深度-射线域偏移速度分析

根据波场外推理论和共角度成像条件，给出了基于深度-射线域共成像道集的偏移速度分析方法。该方法采用速度扫描技术，以共成像点道集同相轴拉平，即成像质量最优为准则提取速度修正量，可以采取沿构造层位或道集深度2种方式进行交互式速度分析。用Marmousi模型对该速度分析方法进行了沿深度方向和沿层位的偏移速度分析测验，结果表明，用该方法提取的速度修正量与预设的偏移速度误差几乎一致。     

角度域共成像点道集的提取与叠加成像

基于共成像点道集的速度分析是速度分析方法中常用的一种方法。共成像点道集有偏移距域共成像点道集、炮域共成像点道集和角度域共成像点道集等。在复杂地区，偏移距域共成像点道集和炮域共成像点道集存在运动学和动力学假象，而角度域共成像点道集则有效地克服了这个问题。首先分析了角度域共成像点道集的特性，讨论了如何较准确地提取角度域共成像点道集；然后分别利用单平方根算子和双平方根算子波动方程偏移方法提取了偏移距域共成像点道集；接下来应用插值法将偏移距域共成像点道集投影到角度域，生成角度域共成像点道集；最后进行了角度域叠加成像。模型试算结果表明：与常规波动方程偏移方法相比，角度域叠加成像能够改善局部成像质量。     

数据驱动的控制束偏移方法

射线束偏移虽是一类灵活、高效且精度较高的叠前深度偏移成像方法，可实现陡倾地层和多波至成像，但传统的高斯束偏移将所有反射能量沿等时面投影到地下空间，对τ-p域中的所有同相轴进行偏移成像，带来巨大计算量、偏移噪声及偏移假象。作为高斯束偏移的一种改进，控制束偏移在τ-p域选取优势能量同相轴做偏移，能显著提高计算效率，降低偏移噪声；然而控制束偏移方法大多只利用了检波点处的水平慢度信息。为此，本文提出一种充分利用炮点和检波点水平慢度信息的数据驱动控制束偏移方法。即首先分别对局部共检波点道集和共炮点道集进行倾斜叠加，再利用相干分析拾取炮点和检波点水平慢度信息，然后依据设计的偏移质量指示因子筛选拾取的同相轴，最后对所选取同相轴进行成像。与传统高斯束偏移方法相比，数据驱动的控制束偏移方法对偏移噪声和偏移假象的压制更彻底，对低信噪比数据成像具有显著优势。模型数据和实际数据测试验证了该方法的可行性、有效性和适用性。     

波动方程叠前深度偏移角度道集求取方法

针对常规直接转换法和直射线叠前时间偏移(PSTM)法提取的角度道集无法满足地质构造复杂地区的AVA分析与反演精度的问题,研究基于共炮检距道集波动方程保幅叠前深度偏移方法,提取角度域共成像点道集。首先,对地震数据进行叠前深度偏移得到炮检距域共成像点道集;其次,在频率-波数域对炮检距域共成像点道集利用快速插值映射法抽取角度域共成像点道集。通过与直接转换法和直射线PSTM法提取的角度道集比较,分析不同方法求得的角度道集信息的准确性和AVA特征。数值试算和实际资料处理结果表明:共炮检距道集波动方程保幅叠前深度偏移方法求取的角度道集的振幅相对保真,角度范围更广,更适用于AVA分析。     

角道集与偏移距道集在表象微分优化中的等价性

在偏移速度分析中，地下散射角度共成像道集（简称角道集）有清晰的物理意义。地下偏移距共成像道集（简称偏移距道集）是角道集在逆Radon变换下的对偶量。从一次反射的正演模型人手，探讨了偏移距道集的物理意义，重点阐述了偏移距道集与角道集在表象微分优化中动力学上的等价性。这一等价性是偏移距域表象微分偏移速度分析的基础。     

射线参数共成像点道集偏移速度分析方法研究

叠前深度偏移速度分析一直是地震数据处理方法研究的重点与难点，为此，对基于射线参数域共成像点道集的剩余曲率法偏移速度分析方法进行研究。射线参数域共成像点道集（PhCIGs）属于角度域的范围，描述的是成像点局部偏移距射线参数与偏移深度之间的关系。角度域共成像点道集不会受到多路径问题的干扰，适合于进行速度分析。采用剩余曲率速度分析方法．推导了基于PhCIGs的倾斜地层深度剩余量公式．提出了基于PhCIGs的沿层速度扫描法速度分析流程。通过对凹陷模型和实际资料试处理，证明所用方法的正确性和有效性。     

VTI介质角度域叠前深度偏移

研究了VTI介质角度域偏移方法,以各向同性双平方根方程的角度域偏移方法为基础,从VTI介质qP波频散关系出发,推导出VTI介质角度域偏移的波场延拓算子;在频率-波数域处理以横向均匀速度传播的波场,在空间域处理具有速度扰动特征的波场以提高波场延拓精度。模型试算和实际资料处理结果表明：各向同性偏移方法由于未考虑各向异性参数的影响,绕射波不能完全收敛,波场聚焦效果差,降低了成像剖面的分辨率和信噪比,不能对地质构造精确成像;VTI介质角度域偏移可对断层、盐丘、小尺度地质体精确成像。对于角度域偏移产生的角度域共成像点道集（ADCIG）而言,各向同性偏移的ADCIG同相轴无法校平,残留断点绕射波,波场无法正确聚焦,不能正确反映局部地质特征;VTI介质偏移的ADCIG同相轴较平直,角度范围更宽,波场归位准确,精度较高。因此,利用VTI介质角度域偏移方法可对复杂构造精确成像。     

高斯波束共角度保幅深度偏移

 高斯波束偏移是一种准确、灵活、高效的深度偏移方法,不但具有接近于波动方程偏移的成像能力,还可以对陡倾角地层以及各向异性介质进行成像。由于高斯波束偏移过程中含有地下射线的传播角度信息,因而可以利用此角度信息直接提取角度域共成像点道集,而不需要波动方程偏移中复杂的映射转换。本文首先介绍了高斯波束偏移的基本原理,然后实现了基于互相关成像条件的保幅高斯波束偏移,并提出了角度域共成像点道集的提取方法。模型和实际资料的试算分析表明,此方法是有效的。     

炮域波动方程叠前深度偏移的偏移距域和角度域共成像点道集计算

炮域波动方程叠前深度偏移是一种实用化的成像算法,特别在稀疏炮集宽方位角观测系统采集的数据成像中非常有效。本文将偏移距定义为叠前偏移中下行震源波场和上行接收点波场之间的位移,在偏移过程中提取偏移距域共成像点道集,利用最早应用于炮—检偏移的径向记录道映射方法,将偏移距域道集转换到角度域。计算过程包括多偏移距成像和炮—检点坐标系向中心点坐标系的转换。该方法能够在炮集偏移过程中生成随角度变化的反射波成像结果,但在稀疏炮集观测系统下,共成像道集的质量仍会受到炮点假频的影响。     

地震波逆时偏移中不同域共成像点道集偏移噪声分析

地震波逆时成像方法通常输出2种共成像点道集：一种是共成像点偏移距道集,另一种是共成像点角度道集。开展了针对地震波逆时偏移的2种共成像点道集波场特征及其差异的数值实验。以倾斜界面模型和复杂的Marmousi模型为例,合成了2种共成像点道集,其中角度道集是在逆时延拓过程中采用波印廷矢量制作的。计算结果表明,在速度模型准确的情况下,2种共成像点道集均可拉平,其中偏移噪声在偏移距道集上的分布规律较差,不利于后续的精细处理,而在角度道集上的偏移噪声主要集中在90°附近的高角度区域．对小角度范围内的地震道进行叠加时,逆时成像剖面的信噪比和地层的刻画能力均可得到有效提高,同时低频噪声能量与界面的反射系数存在正相关性。     

双平方根算子波场延拓道集速度分析

在中心点一半偏移距域，利用波动方程的叠前双平方根算子．实现炮点及检波点波场向下延拓。通过速度扫描，在波场延拓后的深度域共中心点道集和经分选后的共成像点道集上，分析速度变化对成像点道集的影响。利用分偏移距成像，修正速度场，以达到提高成像精度的目的。     

表驱Kirchhoff叠前时间偏移角度域成像方法

为解决垂向变速介质中的射线弯曲效应问题,获得可直接用于AVO分析和反演的角度域共成像点道集,提出了一种基于射线追踪的表驱Kirchhoff叠前时间偏移方法.方法实现的基本原理是:首先基于横向均匀介质中的反射时距关系,利用改进的两点射线追踪算法建立走时和反射张角的数值表;然后在偏移过程中利用该数值表得到成像孔径内各反射路径对应的双程走时与入射角信息;进而通过脉冲响应叠加方法得到角度域共成像点道集和偏移成像剖面.由于加权函数部分考虑了射线弯曲效应的影响,因此更有利于振幅的相对保真.角度域共成像点道集波形拉伸效应的时不变特征也有利于后续的波形恢复处理.理论模型和实际地震资料验证了该方法的可行性.     

关于深度偏移的几个相关概念

本文仅对深度偏移和时间偏移的关系，叠前深度偏移和叠后深度偏移的关系．法向射线与成像射线、射线偏移、相干反演等相关概念进行了分析。明确了所有的偏移公式都是在深度域定义的；只有当前层以上所有各层的速度都正确时，修改速度模型使其共成像点道集上同相轴达到平直，方可认为该速度和深度接近于真实值。论述了射线偏移在建立速度一深度模型过程中的重要作用，它可以把时间域层位转化为深度域层位；进一步明确了法向射线与成像射线的概念．利用法向射线可以将叠加时间剖面上层位转换为深度域层位；利用成像射线可以把时间偏移剖面的层位转化为深度域层位；提出了利用相干反演建立初始速度深度模型的优缺点及克服其缺点的办法。只有深入地理解这些概念才能提高利用深度偏移方法解决问题的能力。     

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。     

基于高分辨率拉东谱的逆时偏移角度域共成像点道集提取

基于拉东谱的分析提出了一种获得高分辨率拉东谱的方法,在付出很小计算代价的同时使得原始拉东谱能量收敛到中心点处,大幅提高了谱分辨率。利用改进的高分辨率拉东谱获得地下反射界面各点法线方向概率分布,并基于该概率分布提出一种获得逆时偏移角度域共成像点道集的方法。该方法通过炮点入射波矢量方向p s和反射界面法线方向p n计算入射角度并按照概率分布进行能量投影,获得角度域共成像点道集,实现了对于有反射界面区域其能量按照入射角度正确投影,进行相干加强;对于无反射界面区域其能量随机分布,相互抵消。解决了传统的基于炮点入射波矢量方向p s、反射界面法线方向p n计算地震波入射角度时在无反射界面区域能量投影不准确带来的噪声问题。采用带有一个高速岩体的二维鲸模型进行数值实验,结果表明:本文方法有效提高了拉东谱的分辨率,利用地下反射界面法线方向概率分布生成的逆时偏移角度域共成像点道集,有效压制了道集中无反射界面区域的噪声,为后续AVO、AVA分析提供了有效工具。     

基于地质层位约束的2D波动方程偏移速度分析方法

叠前深度偏移和偏移速度分析是复杂构造成像处理中两个相互依赖且不可分离的过程。一方面,叠前深度偏移是使地下复杂构造精确成像的惟一途径,而叠前深度偏移需要一精确的速度模型;另一方面,因为叠前深度偏移对速度非常敏感,偏移后资料的剩余曲率提供了指示偏移速度正确与否的信息,可以作为偏移速度分析的工具。利用2D波动方程叠前深度偏移抽取共成像点的偏移距道集,通过分析共成像点道集的剩余时差与偏移速度误差之间的关系,给出了基于地质层位约束的迭代剖面偏移剩余速度分析方法,并用一个合成数据实例验证了该方法的有效性。     

基于角道集的井约束层析速度反演

本文研究的走时层析方法,是在角度域共成像点道集(ADCIGs,简称角道集)的基础上获取旅行时差,并通过井约束控制层析反演的精度。此法实现的关键步骤为:①利用叠前深度偏移剖面上拾取的层位界面生成初始层析速度模型;②按照选定的角度范围抽取共成像点道集,并求取各层位的旅行时差;③求取共成像点对应的灵敏度矩阵;④建立反演方程组,并加入正则化和井约束反演慢度更新量;⑤依据共成像点道集中的同相轴拉平程度判断所求速度的精度是否达到要求。理论模型试算及实际地震资料处理结果均表明:该方法易于实现,不必考虑复杂的反射问题,每一步迭代都是在前一步深度偏移的基础上进行速度场的更新,能够得到精度较高的速度场。     

基于散射成像的多次波衰减

为解决地震数据处理中的多次波问题，研究了散射成像衰减多次波方法，分析了该方法的基本原理、实现步骤以及实际应用效果。散射成像方法主要是根据散射波的波场特征及散射理论，利用共散射点的等效偏移距道集对地下地质体进行偏移成像。基于共散射点道集（CSP）成像时，每炮利用了多道信息，而在CSP道集中，仅入射角等于反射角的少数道含有多次波，因此，散射成像具有衰减多次波的特性。实际应用表明，该方法在衰减多次波方面效果明显。     

构造倾角约束的有效能量叠加成像方法及应用

基于反射波、绕射波以及野外资料中的噪声在倾角域共成像点道集(Dip-angle Domain Common Image Gathers,DDCIGs)中的响应特征,本文实现了一种基于构造倾角约束的有效能量叠加成像方法。通过高斯束叠前深度偏移提取倾角域共成像点道集,在DDCIGs中识别有效的反射和绕射能量及低信噪比数据引起的噪声,并结合偏移剖面和探区地质信息划分出叠加区块,进行基于构造倾角约束的成像处理。Marmousi模型测试以及实际资料偏移结果表明:本文方法可以有效压制偏移噪声,提高剖面信噪比及增强剖面同相轴的连续性,具有很好的人机交互功能,便于在实际资料处理及参数选取中进行质量控制。     

黏滞介质吸收补偿叠前时间偏移的倾角道集孔径优选

黏滞介质吸收补偿叠前偏移是提高地震成像分辨率的合理方法,考虑了地震波传播过程的高频损失,但在补偿地震高频能量的同时也放大了噪声,如何有效压制偏移噪声是实现高分辨率成像必须解决的问题。为此,基于稳相原理,提出了黏滞介质吸收补偿叠前时间偏移过程中生成倾角道集及自动拾取菲涅耳带的方法,认为倾角道集的同相轴以稳相点为中心向两侧上翘,存在明显的道集时差和振幅变化,同相轴集中弯曲的顶点为稳相点,稳相点邻域的同相轴近平直部分为菲涅耳带,即为最佳偏移孔径。经对拾取结果检查、修改、插值,形成时、空变偏移孔径。实际数据处理结果表明,与常规叠前时间偏移相比,变偏移孔径与黏滞介质吸收补偿叠前时间偏移相结合,具有保证陡倾反射成像、压制偏移噪声、改善成像分辨率和提高偏移计算效率的优势。