并行合成震源记录逆时深度偏移

 本文提出了一种基于双程无反射波动方程的合成震源记录逆时深度偏移方法,该方法利用波动方程算子的性质,合成炮震源和炮震源记录,有效地节省了计算时间。在叠前偏移中使用了考虑波传播方向的Pothyn矢量成像条件,能够有效消除逆时偏移中的浅层噪声。在此基础上又应用了MPI并行算法,进一步提高了此算法的计算效率。文中通过模型试算结果检验,说明了该方法的有效性和实用性。     

逆时深度偏移中的子波拉伸校正

文中提出一种在逆时偏移的波场延拓后、应用成像条件前对地震数据进行子波拉伸校正的方法,在延拓过程中分别提取各网格点震源波场和接收点波场在成像时刻的地震子波,对其进行压缩处理,再应用归一化波场分离互相关成像条件,得到拉伸校正后的成像结果。该方法不改变成像结果的振幅与相位。其中,子波压缩计算需要的各网格点的反射角和局部地层倾角由地震波场的坡印廷矢量(Poynting vector)计算得到。数值算例表明,该方法能够校正由于反射角增大引起的子波拉伸效应,提高逆时偏移的成像品质,为AVA/AVO分析提供高精度的输入道集。     

起伏地表叠前逆时深度偏移与并行实现

本文系统讨论了逆时偏移中常用的波动方程求解方法,并简述了其各自的特点和优势。文中提出用逆时偏移实现基于起伏地表的波动方程叠前深度偏移,理论模型数据的试算结果与单程波方程和Kirchhoff积分方法结果进行对比,展示了逆时偏移的优越性。自行研发的基于CPU/GPU平台的并行软件,推动了逆时偏移算法实用化的运行,在应用中取得了良好效果。     

双程声波方程叠前逆时深度偏移的成像条件

 成像条件是决定波动方程叠前逆时深度偏移效果的重要因素之一。本文从构造成像角度研究了不同的成像条件计算方法在双程声波方程叠前逆时深度偏移中的应用效果。模型试验表明,不论采用何种成像条件,基于双程波方程的叠前逆时深度偏移均会产生较强的层间反射,该反射会恶化浅层成像结果。应用波场归一化互相关成像条件时,层间反射的影响相对较弱;基于波场互相关的逆时偏移成像条件对深部构造的成像能力总体上优于求解程函方程得到的成像条件;而归一化互相关成像条件能够在对地震波进行偏移成像的同时补偿深层能量,在相同条件下,它对深部地层的成像能力更强。     

叠前逆时深度偏移成像的实现与应用

介绍了高阶有限差分求解双程波动方程和完全匹配层吸收边界条件的基本理论原理.根据逆时偏移实用化所面临的技术瓶颈,提出了GPU/CPU异构协同并行方案和震源波场重构存储策略,有效解决了逆时偏移对海量计算和存储的需求.从逆时偏移成像噪声的产生机理出发,根据噪声的传播方向一致特性、大角度特性和低频特性,采用组合压噪流程,建立针对复杂构造成像的实用化叠前逆时深度偏移技术,最大程度地压制偏移噪声、保留有效信号.理论模型测试和实际资料处理表明,该技术能够有效解决复杂地质条件下的地震成像问题,尤其是对盐丘边界和盐下等特殊构造的刻画均有显著效果.     

塔里木盆地高大沙丘区炮检点整体偏移效果分析

塔里木盆地地表大多为沙漠覆盖,袁层结构纵横向速度变化快,低降速层厚度一般在10-100 m之间,甚至迭150 m,激发、接收条件较差,严重影响地震资料的品质。通过炮检点整体偏移,同时采用“避高就低”的思路,将高大沙丘上的炮点和检波点偏移到低洼平坦部位,可有效改善激发、接收条件,提高地震资料品质。     

两种叠前逆时成像条件的比较

研究不同逆时成像条件是实现准确偏移成像的前提。分析了两种叠前逆时成像条件：基于初至走时的叠前逆时成像条件和相关型叠前逆时成像条件。从理论分析和数值试验角度,综合对比了两者在成像机理、计算效率、临时盘数据存储量、抗干扰能力、成像精度等方面的差异。分析结果表明,两种叠前逆时成像条件对应的偏移剖面上均存在较强能量的低频逆时噪声,且相关型叠前逆时成像剖面在信噪比和对复杂陡构造区域的成像效果等方面均优于基于初至走时的叠前逆时成像剖面,但存储量和计算量相对较大。     

逆掩推覆构造的地震波照明与观测系统优化

在中国的西部和西南部地区，地表条件复杂，逆掩推覆构造广泛分布。在这些地区进行野外地震资料采集，观测系统设计应该基于CRP点而不是CMP点。为此，对基于CRP点的观测系统设计方法进行了探讨。根据波动方程地震波照明结果，利用照明统计、双程波照明或单程波照明方法，确定针对某勘探目的层的地面最优炮点分布范围；利用射线追踪和波动方程模拟，分析特定目的层各CRP点的覆盖次数以及照射能量的分布情况；综合地下各目的层不同炮检距地震道对各CRP点的覆盖次数和能量贡献分布曲线，确定这些目的层的最优检波器排列方式和排列长度。以玉门油田JX01逆掩推覆构造模型为例，对面向目标的地震波照明和观测系统优化设计方法进行了讨论，结果表明，利用该方法可以对勘探目标更好地进行成像。     

对地震波的吸收和弥散效应进行补偿的叠前深度偏移

至今，在使用显式外推算子的叠前深度偏移中都忽略了地震波的衰减和弥散，本文介绍了一种在深度偏移方案中考虑吸收和弥散效应的方法。用一种最优化算法来设计补偿吸收和弥散的外推算子，设计的原则是算子的波数响应应该等于思想的外推算子，在波场外推中间时使用相速度和吸收宏观模型，在有中等－一强吸收性的介质模型中，使用该方法所得到的图像要好于那些没有补偿吸收的外推算子得到的图像。     

小波束叠前深度偏移与照明分析

利用小波束域波场分解和传播在空间和方向上的双重局域性,将小波束域波场依据相应的外推公式进行延拓,最终应用成像条件求取成像值。在地质目标处选取多个成像点,可以得到面向目标的控制照明偏移成像,在多个层位上选取多个成像点进行控制照明叠前深度偏移,可以得到整块区域的成像。 针对Marmousi模型的试算结果表明小波束偏移的有效性及其在提高计算效率方面的巨大优势。通过照明,选择面向目标的有效照明小波束,进行部分小波束偏移,可以提供更好的成像质量和计算效率。     

改进的RTM成像在涠西工区的应用

为了提高涠西工区大断裂及小断层成像效果,通过在涠西工区应用叠前逆时偏移技术(RTM)多轮次的测试分析及试处理,找到了影响海上复杂构造的RTM成像效果的关键问题,针对性开展了单边放炮观测孔径定义方式、宽屏RTM算法(低频保护的Laplace算法优化)和RTM照明补偿等技术方法优化,并开发了相应的RTM模块.测试应用结果形...     

有限差分—虚谱混合法逆时地震偏移

有限差分法由于其算法简单、计算速度快等优点被广泛应用于地震偏移,但由于使用差分计算空间导数,计算精度相对不高,而虚谱法作为高阶有限差分的极限,其计算精度比较高,可使用较大网格且精度也能得到保证。本文将有限差分法和虚谱法相结合,形成逆时偏移的一种混合计算方法。该方法在一个空间坐标方向使用交错网格有限差分算法,在另外一个空间坐标方向使用虚谱算法,在兼顾精度的情况下,提高计算速度和减少占用内存,使其整体综合性能有所提高。模型逆时偏移结果表明,有限差分—虚谱混合法具有较高的成像精度,是一种有效的偏移方法。     

2021 年 4 期目录

为了提高涠西工区大断裂及小断层成像效果,通过在涠西工区应用叠前逆时偏移技术（RTM）多轮次的测试分析及试处理,找到了影响海上复杂构造的RTM成像效果的关键问题,针对性开展了单边放炮观测孔径定义方式、宽屏RTM算法（低频保护的Laplace算法优化）和RTM照明补偿等技术方法优化,并开发了相应的RTM模块。测试应用结果形成了一套RTM技术在涠西区块精细成像的技术参数。RTM成像处理效果在研究过程中逐步大幅提高,大断层成像、断点的归位比以往成果及此次叠前深度偏移更加清晰、准确,构造成像可信度提高,基底构造连续清晰,尤其在陡倾角地层及小断层成像效果较好。     

崎岖海底下伏地层的地震波照明分析

通过地震波照明分析可以准确地认识和研究地震波能量在地下的分布,所以基于目标模型的射线追踪地震波照明分析,可快速准确地识别工区内地震波的能量分布特征,同时可以指导实际观测系统设计及提高工区地震成像质量.由于崎岖海底会导致地震波在传播时的射线偏折,增加了地震采集和处理的难度,所以建立了一个针对中国南海某工区的三维地震地质模...     

基于胜利典型地质模型的波动方程地震波照明分析研究

 地震波照明分析技术以地震波传播理论为基础,面向特定地质目标进行观测系统设计来得到最佳照明的地震数据,进而得到最佳的成像效果。本文定义了最佳照明数据体、最佳照明的概念,指出对特定速度场而言,最佳观测系统是客观存在的,最佳观测系统设计的目的就是找到逼近该客观存在的最好的观测系统。本文基于胜利油田典型地质模型研究了波动方程地震波照明,分析照明阴影区的形成原因,结合对模型数据实验的效果分析,对单程波和双程波照明的特点和应用范围进行了探讨,指出单程波照明具有计算优势,双程波照明能够更好地保持波传播特点的优势。     

基于单炮初至及偏移距分布的振幅一致性处理

由于不同三维工区的采集时间、施工参数及激发、接收条件不同,区块间资料品质差异很大.常规的振幅补偿方法不能很好地解决能量不一致性问题,因此开发了基于单炮初至能量及偏移距分布的振幅一致性处理技术,采用统计单炮均方根振幅信息和基于偏移距分布求取补偿因子的方法消除非地层信息导致的振幅异常现象,很好地解决了海拉尔盆地乌尔逊断陷连...     

提高地震波照明均匀性的加密炮设计新方法

针对中国西部山前断裂带等近地表散射源较多地区的地震数据信噪比较低、地下目的层反射能量均匀性较差的问题,提出了基于震源组合、面向目标、增强目的层照明均匀性的炮点设计方法。首先,利用等炮间距的常规观测系统进行双程波波动方程地震照明模拟; 其次,在目的层照明阴影区激发地震波,当初至波传播至地表时,利用坡印廷矢量进行地表方向统计,确定震源组合主波束方向,同时进行地表能量统计,确定局部加密组合震源的位置。模型试验结果表明：局部加密组合震源可明显提高阴影区的照明能量和目的层照明的均匀性,对复杂地区针对特定勘探目标的观测系统优化设计具有一定的指导意义。     

声波和弹性波叠后逆时深度偏移

对比声波和弹性波叠后逆时深度偏移的成像效果,从计算波动理论出发,采用凹陷模型制作了基于爆炸反射界面原理的零偏移距剖面。并根据零时间逆时成像条件,制作了较高精度的声波、弹性波叠后逆时成像剖面。逆时延拓数值试算表明,采用两种方法均能恢复出准确的地质界面,其中声波在倾斜界面情况下与实际地质模型有所偏移,没有准确实现地震波场归位;而弹性波垂直分量得到了准确成像,倾斜界面清晰,而且垂直分量直接显示出断点和倾斜界面位置,弥补了声波深度成像的不足。图2参8     

地震波逆时偏移中不同域共成像点道集偏移噪声分析

地震波逆时成像方法通常输出2种共成像点道集：一种是共成像点偏移距道集,另一种是共成像点角度道集。开展了针对地震波逆时偏移的2种共成像点道集波场特征及其差异的数值实验。以倾斜界面模型和复杂的Marmousi模型为例,合成了2种共成像点道集,其中角度道集是在逆时延拓过程中采用波印廷矢量制作的。计算结果表明,在速度模型准确的情况下,2种共成像点道集均可拉平,其中偏移噪声在偏移距道集上的分布规律较差,不利于后续的精细处理,而在角度道集上的偏移噪声主要集中在90°附近的高角度区域．对小角度范围内的地震道进行叠加时,逆时成像剖面的信噪比和地层的刻画能力均可得到有效提高,同时低频噪声能量与界面的反射系数存在正相关性。     

偏移中地震波粘滞效应的补偿研究

探讨了在地震资料偏移时对地震波粘滞效应进行补偿的方法。给出了方法的基本原理,即将地震波的吸收和频散考虑到偏移延拓算子中去,在进行波场延拓的同时,补偿地震波的吸收和频散。偏移延拓算子通过求解线性最优化和非线性最优化问题来获得,因此保证了算子的稳定性和精度。偏移时,通过延拓算子查表法,利用McClellan变换实现三维波场的向下延拓。数值模拟表明,与传统偏移方法相比,在偏移中考虑粘滞性吸收和衰减能够获得更真实、更精确的地下成像。