属性偏移辅助实现炮检距域共成像点道集计算

波动方程偏移的成像精度高于Kirchhoff类偏移,且对速度误差更敏感,故舍弃Kirchhoff深度偏移,针对波动方程炮检距域共成像点道集直接进行速度迭代,更具现实意义。为此提出一种基于属性偏移的计算策略,可实现高效的波动方程类偏移的炮检距域共成像点道集计算。通过对地表炮检距调制后的数据再偏移,将该偏移结果与原始数据偏移结果的比值作为各成像点的地表炮检距值;依此将偏移结果重排入所属炮检距段;逐炮依次计算并叠加,最终获得地表炮检距道集。上述两次偏移可纳入成像循环中同时计算,因此只增加了一次检波点波场的传播,计算量仅增加约30%。通过2D、3D模型及实际数据对比,验证了该计算方法的有效性。     

零炮检距有限差分偏移法

零炮检距(MZO)偏移也叫做倾角时差(DMO)或叠前部分偏移,它将叠前偏移地震数据变成近似的零炮检距数据,以便消灭反射点上的画弧现象,并可获得在反射层倾角范围内的优质叠加结果,MZO是标准地震数据处理中重要的一步。迄今,各种频率-波数(f-k)和积分 MZO 算法已应用于实践中。文中,介绍了一种可应用于正常时差(NMO)校正的、共炮检距剖面的有限差分 MZO 算法。这种算法用的是一种常规叠后偏移15度有限差分偏移算法和一种特定的速度函数,而不是真正的偏移速度。本文证实当速度随深度而变化时这种 MZO 算法的实现结果,并探讨这种算法应用于速度随深度和水平距离变化情况时的可行性。     

基于深度偏移角道集共聚焦分析的炮域炮检距矢量片优化叠加方法

复杂构造地区断块和高陡构造发育,相比于平缓地层,高陡构造区域地震照明有限,数据信噪比较低,全偏数据参与叠加对提高成像信噪比不利。由于区域构造特征的差异性,不同高陡构造带对应的反射具有明显的方向性,不同炮检距(即入射角)段的反射信号具有明显分带特征。据此,在炮域深度偏移角道集上进行炮检距矢量片(Shot Domain Offset Vector Tile, SVOT)划分,有效分离出不同倾向、不同倾角界面的深偏数据。采用共聚焦分析方法,分析各SOVT叠加剖面的信号聚焦特性;根据其成像清晰度属性,进行SOVT剖面加权优化叠加,突出有效信号,改善高陡界面的成像信噪比。理论模型与实际数据测试验证了该方法的有效性;同时,它可依托商业软件深度偏移模块运行,只需额外增加少量运算,适于工业化推广。     

炮域波动方程叠前深度偏移的偏移距域和角度域共成像点道集计算

炮域波动方程叠前深度偏移是一种实用化的成像算法,特别在稀疏炮集宽方位角观测系统采集的数据成像中非常有效。本文将偏移距定义为叠前偏移中下行震源波场和上行接收点波场之间的位移,在偏移过程中提取偏移距域共成像点道集,利用最早应用于炮—检偏移的径向记录道映射方法,将偏移距域道集转换到角度域。计算过程包括多偏移距成像和炮—检点坐标系向中心点坐标系的转换。该方法能够在炮集偏移过程中生成随角度变化的反射波成像结果,但在稀疏炮集观测系统下,共成像道集的质量仍会受到炮点假频的影响。     

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。     

共炮检距剖面相位移时间偏移

本文提出了一种新的二维频率一波数域共炮检距剖面叠前时间偏移算法。本文方法在常速条件下将零炮检距剖面的叠后相位移公式推广到非零共炮检距剖面，该公式是用数值拟合方法得到的，运用平均速度或叠加速度可使公式的使用范围适用纵向速度变化，理论上本文的公式只在常速下是精确的，但合成记录和野外资料试算表明，即使速度变化较大，该方法也能有效成像，而且更重要的是还能减少计算量。     

用共炮检距偏移和炮点记录偏移对宏观模型进行估算

最近,人们提出了几种基于图象道集分析的宏观速度分析技术。图象道集可通过共炮检距(CO)偏移和炮点记录(SR)偏移得到。在本文中我们指出,这两种图象道集有着明显的区别。令人意想不到的是,有些作者在进行以速度分析法为基础的炮点记录偏移中,隐式地采用了共炮检距校正方程。当然,这样做未必会导致错误的宏观模型,但一定会降低收敛速度。因此,要使基于速度分析法的共炮检距偏移或炮点记录偏移达到最佳,重要的是要采用相应的校正方程。     

真振幅频率——波数恒定炮检距偏移

低信噪比，干扰绕射以及与倾角有关的问题（例如，反射层点分散，依赖于倾角的ＭＤＯ和反射角）使可靠的振幅相对于炮检距（ＡＶＯ）分析成为一项困难的工作。     

高精度傅里叶有限差分法模型正演

 波动方程数值模拟方法分为有限差分法和频率—波数域法两类，其中有限差分法的计算精度取决于波场外推算子的近似程度、离散网格间距及差分方程阶数，它能适应速度任意横向变化，但在大倾角处易出现频散现象及背景噪声。频率—波数域法算法简单、精度高、噪声小，能适应任意地层倾角情况，但不适于速度场的任意横向变化。文中结合有限差分法和频率—波数域法的优点，应用傅里叶有限差分法（FFD）实现在多域用高精度延拓算子对模型进行地震记录的数值模拟，其波场外推算子由相移项、折射项（时移项）和有限差分补偿项组成。对FFD法进行了理论与误差分析，并用单程声波方程分别进行了层状模型和SEG/EAGE盐丘模型的数值模拟试验。数值试验的对比分析表明，FFD法适用于速度场横向剧烈变化情形，且具有精度高、无频散、背景噪声弱等优点，模拟结果反射特征清楚，能对复杂地质构造进行准确的地震数值模拟。     

应用GPU的傅里叶有限差分逆时偏移

逆时偏移是针对复杂构造的主流叠前深度偏移成像技术,常规逆时偏移技术大多采用高阶有限差分和成像后滤波算法。由于实际偏移的计算网格较大造成空间频散现象和成像后的去低频噪声滤波会损害有效低频信息,因此成像频宽受到一定影响。为此,提出基于GPU的傅里叶有限差分逆时偏移方法。即采用傅里叶有限差分算法进行波场传播计算,波场外推中直接在时间—波数域做显式波场分解和互相关成像;同时采用基于GPU的算法,显著提高了傅里叶有限差分逆时偏移的计算速度。实际资料应用结果表明,该技术能实现对高、低频有效信息的充分保护和利用,从而提高了地震成像分辨率。     

傅里叶有限差分深度偏移成像方法研究和应用

本文介绍了傅里叶限差分叠前深度偏移方法的理论研究及应用情况,通过对复杂的Marmousi模型进行处理,地震波场不失真,成像质量高,同时展示了对ZX地区二维地震资料的处理结果,并与Kirchhoff积分方法处理效果进行了简单对比,结果表明,傅里叶有限差分偏移法在成像效果和振幅保真方面都优于Kirchhoff积分法,但计算效率较低。     

转换波速度估算和深度成像新方法——拟偏移距偏移法

深度成像已经成为P波数据的重要工具。从最近的研究来看，深度成像对转换波资料更为重要。叠前深度偏移虽然是最好的成像方法，但不足之处是要求有精确的初始速度模型，否则，深度偏移的结果还不如时间偏移好。Wang Weizhong和Long D.Pham等提出了一种转换波叠前成像和速度分析的新技术——拟偏移距偏移法（POM）。这种方法与等效偏移距法（EOM）不同的地方是对偏移距的定义不同。POM法可以更精确地计算初始速度，同时还可以简化转换波处理流程。     

二维频率域全波场有限差分数值模拟方法

由于面波和体波不同的物理特性,包含面波的频率域全波形反演仍然是一个挑战,而忽略自由边界的影响会降低反演结果的分辨率以及产生虚假信息,故考虑自由边界的频率域全波场数值模拟是解决这一问题的基础。本文从弹性波波动方程出发,采用最佳匹配层吸收边界条件消除边界反射,并尝试将时间域数值模拟中的隐式自由边界条件引入频率域数值模拟中,利用最优化25点差分法实现频率域全波场数值模拟。通过与均匀介质中面波解析解以及层状介质中理论相速度频散曲线的对比,验证了全波场模拟的正确性,并设计两个层状模型分析了地震波在频率域和时间域中的传播特性。     

二维Offset平面波有限差分法叠前时间偏移

在岩性油气藏勘探中,保振幅或保波形成像是进行储层特征分析和参数估计的基础.由于Kirchhoff积分叠前时间偏移、F-K域波动方程叠前时间偏移不适应弱横向变速介质情形,因此,基于偏移距(Offset)域平面波偏移思想,提出了Offset平面波有限差分法叠前时间偏移方法.讨论了CMP道集平面波分解原理,推导了Offset平面波方程及其有限差分解法,给出了角度道集生成方法.利用大庆油田的一个横向缓变的速度模型,对Offset平面波有限差分法叠前时间偏移方法的有效性进行了验证.结果表明,该方法适应缓横向变速介质情形,波场外推算子保幅,计算效率高,可以为AVP/AVA分析提供较好的基础数据.     

波动方程混合法真振幅偏移

本文从三维不均匀介质中的波动方程外推算子分解出发，得到了用于真振幅偏移的单程波方程；再经过一系列数学变换，推导出裂步傅里叶法真振幅偏移和傅里叶有限差分法真振幅偏移的波场外推方程。文中还给出了其具体的实现过程，并采用Marmousi模型的数值计算结果进行验证，表明此方法在总体上与相应的常规偏移结果相当，在某些局部处理效果有较大改善。     

TTI介质准P波和准SV波方程的迭代有限差分解法

本文介绍了时间和空间微分耦合的具有倾斜对称轴的横向各向同性(TTI)介质准P波和准SV波方程,并把该方程从时间—波数域转换到时间—空间域,提出了该方程的两种有限差分解法并给出稳定性条件。解法一按常规有限差分近似式对波动方程进行逼近,每个时间步波场的计算都需要求解一个大型稀疏矩阵线性方程组;解法二先对各网格节点的波场赋以零值,再通过由有限差分近似建立的公式逐个节点进行迭代计算,每次计算仅使用少数网格节点的波场值,不需要求解方程组。与伪谱法的理论模型计算结果对比表明,迭代有限差分解法是正确的,虽然其计算精度较低,但计算速度较快,而且具有较好的收敛性。     

频率-空间域非均质声波有限差分模拟

为准确高效地模拟声波在非均匀介质中的传播,文中构建了利用交错网格和混合网格进行频率-空间域非均质声波方程有限差分模拟的一般框架。分别推导了交错网格和混合网格有限差分格式并推广到高阶形式,采用加权平均思想对质量加速度项进行近似,运用最佳匹配层(PML)吸收边界条件有效压制人工边界反射。通过层状模型验证了所提方法的准确性,利用Marmousi模型证明了所提方法的稳定性。数值试验结果表明相同空间剖分精度下,混合网格和四阶交错网格数值模拟精度远高于二阶交错网格,混合网格模拟精度虽略低于四阶交错网格,但计算效率却明显高于四阶交错网格,因此混合网格法可作为频率域非均质声波正演模拟的首选方法。