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。     

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...     

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。     

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。     

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介质弹性波随机边界逆时偏移的实现

从TTI介质弹性波波动方程出发,推导出逆时偏移高阶有限差分算子,应用完全匹配层(PML)吸收边界条件压制边界反射,通过高阶有限差分与通量传输校正(flux-corrected transport,FCT)方法压制网格频散,建立起常规的TTI介质弹性波有限差分逆时偏移流程。在此基础上针对逆时偏移存储量大的问题,采用计算换存储的思路,引入随机边界条件有效减少存储空间,给出了便于实际应用的TTI介质弹性波随机边界逆时偏移方法实现流程。最后采用传统的拉普拉斯滤波方法压制低频成像噪声。多层模型和逆掩断层模型试算结果表明,随机边界逆时偏移流程与常规有限差分逆时偏移流程成像界面位置一致,只是存在少量可以忽略的随机噪声,证明了该方法的正确性与有效性。     

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。     

基于P/S波解耦和上下行波分离的二维VTI介质弹性波逆时偏移

VTI介质弹性逆时偏移可以有效地揭示地下地层结构,是当前流行的成像方法之一。首先构建VTI介质下的Christoffel方程,对该方程进行特征分析得到VTI介质下P波和S波的极化方向向量。根据Helmholtz分解原理,将各向异性弹性波场投影到P/S波极化方向矢量上,得到VTI介质下向量P/S波波场分离公式。然后通过一阶泰勒展开式对P/S波分离公式中的归一化项进行近似,得到一种高效且适用于任意复杂介质的各向异性P/S波解耦方法,并应用于弹性波逆时偏移。此外,低频噪声和成像假象严重干扰了逆时偏移的成像质量,前者由同路径波场成像造成,后者由于炮点上行波与检波点下行波相关形成。为此,将上下行波分离成像条件引入VTI弹性波逆时偏移成像,提出一套结合各向异性P/S波模式分离技术和上下行波分离的成像流程,有效地压制了成像中的低频噪声和串扰假象,提高了成像质量。最后,简单和复杂模型的成像结果均验证了方法的有效性。     

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。     

各向异性介质中弹性波逆时偏移技术的研究现状与展望

基于矢量波动理论的多波地震技术在解决各向异性地层的精确勘探方面具有理论基础优势,纵、横波深度域成像是多波地震资料处理的关键之一,多分量联合逆时偏移是实现纵、横波深度域成像的重要方法之一。总结了横向各向同性(TI)介质中弹性波逆时偏移技术的研究现状,重点分析了弹性波延拓和纵、横波成像中各个环节的实现思路与存在的主要问题,在此基础上探讨了该领域未来的研究方向。TI介质中弹性波方程逆时偏移领域重点技术主要包括:三分量地震数据之间的频谱一致性处理技术、各向异性随机边界构建技术、各向异性逆时偏移的噪声压制技术、数据驱动的TI介质中的纵、横波解耦技术、更准确的纵、横波传播方向求取技术和横波三叉区的处理与成像技术等。     

弹性波逆时偏移的角度域共成像点道集提取方法

对于多分量地震勘探,由于介质中纵、横波的耦合作用,多波角道集存在能量串扰和低波数噪声干扰等问题。针对横波Poynting矢量构建过程中存在的应力串扰问题,基于解耦延拓方程及伪横波应力构建方法,对质点振动速度和应力进行解耦,实现了无能量串扰的纵波和横波Poynting矢量构建;在基于Poynting矢量提取PP波反射角和PS波反射角的基础上,提出了基于弹性逆时偏移的PP波和PS波角道集提取方法;针对PP波角度域共成像点道集存在的低波数噪声干扰问题,提出了角度域共成像点道集的角度衰减叠加策略,提高了偏移成像精度。应用模型数据验证了方法的正确性。     

基于正反波场对比的逆时偏移假象分析

本文从逆时偏移成像原理出发,利用高阶交错网格有限差分法求解波动方程实现正、反向波场外推。对不同接收方向、不同排列长度及不同道间距所接收的地震数据做反向外推后与正向波场进行对比,分析正、反向波场存在差异的原因,进一步分析不同方向接收的地震数据逆时偏移假象的成因。通过对模型数据结果的分析认为：在逆时偏移过程中由于接收数据的不完整使得反向外推过程中产生新的波场,从而在偏移剖面中形成假象,这类假象可通过多炮叠加来消除;排列长度对逆时偏移成像的影响远大于道间距。     

OBN资料二次定位质量监控方法

OBN地震采集需要把检波器布置到海底,但由于复杂的海洋环境影响,OBN节点在海底实际着床位置通常偏离设计位置,需要重新定位.目前,已经发展出多种海底地震检波点二次定位方法,但方法的提出者重点关注的是各种二次定位方法的原理以及应用效果,关于在实际应用中如何做好质量监控鲜有系统性描述.为此,在等效速度法二次定位的基础上,分...     

弹性多波高斯束逆时偏移方法

近年来,我国部分老油区勘探开发难度日益增大,勘探目标逐渐转向裂缝油气藏和岩性油气藏等,研究弹性多波理论下的叠前深度偏移算法至关重要。根据高斯束偏移的高效性和逆时偏移的高精度,将弹性多波逆时偏移的实现思想应用于高斯束叠前深度偏移中,研究了一种弹性多波高斯束逆时偏移方法。在射线中心坐标系下,以二维弹性波KirchhoffHelmholtz积分为基础,根据多分量地震数据的矢量地震波场传播特征,利用弹性动力学高斯束表征的格林张量推导了弹性波波场正、反向延拓公式和相应的成像公式,并针对转换波的极性反转问题,提出了一种根据入射波入射角的正、负引入符号函数的校正方法。模型和实际资料试算结果验证了该方法的正确性和适用性。     

VSP资料局部逆时偏移方法研究

VSP资料偏移成像处理中,速度模型精度对偏移成像(特别是逆时偏移)质量有着较大的影响。针对这一问题,研究了不受上覆复杂构造影响的VSP资料局部逆时偏移方法。方法的关键点是直达波旅行时重构技术——基于最浅到最深检波器深度范围内局部速度模型和拾取的直达波初至时间重构出直达波的旅行时场。利用重构的直达波旅行时场,进行基于激发时间成像条件的逆时偏移成像。VSP资料局部逆时偏移成像更靠近目标层,可同时避开最浅检波器之上构造的影响和炮点静校正问题,从而在直达波旅行时可重构的区域内取得更高的VSP成像质量和成像效率。理论模型和实际数据试验结果表明,即使在速度模型不太准确的情况下,该方法依然能够取得比传统VSP逆时偏移更优的成像质量。     

基于最佳平方逼近的TTI介质解耦qP波与qSV波逆时偏移

在实际地震资料处理中,若忽略各向异性影响、TTI介质对称轴倾角变化,会造成目标体成像位置偏差,甚至由焦散问题造成振幅不均衡。传统TI介质耦合拟声波方程正演模拟与逆时偏移存在伪横波干扰,且在各向异性参数ε<δ时数值模拟不稳定。为此,借鉴前人经验,首先使用最佳平方逼近（OQA）近似VTI介质精确相速度公式,分别得到较高精度的近似qP波、qSV波相速度公式。然后从近似相速度公式出发,推导了二维TTI介质解耦qP波、qSV波波动方程。为实现高效、稳定的数值模拟,使用有限差分-伪谱混合法求解波动方程。最终,建立了高精度、高效率、稳定的TTI介质正演模拟与逆时偏移成像算法。数值模拟实验表明,所提方法可实现复杂TTI介质偏移成像。     

大面积三维转换波地震资料静校正处理技术

中国西部LNS地区三维超大面积转换波地震资料信噪比低、静校正问题突出,严重影响了超深层碳酸盐岩储层的预测。针对这一难题提出了一套三维低信噪比转换波地震资料静校正处理方法:直接应用纵波炮点静校正量作为转换波炮点静校正量;对于转换波接收点校正量的计算,首先通过比例系数法求取初始接收点校正量,然后利用常规地表一致性剩余静校正方法求取短波长校正量,最后采用基于共接收点叠加的趋势面方法消除残留校正量。实际转换波地震资料处理结果表明,该方法大幅提高了转换波资料的成像质量,为后续的地震资料解释和油藏描述奠定了良好的资料基础。     

基于多卡GPU集群的多次波逆时偏移成像技术

相对于常规逆时偏移,多次波逆时偏移成像技术具有更高的成像精度。在分析多次波逆时偏移成像原理和条件的基础上,对多次波逆时偏移成像中的多次波预测、波场延拓等步骤的实现过程进行了研究。在此基础上,利用Sigsbee2B地质模型,应用基于反馈环理论的自由界面多次波衰减方法预测得到纯多次波炮集,实现了基于多卡GPU集群的多次波逆时偏移成像处理。处理结果显示,多次波逆时偏移的中浅层成像清晰,构造的成像精度明显高于常规逆时偏移。多卡GPU集群的应用可显著提高多次波逆时偏移的计算速度和效率,使得基于地震大数据体进行多次波逆时偏移成像处理成为可能。     

基于最优输运原理的陆上单分量资料弹性波全波形反演

陆上地震单分量地震数据只包含纵波信息,没有横波信号。声波全波形反演是最常用的利用纵波数据反演地下纵波速度、密度的方法,但忽略了单分量资料的弹性AVO特征和转换纵波的存在。为此,基于弹性介质假设推导了伪压力弹性波方程,该方程数值模拟结果仍为标量波信号,但具备弹性AVO特征和转换纵波信息,能够指示横波速度的变化。在此基础上构建了利用纵波数据进行弹性参数全波形反演的理论框架。由于全波形反演的高度非线性,准确的初始速度建模尤为重要,引入基于最优输运理论的二次Wasserstein距离（W₂范数）,在不增加计算量的前提下优化了目标函数的凸性,克服了周期性跳跃导致的局部极值问题。在此基础上,再进行常规的基于L₂范数反演,克服了对初始模型的依赖。应用重采样的Marmousi模型验证了该方法仅用纵波数据反演纵、横波速度的有效性,以及避免周期性跳跃方面的优势。将该方法应用于中国东部M工区的实际地震资料,验证了该方法的实用性和稳定性。