用于线性速度-深度函数的三维倾角时差算子

倾角时差(DMO)在地震资料标准处理程序中是很重要的一步,但它常常只适用于恒速介质。本文中,我们介绍了一种用于地层内部最简单的可变速度的 DMO 算子的解析式,即垂直方向是等梯度的。DMO 算子的推导分两步进行。第一步推导出线性速度函数 V(z)是恒定旅行时界面的方程,并证实了等时线可用 x、y 和 z 的四阶多项式来表示。这种界面在恒速度情况下可简化为众所周知的椭圆面,以及在震源-接收器重合情况下 Slotnick 所获得的球面波前。其次,我们以参数形式利用等时线方程推导了运动学和动力学零偏移距校正值。在高频极限内,加权因子可借助一种简单的几何扩展校正法来获得。我们的分析结果证实。DMO 算子是多值的、鞍形的算子,在横向测线剖面中有明显的倾角时差效应。但是,DMO 脉冲响应上的振幅分析和倾角分布证实,DMO 算子的最重要的作用主要集中在纵测线上一个很窄的地区内。另外,在恒梯度的情况下,可保持恒速 DMO 算子的一个主要特性,因为一旦已知正常时差时间 t_n,在小的和中等倾角处,DMO 算子与所用的速度函数无多大关系。     

共反射点时距方程与变速DMO

目前使用的常规DMO数据处理方法忽略了速度的影响,认为DMO处理对速度不像全偏移那样敏感。但实践证明,在某些情况下作DMO处理必须考虑速度的影响,否则会给地震成像带来严重的不良后果。本文从共反射点时距曲线方程出发,导出了类似于常速DMO公式的变速DMO公式(与Hale等称之的squeezingDMO相类似)。该方法是对常速DMO方法的一种修正,计算效率与常途DMO相当,但处理效果要好于常途DMO方法。理论与实际资料的处理结果表明,该方法对速度随深度变化地区的大倾角反射成像是十分有效的。     

三维时变倾斜时差校正的探讨

在中国东部的复式油气区,为了准确地确定断块和断层位置,唯有采用三维地震勘探,使用三维叠前偏移技术。鉴于叠前偏移处理的工作量太大,采用三维DMO技术是切实可行的。本文从理论上说明时空域的三维DMO算子和二维DMO算子是等价的。在CMP域作三维DMO是比较容易实现的。只需对每个CMP面元,按各自的炮检距方向,用二维DMO算法把校正数据送到附近有关的CMP道集面元中去。也就是说可用叠后偏移技术(零炮检距偏移)作叠前积分法的部分偏移,偏移速度为x/T_N(适用于均匀恒速介质)或为kx/T_N(适用于速度呈垂向变化地区);然后将每个面元内相同炮检距资料求和,即可作为DMO校正的结果。这种叠前部分偏移的DMO校正可以在动校正之后进行,也可在动校正之前进行。本文还按曲射线原理对动校前TVDMO的偏移速度系数_k值进行了理论计算,导出用多项式拟合的经验公式,从而进一步完善了TVDMO方法。     

3—D叠后地震资料多项式拟合提高信噪比和道内插

三维地震资料叠后提高信噪比和横测线方向道内插问题，目前在生产中还没有很到很好的解决。现在有些数据中心用二维多项式拟合提高信噪比模块对纵测线和横测线分两步进行处理的。本文应用多项式拟合理论直接在三维叠后地震资料上完成提高信噪比和横测线方向的道内插（通常横测线方向的道间距要比纵测线方向的道间距大一倍，需要进行道内插），用一步处理即可得到能应用于三维偏移的共深度点数据集。此法充分利用了三维地震资料的信息     

封一说明

左上：江汉三维交互地震处理系统是江汉石油管理局物探处在DECI作站5000／200和Aavance公司ProMAx平台上独立研究开发。该系统具有三参数速度分析、三维速度模型、带方位角三维迭加、三维DMO迭加、三维折射镜校正、三维剩余静较正、三维一步法偏移和三维迭前偏移等先进处理方法。     

用于3D DMO的一种滤波、延迟和扩展技术

倾角时差的计算需要沿着震源-接收器轴线扩展每一个输入道的振幅,再将结果叠加为一个3D零偏移距数据体。从计算时间上考虑,DMO算子的偏移距一旅行时(x—t)域积分过程是非常有效的,但是有算子假频化的缺点。利用时间轴对数变换迫使DMO算子为时间不变量的对数展开法,能够避免频率-波数(f-k)域中直接积分过程产生的算子假频化。本文将提出一种在x—logt域中用f-k法的去假频滤波器代替对数展开DMO校正的新技术。按照惯例,在f-k域中设计并应用了表示DMO算子的2D滤波器。新技术使用了一个用于单道输入/多道输出模式的2D褶积滤波器,每个单输入道必须通过几个ID滤波器才能产生该道的全部DMO响应。所得到的记录道能够在3D数据体内直接叠加。单道滤波器是采用一种将2D问题简化为ID问题的滤波器设计技术设计的,这些滤波器能被分解为代表DMO算子运动学和动力学特性的一个单纯的时间延迟和一个低通滤波器。低通滤波器避免了任何易发生的算子假频化。不同类型的低通滤波器可用来获得DMO算子的不同AVO特征。     

三维地震常速叠前偏移

三维常速叠前偏移可以等价地分解成两个独立部分；三维常速ＤＭＯ叠加，三维常速偏移。其中，三维常速ＤＭＯ叠加是根据给定的速度将炮检距空间的地震数据映射到ＤＭＯ速度空间，在消除地层倾角影响的ＤＭＯ速度处形成叠加能量。三维常速偏移是在每个ＤＭＯ速度数据体上独立地进行的，从而消作了反射点位置对速度的影响。     

具线性速度的横向各向同性介质中的倾角时差误差

Levin(1990)模拟了均匀横向各向同性介质之下倾斜平反射层产生的反射波在 CMP 道集内的时差。对于某些介质,如果各向异性的对称轴是垂向的,则据基于各向同性介质的倾角余弦校正的预测,就可求出叠加速度中的偏差。文中,我们再次用具垂向对称轴的横向各向同性模型做了类似的试验,但是介质的速度是随深度而呈线性变化的。与 Levin 所论相同的四种各向异性介质的研究结果表明,对于研究的所有速度梯度,倾角校正后的叠加速度与反射层倾角的关系特性,与相应的均匀介质的情况稍有不同。正如各向同性介质一样,非均匀横向各向同性介质中的旅行时,可用垂向速度等于非均匀介质垂向 rms 速度的均匀模型进行正确模拟。实际上,倾角时差校正(DMO)是建立在介质是均匀的或其速度是随深度变化的基础上的,但这两种情况都假设为各向同性。本文所研究的横向各向同性介质中,只有一种页岩-灰岩介质用基于各向同性的 v(z)DMO 不能在 CMP 内给出恰当的校正量。而对于这种页岩-灰岩介质,用常速 DMO 都偶尔可提供出优于 v(z)DMO 所提供的时差校正值。     

速度、零偏移距剖面和DMO处理

本文在回顾几种目前流行的DMO处理的基础上，论证了使用常规计算方法在常规CMP道集上就能实现对DMO处理的各项要求，其中包括倾斜界面条件下均方根速度近似值的确定和零偏移距剖面的构组。此外，本文还深入分析了CMP道集的时间方程，提出使用径向CMP道集数据计算均方根速度的近似值和地层倾角；使用横向CMP道集数据以一次动校求取零偏移距剖面，二次动校求取均方根速度近似值。模拟数据计算证明，这些方法的误差很小。     

炮点剖面中的倾角时差

所有已知的倾角时差(DMO)不是积分法算法需要在规则取样的固定偏移距剖面中选出地震资料。但是,文中介绍的倾角时差法能直接应用于炮点剖面记录,因此能处理那些在规则固定偏移距剖面中不能进行选择的资料。炮点倾角时差算子的定义与固定偏移距剖面的倾角时差算子是很相似。这两种算子在零偏移距面(即叠加面)上有相同投影的脉冲响应。因此,应用固定偏移距剖面中或炮点剖面中的倾角时差,都能提供同样的叠加剖面。倾角时差法可将炮点剖面变换成任何叠后偏移都能使用的零偏移距数据。炮点—DMO算子是属于空间变量和时间变量性的;因此直接应用算子在计算上是很昂贵的。但对时间和空间座标进行算换后,该算子则变成了时间不变量和空间不变量性质;所以倾角时差可作为傅氏域中的乘法进行有效的计算。因此,炮点倾角时差对于DMO处理后提高剩余速度分析的精度也是一种有用手段。野外数据实例说明,炮点剖面倾角时差法可用来产生叠加剖面,并与用Hale(1984)的固定偏移距剖面的倾角时差法获得的叠加剖面相似。     

局部剩余偏移与常速叠前偏移成像

如果需要将一个特定局部时空域中的地震反射波归位到它们的实际位置,则我们不必在整个时空域而只需在这个局部时空域对其进行偏移,同样能达到波场归位的目的。其差別仅是采用的速度不同而已.这样能大大地减小偏移的作用区域。采用这种局部偏移的方法进行常速叠前偏移结果的剩余速度偏移,可以完全消除叠前偏移剖面上由于速度变化引起的倾斜反射界面的错断现象。这样在进行叠前偏移时可采用较少的速度个数,减少叠前偏移的计算量。采用该方法作剩余速度偏移可以减少波场成像时的计算量,从而使得常速叠前偏移成为一种处理效果好、处理效率高的实用处理技术。     

利用波场延拓方法消除焦散影响

在复杂油气藏勘探中,由于上覆地层速度变化大,反射波出现焦散现象,因此与射线走时有关的叠加成像方法(NMO/Stack、NMO/DMO/Stack和Kirchhoff叠前深度偏移)在实际应用中难于对目的层准确地叠加成像.该文针对焦散问题,利用能适应横向变化的偏移算子将地表波场延拓至目的层之上, 以消除焦散对目的层成像的影响.Marmousi 模型的试算结果表明延拓算法是可行的.     

利用微机完成二维偏移作图

本文根据三维偏移处理两步法的原理，即先沿主测线方向进行二维偏移，然后在垂直主测线方向上抽取时间剖面，再做一步二维偏移（次序反过来也一样），就可以达到真三维偏移效果。本文根据该原理在二维ｔ０图偏移过程中，使用全部二维叠偏剖面的解释成果数据，并利用已建立的三维速度场，先沿主测线做一次垂直测线方向的ｔ０图偏移，再沿联络测线做一次垂直测线方向的ｔ０图偏移，最后做变速时－深转换来编制构造图。这种方法除了沿二     

偏移和零距离相位波前

用不正确的速度进行偏移会产生一条能量分布不清楚的曲线。在单炮点试验中,这条曲线或称为“反射层”是由一系列等旅时椭圆的包络线构成,而震源和众接收器正好位于这些椭圆的两个焦点上。另一条与这个反射层有关的曲线是由反射射线包括的散焦线。如研究的是常速介质中单绕射点的资料,从其反射波的零距离相位波前的结构可见,其散焦线呈尖点状,所处位置与震源和接收位置无关。从其尖点的位置可以知道应该怎样修正成像方法或速度,从而提高偏移输出的质量。     

沙市构造三维目标地震资料处理方法

沙市构造三维勘探地震测线穿越沙市,横跨长江,采用多种震源联合施工,规则与不规则数据块采集,使得资料处理中振幅、相位、频率一致性较差,给网格化定义、时差校正带来较大难度。文中介绍了三维网格定义、时差校正、地表二致性振幅补偿、相位及频率一致性处理、三参量速度分析及三维DMO速度分析等方法的应用。通过使用检波点网格化、时差校正及振幅、相位、频率一致性处理和三参量速度、DMO速度分析等方法对该三维资料进行处理后,共获得294张高信噪比、高品质比的地震剖面,取得了较好的地质效果和社会经济效益。     

三维叠前偏移的二次近似

三维Kirchhoff偏移的二次近似式,通过简化为一系列的二维运算,简化了偏移过程。在零偏移距情况中,已经证明了这种方法是很成功的。这里描述的是:叠前情形中的三维偏移的一个二次近似式。与一次方法相比,这里提出的方法在计算时间和一个相对简单的资料处理方案中,简化显著。采用与速度无关的应用于横测线方向中的叠前时间偏移(DMOPSI),     

偏移震源VSP测量及渡射映象的重建

零偏移距VSP测量仅能提供以井为中心的菲涅尔带内的地下信息.偏移震源位置使反射点向偏离井的方向移动,从而提供横向的复盖信息。这种数据的常规处理导致地下映象的畸变。利用简单的射线追踪方法,可将地下映象重建到人们所熟悉的地面地震剖面的坐标系统下。这种简单的数据成像技术是以假设地层是水平的为基础,并需要一个垂直速度剖面。偏离井口放置震源的技术首先用于单偏移距震源的VSP测量。然而,来自于任何一种测量几何图形(例如井口震源的斜井VSP,多偏移距VSP等)的测量数据均可以被映象到与之相适合的地面地震剖面昕定义的坐标系统中。为了使这种测量得到最好的结果,必须确定目的区域,并用简单的模型技术优化震源的位置。任何一种VSP的测量数据都是可实现的实验结果,其本身遵循波动方程。这意味着可以利用波动方程偏移将这些数据偏移到它的真正位置。尽管实际工作中存在着许多困难,从理论上讲,波动方程偏移较之射线追踪技术更为可靠。     

宽方位角地震资料处理方法探讨

宽方位角地震勘探在岩性和方向裂缝性地区的应用具有潜在优势和广阔前景。宽方位角相对窄方位角，其叠加速度随方位角和地层倾角变化而变化，一个综合速度不适合共面元道集中的所有地震道；对于倾斜地层，共面元中心点来自地下较大范围的反射点，常规的基于双曲线动校正理论的水平叠加技术有明显的缺陷和不足。宽方位角地震资料处理时，用倾角一方位角旅行时间校正法可以校正视倾角引起的时差，提供一个不受倾角影响的共面元道集进行速度分析和剩余静校正；速度分析时采用视各向异性动校正技术，解决常规NMO出射角超过35。时引起的大偏移距校正过量问题，为DMO提供一个准确可靠的地层均方根速度；采用时间一空间域的克希霍夫求和三维DMO，得到接近零偏移距的道集，然后叠加得到接近零偏移距的叠加剖面，叠后采用三维扩展STOLT偏移；最后进行方位角速度打描、叠加、偏移，识别地层方向特性和方向各向异性。针对宽方位角的有效处理措施在准噶尔盆地阜11井含油区的应用取得了比较好的效果。     

利用P波AVO测量值进行裂缝检测

地震波传播的物理模拟能够使我们深入了解有关复杂构造、地层和储层特性描述问题。在开发钻探方面,裂缝带的检测和圈定具有极其重要意义。确定一套储层内裂缝的方向在EOR中具有重要作用。AVO研究中的基本原理是提取反射振幅随震源一检波器距离变化的横波信息。本项研究的目标是确定是否可利用三维AVO勘测中的横波信息进行裂缝检测和圈定。 在休斯顿大学的联合地球物理实验室进行了有关模拟的裂缝体系的三维物理模拟实验。裂缝体系由三套各向同性均质层段构成,横向各向同性Phenolite盘嵌入中部层段的中央部位。三个层段是:上部层段为黑色树脂2741LV;中部层段为蓝色Stycast树脂2850MT(包含各向异性盘),及下部层段,Evercoat铸造树脂。在整个模型中进行两次三维地震勘测,第一次采集的测线的方向平行于裂缝方向,第二次采集线与之垂直。在模拟的裂缝系统内也进行了多偏移距和多方位角地震实验。在校正球面发散及震源一检波器方向之后分析了黑色/Stycast树脂界面的反射振幅。 结果表明裂缝化的盘在二次观测中都以较低的AVO梯度为特征。此外,与裂缝方向垂直的勘测获得的三维AVO梯度估计值比测线方向平行于裂缝方向的勘测获得的AVO梯度估计值低30％至40％。沿着不同测线方位的AVO的影响表明在近偏移距处,对于所有     

根据旅行时测量值确定菲涅耳带

对各向同性水平地层而言,一次反射波的均方根速度是进行共中心点叠加、层速度计算(用Dix公式)及真振幅处理(几何扩散补偿)时的重要参数之一。本文指出,在根据一次波反射确定菲涅耳带时,也极希望给出该参数。因此,均方根速度可用于评价一次反射波的分辨率。这种水平层状地层中适用的情况可推广到横向各向同性三维层状介质。根据现有理论,零偏移距一次反射的菲涅耳带可仅根据旅行时分析确定,而无需已知所研究反射层的上覆层。文中介绍了