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.     

VTI介质角度域叠前深度偏移

研究了VTI介质角度域偏移方法,以各向同性双平方根方程的角度域偏移方法为基础,从VTI介质qP波频散关系出发,推导出VTI介质角度域偏移的波场延拓算子;在频率-波数域处理以横向均匀速度传播的波场,在空间域处理具有速度扰动特征的波场以提高波场延拓精度。模型试算和实际资料处理结果表明：各向同性偏移方法由于未考虑各向异性参数的影响,绕射波不能完全收敛,波场聚焦效果差,降低了成像剖面的分辨率和信噪比,不能对地质构造精确成像;VTI介质角度域偏移可对断层、盐丘、小尺度地质体精确成像。对于角度域偏移产生的角度域共成像点道集（ADCIG）而言,各向同性偏移的ADCIG同相轴无法校平,残留断点绕射波,波场无法正确聚焦,不能正确反映局部地质特征;VTI介质偏移的ADCIG同相轴较平直,角度范围更宽,波场归位准确,精度较高。因此,利用VTI介质角度域偏移方法可对复杂构造精确成像。     

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。     

VTI介质高斯束叠前深度偏移

本文基于各向异性运动学射线追踪和动力学射线追踪,在各向同性高斯束叠前深度偏移算法的基础上,给出了各向异性高斯束叠前偏移方法原理,提出了一种适用于VTI介质的P波高斯束叠前深度偏移方法。针对水平层状VTI介质模型,分析了各向异性参数ε和δ对高斯束叠前深度偏移的影响。对多层页岩模型和SEG/Hess模型偏移试算结果表明,本文方法是一种准确有效的VTI介质叠前深度偏移方法。     

加权平面波叠前深度偏移

常规平面波偏移具有计算效率高的特点，但是它的偏移精度却受慢度取值范围的影响：慢度范围太小，在断层位置处，平面波偏移会产生平滑作用，偏移效果不明显；慢度范围较大，在断层位置和浅层地层中，平面波偏移会产生低频化人工混淆。为了克服常规平面波偏移的这些缺点，提出了加权平面波偏移。它根据不同慢度取值范围对偏移结果的不同影响，在常规共平面波道集偏移结果上进行加权叠加，即对常规平面波偏移结果进行“带通”滤波。Marmousi模型的数值试验分析表明，加权平面波偏移方法偏移计算速度与常规平面波偏移基本相同，并能保证构造偏移效果的稳定性，提高叠前深度平面波偏移方法的偏移效果     

基于改进的时移成像条件的保幅叠前深度偏移研究

为了实现保幅叠前深度偏移,在波动方程保幅偏移方程的基础上详细推导了傅里叶有限差分波动方程延拓算子。由于波动方程叠前深度偏移技术的应用受计算效率的制约,因而,提出了利用大延拓步长进行波场延拓,在延拓层位,利用相关成像条件进行成像。对延拓步长层间的层位,结合含有绕射聚焦项的时移映射函数,对延拓层位上未基于频率叠加的上、下波场的互相关值进行傅里叶逆变换,并结合零时刻成像原理求出延拓层间的成像值。脉冲响应测试和Marmousi模型试算表明该方法可以实现保幅叠前深度偏移,并可以大幅度提高偏移成像效率。     

基于起伏地表的合成平面波叠前深度偏移

实践表明,波场延拓叠前深度偏移比Kirchhoff积分法成像精度高,但计算量大;而平面波叠前深度偏移比炮域叠前深度偏移运算效率高,且成像精度相当,但只适应水平地表.为此,介绍了一种适应起伏地表的合成平面波叠前深度偏移方法,其基本思路是:以地震排列的最高点所在平面为波场延拓起始面,将起伏地表的地震排列观测数据(检波点或炮点)向下延拓到地表最低点所在的水平基准面,实现波动方程基准面校正;在此平面上应用p变换将全部炮点合成为平面波震源,从而使全部炮记录分解成平面波记录;运用下行波方程、上行波方程分别将平面波震源波场、平面波记录波场沿深度方向外推,在每个深度进行波场相关并累加,获得该深度的成像波场值,得到共分角度的平面波偏移道集;将所有不同共分角度的平面波偏移道集按坐标叠加,得到基于起伏地表的合成平面波叠前深度偏移成像结果.四川龙驹坝地质模型的理论试算及四川实际山地资料HNT12线的处理结果表明:基于起伏地表的合成平面波叠前深度偏移成像结果的质量与传统炮域叠前深度偏移的结果相当,但运算效率显著提高,且适应起伏地表.     

转换波叠前深度偏移

叠前深度偏移是转换波最佳成像方法。在研究Ｐ波叠前深度偏移的基础上，进一步研究了转换波叠前深度偏移方法，该方法涉及多波速度建模、震源函数求取以及延拓成像，其中偏移成像采用有较高精度的傅里叶有限差分（ＦＦＤ）方法实现。经理论模型及实际资料处理证明了方法及软件的正确性。     

基于最小二乘法优化系数的傅里叶有限差分偏移

复杂构造油气藏的勘探已经成为当前的重点，也是进行高分辨率地震勘探的瓶颈。为了获得精确的复杂构造成像，一般采用具有高角度、频散小、适应纵横向速度变化的傅里叶有限差分法来实现叠前深度偏移，但该方法对陡倾角成像还存在明显的误差。为此,利用全局优化的非线性多元最小二乘法对傅里叶有限差分算子中的系数进行优化，从而在保持计算效率的前提下，提高了成像角度及陡倾角的成像精度。通过对SEG/EAGE模型进行优化系数的傅里叶有限差分偏移，其结果表明该方法对陡倾角构造及纵横向速度急剧变化的地区具有更高的成像精度。显然基于多元最小二乘法优化系数傅里叶有限差分偏移法比常规优化系数的傅里叶有限差分法更适合在陡倾角地区的精确成像。     

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。     

Walkaway VSP深度域叠前偏移成像

本文从Helmholtz方程出发,推导了适用于Walkaway VSP波动方程叠前深度偏移的Fourier有限差分算子,并建立Walkaway VSP波动方程外推的流程。模型测试和实际资料处理结果表明,Walkaway VSP深度域叠前偏移成像方法既能适应速度场的剧烈变化,又可以保证对陡倾地层的成像效果,对复杂构造成像精确。     

山前带逆掩构造保幅FFD叠前深度偏移

山前带逆掩构造区上覆高速地层对地震波传播能量具有比较严重的屏蔽作用,因而导致逆掩下伏构造成像比较困难。如今广泛采用的Kirchhoff积分法叠前深度偏移由于其自身算法的限制难以对其精确成像。基于此,本文引入了保幅FFD(傅里叶有限差分)叠前深度偏移方法,通过在传统延拓算子的基础上增加振幅恢复项求得保幅延拓算子,并给出保幅偏移的成像条件,从而实现了保幅FFD叠前深度偏移。数值试验及实际资料处理结果均表明:该方法能够有效补偿地震波场传播中的能量损失,提高逆掩下伏构造的成像质量。     

基于优化系数的混合域Fourier有限差分叠前深度偏移

为了提高复杂高陡构造区成像精度,提出了基于系数优化的混合域Fourier有限差分叠前深度偏移方法,该方法利用padé近似的有理函数对波场外推算子进行展开,然后利用切比雪夫多项式优化展开式系数,推导得到新的波场外推算子,降低了与波动方程精确波场外推算子的相对误差,提高了对波场外推算子的逼近程度,且在保证计算效率的同时提高了高陡构造区地震偏移成像的精度。对比改进后的混合域Fourier有限差分偏移方法与常规的傅里叶有限差分偏移方法(FFD)对Marmousi模型偏移剖面的成像效果,系数优化后的混合域Fourier有限差分偏移方法具有更高的成像精度。     

VTI介质角度叠加逆时偏移

常规各向同性逆时偏移方法在处理各向异性问题时会导致层位成像不准确、同相轴能量不聚焦等问题,并且利用拉普拉斯滤波算子等简单滤波方法不能彻底去除成像结果中的强振幅低频噪声。针对这些问题,首先应用声波近似方程模拟qP波在各向异性VTI介质中的传播,在震源激发位置设定平滑的各向同性或椭圆各向异性震源环以压制qSV波的影响;在此基础上提出了VTI介质逆时偏移的角度叠加实现策略,利用角度域共成像点道集中不同角度成像结果的叠加压制低频噪声,提高成像精度。模型试算和应用实例偏移结果表明,该方法能够对高陡复杂构造准确成像,且能量均衡、低频噪声压制效果较好。     

声波各向异性时间域高斯束叠前深度偏移

作为一种改进的射线类偏移方法,高斯束偏移不仅具备射线类偏移灵活、高效的特性,而且还拥有接近波动类偏移的成像精度。与传统频率域高斯束偏移相比,时间域高斯束偏移通过调整成像公式,把频率域积分转换为成像时刻的函数,提升了计算效率。随着地震采集方位角的变宽和观测排列的加长,各向异性对地震偏移成像的影响变得不容忽略。文中将基于相速度的各向异性射线追踪算法应用于时间域高斯束偏移,并对动力学射线追踪相关系数进行优化,形成一种更高效的各向异性声波时间域高斯束偏移方法。模型试算表明,相比于其他各向异性算法,在保证成像精度前提下,所提方法具有更高计算效率和更强适用性,尤其适用于各向异性复杂构造成像。     

任意广角波动方程频率—空间域叠前深度偏移成像

波动方程叠前偏移成像是实现精细勘探和解决复杂油气藏勘探的关键技术。本文在任意广角波动方程研究基础上,推导了频率—空间域任意广角波动方程,并利用有限差分高阶分裂法求解,从而设计实现了一种新的波动方程叠前偏移成像算法。脉冲响应测试表明,优化系数任意广角波动方程具有阶次低且能对陡倾角成像的特征。Marmousi模型深度偏移试验及与现有方法对比表明,该方法能够在具有强横向速度变化和陡倾角地质结构情况下取得好的成像效果。与纯粹时间—空间域任意广角方程偏移算法相比,该方法有计算效率高的优点。     

几种地震波叠后深度偏移方法的比较

地震波深度偏移方法是解决复杂地质构造成像的有力手段。为了研究复杂构造和速度分布条件下地震资料的叠后精确成像方法,分别采用相移加内插法、分裂步傅里叶法、傅里叶有限差分法和逆时偏移法对复杂的Marmousi模型进行叠后深度域偏移试验,计算结果表明,逆时偏移法具有最佳的成像效果,使得复杂构造成像清晰,绕射波场等完全收敛,计算精度和计算效率较高,是一种高精度的叠后深度偏移方法。