一种多信息约束的初至波走时层析反演优化方法

初至波走时层析成像是准确获取复杂近地表表层速度结构的有效方法。对西部复杂山前带而言,近地表速度建模精度低,严重影响后续中深层速度建模和偏移成像质量。因此,研究一种高效、可适应复杂近地表条件的初至波走时层析算法非常重要。提出了一种基于Tikhonov正则化方法多信息约束的初至波走时层析反演的优化策略,通过多模板快速推进算法(MSFM)解程函方程计算网格单元走时,用迭代反演方法线性化计算非线性逆问题,避免大规模Frechet矩阵的求取和存储,提升了计算效率;根据微测井信息建立初始速度模型,利用视慢度等先验信息对层析反演目标函数进行约束,采用Tikhonov正则化来解决最小化数据差和模型平滑度的反问题,降低了目标方程的病态性,从而提高反演精度。起伏地表模型和西部实际资料应用结果表明,该方法通过对初至走时和走时-偏移距曲线联合拟合有效适应复杂地表条件,解决了三维地震资料初至波走时层析成像出现的“高速异常体”问题,提高了反演的稳定性和计算精度。     

初至波波形反演方法及其数值模拟试验

近地表速度模型的反演精度是影响复杂地表条件下地下地质构造成像效果的主要因素之一。初至波波形反演方法将速度建模问题转化为寻求地震数据信息和理论模型的最佳拟合,即转化为求解目标函数极小化问题,利用观测记录和模型正演记录之间的最佳匹配关系建立地下模型。梯度类波形反演方法的关键因素是目标函数、梯度和步长,梯度问题可以通过确定合适的目标函数来解决,选取合适的步长可以有效地提高波形反演的计算效率和反演精度。初至波波形反演方法类似于对地表模型同时做偏移和层析,能够同时分辨出高波数和低波数成分,并且同时恢复速度值和速度界面。初至波波形反演结果与初至波射线走时层析反演结果的对比分析表明,对于速度变化比较缓慢的起伏地表,前者的反演效果明显优于后者。     

快速回转波近地表速度建模方法

常规基于迭代反演的初至波层析近地表速度建模方法在大规模数据处理时计算量较大、耗时多。为了提高近地表建模的效率,发展了一种回转波快速近地表建模方法。该方法假设在最大炮检距范围内近地表速度横向不变但随深度线性变化。为了提高反演精度,在算法内部采用多基准面校正方法降低地表起伏对反演结果的影响;为了增强反演的稳定性,应用基于局部加权的稳定射线参数估计方法降低初至拾取误差对反演结果的影响。理论模型数据与实际数据测试验证了方法的有效性及高效性。     

伴随状态法初至波走时层析

初至波走时层析成像方法通常被用来反演近地表速度结构。传统的射线层析成像方法计算效率低,且在复杂模型计算中存在不稳定性问题。为了快速、稳定地进行初至波走时层析,本文基于程函方程的有限差分形式,利用快速扫描算法实现初至波走时的快速计算。在此基础上,采用伴随状态法计算目标函数的梯度,进而实现伴随状态法初至波走时层析。将该方法与传统射线层析成像方法应用于理论模型实验和实际资料的处理,结果表明基于程函方程的伴随状态法初至波走时层析可以取得与传统射线层析近似的反演结果,但计算效率得到大幅提升。     

双界面匹配一体化速度建模技术研究与应用——以天山南山前带阳霞区块为例

为了消除山前带复杂地表对速度分析与建模以及偏移成像的影响,基于平滑地表面和初至波反演底界面两个关键参考面,提出了双界面匹配的一体化速度建模技术。该方法通过表层模型驱动的道间时差校正与起伏地表偏移结合,消除了复杂地表引起的高低频道间时差;通过时间域浅中深层速度融合,实现深度域一体化速度初始建模;采用地质模式约束的沿层层析、网格层析修正速度模型并结合起伏地表深度偏移逐步提高速度模型精度。将该方法应用于天山南山前带阳霞区块实际地震资料处理,整体上提高了偏移成像质量,尤其是阳霞构造的成像效果得到明显提升。     

初至波走时信息在复杂地区近地表速度反演中的应用

在地表条件复杂的地区近地表速度横向变化十分剧烈．对静校正及偏移成像的结果影响很大。要提高成像质量，必须要有高精度的近地表速度。介绍了用初至波走时信息反演来确定复杂地区近地表速度的方法，并用模型测试了方法的有效性．最后分别用初至波走时信息反演法和常规方法建立了实测资料近地表速度结构，并基于这2种速度生成了叠加剖面。对比显示．初至波止时信息反演法应用效果非常理想。     

层析反演静校正技术在宁夏YL地区地震资料处理中的应用

表层模型层析反演是一种非线性模型反演技术,它利用地震初至波射线的走时和路径反演介质速度结构,不受地表及近地表结构纵横向变化的约束。根据正演初至时间与实际初至时间的误差,修正速度模型,经反复迭代,最终达到要求的误差精度。宁夏YL地区表层结构复杂,横向速度变化大,近地表噪声水平较高,引起地震剖面上严重的中、长、短波长静校正问题。在该区宽线二维地震资料处理中采用了层析反演静校正技术,较好地解决了所有波长静校正问题．处理效果明显改善。     

有效利用初至信息的偏移距加权地震层析成像方法

在基于射线理论的初至波地震走时层析成像方法中,很多因素会影响反演效果,其中观测数据能否有效利用是影响反演结果精度的一个重要因素。数值实验表明,初至层析成像反演表层速度结构时,不同偏移距数据对于提高不同深度反演精度的贡献是不同的。根据这一认识,提出了多偏移距(MOR)层析反演策略,以提高表层建模反演的精度;通过理论模型与实际资料测试证实了该策略的有效性。但MOR反演策略实现过程复杂,且只能实现偏移距的离散利用,考虑到多偏移距层析实质上是对观测数据的一种加权实现,进一步提出了利用偏移距构建协方差矩阵的偏移距加权地震层析成像方法。模型数据与实际资料的反演实验结果表明,偏移距加权地震层析成像方法避免了MOR层析过程中的多次嵌套反演,只需一次反演就可以达到连续多偏移距层析策略的反演效果。     

高斯束偏移与高斯束层析反演速度建模

当前的层析反演速度建模方法大多基于射线传播算子,以射线长度为层析反演敏感度核函数,对复杂构造偏移成像的适应性不强,反演精度有待提高。基于波动方程的一阶Born近似和Rytov近似,从高斯束偏移成像条件出发,推导了成像域波动方程线性化走时层析反演核函数,该核函数的本质是有限频核函数,可通过高斯束积分表达的格林函数计算得到。利用该核函数替换常规射线层析核函数能提高层析反演精度。发展的高斯束层析反演速度建模方法通过方位-反射角度域共成像点道集与高斯束偏移串联并迭代实现复杂构造成像,该技术路线实用化程度高,能进一步提高当前工业界广泛应用的常规射线层析及射线偏移的成像精度,尤其是改善了低信噪比资料的成像质量。数值计算及实际数据应用证明了基于高斯束算子的偏移成像与成像域走时层析方法的有效性。     

层析+折射约束迭代反演近地表建模方法及应用探索

塔西南山前带是塔里木盆地重要的勘探接替领域之一,其地表为巨厚黄土覆盖,黄土厚度可达500 m以上,速度在纵、横向上变化快,表层结构复杂。为改善地震成像效果,针对复杂地表区表层模型精度难以满足需求的问题,开展了拟合时深曲线量板、层析反演及折射反演等方面研究工作。结果表明：多种表层建模方法综合运用是提高近地表模型精度的有效途径;黄土曲线量板可反映连续介质区近地表速度变化规律;层析+折射约束迭代反演近地表建模方法能够将模型精度误差控制在5%以内;逐级递进约束层析反演可拓展可信速度场深度约1 500 m。以上成果认识,对类似探区构建高精度近地表模型及提高地震成像精度具有指导意义。     

约束层析反演及其在地震速度计算中的应用

由于广义线性反演的局限性,由旅行时残差,层析反演无法同时准确反演速度值和界面几何形态。提出了一种以已知速度信息作为约束条件,从浅到深分层约束反演地震速度的方法。该方法以微测井资料对小折射初至波进行约束层析反演,获得比较准确的极浅层速度场;以得到的极浅层层速度和低降速带资料约束大炮初至波层析反演,得到了精度更高的近地表速度模型和静校正量;以静校正计算中用充填速度替换低降速带后获得的速度模型,作为浅层反射波层析的初始约束条件,可提高浅层偏移速度建模精度;用VSP、地球物理测井速度约束反射波层析反演,得到精度更高的中深层偏移速度场。实际资料处理结果表明,该方法明显提高了层析反演精度,获得了更准确的速度场,改善了叠前偏移成像效果。     

应用线性程函方程和整形正则化的三维初至波旅行时层析

初至波旅行时层析成像是近地表速度结构建模的重要方法。传统的三维旅行时层析反演在应用中存在诸多问题:一是射线追踪技术固有的计算效率低、对复杂模型计算不稳定;二是对于大规模三维模型,Tikhonov正则化难以对零空间和欠定分量进行有效约束,造成迭代收敛速度缓慢,难以满足生产需求。基于线性程函方程,结合迎风有限差分算法提出了一种新的敏感核函数计算方法,并在此基础上引入整形正则化方法,通过共轭梯度法实现了初至波旅行时层析反演。三维理论模型实验表明,与传统射线旅行时层析方法相比该方法具有更高的反演精度与迭代收敛速度。     

盐下高陡构造成像技术——以塔里木盆地库车坳陷克深地区为例

针对塔里木盆地库车坳陷克深地区地震成像存在的静校正处理难度大、原始资料品质低、速度建模及叠前深度偏移难度大3大难题,研究盐下高陡构造成像技术。基于误差反向传播神经网络和最小平方QR分解双尺度层析反演方法获取复杂近地表高精度速度模型,解决盐下高陡构造地震成像静校正问题;在应用高精度静校正和均方根速度的基础上,采用十字排列锥体滤波和球面扩散补偿技术提高地震资料信噪比、恢复深层有效反射信号,解决盐下高陡构造原始地震数据品质低问题;在地质、测井、钻井等多信息的约束下,基于实体模型速度更新和网格层析速度反演的双尺度速度建模技术获取复杂地下构造的高精度速度模型,并应用真地表叠前深度偏移技术提高剧烈起伏地表条件下的地震成像效果,解决盐下高陡构造速度建模及叠前深度偏移问题。通过上述技术获得盐下高陡构造高质量地震成像成果,地震成像预测结果与实钻井吻合好,并成功部署3口超深井。     

近地表复杂区早至波全波形反演建模技术与应用

为提高近地表复杂区速度建模的精度,开展了早至波全波形反演的近地表速度建模技术研究,并将其应用于陆上三维实际地震资料处理。分析了全波形反演中非线性来源,确定地震数据偏移距选取范围,讨论了观测地震数据早至波提取及其波动方程正演模拟方法,介绍了早至波全波形反演的方法原理,探讨了早至波全波形反演在实际资料应用中的关键技术流程。研究确定了早至波全波形反演的反演策略:首先利用初至走时层析方法恢复近地表模型低波数信息,然后将其作为早至波全波形反演的初始模型,利用早至波信息进行反演,恢复模型的高波数成分。研究表明,早至波全波形反演对初始模型的依赖性低于常规全波形反演。陆上三维实际地震资料测试结果表明,早至波全波形反演建模结果相对于走时层析速度模型细节更加丰富,异常体空间展布描绘更加清晰。     

复杂地表浅层速度建模技术研究及应用

随着中国西部复杂山地油气勘探程度的不断深入,真地表叠前深度偏移技术的重要性不断提升,但该技术的应用效果不理想,除整体速度模型精度不够的固有因素外,近地表速度模型与时间域静校正的关系、层析成像方法和偏移策略也是影响真地表叠前深度偏移应用的关键因素。针对这种情况,分析了目前叠前深度偏移处理中地表圆滑偏移基准面与浅层速度建模存在的问题,提出了适合复杂山地的真地表浅层速度建模技术。首先通过微测井约束回折波分层层析反演建立准确的深度域近地表速度模型,避免时间域静校正对实际地震波场的改造;然后在井控地质导向约束下,通过包含高精度旅行时算法的各向异性多方位层析反演迭代,使得浅层以及中、深层深度偏移速度模型更准确;最后利用TTI逆时偏移实现真地表叠前深度偏移。该技术的核心思想包括微测井约束下的初至回折波层析反演、真地表偏移基准面选取和数据校正的综合应用。实际复杂山地地震资料应用结果表明,该技术有效提高了速度模型精度,提高了断裂及构造成像质量,较好地解决了井震深度误差,为复杂山地油气勘探提供了有效的技术支撑。     

叠前深度偏移速度建模方法分析

基于层位的层析反演和基于网格的层析反演是实际地震资料叠前深度偏移的两种主要速度建模方法。根据歧口凹陷典型地质模型及其正演模拟的地震波场,对两种速度建模方法进行了实验分析。实验结果表明：基于层位的层析反演方法具有较高的稳定性,但只能得到速度模型的低频分量;基于网格的层析反演方法可以获得速度场的高频分量,但受初始模型的影响较大,不容易收敛到实际速度模型。为此联合应用两种方法,即先利用基于层位的层析反演方法获得速度场的低频分量,再利用基于网格的层析反演方法获得速度场的高频分量,这样能够提高速度模型精度,改善叠前深度偏移的成像质量。     

泌阳凹陷下二门地区复杂断裂带精细成像处理

针对泌阳凹陷下二门地区地表起伏大,泥质白云岩发育,速度横向变化快,地震反射层位与钻井层位深度误差大,构造高点与控制圈闭的小断层难以落实等难点问题,在成像处理中采取以下方法技术,利用微测井约束层析反演提高近地表速度建模精度;采用高密度小步长沿层百分比扫描、井速度趋势约束提高均方根速度场精度;采用速度场低频趋势约束与地震解释层位约束的方法进行层析反演,构建深度域初始层速度模型。结合射线密度分析、低降速带及高速层的速度分析,将微测井约束层析反演得到的近地表速度模型与中深层速度模型进行融合建模。为了消除各向异性引起的深度误差,利用各向同性速度场以及深度误差生成多属性数据库,对比分析深度域地震解释层位与钻井层位深度吻合性,不断更新各向异性速度、δ与ε模型,直到各向异性成像横向不出现构造异常点,纵向井震层位深度误差小于10 m为止。依据各向异性速度场进行各向异性叠前深度偏移处理,提高了井震匹配关系以及地震资料信噪比、保真性和断裂成像精度。通过对各向异性叠前深度偏移数据体进行解释,发现了一批断块圈闭,在圈闭高点部署的B437井、B443井、B449井获高产油流。     

菲涅耳体初至层析静校正技术的研究与应用

菲涅耳体初至层析静校正技术通过菲涅耳体初至层析反演方法建立复杂近地表速度模型,再利用该模型计算近地表一致性静校正量,然后应用计算的静校正量对地震剖面进行静校正处理,以提高成像质量.该技术主要包括初至拾取;初至层析反演近地表速度模型;模型底界面、基准面、替换速度等参数的确定;激发点和接收点静校正量的计算;静校正量的应用等...     

山前带复杂浅表层建模研究

山前带浅表层结构复杂,建立准确的浅表层模型是山前带地球物理勘探关注的主要问题之一。在镇巴山前带开展了高密度二维地震调查、高密度电法、深井微测井等多种方法的浅表层调查和建模研究,结果表明,山前带浅表层结构是由相对连续的风化层、不连续的半风化层和基岩组成,等效于非均匀的连续模型,可以用连续、非均匀的速度模型来描述。初至波走时层析反演是应用较为成熟和广泛的获取近地表速度模型的技术,高密度二维地震与三维数值模拟资料应用表明,观测系统参数影响初至波走时层析反演精度的权重排序为道距、接收线距、炮点距、炮线距,其中,较小的道距是提高反演精度的关键。山前带高倾角地层出露区域采用道距≤10 m、接收线距≤240 m、炮点距≤20 m、炮线距≤200 m的观测系统,结合浅层结构约束的初至波走时层析能够提高近地表建模精度。     

深度域浅中层速度融合建模技术应用

通过浅表层速度模型融合的方法建立叠前深度偏移的初始速度模型。浅表层速度模型以层析反演静校正方法为基础,用小折射、微测井资料作为初始模型信息来进行约束层析反演,建立浅表层速度模型。应用非对称走时kirchhoff叠前时间偏移(沿纵向和横向开展正交网格速度分析),在优化并建立精确的叠前时间偏移速度模型的基础上,通过叠前时间偏移剖面解释,建立地质模式约束下的初始层速度深度模型;最后将约束层析反演的近地表速度模型和初始层速度深度模型融合,得到最终的初始深度速度模型。此方法提高了速度模型精度,并在资料处理中取得较好的成像效果。