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。     

面向高陡构造的黏声棱柱波逆时偏移

由于棱柱波往往包含了很多从一次波中无法获取的高陡构造信息,因此人们利用棱柱波改善高陡构造的照明和成像效果。但地下介质的黏弹性导致地震波能量衰减,引起地下反射界面的弱振幅成像和错位,严重影响棱柱波成像精度。为此,提出了一种面向高陡构造的黏声棱柱波RTM方法,推导了Q补偿的棱柱波正向延拓算子与逆时延拓的伴随算子,并沿着棱柱波的传播方向对Q衰减进行补偿。通过两个典型高陡构造模型试算证明：①黏声棱柱波RTM对高陡构造的成像精度高于黏声RTM、声波棱柱波RTM,成像结果的能量更均衡、分辨率更高,但会牺牲低角度构造的成像分辨率,因此需要联合黏声RTM和声波棱柱波RTM成像结果分析与解释地下构造;②黏声棱柱波RTM的计算时间约为黏声RTM的两倍,且因无法同时重构多个波场值,因此保存波场值需要大量的内存。     

平面波优化差分算子弹性波逆时偏移

弹性波逆时偏移基于双程波动方程理论,不受倾角限制,对复杂模型具有较强的适应性,但高额的计算量和内存占用是其用于巨量地震资料处理的主要瓶颈。为此,推导了一种基于平面波优化的等效交错网格弹性波逆时偏移成像方法,通过优化差分系数降低正演波场的频散误差,达到使用低阶优化差分算子替代高阶传统差分算子、降低计算量的目的。在内存需求方面,采用二阶位移弹性波方程,避免了中间变量的出现,且引入了有效边界存储的策略,只利用边界附近区域的部分波场值控制逆时偏移的波场存储方式。模型测试表明：该方法6、10阶空间差分算子逆时偏移结果成像精度分别相当于10、18阶传统方法,有效节约了计算成本;相比于常规弹性波逆时偏移的波场存储方式,有效边界存储在增加部分计算量的前提下,能节约大量内存占用,且使用的差分算子长度越短,内存占用也越少。     

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。     

TTI介质一阶qP波稳定方程波场数值模拟及逆时偏移

相比于各向异性介质弹性波波动方程,利用声学近似的各向异性介质qP波方程进行波场数值模拟及逆时偏移更具优势。常规的声学近似方法往往会造成非均匀TTI介质中倾角剧变区域出现数值不稳定。为此,基于精确的TTI介质qP-qSV波耦合频散关系,首先引入一个各向异性控制参数σ,推导了新的TTI介质二阶qP波稳定方程,并通过引入波场的伪速度分量,将其转换为等价的一阶应力-速度形式波动方程。然后,利用优化的最小二乘交错网格高阶有限差分(LS-SGFD)方法数值求解TTI介质一阶qP波稳定方程,构建波场延拓算子,实现了精确的各向异性介质波场模拟及逆时偏移成像。模型试算结果表明,TTI介质一阶qP波方程能够稳定地模拟qP波的波场传播特征,利用优化的LS-SGFD方法能够有效地提高波场模拟的精度,进一步可以改善偏移成像质量。     

hartley变换法弹性波逆时偏移

利用快速Ｈａｒｔｌｅｙ变换较快速傅氏变换有更高的计算效益这一特点，本文给出了一种基于Ｈａｒｔｌｅｙ变换的弹性波逆时偏移算法。该方法与其它逆时偏移算法相比，具有速度快、省内存等优点，并在对位移场（ｕ）成像的同时，能方便地给出体变系数（θ）及协变系数（ｓ）的成像结果。模型试算的结果表明，该方法是可行的。     

平面波最小二乘逆时偏移方法的优化

基于平面波编码的最小二乘逆时偏移(PLSRTM)具有较高的计算效率,而且能够通过降低超道集之间的相干性压制串扰噪声,但其成像结果中存在偏移假象,影响了最终的成像精度和收敛速度。为此,对平面波最小二乘逆时偏移方法进行了优化,利用局部倾角获取构造信息计算构造导向滤波算子,并将其作为正则化算子引入平面波最小二乘逆时偏移,在不影响构造信息的前提下,压制每次迭代梯度的偏移假象,从而提高观测数据与计算数据的匹配程度,最终达到加快收敛速度和提高成像精度的目的。二维简单模型和HESS模型数据试算结果表明:该方法可以在提高计算效率的同时压制串扰噪声,消除偏移假象,加快收敛速度,提高复杂构造的成像精度。     

伪深度域交错网格逆时偏移成像方法及并行优化

基于声波方程的逆时偏移作为现阶段最主要成像手段之一,主要受限于计算机运算速度及内存占用。为减少模型网格数以提高计算效率和减少计算存储占用量,将曲坐标变换引入到正演及逆时偏移中,推导了伪深度域一阶声波方程及其离散形式,并给出了对应带PML吸收边界的离散方程。进一步,通过C++AMP并行架构实现了相应正演及逆时偏移算法优化,在减少内存占用的基础上还极大地提升了计算效率。最后,通过模型试算验证了算法及并行架构的正确性及高效性。     

弹性波各向异性高斯束逆时偏移

弹性波高斯束逆时偏移是一种兼具计算效率和成像精度的多分量地震成像算法,具有面向目标成像的能力,但目前研究主要集中在声波各向同性、各向异性和弹性波各向同性介质,有关弹性波各向异性介质的研究较少.首先,基于地震波矢量特性,在震源点和检波点分别采用P波和S波进行射线追踪,发展了一种基于相速度的各向异性弹性波射线追踪算法,该算...     

一种分离纵横波的方法

分离纵横波有多种方法,比较常用的是τ-p变换法。一般认为纵波和转换横波在τ-p域彼此是近于分离的,无大的重叠区, 因而可采用一刀切的办法分离这两种波。实践说明,这两种波的斜率值在一个很大的范围内是难以分离的,不好一刀切。我们认为按纵波或横波的轨迹进行切除,可以较好地解决这个问题。文中给出了轨迹跟踪切除法分离纵横波的原理,以及记录道距、变换间隔和随机噪声对分离效果的影响。理论模型和实际资料试验结果说明,当变换间隔dp=5.4×10~(-6)不变时,对同样排列长度,道距dx缩小一倍(道数增加一倍),假频明显减少,分离效果好;当道距dx不变时,变换间隔dp减小一倍,假频消失;分离效果更好。可见,减小dx和dp,都会改善分离的效果;随机噪音不影响分离效果。     

一种新的波场分离方法

把相互干涉的波场分开，是ＶＳＰ数据处理的关键。本文根据地震波的传播方向及偏振特性，首先在频率域提取地层参数，然后在时间域加以波场分离，收到了较好的效果。     

基于波长平滑算子的逆时偏移回转波假象去除方法

基于相关成像条件的常规逆时偏移（RTM）不仅会产生低频假象,而且在强速度梯度带会导致通过简单叠后拉普拉斯滤波手段不能去除的回转波假象。本文引入上、下行波分离成像条件,分析得知RTM中回转波假象的产生是缘于强速度梯度带处震源波场上行波与检波点波场下行波的互相关。为了消除该假象且兼顾计算效率,提出一种基于波长平滑算子的回转波假象去除方法。该方法考虑了地震波长因素,通过对速度模型进行波长内平滑,使波场在强速度梯度处的传播特征更接近于真实速度中的波场传播特性。数值试算结果表明,该波长平滑算法能很好地压制RTM中的回转波假象,可在经典的RTM成像框架下进行高效的成像。     

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。     

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。     

基于卷积神经网络的倾角域弹性波逆时偏移噪声压制方法

相比传统的声波逆时偏移方法,弹性波逆时偏移(ERTM)可以提供更多地下结构的物理信息,然而其偏移中的串扰噪声及各种非物理噪声严重降低了成像质量。为了获得更高分辨率的地震成像,介绍了一种在ERTM生成的倾角域成像道集上使用卷积神经网络(CNN)估计叠加孔径,实现稳相叠加从而压制偏移噪声的方法。该方法通过在倾角域识别主要的反射波能量,剔除对成像贡献不大的部分,从而压制了偏移中的各种噪声,提高了ERTM成像质量。CNN是一个端到端的深度学习过程,一旦网络经过训练得到适合权系数和偏置,可以替代人工实现自动拾取。BGP盐丘模型数据和SEG起伏地表模型数据测试结果表明:利用CNN实现自动拾取的算法在只对少量道集拾取并作为标签数据,对神经网络训练后,可较好实现海量道集的自动拾取。基于CNN的倾角域弹性波逆时偏移噪声压制方法效果好、效率高。     

一种消除地滚波的方法

调幅和调频波运动构成反射波地震勘探的地滚波噪音,于是,可以应用一维线性调频匹配滤波来消除趣滚波.这种滤波在地滚波频率区间内、外可有效地使地滚波能量衰减而不损害信号子波。当地震反射与地滚波频带重叠时,这种新滤波方法比常规频率滤波和多道滤波消除地滚波更有效而不影响地震数据的垂直分辨率。     

伪深度域弹性波有限差分数值模拟及逆时偏移

有限差分法地震波场外推通常基于笛卡尔坐标系,当地下介质速度差异很大时,会导致波场的局部过采样现象,增加计算量。为此,将伪深度域的思想引入到弹性波有限差分数值模拟。首先通过坐标转换的链式法则,推导了深度域到伪深度域的坐标映射关系,获得了伪深度域下的弹性波方程（PDD-EWE）,在保证精度的前提下,在伪深度域进行波场外推能减少大量内存占用;引入变长度差分算子,即在一定的误差范围内,根据速度的不同设计了不同长度的差分算子。模型测试结果表明,与常规深度域方法相比,伪深度域变长度差分算子弹性波正演模拟和成像算法在保证精度的前提下,既能减少内存占用又能提高计算效率。     

弹性波联合叠前逆时偏移数值试验

与常规纵波地震资料相比,多波多分量地震资料含有更为丰富的弹性波场信息,因此,研究多波多分量弹性波场的逆时成像方法可以更好地挖掘其潜在的应用价值。从非均匀各向异性介质弹性波波动方程出发,尝试从弹性波正演过程来计算纵波/准纵波初至走时,并以此走时作为弹性波联合叠前逆时成像值的筛选条件;同时给出了具体的逆时成像原理和计算步骤,并引入基于散度和旋度的纯纵、横波的波场分离算子,最终实现了弹性波波场中混合波场、纯纵波和纯横波(转换波)波场的联合逆时成像。均匀弹性介质模型算例验证了所提出的走时计算方法的准确性和有效性;各向异性弹性介质模型的数值模拟试验结果表明,所给出的弹性波联合叠前逆时成像方法能够考虑介质岩性和构造特征的复杂变化,获得符合理论和实际地质情况的成像结果。