基于起伏地表的叠前逆时偏移成像

中国西部地区复杂地表条件对准确地震成像提出了挑战。通过对起伏地表模型的数值模拟和处理分析,探讨了起伏地表条件下地震成像存在的问题和解决方法,实现了基于起伏地表的叠前逆时偏移,并用来对模型数据进行处理。与常规处理方法和基于浮动基准面的叠前深度偏移相比,该方法在地形复杂的陕北地区取得了良好的效果。     

高精度地震资料叠前逆时偏移模型分析与应用

为了满足松辽盆地中浅层地质目标精细刻画的要求,开展了高精度叠前逆时偏移技术的探索应用研究。首先采用层状介质模型合成了逆时偏移脉冲响应,分析了地震波数值频散现象在不同空间方向的传播效应;接着,采用国际标准的TTI介质模型,开展了不同逆时偏移参数对地震成像结果的影响分析;最后,在松辽盆地PN地区,对高信噪比地震资料进行了高精度逆时偏移处理实践。研究结果表明,逆时偏移参数在纵向上必须满足数值频散关系,而在横向上可以适当放宽数值频散关系的约束,同时,通过提高逆时偏移频率参数,丰富了参与逆时成像的波场信息,从而提高了最终逆时偏移结果的信噪比和纵横向的分辨能力,这在高精度地震资料叠前逆时成像处理和精细地质构造目标刻画等方面具有一定的推广应用价值。     

叠前地震资料的去噪处理

目前,有多种去噪方法适用于叠后资料的处理,相对来说,叠前资料的去噪工作研究得不够。文中结合李庆忠先生提出的一维迭代去噪方法,重点讨论叠前资料的去噪问题。通过处理实例分析,叠前去噪要比叠后去噪的效果有明显的改进。因此,在重视叠后资料去噪处理的同时,应加强对叠前资料去噪方法的研究与应用。     

地震波逆时偏移成像效果提升方法及应用

为了进一步提高逆时成像质量,开展了基于深度域地震波逆时偏移成像道集(CIP)的优化叠加方法研究。从海量逆时偏移数据体中提取CIP道集并构建模型地震道,通过与同一CIP道集内的各道作局部归一化互相关运算构建加权系数并以此优化加权叠加处理。以理论模型和FZ工区逆时偏移处理为例,进行方法验证和实际资料应用。研究结果表明,经优化加权叠加处理后的逆时成像剖面在信噪比、连续性、成像聚焦性、地层细节刻画等方面均得到明显提高,地层细节刻画更加清晰。该方法为提高实际地震资料复杂构造成像精度提供了一种新手段。     

波动方程有限元叠前逆时偏移

 为研究起伏地表、复杂构造以及复杂速度分布条件下地震数据的精确成像方法，本文采用有限元法完成观测波场的声波方程逆时外推，并提出了以节点波场最大振幅出现时间作为成像时间的最大振幅成像条件。该成像条件不同于激发时间成像条件，它基于波动理论而不是射线理论，可使能量更好地聚焦。有限元法采用六节点三角形单元，对单元内的场和速度均作二次插值以提高模拟精度；用对角化的集中质量矩阵代替协调质量矩阵，避免了矩阵求逆，提高了计算效率。通过对带地形的凹陷模型、Mormousi模型及带地形的Mormousi模型等三个理论模型的计算，结果表明该方法能够有效处理复杂地质条件下的地震成像问题，对于复杂地质体中的断层、断块、背斜构造、高速体和目标体成像都比较清晰，位置准确。尤其对于基于起伏地表直接进行偏移的模型数据也得到了较好的成像结果。     

几种叠前逆时偏移成像条件的比较

叠前逆时偏移常用的成像条件主要有初至时成像条件、最大振幅到达时成像条件和互相关成像条件。初至时成像条件以成像网格点初至波的到达时间作为成像时间,计算速度快,适用于介质相对简单的情况。最大振幅到达时成像条件以成像网格点出现最大入射振幅的时间作为成像时间,选取能量最强的绕射波聚焦成像,提高了成像质量。互相关成像条件利用的是入射波和反射波的互相关,偏移前需要模拟整个放炮过程,计算量和存储量都很大,但能够充分利用全波场信息,可使各成像网格点多次成像,从而有效压制成像噪声。Marmousi模型叠前逆时偏移成像结果表明,互相关成像条件的抗噪性能优于初至时成像条件和最大振幅到达时成像条件,当偏移速度场足够准确时,互相关成像条件可以实现多次波成像。     

VSP资料的叠前波动方程逆时偏移

从波动方程出发,利用有限差分法导出波场外推公式,由此可以进行波场正演计算和偏移。用 P 波方程编制的偏移程序 VSP MIG 既可用于地面资料的偏移,也可用于井中资料的偏移;既可用于 P 波偏移,也可用于 P-SV 波偏移,但需相应的变化速度模型。对于 P 波和 P-SV 波,偏移的成像时间也是完全一样的。分别偏移分离后的上行 P 波和上行 P-SV 波,可以得到纵波和横波两张偏移剖面,这样比纵、横波资料的联合一次偏移可以得到更多的信息。     

多GPU协同三维叠前逆时偏移方法研究与应用

为满足精细勘探对地震成像的要求,野外地震采集单炮数据的规模持续增大,基于单GPU的逆时偏移策略不再满足需要。为此,本文在地震数据区域分解基础上,研究并形成了多GPU协同快速计算方法,实现了任意规模三维地震数据的叠前逆时偏移成像。数值试验表明,多块GPU卡协同叠前逆时偏移算法的整体效率较高,达到工业化应用的水平。对中国西部多块三维实际地震资料的处理表明,该方法不仅成像精度高,且计算效率也高。     

STseis2.0高精度叠前成像软件系统的研发与应用

在Linux集群环境下,以QT和OpenGL为架构设计平台,遵循软件工程设计规范,研发了功能强大且实用的STseis2.0高精度叠前成像软件系统。本文对其结构设计、核心技术、主要功能和初步应用效果作了较为系统的介绍。     

无反射递推算法叠后逆时偏移的研究与应用

偏移成像是地震数据处理的重要环节之一,传统的偏移方法主要有基于克希霍夫积分法和基于波动方程两种。克希霍夫积分法射线追踪困难,复杂介质中存在焦散、多重路径的缺陷以及高倾角构造成像精度低的问题。传统的偏移方法都是按深度外推计算的,而逆时偏移则是在时间轴上实现外推,可以看作反时间方向的正演模拟过程。传统的基于波动方程的偏移成像方法都是基于单程波实现的,而逆时偏移则基于全波(双程波)方程。逆时偏移结果是上行波传播时间等于零时的空间域地震波场,相当于在地下的地层界面上进行观测的结果。逆时偏移不存在倾角限制问题,理论上可以适用于速度任意变化的模型。本文从叠后逆时偏移出发,对无反射递推算法叠后逆时偏移技术做了较深入的探讨,并将该技术应用于模型数据处理和实际资料处理中,均取得了很好的效果。     

三维地震叠前时间偏移处理技术应用与研究

以辽河西部二界沟地区新采集三维地震资料为研究对象,对叠前时间偏移技术进行深入研究。针对叠前道集中各种噪声、中深层信噪比低的特点,研究了随机噪声衰减技术,多域组合去多次波技术,总结出叠前道集提高信噪比的技术思路。为了提高深层的能量,应用了地表一致性振幅补偿技术,在偏移成像方面,对偏移算法进行了细致研究,对偏移速度场构建过程形成较完整的处理流程。     

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。     

复杂构造中的逆时偏移技术应用分析

基于射线理论积分法的叠前深度偏移技术,在复杂地质结构（如盐丘、逆掩带等）及速度横向剧烈变化的地区,由于成像条件受到限制,影响了对地下地质体的正确认识。理论分析波动理论的逆时偏移的成像原理及优缺点,并经过实际资料的试验,取得了较好的成像效果。为进一步提高该技术的适应性,选择了不同的地震资料进行试验,结果表明,逆时偏移是改善盐丘或逆掩推覆体下复杂构造成像的有效方法,在速度变化不大、波场不复杂的地区,虽然逆时偏移成像的质量改善不大,但可以有效地保持地震信号的振幅。     

海拉尔某地地震资料叠前深度成像结果（转为时间域，右图）与常规处理结果（左图）的比较

大庆油田勘探开发研究院地震资料处理解释中心目前拥有128个节点、256个CPU的集群并行叠前成像系统，现已实现了成像、解释反演一体化的工业化生产，显著提高了松辽深层、海拉尔盆地地震资料的处理效果。     

子波延迟对逆时偏移成像精度的影响

共炮集数据叠前逆时偏移成像需要在深度方向对震源波场和接收波场分别进行正向和反向延拓,对于成像值的提取,传统的做法是两种波场延拓到所有时间相同时刻都要进行互相关,不同时刻互相关值叠加在一起就是所提取的成像值。通常假设下行波是脉冲波或最小相位子波时,都能得到准确的成像,但是对于实际地震资料,同相轴的拾取一般都追踪子波波峰,它相对于初始时间有一个短延续长度,因此采用互相关成像条件的叠前逆时偏移,其成像位置有一定误差。为此,利用有限元法波动方程叠前逆时偏移程序模拟地震记录并进行逆时偏移,讨论震源波场及接收波场中子波延迟对成像精度的影响。数值模拟试验表明,子波对成像位置误差与2种波场中子波相对延迟时间长短和反射点周围速度大小及子渡延续长度有关。     

VSP数据波动方程叠前深度偏移成像及立体地震成像

本文从三维声波方程出发,通过引入参考速度,推导出折射项和绕射项方程,并对绕射项进行优化展开,得到适应任意变速情况下的VSP数据波动方程叠前深度偏移方程及其差分格式;讨论了有限差分法的误差补偿、波场成像条件;基于波场传播的线性叠加原理,在一定成像条件下,提出了把地面地震记录、VSP记录及井间地震记录偏移到同一成像空间的完整的地震地像方法--立体地震成像。立体地震成像实质是：地面地震数据、VSP数据及井中反射地震数据的成像过程可以统一成一个波动方程叠前深度偏移过程,同时,每种数据的成像结果也可以单独输出。模型试算结果表明,在立体地震成像过程中,每一种观测方式对目标地质体的照明范围不同,它们对目标地质体的成像互为补充与加强,使得目标地质体的成像更加精细。