二维合成数据的真振幅偏移

真振幅偏移(TA)法也就是克希霍夫加权差分叠加法,利用这种方法能估计复杂的角相关反射系数,这种反射系数在AVO反演中非常重要。利用叠前或叠后克希霍夫偏移及快速格林函数计算程序就可实现真振幅偏移。本文,我们用含超临界角反射(复杂反射系数)的焦散线的单炮共炮检距合成地震记录作验证。真振幅偏移数据的振幅与理论反射系数之间的比较结果表明,角相关反射系数的估计是正确的。     

相对振幅保持的转换波叠前时间偏移方法研究

 振幅保持的转换波叠前偏移不但能使构造准确成像，而且还可为AVO分析提供更多可靠信息。本文以纵波的单程波方程为基础，给出了转换波的单程波方程。根据反褶积成像条件，利用Kirchhoff Helmholtz积分推导出转换波的共炮保幅叠前时间偏移公式。由于最后反演积分的结果是体现反射系数的信息，所以又导出了转换波乘积型成像条件的共角度道集的偏移公式，这样使偏移后道集的振幅峰值成为入射角的函数，同时也大大提高了计算的稳定性。理论模型试算证明，无论是水平层还是倾斜层，应用振幅保持的转换波叠前时间偏移都能使偏移后的振幅峰值比较真实地反映原始反射系数的大小。     

横向二阶导数TV正则化三维反射系数反演

三维反射系数数据体一般采用逐道(或逐线)稀疏反演的方式获得，但由于道与道(或线与线)之间缺乏联系使三维反射系数横向连续性不佳而产生抖动假象。为了全方位压制抖动假象，在反演目标函数中加入合成数据三维空间中的横向二阶导数全变分(Total Variation, TV)约束项提高反演结果的空间连续性，进而将常规的逐道L₁范数正则化反演目标函数扩展为三维反演形式。但时间—空间域三维反演目标函数中存在三维卷积运算而难以直接进行优化求解，因此在分裂Bregman优化框架下将该三维反演目标函数转化到频率—波数域实现了快速求解。合成数据实验及实际数据处理结果表明，该反演方法不仅可以高效地获得三维反射系数数据体，而且能显著改善易被抖动假象掩盖的小构造和薄层的成像效果。     

Geophysicsal Prospeting,1990,No7论文文摘

地震数据的强化偏移 PHILIP M.CARRION 本文讨论使用绕射层析成像技术作为偏移剖面振幅(反射系数)校正的“修理工具”的所谓“强化偏移”。如同任一线性化过程情况一样,绕射层析成像要知道初始模型。文中假设把初始模型看作是偏移后的图象。可以证明将绕射层析成像用于数据剩余部分改善了偏移图象的振幅。偏移被重新定义为波前成组分布(反射界面)的重建,而反演处理则为偏移后图象的层析成像校正。标准的和连续垂直电测探的数字模拟 C.E.MOLANO等垂直电测深(YES)的解析解已普遍用于地质与地貌情况非常简单地区的地下水勘探和地下水质量     

绕射叠加偏移中的多次波加权

3D叠前绕射叠加偏移(常常称为克希霍夫偏移/反演)法在地震成像中起着重要作用。除了估算任意弯曲反射面的位置以及估算随角度变化的反射系数外,该法也可以提供镜像反射射线的运动学及动力学     

裂缝性介质中qP波反射系数的多方位角模拟和反演

本文提出了一种在两种各向异性介质的交界面上,qP波反射系数的多方位角准确模拟和反演方法。该方法可用于至少有一个对称面平行于交界面(即单斜或高阶对称面)的介质。为说明方法,我们在一个分隔各向同性介质(代表密封岩)和横向各向同性介质(代表具有垂向线状裂缝的储集岩)的交界面上计算了qP波的反射系数。正演模拟表明:不同方位角时,临界角的偏移距之差和裂缝密度成正比:裂缝密度越高,差越大。在本文的第二部分,我们运用全局优化方法(基因算法)反演了广角振幅随偏移(AVO)变化的合成数据。模型空间由一个具有水平对称轴的横向各向同性介质的质量密度和五个弹性参数组成(HTI介质),这种介质首先是用于表示裂缝性储集岩。就这一模型,我们发现,数据采集的三个方位角组合是反演振幅随偏移距变化/振幅随方位角变化(AVO/AVA)数据所必需的最小采集平面数,而且入射角需达到40°。更小的角度范围能得出只完美地拟合达到“最大”入射角数据的模型。我们假设各向同性的速度和密度已知,但除了地壳岩石的合理速度值和固体介质弹性稳定性的约束外,不用裂缝性岩石模型空间参数值的其他先验信息。在反演了模型空间参数后,我们计算了30个最佳模型和似然函数的统计,它们给出了AVO/AVA反演问题的不唯一性和质量方面的信息。     

Geophysical Prospecting NO.5,1992论文文摘

地震振幅随偏移距变化中含有弹性参数方面的信息。叠前振幅分析就是试图利用反射系数(入射角的函数)的变化来提取这种信息。通常采用近似公式来计算反射系数,而几何扩散随偏移距的变化和滞弹性衰减效应常常被忽略了。由于数据是作为偏移距的函数记录的,因而把入射角当作变量时的计算效率不高。本文提出了经过修改的近似公式,它可用于弹性反射系数、透射系数、几何扩散以及复旅行时(包括滞弹性衰减在内)的计算。对一维介质而言,综合运用这些近似公式可在偏移距坐标上计算出泰勒级数形式的地震反射振幅(P 波,S 波或转换波)。泰勒级数中的系数可以直接从介质参数中求出,而不需应用射线参数。对一次反射 P 波而言,利用动态射线追踪法计算出透射系数,反射系数,几何扩散和滞弹性衰减随偏移距的变化。透射系数随偏移距的变化较小,     

谱反演在地震属性解释中的应用

任何一个反射系数序列都可以分解成奇、偶分量,奇分量不利于检测薄层,而少量的偶分量可以提高薄层的分辨能力,谱反演的实质就是利用偶分量在厚度趋于零时的有效干涉提高地震资料的分辨率。谱反演是在谱分解的基础上,通过反演方法使频率域目标函数达到极小而反演出反射系数、薄层厚度,在没有噪声和地震子波已知的情况下,可以识别任意薄层,并精确地反演出反射系数值。其主要特点是只采用部分频谱资料就可反演稀疏反射系数或层厚。文中利用谱反演方法对大庆油田的三维地震数据体进行了反演,得到反射系数体,并用该反射系数体与给定的宽频带子波褶积,得到提高分辨率后的地震数据体,再对其进行地震属性分析。与常规资料的地震属性分析结果相比,应用谱反演方法可提高识别沉积相和小断层的能力。     

二维叠前偏移速度估计的最优化方法

偏移速度分析通常有手工和人机交互两种形式。后者是通过用不同的试验速度模型对地震数据进行偏移并检验成像的效果来实现的。我们可以将这个问题看成一个使确切定义的目标函数最小的最优化问题。在这个问题中,目标模型或图象是未知的,同时在产生合成地震记录中必须避开高密集运算,因此目标函数的选择是方法的关键所在。这里,我们用地震道的泛函(偏移数据本身)来确定一般期望目标函数。这样做的理由是偏移是一个包括消除绕射、使反射能量聚焦和压制随机噪声的内在光滑过程。我们主要采用偏移后反射波的横向一致性作为模型不吻合程度的量度。为寻找目标函数的全局极小,我们应用了三种最优化方法:(1)线性反演(LI)或梯度下降法;(2)遗传算法(GA);(3)最近研究出的号称运算速度很快的模拟退火法(SA)。我们发现,即使对于用偏移数据定义的目标函数,线性反演法对初始模型的选择仍是很敏感的。这表明目标函数是多峰的。模拟退火法和遗传算法都能获得良好的图像。但这些方法的运算量很大。好在我们通过样条参数化的选择减少了模型参数的数目,同时在克希霍夫偏移中采用快速旅行时码使算子在实际问题运算中易于控制。     

应用近似L0范数的稀疏脉冲反演

根据地下地层反射系数是稀疏的假设，本文提出一种新的波阻抗反演方法。首先将地震波阻抗反演中的目标函数表示为L₀范数约束下的基追踪问题，并用平滑函数近似表征L₀范数；然后将L₀范数约束下的基追踪问题转化为无约束最优化问题，并利用基于导数的最优化方法求解无约束优化问题，求取反射系数；最后计算得到波阻抗。模型和实际资料计算结果均表明该方法是可行的。     

采用遗传算法作基于模型的AVO反演

本文将振幅随偏移距变化的AVO反演纳入贝叶斯统计框架中。在这一框架之下,利用模型参数和物理正演生成合成数据,然后将这些合成数据与观测资料进行匹配,获得模型空间内的后验概率密度(PPD)函数。遗传算法(GA)利用定向随机搜索技术来估算PPD的形状。与传统的反演方法不一样,GA不依赖于初始模型的选择,所以很适合于AVO反演。 文中先对单层模型资料进行了AVO反演,这时的振幅仅来自同一反射同相轴。用GA估算其法向入射反射系数(R_0)和泊松比(△σ),即使在信噪比较低的情况下其结果也达到合适的精度。对比表明,GA反演所获结果比生产中常用的反射系数最小平方拟合结果更精确。 对于多层模型数据的AVO波形反演,文中进行了全部或部分叠前资料的反演。这种类型的反演估算出的速度、泊松比和密度绝对值是非唯一的。然而,通过采用简化近似方法,文中验证了经反演可以估算出R_0、声阻抗比值(△A)和反射系数梯度(G)。根据R_o、△A和G的GA估算值和输入数据起始时间处的速度、泊松比等估算结果,能生成反演后的模型。对海上资料应用这一过程,证实了根据反演后模型计算出的合成数据与输入资料的匹配满足精度要求。与附近井中的测井资料进行比较,表明GA反演可以得到P波声阻抗的低频趋向和高频趋向(地震分辨率带宽范围内)。     

最小二乘偏移研究现状及发展趋势

地震勘探的核心目标是尽可能定量地、精确地描述油气藏,地震波成像由定位反射(散射)点位置发展到当前的估计(角度)反射系数是地震勘探的核心需求。一般地,逆时偏移是复杂介质成像最精确的方法,最小二乘偏移成像是估计(角度)反射系数的理想选择。最小二乘偏移成像基于线性反演理论框架,理论上能够消除采集照明不佳的影响、均衡成像振幅以及提高成像分辨率。然而,该理论优势并没有被转化成预期的实用效果,最小二乘偏移技术的生产应用仍然处于试验探索阶段,不能大规模推广应用。在对国内外最小二乘偏移成像技术进行全面调研的基础上,介绍了该技术的方法原理,指明了该技术的理论优势,分析了数据域迭代反演算法和成像域非迭代反演算法两种最小二乘偏移成像技术的特点,认为最小二乘偏移成像技术至今尚未规模化应用于生产的原因在于:(1)背景速度的精度不能满足线性反演成像问题的假设条件;(2)Born近似正演算子不能很好地模拟实际观测数据中的一次反(散)射波;(3)噪声不满足高斯假设条件;(4)子波未知增加了模拟数据的误差;(5)计算量大等。最后指出,合理的数据匹配技巧、合适的正则化技术及近似计算Hessian逆矩阵是未来最小二乘偏移技术应用研究的方向,长期看应该将最小二乘偏移成像融入到全波形反演(FWI)中。     

角度相关反射率估算

本文提出了一种用最小二乘法由叠前地震反射数据求解角度相关反射系数问题的方法。在预先不了解地质构造或倾角的前提下,可以直接从叠前地震反射数据估算反射系数和反射角。两个解自然包括了l_2补偿:有限的数据采集时窗,震源和接收器的方向特性,几何扩散,传播损失,以及高频固有Q衰减。未补偿的反射率幅度误差包含非一次反射相干噪声(如多次波、面波等)、陡倾角空间假频、偏移速度误差和数据切除区域。在倾角达30°的情况下,该方法能有效地应用于合成数据和实际数据,并且该方法可以是AVO分析和叠前波阻抗反演的有效组成部分。 反射系数和反射角的求解方法如下所述。结合平面波反射单元和克希霍夫、瑞利Sommerfeld绕射理论,可以生成随角度变化的地震反射数据的正演模型。以这一正演模型为基础,将最小二乘法问题形式化,以估算随角度变化的反射系数,该反射系数是地下坐标和偏移距的函数。这一分析导出了两个联立正则方程,解该方程可得到反射系数和反射角,它们是记录地震数据的函数。文中用稳相近似分解了这些方程,用标准的高斯-牛顿梯度最优化方法来求解该反射系数方程,并且通过一个因子方法来近似反射系数方程,这一特定的因子法是物理上直观近似法。     

倾斜迭加域中利用反射波振幅的反演法

几乎所有的射线跟踪法都忽略地震波振幅的分析,而仅利用了可用信息的一半.本文所介绍的方法是一种射线跟踪成象和宽孔径反射波振幅变换相结合的方法. 首先把常规的X-T域的地震资料变换成截距时间τ和射线参数p的域,以恢复平面波响应.下一步是求出表示τ和(?)的函数的平面波反射系数序列。然后,在我们的反演方法中用二个任意选择的道的反射系数R(τ,p),来导出慢度—深度和密度—深度剖面.很明显:利用地震波振幅(在这种方法中,我们考虑声波情况)可使反演方法提高稳定性和精确性。在水平层状介质中,利用这种方法能分别恢复出速度和密度剖面.由于这种方法是利用了大偏移距资料,因此它可用于分別恢复出更大深度的速度和密度剖面。     

地震层析成像

层析成像(tomography)是积分几何的反问题。它有三个基本特征:①tomography是一个反问题,是从观测数据反演物理模型;②tomography必须通过积分把数据和模型联系起来,或者说,观测数据必须能够表示成物理模型的积分;③tomography必须有一簇曲线或者一簇曲面作为它的积分流形,tomography就是研究这些积分流形在什么条件下可以从函数在流形上的积分确定函数本身。 tomography可分为线性和非线性两类。tomography的线性与非线性的分类和积分方程的线性与非线性的分类相同。医学诊断中的CT技术属于线性tomography。地震勘探中的旅行时反演(层速度)属于非线性tomography。非线性tomography常常(在迭代之中)可简化成线性tomography来处理,因此线性tomography是理论和实际研究的重点。线性tomography是围绕Radon变换和反变换展开的。利用Fourier积分算子研究广义Radon变换及其反演,特别是利用Fourier积分算子微局部分析的理论反演被变换的函数的奇性(奇性反演),在理论和实际上都有巨大的潜在价值。偏移的目的是要反演波动方程系数的奇性(层速度的间断面)。但是,现在的偏移方法(波场延拓)是反演波动方程解的奇性。解的奇性与系数的奇性并没有明确的对应关系。广义Rodon变换及其奇性反演为反演波动方程系数的奇性(偏移)提供了一种新途径。     

偏移地震资料多角度、多尺度反演

目的层中一个界面的相关角反射系数和(在地表地震资料中所观测的)振幅随炮检距变化(AVO)效应之间的关系由许多因素所复杂化,正如Ostrander在其经典文章中所指出的那样(Geophysics,1984)。某些因素是“与反射有关的”(如薄层调谐、反射层弯曲),其它因素或是“与传播有关的”(如几何扩散、传播或滞弹性损失)或是“与采集有关的”(如震源一接收方位、地震检波器耦合)。只有考虑这些效应时,在某目的层中可以由AVA反演之前的正演模拟或分段处理成功地进行振幅随入射角变化(AVA)反演。在Delphi研究项目中,我们选择了后者。例如,通过把多分量海底测量值分解成P波和S波响应,接收器方位效应无疑被压制。此外,在偏移期间几何扩散效应被补偿。     

基于共炮偏移与谐波分解的AVO反演

 鉴于常规AVO反演在CMP道集中进行,从而不可避免地导致AVO分析的精度降低。Robert利用谐波分解法获得角度道集,更适合AVO反演。本文改进了谐波分解法提取角度道集的算法,并在此基础上形成了利用炮集数据进行AVO反演的整体思路,可以概括为：从炮集数据出发,利用单程波保幅偏移使振幅得以保真和归位;运用在炮集数据上抽取角度道集的谐波分解算法,获得入射角和反射系数的准确对应关系;借助于Aki和Richards［7］的近似式,进行密度及纵横波速度等AVO属性的反演。通过实际数据算例验证了本文方法反演精度明显高于常规AVO分析结果。     

从成像到反演:叠前深度偏移的理论、实践与发展

早期地震偏移的目标是通过寻找地下反射面的位置来落实井位。经过半个多世纪的发展,地震偏移技术日趋精深。特别是随着叠前深度偏移的广泛应用,地震偏移结果为解释人员进行精细的地质构造描述提供了较为可靠的资料。梳理并总结了叠前深度偏移的一些重要理论和应用现状,以及为满足生产需求所发展起来的一些方法和技术。从真振幅偏移理论出发,介绍了生产中常用的Kirchhoff偏移、射线束偏移和单程波偏移等叠前深度偏移方法,特别讨论了逆时偏移的理论和应用。介绍了逆时偏移研究中涉及的一些重要技术方法,如叠前道集输出、各向异性偏移、非弹性衰减补偿、组合炮记录偏移、成像中的鬼波补偿、多次波成像等等。讨论了最小二乘偏移的理论、方法以及其面临的主要困难,分析了偏移反褶积和最小二乘偏移的区别。全波形反演是近十年来勘探地球物理研究的热点,真振幅偏移理论可以作为联系成像与反演的纽带,全波形反演的算法核心仍然是基于反演的真振幅逆时偏移。对全波形反演的一些重要问题,如低频缺失、走时反演、反射波反演、多参数反演等方面进行了探讨,介绍了该领域所取得的一些新进展。自动化全波形反演大幅简化了处理流程、降低了工作成本、提高了成像精度。更重要的是,这一技术有助于反演出高精度的定量地质模型。     

层状介质AVO叠前反演

本文基于贝叶斯理论的框架,联合应用似然函数及先验随机约束信息进行AVO地震参数反演,所获取的反演参数是后验概率分布函数(PPDF)的最可能解。在反演中,假定噪声及模型参数是高斯分布的,采用岩石物理的研究方法及结果建立模型参数协方差矩阵以约束反演。反演采用非线性迭代的方法,不依赖初始模型的选择,反演的速度较快,适合于叠前AVO反演。在忽略了地震数据的带限特性所引起的动校正拉伸及调谐效应的影响后,对合成记录及实际资料进行AVO反演,得到了P波阻抗反射系数、S波阻抗反射系数及密度反射系数,进而计算其他岩性参数,为识别孔隙流体性质提供了新的手段。     

三维真振幅有限偏移距偏移

非零偏移距一次反射纵波可描绘成三维时间或深度偏移反射,以致偏移的波场振幅是与角度有关的反射系数的一种度量。最近提出的各种涉及加权绕射叠加的偏移/反演算法都是以Born或Kirchhoff近似法为基础的。本文提出一种三维Kirchhoff型叠前偏移法,该方法中待成象波场的一次反射是由零阶射线近似事先描绘的。因此,恢复与角度有关的反射系数的主要问题就变成了消除一次反射几何扩散因子的问题。为达到该目的而取的权函数不依赖于未知反射层,它能正确地恢复偏移图象中的震源脉冲,而不在乎所用的震源—检波器排列如何以及波场中是否出现焦散线。我们的权函数是用旁轴射线理论计算的,它比得上基于Beylkin行列式的反演积分函数。它们仅相差一个很容易解释的因子。