快速变步长相移插值法地震正演模拟

相移插值法偏移有其相对应的正演算法，便在正演过程中外推用的相移因子与偏移过程中的形式不同，且不需要重新标定。通过采用一种新的变延拓步长方法，使得在微机上实现的相移插值法正演模拟有较高的执行效率。它适合于任意复杂地质构造的模拟，对地层无倾角限制，算法稳定性好，且无 频散现象。文中给出的模型计算结果表明，此法计算速度快、精度高适合复杂地质构造，是一种衫用的波动方程正演模拟算法。     

快速三维相位移加插值偏移

本文采用相位移加插值的方法实现了三维一步法偏移.在三维偏移计算中,对向下延拓的其子进行了变形,故允许使用大延拓步长向下延拓,允许成像过程中使用FFT方法.此法可根据地层的变化情况自动调整连续延拓的步长,提高了计算效率.相移插值方法用于三维一步法偏移不存在偏移算子在x,y方向分裂引起的三维偏移归位误差问题,且无频散现象,能适用于纵横向变速情况.实例表明,本方法是一种适合陡倾角、复杂地质构造归位的三维一步法偏移成像技术.     

各向异性介质中的叠前高斯波束深度偏移

高斯波束深度偏移(Hill,1990,2001)是一种可替代Kirchhoff偏移和波动方程偏移的方法。它不但克服了Kirchhoff偏移不能对多次波成像的缺陷,同时又保留Kirchhoff偏移利用回转波对陡倾角构造成像的优点。它通过直接向下外推局部平面波代替单道散射波,避免了Kirchhoff偏移中固有的对不稳定噪音的偏移,可获得与波动方程偏移相当的地下成像效果。     

基于PML边界的变网格高阶有限差分声波方程逆时偏移

叠前逆时深度偏移采用全声波方程求解,不受介质横向速度变化和高陡倾角的影响,具有成像精度高、相位准确、实现回转波成像等优点。逆时偏移利用双程波动方程构造波场延拓算子,正向延拓时间域震源点波场,逆时反向外推时间域检波点波场,然后利用互相关成像条件实现成像,因此正演模拟技术是其成功与否的关键。当浅层为海水或者低速层时,常规的有限差分方法必须采用小网格才能有效压制频散,得到高质量的波场记录,从而保证成像精度。但是若对整个区域都用小网格和小的时间采样间隔进行波场计算,势必造成计算量的增加。本文给出了声波方程变网格算法的差分格式,推导了基于PML边界条件的变网格高阶有限差分方程,将可变网格和可变时间步长算法应用于逆时偏移的波场外推,既保证了波场外推计算的精度和最终逆时偏移的成像效果,同时又提高了计算效率,并通过数值算例试算和逆时偏移成像的应用,说明了该方法的有效性和可行性。     

变延拓步长在相移法偏移中的应用

在小型计算机上,采用一定的变延拓步长计算,可大大提高相移法波动方程偏移的速度,而又不损失偏移的精度。当选用的延拓步长Δτ<48毫秒时,偏移成像效果好,偏移误差小于1%;当Δτ>48毫秒时,其成像效果变差,在此条件下,偏移误差随着延拓步长的增加而加大。     

相移法偏移在小型计算机上的实现

本文介绍了F-K域相移法波动方程偏移在TIMAP小型计算机上的实现方法。重点介绍了提高执行效率所采用的相移因子造表,变延拓步长,二维滤波等几种方法和试验结果。提出了F-K域偏移所必然出现的周期性边界效应问题及网格选择的依据。     

基于时移成像条件的波动方程保幅成像

在波动方程保幅偏移方程的基础上详细推导了单程波方程延拓算子，在二维和三维共炮点叠前深度偏移中，通过使用时移成像条件，在成像的过程中能够计算出延拓步长之间的成像值，对步长之间的成像值进行数值内插。这一方法能够明显提高计算效率，而且不影响成像效果。通过对国际标准的Marmousi模型进行数值试算，结果验证了基于时移成像条件的波动方程保幅偏移方法的正确性和有效性。时移成像条件也可应用于叠后深度偏移。     

并联f—k偏移

在复杂构造区作岩性研究，要求纵、横向速度变化区的地震资料经偏移处理后能得到陡倾角与断层的清晰成像，而以往的Stolt偏移、拉伸f－k偏移以及串联f－k偏移等方法都有其局限性，无法满足上述要求。为此，本文提出了一种新的快速偏移法──并联f－k偏移。其实现过程是，首先由Gazdag相移法与Stolt偏移法之间的关系，导出与陡倾角有关的成像速度；然后利用成像速度作一组常速Stolt偏移，生成一个偏移数据集；再对这些偏移后的数据作适当插值便可得到等效于Gazdag相移法的偏移结果。这种算法是高度并行的，尤其适用于多CPU并行计算机系统。在偏移数据集内插值构造实际变速剖面时，交互方式是一种最佳选择。实际应用表明，该法可适应速度的纵、横向变化，能使陡倾角清晰成像，且具有成像效果好、信噪比高、计算费用少等优点。     

平面波射线追踪与面炮波场滞后时间成像

面炮(Arealshot)偏移技术是对实际炮集数据按照不同方向传播的平面波进行时间延迟并形成组合炮记录,然后分别作组合震源下行波的向下波场外推和组合记录上行波的向下波场延拓,在相遇深度得到该方向平面波成像的技术。本文基于面炮深度偏移技术,充分利用射线追踪计算量小和波动方程波场延拓具有良好振幅的特性,提出了用平面波射线追踪计算平面波组合震源下行波前走时和面炮波场滞后时间成像的深度偏移方法,着重讨论了有限差分程函方程(Eikonalequation)计算平面波传播时间和组合记录上行波场的滞后时间成像。     

平面波射线追踪与面炮波场时间滞后深度成像

面炮(Arealshot)偏移技术是对实际炮集数据按照不同方向传播的平面波进行时间延迟分解并合成组合炮记录,分别进行组合震源下行波的向下波场外推和组合记录上行波的向下波场延拓,在相遇深度得到该方向平面波的反射波成像。本文基于面炮深度偏移技术,充分利用射线追踪计算量小和波动方程波场延拓的良好振幅特性,提出了用平面波射线追踪法计算平面波组合震源下行波前走时和面炮波场滞后时间成像的深度偏移方法,并着重讨论了程函方程有限差分法计算平面波传播时间和组合记录上行波场时间滞后的深度成像方法。通过对Marmousi模型数据的成像检验,表明该法要比积分法偏移效果优越。     

双平方根叠前深度偏移的广义高阶屏方法

叠前深度偏移技术既可在炮点-接收点域实现,也可在共中心点一炮检距域实现。前人将裂步延拓算子推广到共中心点一炮检距域相移法双平方根叠前偏移中。在波场向下延拓的每一步长内,仅通过一次时移量来校正常速相移延拓产生的误差,得出了简单、高效的裂步双平方根叠前深度偏移方法,但精度较低。本文基于波场延拓的非稳态相移公式,通过引入参考速度,并对双平方根项中的两个平方根项作泰勒级数展开,经过适当的数学推导,得出了共中心点-炮检距域波场延拓的双平方根非稳态相移新的高阶屏近似公式。该公式可直接在共中心点-炮检距域高效地延拓叠前波场。通过增加屏的阶数,提高了剧烈横向变速条件下叠前深度偏移的精度。它是裂步双平方根叠前深度偏移方法的推广。理论模型和实际资料的试算结果表明,本文方法是有效而实用的。     

起伏地表波动方程叠前深度偏移技术——以川东复杂地区应用为例

在我国西部或南方地区的山地、山前带地震勘探中,起伏地表是影响复杂构造成像的重要因素。为此,开展了直接从起伏地表进行波场延拓与成像的波动方程叠前深度偏移方法研究。包括：基于Reshef提出的“逐步-累加延拓”思想,采用带误差补偿的频率-空间域有限差分单程波延拓算子实现单炮记录的波场延拓;基于时间一致性成像原理提取地下反射界面的成像值;利用层析反演技术和剥层技术建立起伏地表深度域层速度场。理论模型和实际资料的偏移结果表明,该方法能够对复杂近地表和复杂地下地质构造很好地成像。     

单程波外推高陡倾角反射成像技术的应用研究

基于单程波外推方法的二次反射波成像技术基本原理是：在将地震波场进行炮点下行波和检波点上行波常规波场延拓的基础上,进一步对检波点波场进行下行波延拓,对延拓的3个波场通过上、下行波两两交叉相关,进行上行和下行波场成像,该技术具有类似于逆时偏移的功能。以一个垂直构造模型为例,简要分析了高陡构造的波场特征;基于一个二维和一个三维高陡构造模型数据,进行了偏移成像处理试验,结果表明,可以对倾角大于90°的高陡构造精确成像。将该技术应用于某山前带实际地震资料的偏移处理,获得了较好的效果,常规偏移剖面中成像模糊的层位边界在该偏移剖面上成像清晰。     

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。     

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。     

基于双平方根方程的双域保幅地震偏移方法

从全声波方程出发,基于严格的解耦理论进行单程波保幅分解,得到保幅的单程波动方程;然后按照叠前深度偏移中的波场双重向下延拓理论实现共炮域公式到CMP域公式的转换,推导出由双平方根方程定义的保幅单程波动方程;基于反问题求解中常用的摄动理论,把速度场分裂为层内常速背景和变速扰动,分别在频率波数域和频率空间域求得波场深度延拓的偏移时移量及振幅校正系数,得到最终的双域保幅波场延拓算子。理论模型试算和实际资料处理表明,该方法不但具有较高成像精度,而且可以为后续的地震属性分析提供更真实的振幅信息。     

保幅型裂步傅里叶叠前深度偏移方法探讨

利用地震资料进行岩性分析,要求叠前深度偏移成像结果不但包含走时信息,还要包含振幅信息。但是应用传统的单程波方程偏移算子只能得到地震波的运动学特征,无法得出其动力学特征。裂步傅里叶叠前深度偏移方法是基于单程波方程的一种快速稳定的叠前深度偏移方法,它遵循速度场分裂的思想,分别通过频率-波数域的相移处理和频率2空间域的时移处理来实现。但是传统单程波方程在保幅性方面的缺陷制约了该方法在岩性成像中的应用。文中引入了裂步傅里叶保幅偏移算法,分别通过频率2波数域的相移保幅校正算子和频率-空间域的保幅时移校正算子实现了保幅偏移。文中针对Marmousi 模型的炮点照明分析结果及其叠前深度偏移成像结果的对比表明了该方法的正确性和有效性。