基于伪谱法的复杂构造模型双程波地震照明模拟

面向复杂构造目标的地震照明分析对采集观测系统的优化设计具有重要的指导意义。照明分析方法中以双程波波动方程法在理论上更具优势。但常用的双程波波动方程有限差分方法受计算精度和计算效率的限制。本文将基于伪谱法的波场外推算子应用于双程波地震照明的计算中,通过简单透镜体模型试算表明,伪谱法双程波照明能够有效地克服数值频散现象,同时不受传播角度的限制,计算的地震波场照明能量精度高、波场信息丰富。将该方法用于Marmousi模型的照明模拟和分析,结果表明基于伪谱法的双程波地震照明模拟能够适应强烈的横向速度变化。利用波场上传法、地面源照明分析,能够对复杂构造目标的采集观测系统进行评价和优化。     

逆掩推覆构造的地震波照明与观测系统优化

在中国的西部和西南部地区，地表条件复杂，逆掩推覆构造广泛分布。在这些地区进行野外地震资料采集，观测系统设计应该基于CRP点而不是CMP点。为此，对基于CRP点的观测系统设计方法进行了探讨。根据波动方程地震波照明结果，利用照明统计、双程波照明或单程波照明方法，确定针对某勘探目的层的地面最优炮点分布范围；利用射线追踪和波动方程模拟，分析特定目的层各CRP点的覆盖次数以及照射能量的分布情况；综合地下各目的层不同炮检距地震道对各CRP点的覆盖次数和能量贡献分布曲线，确定这些目的层的最优检波器排列方式和排列长度。以玉门油田JX01逆掩推覆构造模型为例，对面向目标的地震波照明和观测系统优化设计方法进行了讨论，结果表明，利用该方法可以对勘探目标更好地进行成像。     

提高地震波照明均匀性的加密炮设计新方法

针对中国西部山前断裂带等近地表散射源较多地区的地震数据信噪比较低、地下目的层反射能量均匀性较差的问题,提出了基于震源组合、面向目标、增强目的层照明均匀性的炮点设计方法。首先,利用等炮间距的常规观测系统进行双程波波动方程地震照明模拟; 其次,在目的层照明阴影区激发地震波,当初至波传播至地表时,利用坡印廷矢量进行地表方向统计,确定震源组合主波束方向,同时进行地表能量统计,确定局部加密组合震源的位置。模型试验结果表明：局部加密组合震源可明显提高阴影区的照明能量和目的层照明的均匀性,对复杂地区针对特定勘探目标的观测系统优化设计具有一定的指导意义。     

照明分析中面向目标的波场延拓算法

利用照明分析设计观测系统,可以避免常规观测系统设计中因地下介质均匀假设带来的误差。对波动方程正演算法中的单程波方法进行了近似,提出了一种适合三维复杂介质且面向目标区域的快速波场延拓算法,可以直接对目标区域进行照明分析,无需从地表逐层延拓,计算精度与常规单程波方法相当。通过三维模型进行检验,证明了该方法的可行性。     

单程弹性波逆时偏移和相移偏移方法

本文从单分量位移弹性方程出发,统一论述了单程弹性波相移偏移和单程弹性波逆时偏移方法。并从传播特性和计算效率的角度,对单、双程弹性波逆时偏移方法作了比较,结果表明,单程方法虽可保证波场单向传播并具有较好的成像效果,但计算效率相对较低。     

某工区基于地震照明技术的观测系统分析及优化

地震照明分析是认识和研究地震数据采集时能量在地下地质结构中分布的有效手段,通过对先验的目标地质模型进行有效的地震照明分析,可清楚地识别地震波的能量分布特征,用以指导观测系统设计及提高成像质量。根据某工区崎岖海底原始数据,建立了一个三维地震地质模型,基于三维射线追踪原理对目标层进行照明分析,找出影响地震成像效果的原因;并分析观测方向、炮间距及道间距对照明效果的影响,从而可以得到面向目标的最佳观测系统。     

面向目标靶区的双程波动方程地震定向照明分析

提出一种面向目标靶区的地震定向照明分析技术,即采用双程声波波动方程传播算子,通过地震波传播的波印廷矢量(Poynting vector)分析对每个质点的波场值进行方向性分解,根据分解后的波场值分别计算出模型在不同方向上的地震波能量分布,最终计算出地震波震源的定向照明度。数值模型试验结果表明:利用定向照明度可以定量地分析出地震波沿不同方向传播的能量分布规律,进而分析各个不同方向的定向照明度对目标靶区照明量的贡献情况,为地震采集设计中合理地选择加密炮点的激发位置以及激发方向提供参考依据。该方法计算速度快且精度高,对复杂的模型具有一定的适用性。     

基于地震照明、面向勘探目标的三维观测系统优化设计

基于水平层状介质假设的常规三维地震勘探观测系统设计方法难以适应复杂构造区。本文利用地震照明技术,参考前人对二维问题的研究成果,发展了面向勘探目标成像的三维地震勘探观测系统优化设计方法。该方法利用三维单程傅里叶有限差分波场传播算子将勘探目的层的平面源延拓到地表,通过分析从目的层延拓到地表的地震照明能量分布,确定面向勘探目标的最佳激发范围。利用该方法可明显提高照明阴影区的照明强度,进而改善地下阴影区的成像质量。基于三维SEG-EAGE盐丘模型的地震照明与偏移成像试验结果,验证了本文面向勘探目标的三维地震观测系统优化设计方法的有效性与正确性。     

粘弹VTI介质单程波正演模拟与照明分析

实际地下介质不仅表现各向异性的特征,同时还表现粘弹性的特征,对入射波和反射波的传播及能量分布造成一定的影响。为了更加准确地分析地震波在实际地下介质中的传播规律,利用改进的单程波动方程数值模拟方法,对粘弹VTI介质模型进行qP波正演模拟以及点震源和不同角度入射平面波震源的照明度分析,并对正演及照明结果进行了对比分析。通过两组模型试验,总结了地震波在粘弹VTI介质中与在弹性各向同性介质中传播的不同之处:一方面,介质存在粘弹性会对在其中传播的地震波能量造成吸收;另一方面,介质还存在各向异性,导致地震波在介质中传播速度随方向变化,对地震波的能量分布造成影响。     

复杂介质地震波场模拟的单程波方法

单程波方法是常用的地震正演模拟方法之一。与双程波方法相比,单程波方法的计算量成倍减少,且能保持较高的精度。但由于单程波方法不能获得准确的入射角信息,因而多采用垂直入射的反射系数,使得模拟波场的振幅特征不是实际地层的真实反映。为此,提出了结合频率-波数域反射系数近似公式和相移加插值的改进单程波方法。分别采用双程波虚谱法、常规单程波方法和改进单程波方法,基于Marmousi模型进行了数值模拟,对比模拟结果发现,改进的单程波方法可以准确地模拟振幅随入射角的变化,且具备与双程波方法相同的精度。     

崎岖海底下伏地层的地震波照明分析

通过地震波照明分析可以准确地认识和研究地震波能量在地下的分布,所以基于目标模型的射线追踪地震波照明分析,可快速准确地识别工区内地震波的能量分布特征,同时可以指导实际观测系统设计及提高工区地震成像质量.由于崎岖海底会导致地震波在传播时的射线偏折,增加了地震采集和处理的难度,所以建立了一个针对中国南海某工区的三维地震地质模...     

波动方程共方位角三维叠前偏移方法

本文针对双平方根(DSR)单程波动方程全三维偏移方法在地震波成像实际应用中面临的计算量大,对覆盖次数很低的窄方位三维地震资料会产生很强的相干噪声,影响成像效果等难题,结合Crossline共炮检距偏移理论,首先推导出了基于双域传播算子的共方位角叠前深度偏移公式,然后通过坐标变换提出了沿双程垂直走时方向进行递归波场延拓的共方位角叠前偏移新方法。通过对SEG/EAGE盐丘模型合成数据偏移试验,证实了共方位角叠前偏移深度域和时间域成像方法的有效性。将该法和常用的Kirchhoff叠前偏移法同时用于实际地震资料偏移处理对比,展示出该法在成像精度与分辨率方面具有明显的优势。     

基于局部相似属性的数据依赖地震照明分析方法

地震照明分析对观测系统设计具有重要意义。本文在局部相似属性基础上研究了数据依赖的地震数据照明分析方法。首先分析局部相似属性的物理含义,给出数据依赖地震照明度分析方法;将采集的地震数据进行处理得到共成像点道集数据,利用局部相似属性计算不同炮检距的照明强度,从而得到数据依赖的照明分析。该方法不需要地质模型的假设,充分利用实际采集地震数据,估算不同炮检距（或入射角）对目标地质体的照明度。利用数据依赖地震照明分析结果可及时调整、改进设计后续地震勘探数据采集观测系统。     

基于波动方程正演的地震观测系统设计

 常规地震观测系统设计方法基于地下水平层状介质及共中心点（CMP）覆盖的假设，通常不能适应复杂构造情况。基于射线的地震波照明分析方法存在高频近似和射线理论本身的缺陷，在复杂目标区的精度很低。本文从波动方程正演出发, 提出了一种面向目标的地震观测系统设计方法，该法基于地质—地球物理模型，采用双程声波方程交错网格高阶有限差分法计算地震波照明度。文中针对冀中地区复杂断块模型进行了面向目标的地震观测系统优化设计，并重点探讨了检波器排列间距对成像质量的影响，得出以下认识：①复杂断块构造引起地震波传播能量的非均匀分布，局部目标成像质量优劣与目标体上的照明度强弱存在一一对应的关系。②在震源相同、检波器排列间距不同时，双向照明强度变化很明显，依此可以确定针对目的层段的最佳检波器间距。③对同一倾斜界面CRP点而言，沿倾斜方向随着CRP点的不同，不同位置炮点的双向照明强弱的变化规律不同；水平目标层面震源照明和倾斜目标层面震源照明的地表接收能量分布不同，能量强弱与偏移成像结果一致，由此可以确定地面最佳炮点或检波点分布范围。④道间距、排列长度的变化对地震波成像振幅和分辨率有明显影响；利用点扩散函数（或分辨函数）可以评价地震成像质量和分辨率，还可确定最佳检波器间距、排列长度等采集参数。实践表明，文中方法用于面向目标的地震观测系统优化设计是可行的。     

偏移成像技术

通过对 2 0 0 3年EAGE会议有关偏移成像方面的文献的回顾 ,主要讨论了在照明倾角上作照明校正进行角度域偏移的方法、用逆算子代替逆时算子进行多波至克希霍夫偏移的方法、一种快速的有限频率内插成像的波动方程偏移算法、用有限差分算子作内插产生局部化的波场的线束偏移方法、用线束域中的波传播算子保持波传播时的方向信息以研究方向照明问题和接收倾角响应的方法 ,并且将单程波动方程偏移方法与双程法进行了比较。介绍了一个重构弹性PP和PS波各向异性反射系数的成像公式和一个稳定的最小平方优化的广义屏偏移公式 ,后者去除了分裂误差 ,抑制了数值频散 ,可成像陡倾角的反射体。     

偏移成像技术

通过对2003年EAGE会议有关偏移成像方面的文献的回顾,主要讨论了在照明倾角上作照明校正进行角度域偏移的方法、用逆算子代替逆时算子进行多波至克希霍夫偏移的方法、一种快速的有限频率内插成像的波动方程偏移算法、用有限差分算子作内插产生局部化的波场的线束偏移方法、用线束域中的波传播算子保持波传播时的方向信息以研究方向照明问题和接收倾角响应的方法,并且将单程波动方程偏移方法与双程法进行了比较.介绍了一个重构弹性PP和PS波各向异性反射系数的成像公式和一个稳定的最小平方优化的广义屏偏移公式,后者去除了分裂误差,抑制了数值频散,可成像陡倾角的反射体.     

波动方程保幅地震偏移成像方法

地震数据中饱含有丰富的旅行时信息和振幅信息。传统的波动方程地震偏移成像方法忽略了介质参数变化对地震波振幅的改造,不能准确描述地震渡传播的动力学特征。为此,基于严格的解耦理论,从全声波方程出发,进行单程波保幅分解,得到直观、高效率的的单程波动方程,直接面对地震波传播波场的压力分量进行延拓,从而将振幅误差补偿作为偏移的一部分在偏移过程中进行,实现地震偏移成像在获取正确位置的同时也获取真实振幅的信息。数值试算表明,该方法可使散射能量聚焦、归位,提高成像精度;可输出正确反映地下反射系数的振幅信息。     

波动方程保幅地震偏移成像方法

地震数据中饱含有丰富的旅行时信息和振幅信息。传统的波动方程地震偏移成像方法忽略了介质参数变化对地震波振幅的改造,不能准确描述地震渡传播的动力学特征。为此,基于严格的解耦理论,从全声波方程出发,进行单程波保幅分解,得到直观、高效率的的单程波动方程,直接面对地震波传播波场的压力分量进行延拓,从而将振幅误差补偿作为偏移的一部分在偏移过程中进行,实现地震偏移成像在获取正确位置的同时也获取真实振幅的信息。数值试算表明,该方法可使散射能量聚焦、归位,提高成像精度;可输出正确反映地下反射系数的振幅信息。     

偏移成像技术

通过对2003年EAGE会议有关偏移成像方面的文献的回顾，主要讨论了在照明倾角上作照明校正进行角度域偏移的方法、用逆算子代替逆时算子进行多波至克希霍夫偏移的方法、一种快速的有限频率内插成像的波动方程偏移算法、用有限差分算子作内插产生局部化的波场的线束偏移方法、用线束域中的波传播算子保持波传播时的方向信息以研究方向照明问题和接收倾角响应的方法，并且将单程波动方程偏移方法与双程法进行了比较。介绍了一个重构弹性PP和PS波各向异性反射系数的成像公式和一个稳定的最小平方优化的广义屏偏移公式，后者去除了分裂误差,抑制了数值频散,可成像陡倾角的反射体。     

井间地震波场数值模拟技术研究与应用

井间地震技术能够实现两井之间构造和储层等地质目标的高精度成像。数值模拟技术是研究地震波在井间传播规律的重要手段之一,可以帮助认识井间地震的复杂波场。利用声波方程建立井间波场数值模拟计算公式;选取1对实际井的声波测井资料建立速度模型,进行井间数值模拟,得到了合成记录;对记录波场进行分析,清楚地观察到了上行、下行反射波和直达波的时距特征;最后,对模拟得到的合成记录进行了反射波成像处理。不同观测系统设计参数的成像实验结果表明,数值模拟可以帮助优化野外观测系统的设计,降低井间地震的技术风险。