基于波动方程正演的地震观测系统设计

 常规地震观测系统设计方法基于地下水平层状介质及共中心点（CMP）覆盖的假设，通常不能适应复杂构造情况。基于射线的地震波照明分析方法存在高频近似和射线理论本身的缺陷，在复杂目标区的精度很低。本文从波动方程正演出发, 提出了一种面向目标的地震观测系统设计方法，该法基于地质—地球物理模型，采用双程声波方程交错网格高阶有限差分法计算地震波照明度。文中针对冀中地区复杂断块模型进行了面向目标的地震观测系统优化设计，并重点探讨了检波器排列间距对成像质量的影响，得出以下认识：①复杂断块构造引起地震波传播能量的非均匀分布，局部目标成像质量优劣与目标体上的照明度强弱存在一一对应的关系。②在震源相同、检波器排列间距不同时，双向照明强度变化很明显，依此可以确定针对目的层段的最佳检波器间距。③对同一倾斜界面CRP点而言，沿倾斜方向随着CRP点的不同，不同位置炮点的双向照明强弱的变化规律不同；水平目标层面震源照明和倾斜目标层面震源照明的地表接收能量分布不同，能量强弱与偏移成像结果一致，由此可以确定地面最佳炮点或检波点分布范围。④道间距、排列长度的变化对地震波成像振幅和分辨率有明显影响；利用点扩散函数（或分辨函数）可以评价地震成像质量和分辨率，还可确定最佳检波器间距、排列长度等采集参数。实践表明，文中方法用于面向目标的地震观测系统优化设计是可行的。     

基于地震照明、面向勘探目标的三维观测系统优化设计

基于水平层状介质假设的常规三维地震勘探观测系统设计方法难以适应复杂构造区。本文利用地震照明技术,参考前人对二维问题的研究成果,发展了面向勘探目标成像的三维地震勘探观测系统优化设计方法。该方法利用三维单程傅里叶有限差分波场传播算子将勘探目的层的平面源延拓到地表,通过分析从目的层延拓到地表的地震照明能量分布,确定面向勘探目标的最佳激发范围。利用该方法可明显提高照明阴影区的照明强度,进而改善地下阴影区的成像质量。基于三维SEG-EAGE盐丘模型的地震照明与偏移成像试验结果,验证了本文面向勘探目标的三维地震观测系统优化设计方法的有效性与正确性。     

复杂地表的单程波动方程地震叠前正演

基于数学检波器和等时叠加原理,实现了复杂地表的单程波动方程地震叠前正演模拟。该方法采用虚拟的数学检波器接收地下反射地震信号,可灵活地将接收点布置在地表的任何地方,从而满足地表起伏的要求。此外,根据等时叠加原理,该方法采用单程波动方程进行波场延拓和成像,计算简单、快速。通过复杂正断层的数值模拟,得到了高信噪比的共炮地震记录;采用适用于起伏地形的深度偏移方法对该共炮记录进行了叠前深度偏移,实现了地震波的偏移归位。从而证明了本文提出的适用于起伏地表的单程波动方程地震叠前正演方法的正确性和准确性。     

２００４年ＳＥＧ年会地震勘探技术最新进展

首先根据近５年ＳＥＧ年会发表的文章数量变化分析了勘探地球物理技术的发展趋势，按地震采集、地震数据处理、偏移、岩石物理等技术分类简单介绍了最新进展。采集技术主要介绍了数字检波器的优势、点震源／点检波器陆地连续采集及处理技术和一种金属炸药。地震数据处理技术主要介绍了非垂直出射的静校正技术、减小采集脚印影响和提高空间分辨率的叠前道集插值算法、反射面元（ＣＲＳ）地震反射成像及绕射波分离技术。 偏移技术主要介绍了基于波动方程的照明分析、克希霍夫叠前深度偏移中的照明角补偿法、平面波偏移成像、用有限元有限差分法进行正演和成像及绕射波成像技术。岩石物理主要介绍了人造砂岩制造技术、碳酸盐岩中渗透率与速度间关系的建立及碳酸钙沉积的时延超声测量结果。     

复杂地表的叠前时间偏移技术

针对山地地震勘探中地表相对高差大的复杂地表,研究提出了基于地表的叠前时间偏移积分算法以及建立基于地表的叠前时间偏移速度场技术。该偏移算法应用波动方程Kirchhoff积分解,直接从地表炮点和检波点位置出发计算旅行时,获取地下反射点的成像。克服了常规地震资料成像软件对地表相对高差大的山地地震资料叠前时间偏移成像先高程校正,后偏移成像的缺点,从而获得较为精确的偏移成像。实际资料处理中见到了明显效果。     

Walkaway VSP多次波成像技术研究

Walkaway VSP多次波成像是将地震相干应用于VSP中。首先讨论了Walkaway VSP多次波成像的基本原理。对比了传统VSP与Walkaway VSP多次波成像的照明区域之后,通过对模拟资料进行成像,讨论了影响成像的因素。模拟数据与实际数据的多次波成像结果表明,Walkaway VSP多次波成像能够对井附近的结构较好地成像,从而拓宽VSP成像区域。应用过程中发现,多次波成像的深度和质量受地表反射能力以及检波器埋深的影响。地表反射能力越强,成像深度越深,成像的质量越高;检波器埋藏越深,成像结果对复杂地表的敏感度越小,成像的深度也将减小。     

海上多方位地震资料处理关键技术

多方位、宽方位、全方位的地震资料能够增加采集照明度,使得记录到的波场信息更加完整,从而改善地震资料的成像效果。但是目前还没有一套比较成熟的多方位地震数据处理方法技术。结合实际资料处理,讨论了海上多方位地震资料处理关键技术,处理结果表明,多方位地震资料匹配处理及非对称走时叠前时间偏移技术是多方位地震资料处理的关键,多方位地震资料采集可以有效提高地下照明度,提高复杂构造地区的地震资料成像精度,而且相对于多船宽方位采集方法而言,其采集成本大大降低。     

照明分析技术在复杂地区地震采集参数优化中的应用

复杂地表及地下地质条件严重影响地震资料的质量,特别是近地表火成岩区对下伏地层产生强烈的屏蔽作用,以及复杂断裂带的复杂断块会引起地震波能量分布的严重不均匀性。通过运用波动方程照明分析技术,分析了火成岩区和复杂断裂带的照明能量特征,确定了面向勘探目标的最佳激发范围,提高了照明阴影区的照明强度,优化了地震采集观测系统参数,从而确保了目的层成像效果,提高了野外施工效率和三维地震数据采集质量。     

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。     

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。     

金属矿地震勘探技术方法研究综述 ——金属矿地震勘探技术及其现状

系统地总结了国内外现有金属矿地震勘探技术及其研究与应用现状，其中包括岩石物理性质分析和散射波场特征分析等基础研究、区域普查地震技术、二维和三维地震成像技术及井下地震勘探技术。指出反射波地震方法是目前金属矿地震勘探的主要方法：国外使用的主流方法是在利用反射波成像处理技术得到的实测成果数据体中，采用强散射特征分析等属性分析方法圈定矿体；国内主要是利用常规反射波方法进行资料处理，在反射剖面上利用散射波概念进行地质解释。同时指出，金属矿勘探所涉及的特殊地震地质条件使得金属矿地震勘探问题落入地震波散射领域，而现有技术中缺少从散射观点出发进行地震资料采集、处理和解释的理论与配套技术。进而强调研究基于地震波散射理论的散射波地震技术是金属矿地震勘探技术的发展方向。     

山前带地震数据的波动方程叠前深度偏移方法

作为复杂介质中最精确的地震波成像技术，波动方程叠前深度偏移在山前带复杂构造成像中大有可为，但该方法对速度误差非常敏感，抗噪能力较差，其成败取决于叠前去噪、表层速度结构反演和偏移速度分析的有效性，要使山前带地震勘探取得更大突破，就需改善单程波动方程深度偏移对高陡、倒转界面的成像精度，研究出可提高初至层析分辨率的新方法以及自地表开始的偏移速度建模方法。基于广角隐式有限差分单程波传播算子与波场“逐步累加”技术，研制了直接自起伏地表进行波场延拓与成像的叠前深度偏移算法。SEG山前逆掩推覆构造模型偏移试验表明，该算法具有很高的精度；川西龙门山实际宽线地震资料成像的试处理结果，也展示了该方法相对于叠后深度偏移的优势。研究还表明，面向地质目标优化地震波照明与接收效果也是需要重视的问题。     

金属矿地震勘探技术方法研究综述 ——散射波地震勘探方法

介绍了地震波散射的概念、散射波特征、散射波与反射波的区别等散射波地震方法的基础内容，分析了金属矿地震波场复杂的散射特征。对散射波地震方法研究和应用现状进行了评述，指出散射波资料采集和成像技术是目前散射波地震方法技术研究的主要内容，总结了散射波资料采集的要求和处理难点。特别强调了已有的较为成熟的反射波成像技术不能直接用于散射波地震资料处理，应开展有针对性的散射波成像技术研究。研究表明，基于等效偏移距的偏移方法(EOM)在速度分析和偏移成像方面具有独特的优势，为散射波成像方法研究提供了思路。     

地震散射偏移方法

现有的地震数据逆时偏移方法不区分散射数据与反射数据,成像公式是基于反射波传播概念建立的。从波动方程的扰动形式出发,根据地下非均匀体大小与波长之间的关系定义产生散射波的散射体和产生反射波的反射体,建立一次散射波数据的线性正演方程;然后利用线性反演理论推导出对散射体空间位置进行成像的地震散射数据偏移计算公式;应用Sigbee2A模型数据验证文中所提出的散射数据偏移方法。由理论和数值试验可知,对于散射数据的偏移成像,相较于基于反射概念建立的常规逆时偏移,所提出的散射数据偏移方法可以得到相位正确和分辨率更高的偏移结果。     

面向叠前成像与储层预测的地震采集关键参数综述

野外地震采集是地震工作的源头,地震采集观测系统是获得高品质地震资料的保障,又关乎到勘探成本。随着地震勘探程度不断深入并向开发延伸,对地震资料提出满足叠前成像、储层预测和油气检测等技术应用的需求,使人们对采集方案优化提出了新的目标。阐述了面向叠前成像与储层预测的地震采集设计的技术理念和方法,从地下地质特征、地表吸收衰减、岩石物性分析入手,提取目标区地球物理参数,针对具体地震勘探任务和地质目标,以叠前成像和储层预测的技术需求为指导,优选观测系统面元、覆盖次数、炮道密度、线距等关键参数,优化地震勘探采集设计,为开展叠前成像和储层预测提供更为有效的基础资料。     

镇巴复杂山地地震成像质量影响因素及对策

镇巴区块二维地震采集资料具有信噪比低、叠加成像能力弱、构造成像精度差的特点。在分析研究影响地震成像质量因素的基础上，就如何提高本区地震成像质量进行了探讨，给出了一些对策和建议。研究表明，地表以及地下地质结构的双重复杂性是造成镇巴区块地震成像质量变差的根本原因；野外采集资料信噪比低、质量差以及处理中各个环节所用模型、参数或方法等方面存在的不足是造成成像质量变差的主要原因。开展针对复杂山地地震资料专项处理技术的研究以及叠前深度偏移技术和广角地震技术的应用是改善成像质量较为有效的途经。     

基于小波束偏移算子的井间地震成像

应用地面地震叠前深度偏移能够较好地对复杂构造成像,但对于薄层的成像其分辨率不够。而井间地震受地面的干扰较少,并且信号主频较高,成像具有较高的分辨率。基于单程波方程的波动方程偏移方法可以适应速度场的强横向变化,但不能够直接应用到井间地震成像。本文基于起伏地表直接向下延拓法成像的思想,应用波场逐步累加的方法,实现井间地震的叠前深度偏移。在此基础上,将小波束偏移算子引入到井间地震成像中,由于其局部化的参考速度,减小了局部速度扰动,提高了计算精度。通过复杂的井间地震模型试算验证了该方法的正确性和有效性,与分步傅里叶偏移方法相比,断层成像更清晰,偏移噪声得到了较好的压制。     

对镇巴复杂山地地震采集的思考

镇巴区块的区域构造位置属于四川盆地东北部的大巴山台缘断褶带,为盆山耦合的复杂区带,地形、地貌极其复杂,地表山峦叠嶂,沟壑纵横,且山高谷深,地形最大相对高差达千米以上,具有国内外山地地震勘探罕见的复杂地貌条件。其构造类型主要为断层相关褶皱、叠瓦状构造及断层三角带。现有的二维地震资料具有信噪比低、构造成像差的特点。本文针对影响地震资料采集质量的各种因素,就如何提高地震采集质量进行了细致分析和思考,得到了一些初浅的认识。认为应当在充分进行地质调查、表层结构调查、干扰波调查的基础上,针对工区表层地质特点,借助于观测系统优化设计技术,开展小道距、高覆盖次数、超多道、大排列分区、分线、分段变观测量和野外观测方法试验研究,以及广角地震采集、处理方法和应用效果研究。同时,开展山地表层吸收衰减特性的野外调查和理论分析,并借助于地震波正演模拟以及地质研究等对地震波传播的波场特征进行分析,总结规律,积累经验,为进一步的野外生产提供指导。