高斯束偏移与高斯束层析反演速度建模

当前的层析反演速度建模方法大多基于射线传播算子,以射线长度为层析反演敏感度核函数,对复杂构造偏移成像的适应性不强,反演精度有待提高。基于波动方程的一阶Born近似和Rytov近似,从高斯束偏移成像条件出发,推导了成像域波动方程线性化走时层析反演核函数,该核函数的本质是有限频核函数,可通过高斯束积分表达的格林函数计算得到。利用该核函数替换常规射线层析核函数能提高层析反演精度。发展的高斯束层析反演速度建模方法通过方位-反射角度域共成像点道集与高斯束偏移串联并迭代实现复杂构造成像,该技术路线实用化程度高,能进一步提高当前工业界广泛应用的常规射线层析及射线偏移的成像精度,尤其是改善了低信噪比资料的成像质量。数值计算及实际数据应用证明了基于高斯束算子的偏移成像与成像域走时层析方法的有效性。     

网格层析和高斯束偏移在深度域速度建模中的应用

叠前深度偏移成像质量取决于深度域速度模型的精度以及偏移方法的选择。结合目前速度反演和深度偏移方法的特点,联合应用网格层析反演和压缩高斯束偏移技术在深度域反演偏移速度模型,在提高速度模型精度的同时,可以极大地提高速度模型优化的效率。该方法在实际数据的成像处理中取得了较好的效果。     

基于高斯束的速度层析方法研究

相对于波动层析,射线层析是一个病态性很强的反问题,但射线层析的计算效率比波动层析高得多。高斯束(Gaussian beam)层析是介于二者之间的一种层析方法,它综合了二者的优点,如高效率、低病态等。在Rytov近似和Born近似的基础上,介绍了高斯束层析理论,阐述了高斯束层析核函数的计算方法。在成像域层析反演的框架下讨论了核函数的计算策略,给出了核函数的计算公式与实现方案。同时分析了成像域层析中高斯束初值的选取原则以及高斯束层析核函数的边界计算方法。高斯束层析的核函数不再是射线,而是波束体,这与实际的物理现象更吻合,验证了理论分析中高斯束层析比射线层析更加稳定的结论。将高斯束层析应用于角度域成像道集偏移速度分析,得到了理想的层析结果,理论模型及实际数据的数值实验结果证明高斯束层析理论及策略有效可行。     

高斯束层析与全波形反演联合速度建模

基于叠前地震波场模拟的全波形反演（FWI）技术走向实用化充满挑战性。陆上地震资料的低信噪比、缺失低频、复杂近地表及三维数据的巨大内存需求和海量计算等因素都制约了FWI技术的应用推广。为此,研究并开发了高斯束层析速度建模技术,弥补了传统射线层析无法反演得到的中波数速度成分,为FWI提供了高精度宏观速度模型,有效避免了周波跳跃现象;利用基于相位匹配的互相关目标泛函取代L₂范数求解梯度,降低了反演对低频数据的依赖,有效解决了FWI海量计算难题;利用伪保守波动方程形成自伴随的正演算子,大幅度提升了基于伴随状态法的梯度计算能力,增强了反演对陆地数据的适应性,实现了陆地资料的FWI高分辨率速度建模能力。     

高精度速度建模和高斯射线束深度偏移技术在渤海地区的应用

为解决渤海地区地震勘探中存在的次生断层发育区、高陡构造区、局部速度异常区和潜山内幕等复杂构造区域的地震成像问题,提出了一种以高精度速度建模为基础,应用高斯射线束深度偏移改善复杂构造成像质量的技术方法。高精度速度建模是配合倾斜横向各向同性(TTI)速度模型,利用高精度层析反演技术得到较准确的速度模型。高斯射线束偏移方法是弹性动力学方程集中于射线附近的高频渐近时间调和解,它克服了标准射线方法在焦散面附近振幅急剧、不固定变化的缺点,在复杂构造区也能保证正常响应。实际资料处理表明,两种技术在渤海地区的联合应用改善了高陡构造和复杂断裂的成像质量,有效提高了地震资料的品质。     

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。     

地质构造约束高斯束层析反演方法与应用

高斯束层析介于射线类层析和波动方程类层析之间,兼具了计算效率高和过程稳定的优势,是速度建模的一种重要手段。但是,常规高斯束层析灵敏度矩阵建立在射线的基础上,不能遍历整个模型,求解过程不收敛。为此,建立了高斯束层析反演的完整流程,给出了高斯束层析灵敏核函数的构建方法,并且为了使层析反演过程趋于稳定且快速收敛,提出了将地质构造反射界面的倾角场和反射点的位置信息融入高斯光滑矩阵对高斯束层析矩阵进行正则化的方法。理论模型和实际地震资料测试结果验证了方法的可行性和有效性。     

基于束偏移的地层倾角约束网格层析建模

研究区深层构造复杂、缺少足够的地质信息及钻井资料、基于沿层层析无法建立准确速度模型。为了改善该区断块成像精度,进而落实构造圈闭,应用Tomogui叠前深度域网格层析速度建模和高斯束偏移成像。首先利用CVI(约束速度反演)方法获得平滑并符合地质特征的初始速度模型,进行高斯束体偏移;利用四维去噪技术优化处理成像道集,提高道集信噪比;在此基础上,直接进行基于道集数据驱动的网格层析反演,并利用地层倾角场约束网格层析反演过程。通过高斯束偏移与网格层析速度更新、迭代,采用深度域高斯束偏移成像明显改善了成像效果,查明了该区的断裂展布特征,断块型圈闭得到落实。     

反射波层析反演速度建模方法

我国油气地震勘探目标逐渐转向小尺度(薄互层)岩性油气藏,油气地震勘探技术也逐渐向单点高密度、宽带、宽方位("两宽一高")地震勘探方向转变。"两宽一高"的地震数据采集为宽带波阻抗成像提供了数据基础,精确的背景(偏移)速度建模是宽带波阻抗成像必不可少的环节。在实际应用中,反射波层析反演是主要的宏观速度建模技术,典型的方法如成像道集层析或立体层析等,但它们在反演精度及计算效率方面仍存在不足之处。在数据域中,反射波时差的精确测量仍然是一个颇具挑战性的问题。为解决这一难题,从叠前地震数据的稀疏表达与特征分解出发,利用特征波场分解和包络走时定义准则,提取叠前地震数据的运动学信息,并构造了特征数据体(包含地震波的斜率、走时及子波波形)。通过分析特征波在地下的聚焦特性,提出了一种反射波残差(时差或者地下偏移距)的自动测量方法,避免了地震波振幅对反射波运动学信息拟合的影响。基于反射波残差,提出了一种特征波反射层析反演(characteristic reflection inversion,简记为CRI)方法,通过极小化反射波时差或地下偏移距实现背景速度反演。理论分析可知:反射波时差测量方法仅适用于二维模型,而地下偏移距测量方法可以适用于二维和三维模型,因而其适用性更广。在数值计算方面,反射波残差目标泛函的梯度可以用波动理论计算,也可以用射线理论近似。出于计算效率的考虑,利用射线理论计算泛函梯度并结合梯度去噪方法,实现低波数的速度更新。数值实验表明:该方法无需长偏移距观测数据或低频信息,对初始模型依赖性低、计算效率高,且整个反演流程可以实现全自动化,可以为后续的宽波数带速度建模提供较为可靠的低波数背景速度模型。     

共聚焦点层析速度建模方法

讨论了基于双聚焦成像理论的层析速度反演方法的基本原理，利用该反演方法实现成像速度模型的迭代更新，使最终模型速度更接近于实际地层速度。由双聚焦成像产生的共聚焦点（CFP）道集是一个部分偏移过的道集，借助于反射层析思想，利用逆时聚焦算子和共聚焦点响应两者之问的时移，通过算子的更新来反演地层速度的更新量。该方法用向量参数化来描述速度模型，用摄动法来更新模型参数，因此提高了计算的稳定性。利用大庆油田的模型数据和胜利油田的实际地震数据对该方法进行了验证。结果表明，用该方法得到的速度模型进行叠前深度偏移，成像效果得到了改善。     

地震层析速度建模方法研究现状

本文对现阶段的层析建模方法进行了综合阐述和评价,对比方法的优缺点和实用性。常规射线层析理论实用化成熟但是精度受限,波动层析反演精度更高但计算量大。实际生产中,要针对不同的工区特点,选择合适的速度建模方法,获得精确地速度场,提高成像质量。     

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。     

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。     

偏移速度分析与建模方法综述

叠前深度偏移是复杂地质体成像的有力工具，其成像的质量主要取决于所用速度深度模型的精度。从不同出发点对各种求取速度的方法进行了分类和分析比较，讨论了影响速度精度的因素及处理参数的选择，最后从初始模型的建立、模型的更新修正及模型的优化等方面提出了进行速度分析与建模的思路。     

叠前深度偏移层析反演速度模型建立及应用

叠前深度偏移技术是目前解决复杂地质构造精确成像问题的重要手段,其成像效果取决于深度域速度模型的准确与否.通常采用的沿层构造解释速度建模方法在构造特别复杂、层位解释不合理时往往得不到准确的速度模型,因此研究了层析反演更新深度域速度模型的建立方法.该方法可利用偏移成像数据计算剩余误差曲线和地层倾角信息,迭代更新反射层的位置和形态,最终获取准确的速度模型.应用实例表明,层析反演速度建模技术是可行的.     

基于高斯束偏移的鬼波压制

对于海洋地震数据,鬼波严重干扰了一次波,导致分辨率下降,甚至会产生虚假同相轴。本文首先给出共炮点道集高斯束偏移算法;然后在偏移公式中加入炮点和接收点的鬼波补偿算子,并研究稳定求解的方法,以达到消除鬼波影响的目的;最后通过数值试验验证了方法的可行性和准确性。结果表明,鬼波压制后的一次波偏移剖面同相轴连续性增强,分辨率提高,有利于后续的解释和反演。     

网格层析速度建模方法在潜山勘探中的应用

针对潜山复杂构造地区地震资料速度建模技术进行了深入的研究。在常规的垂向和沿层速度建模基础上,应用了网格层析反演速度建模技术,求得了准确偏移速度模型,最终通过Kirchhoff叠前深度偏移取得了理想的成像效果,为潜山勘探做出了重要贡献。     

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。     

井震联合网格层析各向异性速度建模研究及应用

各向异性速度场及参数场的建立是各向异性叠前深度偏移技术在地震资料处理过程中取得成功的关键环节。井震联合求取各向异性参数是目前地震资料处理时常用的方法之一,但常规井震联合法通过对比地层厚度来求取各向异性参数,计算精度较低,达不到地质要求。将网格层析技术应用于三维VTI介质井震联合各向异性速度建模中,沿射线路径同时更新每个网格点的各向异性速度和参数,并通过多次迭代进一步提高速度模型的精度。应用结果表明,相较于常规井震联合法,基于网格层析的井震联合法能大幅提高各向异性速度场和参数场的计算精度,增强深度偏移结果与测井资料的吻合度,并且使得共成像点道集的远偏移距更加平直,为叠前反演提供更丰富的远偏移距信息,同时还能有效改善局部成像效果。     

地下局部角度域高斯束偏移成像

针对克希霍夫偏移无法适用于复杂构造、偏移距域偏移存在偏移假象及保幅性差的问题,本文研究了一种高效的地下局部角度域高斯束偏移方法。与常规地面偏移距域克希霍夫偏移采用地面炮检点射线追踪及走时计算不同,该方法采用地下成像点向地面进行射线追踪及走时计算,同时获得炮检点所对应地下成像点的反射角,再结合射线束偏移方法,该方法综合了射线偏移高效、高斯束偏移高精度、地下角度域成像高保幅保真的特点。模型及实际数据应用表明,该方法成像效果明显优于常规偏移距域克希霍夫成像。此外,不同于克希霍夫偏移距域偏移道集,其角度域道集为地下真共反射角道集,反应了观测系统与地下构造形态两方面的共同影响,具有更高的保幅保真度,更加适用于叠前AVA分析。