适合起伏地表的炮点波场延拓正演模拟

 本文提出一种波形相对保真、运算效率更高的适合起伏地表的炮点波场延拓正演模拟方法,炮点波场按波的传播方向延拓,运算中使用了适合起伏地表的波场延拓起始面技术,波形相对保真,无需做横向叠加。其基本思路是：①根据惠更斯原理,按地震波的传播方向,将炮点波场从起伏地表炮点深度处开始逐层向下延拓,与界面反射系数相关,直至最深处;②逐层向上延拓,并加上向下延拓时产生的新反射波炮点波场,直至起伏地表排列处,将炮点波场逐个与其检波点波场相关,经反傅里叶变换后可以获得一个排列的地震合成记录;③重复上述步骤,得到整个工区的所有炮记录。用文中方法对山峰体模型和高速透镜体模型的理论试算表明,地震合成记录的反射波和绕射波十分清晰,没有多次波、直达波和其他干扰波,信噪比高,所有炮记录的叠前深度偏移成像结果与地质模型完全吻合。     

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.     

起伏地表波动方程波场延拓起始面研究

在起伏地表地区的资料处理中,无论是叠前正演模拟还是叠前深度偏移,常规单程波动方程波场延拓都是从整条测线的最高点开始的,而这种波场延拓大都以单炮形式进行.为此,提出了一种从单炮排列最高点开始的波场延拓方法,由于单炮排列只是整条测线的一小部分,因此单炮排列所在地表的最高点不一定是整条测线所在地表的最高点,故这两点之间的零振幅波场的延拓可以省略.理论模型和实际地震资料试处理表明:在相同精度情况下,与传统的总是从零深度开始的"逐步-累加"波动方程波场延拓方法比较,从单炮排列最高点开始的波场延拓方法计算量小,地表起伏高差越大,运算效率越高.     

高斯射束偏移

正如可将由震源发射出的波场表示成一组高斯射呸来建立合成地震数据那样，也可将记录的波场表示在地表出现的一组高斯射束，将所记录的数据向下延拓。在这两种情况下，当地震速度横向变化时，用高斯射束描述地震波的传播可能是方便的。高斯射束下延拓能实现波传播的波动方程计算，而仍然保留波传播可解释的射线路径特征。本文描述一种零炮检距的深度偏移方法，该方法使用记录波场的高斯射束下延拓。高斯射束偏移方法有助于复杂构造成     

起伏地表条件下的合成平面波偏移及其并行实现

 基于波动方程的延拓方法保持了波场的动力学和运动学特征，能很好地克服时移静校正法（使波场产生畸变）的不足，消除地表起伏的影响，将非水平观测界面记录改造为水平观测界面（新基准面）记录。在重建的水平基准面上进行平面波源和平面波源记录的合成，可克服以往由于地形起伏而无法进行平面波源和平面波源记录合成的问题，完成起伏地表条件下的平面波偏移。为了进一步提高运算效率，可按照将平面波的不同入射角、不同频率范围分配到各个节点的原则，进行MPI并行计算，可成倍地提高计算效率。具体步骤如下：①将共炮集数据延拓至最低起伏面以下的新基准面；②从延拓后的共炮集数据中抽出共接收点道集；③将共接收点道集延拓至最低起伏面以下的新基准面；④从延拓至新基准面的接收点道集中抽出共炮集数据。上述整个过程相当于将观测系统下移至新的基准面。模型试算及实际资料处理结果表明，基准面重建后的并行平面波深度偏移结果与基于原始炮记录应用波场直接下延法得到的深度偏移数据的效果相当，但是前者的计算效率随着应用节点数的增多而成倍地提高。     

Geophysics,Vol.55,No.11,1990论文文摘

正如可以通过表示来自震源的波场辐射为一组高斯射束来产生合成地震数据那样,将记录波场表示为在地表面出射的高斯射束来进行记录数据的向下延拓。在这种情况下,当地震速度有横向变化时用高斯射束来描述地震波的传播是很有利的。高斯射束向下延拓与波动方程计算地震波的传播相适应,并且保持该传播射线路径的解释描述特征,本文描述了使用高斯束对记录波场进行向下延拓的零偏移距深度偏移方     

基于起伏地表的合成炮叠前深度偏移

 大量实践表明，基于起伏地表的叠前深度偏移方法要比常规波动方程叠前深度偏移方法的精度高。为了进一步提高叠前深度算法的精度和效率，本文介绍一种基于起伏地表的合成炮叠前深度偏移方法，其基本思路是采用相位编码方法产生合成炮，实现多炮叠前深度偏移，提高了计算效率；用波动方程波场延拓取代浅地表的高程静校正，提高了偏移成像精度。文中给出了基于起伏地表合成炮叠前深度偏移的统一算法和实现步骤。对Marmous模型和山峰形模型的试算及对四川山地实际地震资料处理的结果均表明：本文所述方法运算速度快、成像精度高；只是在合成炮叠前深度偏移剖面上还残留少量由波场合成产生的互相关噪声。     

复杂近地表弹性波波场特征研究

 本文采用任意起伏地表二维弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟，通过地震波波场快照、单炮记录以及合成的近似叠加记录，分析了不同倾角斜层模型、起伏基岩面模型以及起伏地表下简单构造模型等3个简化模型弹性波场特征、弹性波主要类型以及弹性波传播规律。模型试验结果表明，近地表斜层、起伏基岩面以及速度横向非均匀引起折射波的不连续。近地表速度结构和地形不仅引起地下反射波同相轴弯折、畸变，而且产生严重的规则干扰。     

一种基于单程波方程的转换波模拟方法

 采用脉冲或子波作为震源，利用单程波方程分别将炮点和检波点向下延拓，每延拓一个深度步长对两波场进行零延迟相关，进而采用相关值乘以相关点处的反射系数即得反射波场值。与此同时计算出两波场的时间之和，再根据等时叠加原理，将前面计算的反射波场值在对应的时间和空间位置处进行叠加，即可实现P-S转换波资料的共炮记录正演模拟。若将炮点和检波点位置互换，则可以实现S-P转换波资料的共炮记录模拟。由于该模拟方法在处理过程中无需估算转换点位置，因此模拟资料更客观真实。通过该方法模拟的转换波具有无直达波、多次反射干扰等特点，且具有一定的动力学特征，是复杂构造模拟、多波多分量模拟等的一种简单实用方法。     

起伏地表波动方程叠前深度偏移技术——以川东复杂地区应用为例

在我国西部或南方地区的山地、山前带地震勘探中,起伏地表是影响复杂构造成像的重要因素。为此,开展了直接从起伏地表进行波场延拓与成像的波动方程叠前深度偏移方法研究。包括：基于Reshef提出的“逐步-累加延拓”思想,采用带误差补偿的频率-空间域有限差分单程波延拓算子实现单炮记录的波场延拓;基于时间一致性成像原理提取地下反射界面的成像值;利用层析反演技术和剥层技术建立起伏地表深度域层速度场。理论模型和实际资料的偏移结果表明,该方法能够对复杂近地表和复杂地下地质构造很好地成像。     

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。     

地震反射数据的全波动方程向下延拓

本文提出一种压制地震记录中多次反射的新方法。它是建立在应用全声波方程(双曲线形式)作为向下延拓算子的向下延拓方法基础上的。我们证明记录波场的向下延拓可绘成反射率函数曲线,而没有多次反射波。该方法成功地应用于单道平面波以分解(倾斜叠加)合成记录和野外数据。     

VSP波场延拓求三维速度场

本文利用"相移法"波场延拓,把VSP上行反射波共检波点道集的炮点向下延拓至检波点所在的水平基准面上。延拓后的道集与地面资料类似,再进行速度分析可得到检波点以下地层的均方根速度,弥补了VSP旅行时反演不能求井下伏地层速度的缺陷。对塔里木轮古38三维VSP井区不同方位的walkway线进行速度分析,最终获得目标区域的三维速度体。     

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。     

迭前深度偏移

表层速度横向急剧变化时,迭前静校正对于地下反射层的相干成像是必不可少的,然而,当这些横向变速出现在深层时,波的传播效应将会使常规静校正处理得不到什么好处。如果记录从炮点和检波点向下延拓到特别深的横向变速区,就应当用一个类似于静校正的时移运算,通常忽略掉的“时移项”在有限差分偏移运算中已被采用,从而提供了一个炮点和检波点向下延拓的工具。但是,这就要求资料具有真实的波场特征,例如应是共炮点和共检波点记录道集,而不是共偏移距剖面。在每一步骤中,既用绕射又用时移项,炮点和检波点交替向下延拓至变速区的深度位置及其下边。在此处理阶段,在该深度以上的资料已成为零炮检距道,而在该深度以下的资料可以以一个新的基准面来进行常规处理,该基准面的深度就等于上面已经提及的深度。一个重要的附带条件是要有一个地下横向变速区精确的速度模型。     

拉东深度偏移

本文提出用经过拉东变换的共炮点地震记录作为输入的深度偏移方法。已经证明使用渐近射线理论(ART)构造波延拓算子可将拉东深度偏移法就用到空间变速深度模型。这些算子将入射检波器排列的一组平面波和理想的点源波场向地下深处延拓。对偏移速度模型的约束是其特征波长要大于震源主波长,这样延拓算子的ART逼近才有效。 本方法曾成功地应用于以下两种合成数据的偏移: 1.点绕射体 2.倾斜地层和向斜界面模型 在计算上,拉东偏移优于标准的克希霍夫偏移,因为它在主存储器中运算的射线较少。     

基于波动方程重建震源子波的三维全波形反演

提出一种基于波动方程重建震源子波的三维全波形反演方法,通过提取叠前炮集近炮检距的直达波作为波动方程求解的边界条件,重新求解波动方程,并记录震源点处的时间序列作为地震子波。该方法利用震源波场重建原理模拟震源爆炸沿地表传播的逆过程,在逆推过程中提取近炮检距直达波,避免了折射波、反射波以及潜水波等干扰。该方法只使用模型表层速度,可以有效降低对初始模型的依赖。对三维SEG/EAGE推覆体模型以及实际工区数据的测试结果表明,基于波动方程震源波场重建子波与输入子波只存在相位差异,经过相位调整后,将重建子波用于三维全波形反演,全波形反演速度接近真实速度,特别是在河道处的全波形反演结果更加可靠,观测记录与模拟记录在波形、相位等方面均有较好的对应,验证了算法的可行性与适用性。     

背景速度替换与波场延拓速度场重建

在共中心点一半炮检距域中，利用波动方程的叠前双平方根算子，实现了炮点及检波点分层向下延拓。通过使用替换速度替换上覆地层速度，消除了背景速度对地层成像的影响，达到了提高深层地震资料处理质量的目的。利用叠前双平方根算子，将炮点和检波点波场向下延拓，并进行逐层剥离、速度场重建，消除了上覆地层对速度的影响，提高了速度分析的精度，为叠前偏移成像提供了可靠的速度信息。     

复杂地表的单程波动方程地震叠前正演

基于数学检波器和等时叠加原理,实现了复杂地表的单程波动方程地震叠前正演模拟。该方法采用虚拟的数学检波器接收地下反射地震信号,可灵活地将接收点布置在地表的任何地方,从而满足地表起伏的要求。此外,根据等时叠加原理,该方法采用单程波动方程进行波场延拓和成像,计算简单、快速。通过复杂正断层的数值模拟,得到了高信噪比的共炮地震记录;采用适用于起伏地形的深度偏移方法对该共炮记录进行了叠前深度偏移,实现了地震波的偏移归位。从而证明了本文提出的适用于起伏地表的单程波动方程地震叠前正演方法的正确性和准确性。     

双平方根算子波场延拓道集速度分析

在中心点一半偏移距域，利用波动方程的叠前双平方根算子．实现炮点及检波点波场向下延拓。通过速度扫描，在波场延拓后的深度域共中心点道集和经分选后的共成像点道集上，分析速度变化对成像点道集的影响。利用分偏移距成像，修正速度场，以达到提高成像精度的目的。