基于程函方程的VTI介质初至波走时层析反演

VTI介质初至波走时层析是反演各向异性参数的有效方法,其难点是初至波走时的计算和各向异性参数的联合反演。本文用垂直速度、动校正速度和非椭圆系数三个参数表征介质各向异性参数,使用基于Runge-Kutta算法的射线追踪,并根据相应的群慢度近似表达式推导了上述三个参数的敏感核函数表达式;利用最小二乘正交分解算法,分别用两种参数选择方法进行联合反演;数值模拟结果表明本文参数选择方法比传统Thomsen参数选择方法具有更高反演精度,从走时层析角度也证明了基于Runge-Kutta算法的射线追踪方法适用于VTI介质。     

各向异性高分辨率Radon变换压制多次波

针对VTI介质和海洋大炮检距地震数据反射波同相轴不能严格满足双曲时距关系,一次波和多次波能量在Radon域中聚焦性较差,多次波的压制效果不理想的问题,通过在双曲Radon变换积分路径中引入各向异性参数η,描述VTI介质和海洋大炮检距地震数据的时距曲线关系,在Radon域中有效聚焦一次波和多次波能量。同时,引入基于共轭导向梯度(CGG)算法的各向异性高分辨率Radon变换,基于L₁范数对模型空间进行稀疏约束,提高Radon变换的分辨率。模型数据和海上大炮检距实际资料测试表明,该方法能够很好地压制多次波。     

VTI介质多波各向异性参数分析

在地震数据处理中,通过各向同性参数分析无法校平大炮检距地震记录,会引起动校拉伸、叠加结果失真,而通过各向异性参数分析,能实现对大炮检距地震反射资料的有效处理。本文针对VTI介质中PP波和PSV波各向异性参数分析过程,提出充分利用多波数据信息丰富的优势,采用预估—分析—提取的策略限定各向异性参数的范围,简化各向异性参数分析的流程,达到提高多波各向异性参数提取精度和分析效率的目的;并通过优化参数谱,增强各向异性参数谱的分辨率。通过理论模型和实际资料验证了方法的正确性和可行性。     

二维VTI介质qP波斜率层析方法

斜率层析属于立体层析的一种特殊情况,在通过运动学反偏移重建立体层析数据空间的过程中,会出现炮检点位置和旅行时信息已经匹配而地表射线参数水平分量(以下简称地表p_x参数)无法匹配的情况,这时可利用p_x残差完成对速度模型和反射点坐标的更新。将各向同性介质中的斜率层析方法推广到二维VTI介质qP波情形,利用地表p_x参数关于三个各向异性参数的偏导数建立了二维VTI介质qP波斜率层析线性方程组,基于该线性方程组和典型理论数据实施了二维VTI介质qP波斜率层析反演。研究结果表明,VTI介质中的运动学偏移/反偏移与二维VTI介质qP波斜率层析线性方程组相结合,可以实现二维VTI介质的各向异性参数重建,为VTI介质的参数建模提供了一条新的途径。     

VTI介质各向异性参数角道集层析反演

目前的各向异性层析方法主要利用不同范围的炮检距信息或角道集信息反演各向异性参数,但缺少对反演中角道集划分的定义。为此,首先根据旅行时对Thmosen参数的一阶偏导数和对Thmosen参数及相角的二阶偏导数进行敏感性分析,明确定义小、中、大角道集的范围;然后利用各向同性单程波偏移及速度层析建立基础速度场;再利用Poynting矢量提取VTI介质逆时偏移角道集;最后利用小角度道集剩余曲率反演Thmosen速度参数、中角度道集反演Thmosen参数δ、大角度道集反演Thmosen参数ε。简单洼陷模型试算结果说明方法的正确性,复杂构造模型试算结果验证了方法的适用性。     

三维VTI介质初至波走时层析速度和各向异性参数建模方法研究

三维各向异性走时层析反演问题一直是地震数据处理中的难点,其核心是各向异性参数敏感核函数的建立和三维大规模数据的处理。基于球谐展开群速度表达式,计算走时关于各向异性参数的敏感核函数,引入整形正则化来处理大规模、不适定反问题,并利用共轭梯度法对垂直慢度、水平慢度和动校正慢度的参数化方法(第一种参数化方法)与Thomsen参数化方法(第二种参数化方法)进行反演,实现三维VTI介质初至波走时层析反演。理论模型和实际资料处理结果表明,与经典的Thomsen参数化方法相比,垂直慢度、水平慢度和动校正慢度的参数化方法,更有利于三维VTI介质走时层析速度反演和各向异性参数的建模,进一步提高了反演的精度,具有较好的应用前景。     

基于岩石物理的页岩储层各向异性表征

针对罗家地区A井测井数据,应用Backus平均方法将模型从测井尺度粗化至地震尺度,应用各向异性传播矩阵模拟页岩含油储层的地震AVO响应,并结合实际地震资料进行井震标定;基于VTI介质反射系数理论公式进行VTI介质参数AVO反演,并应用井中岩石物理反演结果进一步计算页岩含油储层的裂缝空间分布。结果表明：①随着模型中各向异性参数ε数值的增大,远炮检距反射振幅逐渐减小;②由地震反演得到的各向异性参数和水平缝密度与岩石物理的计算结果一致,由反演得到的水平缝的空间分布与油气产量具有相关性,证明了反演方法的有效性。     

复杂区转换波叠前时间偏移VTI速度建模

多参数分析方法是进行VTI介质转换波叠前时间偏移速度建模的有效手段,然而对于构造复杂、强各向异性地区的转换波资料,多参数谱精度低、多解性强,直接进行多参数谱分析难度很大。为此,简化了转换波VTI多参数速度建模流程:首先通过VSP约束的转换波和纵波层位匹配方法计算纵横波平均速度比(γ₀),进行各向同性叠前时间偏移,然后利用成像道集对转换波偏移速度(v_C2)进行迭代优化,对γ₀进行微调,拉平道集中小炮检距同相轴;在此基础上,开展VTI各向异性四参数分析,保持v_C2和γ₀不变,依次优化纵横波等效速度比以及转换波各向异性参数,拉平大炮检距同相轴。实际资料应用结果表明该方法能够有效提高成像质量,降低转换波多参数建模的多解性,为利用多波开展岩溶缝洞预测奠定了良好资料基础。     

井震联合网格层析各向异性速度建模研究及应用

各向异性速度场及参数场的建立是各向异性叠前深度偏移技术在地震资料处理过程中取得成功的关键环节。井震联合求取各向异性参数是目前地震资料处理时常用的方法之一,但常规井震联合法通过对比地层厚度来求取各向异性参数,计算精度较低,达不到地质要求。将网格层析技术应用于三维VTI介质井震联合各向异性速度建模中,沿射线路径同时更新每个网格点的各向异性速度和参数,并通过多次迭代进一步提高速度模型的精度。应用结果表明,相较于常规井震联合法,基于网格层析的井震联合法能大幅提高各向异性速度场和参数场的计算精度,增强深度偏移结果与测井资料的吻合度,并且使得共成像点道集的远偏移距更加平直,为叠前反演提供更丰富的远偏移距信息,同时还能有效改善局部成像效果。     

VTI介质各向异性叠前时间偏移方法

基于VTI介质的假设,通过结合单程波方程与VTI介质的时间偏移频散关系,发展了一种基于波动方程的VTI介质各向异性叠前时间偏移方法,给出了由均方根动校正速度与均方根各向异性参数确定的走时和幅值解析表达式。同时,综合分析速度与各向异性参数对CRP道集走时的影响,通过CRP道集内同相轴剩余动校时差的迭代拾取,实现了在偏移过程中偏移速度与各向异性参数的建模。理论模型试算和南海某深水区二维地震数据成像结果表明,应用VTI介质各向异性叠前时间偏移方法可以实现大角度倾斜界面更为准确的成像归位,同时能够保证剖面的能量聚焦效果。     

各向异性克希霍夫叠前深度偏移

随着地震勘探精度的提高,各向异性对于常规克希霍夫叠前深度偏移效果的影响已不容忽视。研究了利用P波非双曲旅行时求取各向异性参数的方法,当道集的排列长度远大于勘探目的层深度时,P波走时资料包含的信息可以用来确定VTI介质的各向异性参数。利用VTI介质的CMP道集,研究了二步法提取η参数的方法,即先利用短排列地震数据求取均方根动校正速度,再利用长排列数据和水平速度扫描法得到水平速度,通过转换得到各向异性η参数;采用基于声学近似的VTI介质程函方程,通过各向异性射线追踪计算旅行时。模型及实际资料处理结果表明,利用上述方法提取各向异性参数,进行VTI介质各向异性克希霍夫叠前深度偏移,使成像精度和质量得到了明显提高。     

VTI介质快速偏移速度分析

针对由反射数据难以同时估计垂向速度和各向异性参数,本文首先将地下介质近似为可分解VTI介质,其次通过介质参数更新和叠前深度偏移两步迭代进行偏移速度分析。为了解决应用中遇到的射线追踪精度与计算效率问题,本文依据可分解VTI介质,给出了-种射线追踪算法,可大幅度减少弹性模量空间求导运算;此外通过变旅行时步长样点方式,提高了点到面射线追踪计算炮检距的精度。数值模型应用表明,该方法能快速收敛于理论模型,且计算效率约是常规VTI介质偏移速度分析的4倍,是叠前深度偏移速度建模快捷且接近实际地质模型的-种方法。     

各向异性速度分析技术在西部DH地区的应用

西部DH地区地下构造复杂,地层埋深较深,地震资料采集中炮检距较大,地下介质的各向异性问题较为明显。由于常规速度分析方法精度较低,影响地震资料的成像质量。针对该问题,重点对横向各向同性(VTI)介质速度分析原理、各向异性参数求取方法进行了研究,总结了一套各向异性参数求取的方法。通过模型试算和西部DH地区资料的实际应用表明,各向异性速度分析技术是提高速度分析精度、改善成像效果的有效方法。     

选择性相关法地震资料各向异性参数提取

为了提高地震资料各向异性参数谱的精度和分辨能力,基于各向异性介质反射波时距曲线方程,针对各向异性介质中纵波各向异性参数的提取技术,引入选择性相关法,对各向异性参数谱的绘制方法进行改进,提高了各向异性参数提取的精度。理论模型测试结果证实,引入选择性相关法后得到的各向异性参数谱的分辨率明显提高,能够有效地识别出薄层信息。弱各向异性地区实际地震资料的应用试验结果表明,采用改进后的方法进行各向异性参数分析,可以减小大炮检距地震道集的动校拉伸畸变,改善复杂地区地震资料的成像质量。     

VTI介质中弹性参数地震反演方法

根据地震波在具有垂直对称轴的横向各向同性（VTI）介质中的运动学特征，应用传播时间反演方法，进行了水平层状VTI介质的地层弹性参数反演方法研究。在VTI介质中，P－P波的传播时间曲线不再是双曲线，尤其在长排列情况下，已不能用二项泰勒展式精确地反演P－P波的传播时间，用三项泰勒展式则可以达到更高精度；P－SV波的传播时间也可用三项泰勒展式表达，在中等及短排列长度时可达到一定精神。对P－P波、P－SV波的传播时间进行三项泰勒展开时，它们的系数中包含了地震波的各向异性信息及垂直速度信息，中以为地震波的弹性参数反演提供提供基础，模试验分析及江苏油田某地区的二维多波资料实际反演结果表明，在最大炮间距为1．5倍地层埋深时，可以很精确地得到三项泰勒展式的系数，应用这些系数能精确反演地层弹性参数，包括P波、S波的垂直速度和各向异性参数。图4表1参5（杜丽英摘）     

各向异性介质共炮域高斯束偏移

在Zhu等提出的基于相速度的各向异性高斯束偏移方法的基础上,修改了运动学和动力学射线追踪方程,并且通过对射线追踪方程中的系数进行近似,简化了动力学射线追踪方程,实现了基于相速度的各向异性介质共炮域高斯束叠前深度偏移成像。通过各向异性水平层状模型分析了各向异性参数对本文研究方法的影响,证明各向异性介质偏移成像需要获得准确的速度场和各向异性参数场,这是实现各向异性偏移成像的关键。二维Hess VTI模型试算结果表明,本文方法能够对复杂的各向异性地质构造进行有效成像,充分证明了方法的有效性。与传统的基于弹性参数的各向异性介质高斯束偏移成像方法相比,本文方法在计算效率和适应性方面具有更多优势,更适合处理实际地震资料。     

一般TI介质中多震相旅行时层析成像——以井间成像为例

传统的各向异性介质中的正、反演研究大多基于弱各向异性假设下的VTI介质,且主要是有关初至波的射线追踪和相应的旅行时反演。然而,随着勘探精度要求的不断提高,一般普适的(含强)TI介质中的多震相射线正、反演方法,则成为急需解决的问题。鉴于此,本文将基于各向同性介质多震相分区多步最短路径射线追踪算法推广到一般各向异性TI介质,结合相、群速度导数的一阶旅行时扰动方程,采用共轭梯度求解带约束的阻尼最小二乘问题,进而提出了一种利用多震相旅行时进行一般TI介质弹性参数反演的方法。井间地震数值实验结果表明,多震相旅行时联合反演可有效提高成像分辨率,验证了方法的有效性和正确性。     

Walkaway VSP井旁各向异性速度模型反演方法

针对一个井源距VSP初至反演的井旁速度模型不能用于同一口井多个不同井源距VSP数据的偏移成像这一问题,本文介绍了一种使用Walkaway VSP的初至旅行时反演井旁各向异性模型的层速度和各向异性参数的方法。该方法根据声波测井速度的变化趋势对井旁一维速度模型进行分层,以零井源距VSP初至时间反演的速度作为初始速度模型,用一种接近沉积岩特性的多层各向异性介质模型描述和定义井旁速度模型的各向异性参数,利用不同井源距VSP的多条VSP初至时距曲线反演井旁水平层状各向异性速度模型的层速度和各向异性参数,得到Walkaway VSP偏移成像的井旁各向异性速度模型。把该模型用于Walkaway VSP实际数据的偏移成像处理,取得了较好的效果。     

基于构造滤波的VTI介质平面波最小二乘FFD叠前深度偏移

中国中东部地区沉积地层广泛发育,地下介质中地震波传播速度不仅与空间位置有关,还受传播方向影响,研发适用于各向异性介质的成像方法有利于提高反演成像精度。通过将VTI介质高阶傅里叶有限差分波场延拓算子纳入反演成像体系,本文实现了基于VTI介质的最小二乘FFD叠前深度偏移。针对该方法计算量大、相干成像噪声明显的不足,进行了优化：采用引入平面波编码策略,压缩地震数据,显著提高计算效率;迭代过程中提取CIG道集,在该道集上应用平面波构造滤波算子压制相干成像噪声,提高成像信噪比。基于各向异性Marmousi 2模型的数值测试结果表明,本文的优化偏移成像方法取得三点改进： ①适用于复杂强横向变速VTI介质; ②成像信噪比提高,效率更高; ③克服了单程波类算法近地表成像精度低的缺陷。     

基于尺度约束项的AVO反演方法

AVO反演的实质是基于反射层AVO特征提取弹性参数。采用大炮检距数据可以弱化AVO三参数反演固有的病态特征,降低反演问题不适定性。但由于大炮检距数据受调谐效应影响严重,使得反射层AVO特征发生畸变,降低了反演精度。为此,本文深入研究了叠前道集调谐效应的产生机理,基于小波尺度分解的思想,在反演目标函数中构建尺度约束项,通过压制地震资料低频成分相对使用量,弱化调谐效应对反射层AVO特征的影响,从而实现提高反演精度的目的。模型试算和实际资料反演结果均表明,该方法具有一定可行性。