四参数速度分析法及其在垦71地区转换波资料处理中的应用

胜利油田垦71地区多分量地震数据采用微型机电系统(MEMS)数字检波器采集。受转换波非对称路径和各向异性的影响,剖面中非双曲同相轴广泛存在。传统的速度分析基于各向同性理论,动校正时无法把同相轴拉平。本文基于四参数理论,利用不同偏移距的动校正信息估算不同的参数,确保了同相轴的同相叠加。该方法在垦71地区三维多波资料处理中取得了较好的效果。     

波场延拓+模糊决策层速度分析

为了获得层状声学介质的层速度参数,文中依据波场延拓理论和模糊决策理论改进了速度分析。首先以傅氏域内的双方根(DSR,即 Double SquareRoot)延拓方程为工具,以一定的试验速度(v_i)和双程旅行时(τ_i)延拓地表的多炮检距波场,获得延拓后的多炮检距波场;然后,根据相干准则计算延拓后波场值沿炮检距方向的相似度,并把它作为对应的速度—时间点(v_i,τ_i)(称之为备择点)处的相似度;改变 v_i,τ_i值,重复上述两个步骤,可获得 v_i-τ_i平面上的相似度,再按相似度准则、趋势贴近准则、距离最小准则将求得的相似度转换为对应备择点的亮度;最后,根据各备择点的亮度便可自动拾取速度和双程旅行时,从而达到从多炮检距波场中自动求取层速度和同时确定最佳层底双程旅行时的目的。对理论模型和实际资料试算的结果表明,用该方法求出的层速度具有精度高、误差不累积的优点,该法还具有适应弱反射和抗干扰的能力。     

波动方程共炮检距道集叠前深度偏移

目前所用的几种波场外推算法（分步傅里叶、傅里叶有限差分、广义屏和频率--空间域有限差分）可以在共炮道集上获得较好的成像效果。在上述算法中,共炮道集为了兼顾各种波传播角,每炮偏移都要考虑相当多的边道,并且炮点和检波点要分别向下外推,因而计算量很大。针对上述问题,本文提出了基于双平方根算子的波动方程共炮检距道集的深度偏移方法,它适用于二维和三维叠前深度成像,其步骤为：①在高频假设条件下,把共炮检距道集波场延拓公式中的积分运算进行稳相近似,得到波场延拓的相移公式;②把速度场分裂为层内常速背景和变速扰动,可求得整个均匀层波场深度延拓的偏移时移量、各层的偏移时移量及振幅校正系数,进而可得到最终波场延拓值。脉冲响应测试和理论模型试算表明,该方法具有较高的计算效率和成像精度,可适用于复杂地质体成像。     

按速度分区的裂步傅里叶叠前深度偏移方法

本文提出了一种按速度构造对速度场进行分区的裂步傅里叶叠前深度偏移方法。裂步傅里叶法(SSF)的理论基础是摄动项，在一个步长的波场延拓中，当速度反差较大时，摄动项的误差也随之加大。所以当横向速度剧烈变化时，要根据速度构造对速度场进行分区，在每一个速度区内，分别采用不同的参考速度，这样可以最大限度地减小参考速度和真实速度之间的反差，进而提高裂步法成像精度，同时可以最大限度地减少参考速度的个数，使计算量降到最小。实现步骤为：①在每一个延拓步长内，首先求出某层的最大速度和最小速度。然后从两者之间确定一个合适的分界速度；②以分界速度为界，将该速度场分为若干高速区和低速区，各个区之间不必连续；③在每一速度区内分别采用不同的参考速度，应用裂步傅里叶方法进行波场延拓，即先在频率一波数域中做相位移，然后再回到频率一空间域逐点实现裂步法；④对分区延拓后得到的不同波场，按照实际对应的网格点进行合并，合并波场时应做适当的光滑处理，即可得到该层延拓后的完整波场；⑤重复以上步骤，直至完成所有速度分区的波场延拓及合并。理论分析和简单模型的叠后深度偏移试算及Marmousi模型叠前深度偏移的试算结果表明了该方法的可行性。     

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。     

雷东深度偏移

本文介绍了深度偏移法在雷东变换后的共炮点地震记录上的应用。首先用渐近射线理论构成波场延拓算子,然后可将雷东深度偏移法推广后用于空变速度模型。这些算子将接收点排列入射面波及点源波场延拓到地下。对偏称速度模型进行约束,使其特征波长大于震源主波长,以便有效地实现延拓算子的ART近似。该方法已成功地应用于两类合成数据的偏移:1.点绕射体;2.倾斜层和向斜界面模型。业已证明,雷东偏移法在计算上要优于标准的克希霍夫偏移     

双平方根叠前深度偏移的广义高阶屏方法

叠前深度偏移技术既可在炮点-接收点域实现,也可在共中心点一炮检距域实现。前人将裂步延拓算子推广到共中心点一炮检距域相移法双平方根叠前偏移中。在波场向下延拓的每一步长内,仅通过一次时移量来校正常速相移延拓产生的误差,得出了简单、高效的裂步双平方根叠前深度偏移方法,但精度较低。本文基于波场延拓的非稳态相移公式,通过引入参考速度,并对双平方根项中的两个平方根项作泰勒级数展开,经过适当的数学推导,得出了共中心点-炮检距域波场延拓的双平方根非稳态相移新的高阶屏近似公式。该公式可直接在共中心点-炮检距域高效地延拓叠前波场。通过增加屏的阶数,提高了剧烈横向变速条件下叠前深度偏移的精度。它是裂步双平方根叠前深度偏移方法的推广。理论模型和实际资料的试算结果表明,本文方法是有效而实用的。     

基于双平方根方程的保幅地震偏移

 本文提出了一种基于双平方根方程的保幅叠前深度偏移方法，首先从保幅的单平方根算子方程出发，将保幅的上、下行波场进行组合近似表示为全声波波场，然后推导出由双平方根算子定义的单程波方程；根据摄动理论把速度场分裂为层内常速背景和变速扰动，求得整个均匀层波场深度延拓的偏移时移量及振幅校正系数、各层的偏移时移量及振幅校正系数，得到最终的波场延拓值，实现了共炮域公式到CMP域公式的转换。理论模型试算和实际资料处理表明，该方法不但具有较高的计算效率和成像精度，而且可以输出正确反映地下反射系数的振幅信息，有利于AVO/AVA地震属性分析，提供精确的岩性识别与储层预测地震数据。     

沿上行波波前或下行波波前进行波场的全倾角归位

用有限差分法进行波场全倾角归位的关键在于波场的延拓方向。只要在上行波边界条件的约束下合理地选择波场的延拓方向,就能使来自任何方向的反射波精确归位。沿上行波波前或下行波波前进行波场延拓是确保波场全倾角归位仅能采用的两种延拓方法。差分网格的划分,直接关系到全倾角偏移剖面的质量。采用常规差分网格划分方法,在偏移后的剖面上有可能出现交叉干扰的现象,严重时可使反射波同相轴产生中断与畸变,甚至完全淹没正常反射波。采用加吸收的差分方程和阶梯型差分网格进行偏移,可消除这种交叉干扰。其中阶梯型全倾角偏移既能有效地消除交叉干扰,又能保持大倾角反射波的振幅特性。     

波场延拓层速度分析方法

根据波场延拓理论和模糊决策理论,本文介绍一种对于层状介质,利用地表 CMP 道集数据自动反演各层的层速度和双程旅行时的层速度反演方法。直接利用波场延拓层速度方法所获得的地下介质层速度与根据 VSP 资料计算所获得的层速度不太吻合,前者通常偏高。文中对影响波场延拓层速度精度的三个主要因素进行了校正,校正后的波场延拓层速度结果与VSP 层速度结果吻合很好。用此法求取层速度的精度高,并具有较强的适应弱反射和抗干扰的能力,是一种很有潜力的技术。     

偏移聚焦剖面组:使聚焦分析和叠前深度偏移相一致

聚焦分析的理论已得到发展,它要求水平反射层和不变速度的假设,因而聚焦剖面组就隐含着零偏移距射线是垂直射线这一假定。所有这些假定从总体上来说都与需要叠前深度偏移时的情况相违背,在本文中,我们提出了一种使建立聚焦剖面组与应用叠前深度偏移相一致的方法,它对反射序列或速度模型不作任何预先的假定。我们称这种方法为“偏移聚焦分析”,它会产生所谓的“偏移聚焦剖面组”。按照这一方法,对某一给定的外推深度,执行多偏移距的外推,并由此在资料中提取出新的零偏移距数据。这里,我们对零偏移距道不是简单地用垂直时间到深度的转换,面是采用了对零偏移距道进行完全深度偏移。所得到的深度偏移道构成了聚焦资料,在资料中按照所用的速度模型,同相轴被放置在空间合适的位置处。这种方法允许我们建立起与叠前深度偏移兼容的聚焦剖面组,只要我们采用的是等速度模型和与爆炸层假设等价的叠前偏移算法就行。最后,我们讨论了采用这种新方法所获得的改进。     

基于FCT校正的OBN资料弹性波逆时偏移

OBN多分量地震勘探资料具有频带宽和矢量保真性高等特点,现有的弹性波逆时偏移技术难以解决OBN宽频多分量数据的纵横波偏移成像问题。以实现OBN宽频地震勘探资料的纵横波高精度成像为目标,研究一阶速度-胀缩-旋转弹性波方程逆时偏移中的数值频散压制方法,实现了基于FCT校正的OBN资料弹性波逆时偏移。在炮、检波场延拓过程中,依据相邻两个时刻的波场以及漫射因子和反漫射因子构建漫射通量和反漫射通量,并对每一时刻含数值频散的波场进行校正,实现了对由差分离散造成的数值频散的压制,消除了纵横波成像误差。模型测试与实测资料处理试验表明,本文方法能够消除由数值频散造成的偏移剖面同相轴错断或虚假同相轴等现象,可以获取高精度的深度域纵横波成像结果。     

起伏地表的自由基准面波场成像方法研究

基于波动方程基准面延拓的偏移方法理论,从地震波场正演模拟的角度出发,提出了一种新的适用于起伏地形的地震叠后正演方法。该方法综合利用了"地形淹没"和"零速层偏移"的思想,通过基准面变换和设置零波场传播层,将原始模型的地表作为新模型的一部分,有效地消除了起伏地形的影响,并采用常规的波场延拓算子进行波场延拓与波场成像计算,实现了起伏地表模型的地震叠后数值模拟。基于该方法理论,还发展了一套完整的自由基准面波场延拓流程,可以将地表观测的地震波场延拓至任意的基准面之上,对研究野外地震波的传播规律、后续的偏移处理以及地震资料的解释具有非常重要的意义。仿真实验的结果均验证了地震正演模拟方法和自由基准面波场延拓流程的正确性和有效性。     

用VSP数据中下行P-SV转换横波求取横波速度

探讨了用零偏移距三分量VSP数据中的下行P－SV转换横波,求取厚度相当于VSP采集点距的地层横波速度。从井下检波器方位校正得到横向垂直分量,对其二维谱中各类波的能量和特点进行分析,通过二维滤波得到信噪比较高的下行转换横波,选取振幅较强的同相轴提取波至时间,获取了横波速率及泊松比。结果表明,即使是零偏移距VSP数据,只要其上有明显可见的转换横波,也能以采集点距的量级计算横波层速度。     

分偏移距动校正方法的改进

在地震资料处理中，速度分析和动校正对资料品质的影响很大。由于动校正速度是随偏移距变化而变化的，而常规速度分析并没有考虑这一因素，动校正效果往往不是很理想，从而影响资料的叠加和成像效果。分偏移距动校方法是在不同偏移距上采用不同的速度进行动校正。但由于是在不同偏移距组上分别独立进行速度分析和动校正，因此不能将不同偏移距组的同一反射同相轴校正到同一to层位上。这样就需要进行繁琐的后续处理，而且还会降低同相轴的连续性和平滑性。为此，对该方法进行了一些改进，即固定to在不同的分偏移距段进行速度扫描，段与段之间的衔接问题采用平滑处理解决。理论模型分析表明，采取上述改进措施后，动校正效果得到了一定提高，改善了同相轴的连续性和平滑性。     

拉东深度偏移

本文提出用经过拉东变换的共炮点地震记录作为输入的深度偏移方法。已经证明使用渐近射线理论（ＡＲＴ）构造波延拓算子可将拉东深度偏移法就用到空间变速深度模型。这些算子将入射检波器排列的一组平面波和理想的点源波场向地下深处延拓。对偏移速度模型的约束是其特征波长要大于震源主波长，这样延拓算子的ＡＲＴ逼近才有效。本方法曾成功地应用于以下两种合成数据的偏移：１．点绕射体；２．倾斜地层和向斜界面模型。在计算上，拉     

应用共转换点叠加技术处理PS反射波资料

由于转换波的路径是不对称的,因此需要用特殊的方法来处理转换波资料.对于PS转换波来说,共中心点的概念不太合适,应该用共转换点选排算法.在单一均匀层情况下,可以算出转换点的坐标,它是偏移距、反射层深度和速度比V_p/V_s的函数.对于多层介质,可以给出转换点坐标的近似算法. 数值研究表明,对于一定的偏移距范围,PS反射波的旅行时可以用级数的二项后截尾以足够的精度来进行近似,因此可用标准程序计算正常时差校正,该程序应用的是反射波旅行时曲线的双曲线近似算法. 共转换点叠加技术已用于以三台垂直可控震源生成的野外资料,记录了沿测线方向的水平分量.震源点和接收点上的静校正量分别由附加的P波和SH波测量结果估算出来.利用谱均衡等处理手段提高了资料的质量. 相应的P和SH波场测量叠加结果的对比表明,在P、SH、和PS波时间剖面上,构造的形态有较好的相干性.     

各向异性介质弹性波高斯束偏移方法

弹性波高斯束偏移是一种兼顾成像精度与计算效率的多分量地震成像方法,但当前的研究多集中在各向同性介质声波、弹性波成像和各向异性介质声波成像,针对各向异性介质弹性波偏移的文献相对较少。为此,在前人的研究基础上,发展了各向异性介质弹性波射线追踪方程,以二维各向异性弹性波Kirchhoff-Helmholtz积分为基础,利用弹性动力学表征的格林张量推导了各向异性介质中弹性波波场正、反向延拓公式,提出了一种针对各向异性介质多分量地震数据的成像方法。通过在成像公式中引入权函数,很好地压制各向异性介质成像中不同波型引起的串扰。通过引入符号函数,解决了转换波成像过程中的极性反转问题。TTI介质洼陷模型和TTI介质多层构造模型试算结果表明：与各向同性介质弹性波高斯束偏移方法相比,各向异性介质弹性波高斯束偏移成像结果的信噪比较高、同相轴连续性较好、构造位置更准确;使用多分量地震记录,利用纵、横波波场信息成像,有效提高了成像分辨率;与传统的基于标量波场的成像方法相比,所提方法的适应性更好。     

波场延拓表层模型校正

为解决复杂表层速度变化对反射波的影响问题,在初至波表层模型层析反演的基础上,研究了波场延拓表层模型校正的理论方法,形成了一套有效的计算方法。其基本原理为：用分裂法将频率--空间域的纵波位移方程转换为基本波场延拓方程,然后进行频散、吸收边界条件校正,采用高阶有限差分法求取波场延拓值;对于波场延拓横向不变速的情况,用相移法求解频率--波数域的单平方根方程进行波场延拓。具体作法为①将炮集内的各接收点延拓到高速层顶界;②将炮点延拓到高速层顶界;③用替换速度分别将接收点和炮点延拓到CMP位置的基准面;④进行速度分析、动校正及叠加（或直接进行叠前深度偏移）。理论和实际资料处理结果表明,文中方法既可以实现双曲线的变时差校正,又可使校正后的波场满足所在位置的波动特征。     

高斯射束偏移

正如可将由震源发射出的波场表示成一组高斯射呸来建立合成地震数据那样，也可将记录的波场表示在地表出现的一组高斯射束，将所记录的数据向下延拓。在这两种情况下，当地震速度横向变化时，用高斯射束描述地震波的传播可能是方便的。高斯射束下延拓能实现波传播的波动方程计算，而仍然保留波传播可解释的射线路径特征。本文描述一种零炮检距的深度偏移方法，该方法使用记录波场的高斯射束下延拓。高斯射束偏移方法有助于复杂构造成