中纵、横波的耦合作用,多波角道集存在能量串扰和低波数噪声干扰等问题。针对横波Poynting矢量构建过程中存在的应力串扰问题,基于解耦延拓方程及伪横波应力构建方法,对质点振动速度和应力进行解耦,实现了无能量串扰的纵波和横波Poynting矢量构建;在基于Poynting矢量提取PP波反射角和PS波反射角的基础上,提出了基于弹性逆时偏移的PP波和PS波角道集提取方法;针对PP波角度域共成像点道集存在的低波数噪声干扰问题,提出了角度域共成像点道集的角度衰减叠加策略,提高了偏移成像精度。应用模型数据验证了方法的正确性。     

反射地震成像的波场变换方法

遵循反射地震数据叠前偏移可分步描述的思想,即动校正＋叠加＋叠后偏移,根据叠前观测波场、零炮检距波场和叠前时间偏移波场之间的坐标位置关系,通过波场变换实现了偏移到零炮检距地震剖面和叠前时间偏移。计算实现简单,只是空间方向的Fourier正反变换与时间方向的积分,并且偏移到零炮检距地震剖面与叠前时间偏移计算量基本相当,计算没有任何关于小炮检距近似或小反射倾角近似假设。最后讨论了这种方法在研究保幅成像、地震道插值等方面的应用可能以及处理实际地震数据可能面临的问题。     

转换波叠前深度偏移

叠前深度偏移是转换波最佳成像方法。在研究Ｐ波叠前深度偏移的基础上，进一步研究了转换波叠前深度偏移方法，该方法涉及多波速度建模、震源函数求取以及延拓成像，其中偏移成像采用有较高精度的傅里叶有限差分（ＦＦＤ）方法实现。经理论模型及实际资料处理证明了方法及软件的正确性。     

逆时偏移中一个特有的问题

本文讨论了通常采用的逆时偏移(RTM)算法中存在的一个特有问题,以及如何解决该问题的方法。通过将RTM应用于合成数据集和野外数据集,以证明该问题。当偏移速度模型具有速度梯度强或反射界面复杂的特点时,偏移结果中就会出现错误成像。研究发现,错误成像是由作为在实际波传播时间方面具有相同旅行时的转向射线或反射射线形成的。为了消除偏移结果中的这种错误成像,首先将震源和接收器波场中的上行波和下行波分离,然后将偏移成像条件应用于分离的波中。可以开发一种有效消除RTM中的这种错误成像的计算方法。     

可控震源混叠地震数据分离与成像

对不同采集方式得到的可控震源混叠地震数据采用不同的地震处理方法进行分离。利用反演的思想,在高保真采集数据分离过程中引入广义逆算子和奇异值分解以改善分离效果;利用去噪的思想,对独立同步扫描得到的地震数据中的混叠噪声进行压制,其过程是先将混叠地震数据变换到人工分选道集,再采用矢量中值滤波随机噪声压制方法压制混叠噪声。对未分离的可控震源混叠地震数据先直接进行成像,再采用最小二乘逆时偏移方法压制逆时偏移成像过程中产生的部分串扰噪声,同时引入可控震源静态编码技术进一步压制直接成像过程中的产生串扰成像噪声,最后利用整形规则化滤波技术消除串扰成像噪声。模型试算与实际地震资料测试结果表明,利用基于整形规则化的可控震源编码最小二乘逆时偏移方法可消除串扰成像噪声,得到具有高信噪比、高分辨率、高振幅均衡性的成像剖面。     

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。     

复杂区三分量转换波数据处理技术

转换波数据处理较常规纵波数据处理更为复杂,在复杂区表现尤为明显,主要表现在静校正问题突出,信噪比低,振幅补偿及成像难度大,共转换点(CCP)叠加方法难以实现转换波的正确成像。本文利用配套的静校正技术逐步解决静校正问题,对于各种噪声采用针对性的手段压制,经过振幅补偿和叠前反褶积等处理,形成一套转换波迭代的静校正、叠前去噪、偏移速度分析及叠前时间偏移成像的处理流程。实际数据处理结果表明,运用这套处理流程,获得了较好的三维转换波成像数据体,为纵波、转换波数据联合解释、提高油气识别精度提供了条件。     

海上点震源资料的波数域滤波

在地震资料处理中,平面波分解法起着重要作用,它构成开发适用于随深度变化模型的复杂处理技术的基础。通过比较分解波场的解析表达式,我们回顾了几种地球物理学家们感兴趣的处理算法。这些算法可以应用于水平层状弹性及各向异性介质上采集的海上点震源资料中。线震源资料的平面波分解是基于傅氏变换积分,而点震源资料的平面波分解则建立在汉克尔变换式积分基础之上。所涉及的余弦波数或贝塞尔函数积分,很难精确有效地估算。然而,很多处理技术很容易作空间域滤波运算,而无需转换到波数域处理。应用平面波分析可导出空间滤波数值表达式。下面的几个数值实例表明,从压力波可分离上行波和下行波,消除震源虚反射,并可将点震源压力资料转换到相应的线震源资料。适于这三种处理的滤波器的运行是令人满意的。本文讨论了点震源资料和浅震源资料的有限空间孔径。文中用分辨率核建立了有限孔径分解资料与无限孔径分解资料的关系。当达到最小偏移距为零的近似极限时,这些近似相等。