速度模型反演的CFP方法

针对叠前深度偏移速度模型的建立，本文深入研究了应用CFP技术进行速度模型反演的两种方法(即同步反演和异步反演)。同步反演是指同时反演聚焦算子和速度模型，通过调整速度模型来调整DTS响应，使道集拉平并且位于零线，每一次调整速度模型之后都要计算聚焦算子、CFP道集和DTS响应，并根据DTS响应计算速度模型的修正量。这种方法基于等时原理，速度模型的调整和DTS道集的拾取紧密联系在一起，该方法直观可靠，主要工作量在于DTS响应的拾取。算子和速度模型的异步反演则是先根据误差对称准则迭代计算正确的聚焦算子，然后根据算子反演速度模型，两个步骤截然分开，速度模型的反演不再涉及DTS响应的拾取，该方法间接求取速度模型，大大减少了拾取的工作量。和常规的偏移速度分析方法相比，CFP方法可以在反射界面的单个几何点上进行，不需要区域性重复偏移，大大减少了计算量；它也不需要常规方法中的小炮检距假设或小倾角假设，适宜复杂地下介质的偏移速度分析。文中合成记录的速度反演取得了满意的结果，并对实际资料的反演进行了初步实验。     

自动拾取的成像空间域走时层析速度反演

本文研究了一种成像空间域走时层析速度反演方法,利用波动方程双平方根算子叠前深度偏移提取的角度域共成像点道集(ADCIGs)作为速度分析道集,并基于剩余曲率自动拟合策略获取高精度的走时差。文中不仅给出ADCIGs道集剩余曲率自动拟合拾取的主要思路,而且给出成像空间域层析反演的实现。模型和实际资料试算验证了该方法具有较高的反演精度和计算效率。     

基于束偏移的地层倾角约束网格层析建模

研究区深层构造复杂、缺少足够的地质信息及钻井资料、基于沿层层析无法建立准确速度模型。为了改善该区断块成像精度,进而落实构造圈闭,应用Tomogui叠前深度域网格层析速度建模和高斯束偏移成像。首先利用CVI(约束速度反演)方法获得平滑并符合地质特征的初始速度模型,进行高斯束体偏移;利用四维去噪技术优化处理成像道集,提高道集信噪比;在此基础上,直接进行基于道集数据驱动的网格层析反演,并利用地层倾角场约束网格层析反演过程。通过高斯束偏移与网格层析速度更新、迭代,采用深度域高斯束偏移成像明显改善了成像效果,查明了该区的断裂展布特征,断块型圈闭得到落实。     

基于角度域共成像点道集的层析速度反演方法研究

碳酸盐岩探区的复杂构造成像与速度反演是目前地震数据处理难点问题。碳酸盐岩构造复杂、目标层极深、断点发育,常规处理方法很难得到比较好的成像与速度反演结果。为此提出基于角度域共成像点道集(ADCIGs)、面向碳酸盐岩储层的层析速度分析方法,利用波动方程双平方根算子叠前深度偏移提取的角度域共成像点道集作为速度分析道集,能够更为准确地反映速度和深度的耦合关系,并且减少了假象等的干扰,使得速度分析结果精度更高。模型和实际结果表明,该方法能够较好地解决碳酸盐岩探区的速度反演问题。     

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。     

逆时偏移角道集构建及速度分析方法

速度模型精度问题已经成为制约逆时偏移实际应用效果的瓶颈,尤其是在复杂构造区,受制于目前积分法偏移速度分析固有的多路径问题缺陷,得到的成像道集质量和偏移速度模型精度往往难以满足逆时偏移的成像要求。基于此,开展逆时偏移角道集构建及速度分析方法的研究。首先,开展了波前矢量逆时偏移角度域共成像点道集构建方法的研究,该方法物理意义明确,计算效率较高。与传统偏移距域及炮域成像道集相比,逆时偏移角道集能够有效解决多路径问题,减少偏移假象,提高道集成像质量;其次,推导了新的纵波角度域速度更新公式,并且实现了逆时偏移角度域速度分析方法,模型数据的数值实验结果表明了该方法的正确性和有效性。     

最大熵方法在偏移速度分析中的推广及应用

三维叠前深度偏移需要通过一个相对准确的速度来获得地层深处的结构。作为一种反问题方法，偏移速度分析利用共成像点道集上的剩余曲率成像点来反演速度模型。但由于非线性问题的线性化、噪声及不具物理意义的模型参数化假设，偏移速度分析是不适定和病态的。为了得到合理的和稳定的解我们必须使用正则化方法。首先对统计学中的贝叶斯定理和经典的基于信息论的最大熵方法进行了回顾；然后将模型参数的导数项引进到经典最大熵方法，将其推广到正则化速度模型中，使得既能得到合理的解，同时又能保持速度模型的间断面；最后，通过讨论一个数值算例说明了算法的适用性。     

共偏移距道集波动方程叠前深度偏移的Green函数法

在基于波动方程的偏移速度分析中，共偏移距道集数据的波动方程叠前深度偏移是十分重要的，因为它能提供地质上可解释的偏移图像（如不同偏移距的共成像点道集）。本文根据共偏多距道集数据的具体物理特性，采用Green函数法实现共偏移距道集数据的波动方程叠前深度偏移。在Green函数算子的具体构造中使用了稳定的Rytov近似计算慢度横向扰动引起的散射波场。用Marmousi模型数据进行了试验，结果表明共偏移距道集波动方程叠前深度偏移Green函数法的偏移结果不仅与常规的利用双平方根算子的共偏移距道集波动方程叠前深度偏移方法的结果相当，而且还能为偏移速度分析提供了不同偏移距的共成像点道集，对野外各种观测系统的适应性也很强。但本文的Green函数法的计算量较常规共偏移距波动方程叠前深度偏移法有明显增加。     

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。     

基于波动方程偏移的地震数据地层成像

地层成像是对地下地层物性空间变化的近似反演,对于岩性油气藏和非常规油气藏的勘探开发具有重要价值。文中根据波动方程偏移的思想提出了一种有关反射体波阻抗相对扰动的地层成像方法。基于地震波运动学特征准确的地下介质光滑模型,应用地震波传播理论推导了基于反射体波阻抗相对扰动的地震数据线性正演表达式;然后结合线性反演理论,利用地震数据近似反演波阻抗相对扰动,构建了基于波动方程偏移的以波阻抗变化为主要目标的地震数据地层成像方法。在地层成像中,如果对波场做角度分解,则可得到地层成像的角度域共成像点道集,如果对波场不做角度分解,则可快捷地得到角度域平均的地层成像结果。对于声波方程描述的地震数据,利用该地层成像方法可获得地层的声波阻抗相对扰动成像;对于标量波方程描述的地震数据,利用该成像方法可获得地层的速度相对扰动成像。该地层成像方法与地震数据逆时偏移方法的计算过程相同、计算量相当,合成地震数据试验取得了理想的地层成像效果。     

共聚焦点层析成像方法

面对复杂的地下空间,传统的层析成像方法存在诸多问题,比如在迭代求解的过程中需要反复进行偏移,计算量较大;利用射线追踪正演,地质结构复杂时射线反射角度难以求取。为此,提出了一种基于共聚焦点（CFP）理论进行速度反演的方法。该方法首先通过拾取DTS面板上的时移,迭代求取逆时聚焦算子;再利用逆时聚焦算子与时间残差,对速度模型的聚焦位置进行扰动;最后利用代数迭代方法中的系数将旅行时残差换算成慢度变化量,分配到射线路径上的每一个网格上,得到扰动后的速度模型;交替迭代更新聚焦点位置和网格速度以获得最终模型。与常规的速度反演方法相比,该方法利用单向旅行时进行反演,不需考虑复杂结构的反射问题,同时不用在每次迭代中重复偏移,并且只需考虑反射界面的数个几何点,避免了大型矩阵的求逆,从而大大减少了计算量。模型试算结果表明,即使在初始速度模型误差较大的情况下,也能快速收敛,取得较为满意的结果。     

航空电磁法三维电阻率反演成像技术

航空电磁测量三维电阻率成像方法能快速测定地下电阻率的分布。给出了三维电阻率成像方法的基本原理，该方法包括近似三维反演因子和综合子空间解算器两部分，三维反演因子可用于近似正向线性电阻率的解译；综合子空间法实质为共轭梯度法的变换，可以通过综合子空间法把大型的线性方程系统简化为较小的、易求解的非线性系统。三维成像法属线性反演法，可直接用于测定三维电阻率分布，通过模型试验对该方法进行了可靠性验证，结果表明三维电阻率成像能更好显示地质体的导电性，同时可提供大量地质构造信息。     

初至波与反射波旅行时多尺度渐进联合层析成像

针对应用单-波反演难以更准确、更全面地重构地下速度信息及层析正反演中网格剖分大小相互矛盾的问题,本文采用Humphreys等^[1]的数据加权算法,对模型空间和数据空间进行加权,并在反演中采用多尺度渐进层析反演;通过比较模型上各种波的理论旅行时与实际拾取的旅行时残差,更新模型速度及界面深度参数。模型资料试算结果表明,应用初至波与反射波旅行时联合层析整体上要优于单-波旅行时层析的结果;多尺度渐进层析反演能有效地解决层析正反演网格剖分大小的矛盾;在-定范围内,随着反演网格尺度的逐渐减小,反演精度也会逐渐提高。实际资料试算结果表明该方法是可行的,可以为高精度地震勘探提供精细的速度模型。     

共聚焦点（CFP）成像技术述评

CFP成像有共聚焦和双聚焦两种形式。前者用于寻找构造信息，后者则主要用于分析与储层描述有关的信息。借助于两个连续且相互独立的聚焦步骤，CFP成像技术将叠前偏移与速度分析分离开来，用算子更新代替传统的对速度场直接更新，最后由经正确更新的聚焦算子反演出地下速度场。该技术在精确成像的同时，很好地避免了速度难题。这一优良特性可被广泛应用于地震数据反演和处理的各个方面（处理复杂近地表难题、多次波消除、多分量偏移、地下盐丘成像及时延地震监测等）。因此，CFP成像技术是一种理论上先进、应用前景广阔的新的成像技术，对复杂地质问题的解决更是有着独到的功效，在我国可望有广阔的发展空间。     

Convolution-based multi-scale envelope inversion

Envelope inversion(El) is an efficient tool to mitigate the nonlinearity of conventional full waveform inversion(FWI) by utilizing the ultralow-frequency component in the seismic data.However,the performance of envelope inversion depends on the frequency component and initial model to some extent.To improve the convergence ability and avoid the local minima issue,we propose a convolution-based envelope inversion method to update the low-wavenumber component of the velocity model.Besides,the multi-scale inversion strategy(MCEI) is also incorporated to improve the inversion accuracy while guaranteeing the global convergence.The success of this method relies on modifying the original envelope data to expand the overlap region between observed and modeled envelope data,which in turn expands the global minimum basin of misfit function.The accurate low-wavenumber component of the velocity model provided by MCEI can be used as the migration model or an initial model for conventional FWI.The numerical tests on simple layer model and complex BP 2004 model verify that the proposed method is more robust than El even when the initial model is coarse and the frequency component of data is high.     

最小二乘叠前时间偏移在地震数据规则化中的应用

地震数据不规则和地下照明不均匀是阻碍地震保幅成像的两个关键因素。为此,利用已知的地下模型信息,采用Kirchhoff叠前时间偏移将原始数据映射到成像空间,在成像空间提取有效特征,再反偏移到数据空间,重建缺失数据。由于偏移算子在一定程度上消除了地震波的传播效应,因此成像空间比数据空间更加简单,更易于提取有效的信息特征。在最小二乘意义下利用迭代算法拟合观测数据从而提高了方法的精度,并分析了该方法对速度模型的依赖性。理论模型和实际资料处理结果表明,该方法能够对复杂介质条件下的地震数据进行有效的规则化处理,并改善成像质量。     

弹性波全波形反演中的四种优化方法对比

弹性波全波形反演(EFWI)是一种高精度成像方法.由于EFWI本质是一个强非线性问题,因此常采用局部优化算法进行求解,不同优化算法的反演结果差异很大.在较为常用的共轭梯度法(CG)、L-BFGS法(Limited-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno Algorithm)的基础...     

海上少井条件下低渗薄礁滩灰岩储层甜点定量解释——以珠江口盆地A油田为例

珠江口盆地A油田礁滩灰岩储层超薄、横向变化快、储层非均质性强及孔、渗关系复杂,加之海上钻井资料少、地震资料的纵、横向分辨率低,导致低渗储层甜点评价难度大。为此,建立了物探-测井-地质一体化定量解释薄层灰岩低渗储层甜点的技术对策。针对灰岩速度异常、厚度小、横向变化快等复杂油气藏,结合全波形反演的浅中层速度建模和网格层析中深层速度建模方法,利用反射波和折射波能量更新速度模型,减少速度误差,有效改善了成像质量,从而确保相带划分精度。基于孔隙形态因子校正技术优化复杂灰岩孔、渗关系,直接使用稳定的地震反演弹性参数解释渗透率,从而将渗透率解释模型向三维空间扩展。对于薄层、少井条件的地震资料反演,首次运用综合一维测井岩相和二维平面相联合嵌套约束的分级相控叠前高分辨率地震反演技术,定量表征了礁滩灰岩油藏低渗储层甜点。结合地震数据及反演结果精细解释了礁滩体层位,将灰岩层段分为致密碳酸盐岩台地、生物滩、下部生物礁以及上部生物礁共四个研究单元;认为灰岩低渗储层甜点局部发育,主要分布在1井以北、2井以南的礁滩主体部位。