数据驱动的控制束偏移方法

射线束偏移虽是一类灵活、高效且精度较高的叠前深度偏移成像方法，可实现陡倾地层和多波至成像，但传统的高斯束偏移将所有反射能量沿等时面投影到地下空间，对τ-p域中的所有同相轴进行偏移成像，带来巨大计算量、偏移噪声及偏移假象。作为高斯束偏移的一种改进，控制束偏移在τ-p域选取优势能量同相轴做偏移，能显著提高计算效率，降低偏移噪声；然而控制束偏移方法大多只利用了检波点处的水平慢度信息。为此，本文提出一种充分利用炮点和检波点水平慢度信息的数据驱动控制束偏移方法。即首先分别对局部共检波点道集和共炮点道集进行倾斜叠加，再利用相干分析拾取炮点和检波点水平慢度信息，然后依据设计的偏移质量指示因子筛选拾取的同相轴，最后对所选取同相轴进行成像。与传统高斯束偏移方法相比，数据驱动的控制束偏移方法对偏移噪声和偏移假象的压制更彻底，对低信噪比数据成像具有显著优势。模型数据和实际数据测试验证了该方法的可行性、有效性和适用性。     

相似系数阈值滤波的数据驱动控制束偏移

高斯束偏移不仅具有接近波动方程偏移的精度,而且具有Kirchhoff偏移灵活、高效的特点。然而当实际地震采集数据中含有较强噪声时,易产生偏移假象而影响成像质量。为此,在传统高斯束偏移的基础上,根据有效信号和干扰信号在τ-p域中的相干性差异,发展了一种基于相似系数阈值滤波的数据驱动控制束偏移方法。采用数据驱动策略,在高斯束偏移成像过程中,先计算τ-p道集的相似系数,再通过设定相似系数阈值控制干扰信号,从而降低偏移剖面中的随机噪声;控制束偏移可以直接提取角度域共成像点道集,无需复杂的角度映射变换且具有更高信噪比。模型测试及实际资料处理结果表明：对于低信噪比数据,控制束偏移剖面的信噪比明显高于常规高斯束偏移,但会损失相对振幅的可靠性;尽管控制束偏移在τ-p道集的滤波过程增加了一定的计算量,但总体与常规高斯束偏移方法的计算效率相当;相似系数阈值参数选取十分关键,阈值较小时偏移噪声较强,但过大阈值也可能压制部分有效信息或产生偏移假象,选取合适的阈值参数才能得到较理想的偏移剖面。     

构造倾角约束的有效能量叠加成像方法及应用

基于反射波、绕射波以及野外资料中的噪声在倾角域共成像点道集(Dip-angle Domain Common Image Gathers,DDCIGs)中的响应特征,本文实现了一种基于构造倾角约束的有效能量叠加成像方法。通过高斯束叠前深度偏移提取倾角域共成像点道集,在DDCIGs中识别有效的反射和绕射能量及低信噪比数据引起的噪声,并结合偏移剖面和探区地质信息划分出叠加区块,进行基于构造倾角约束的成像处理。Marmousi模型测试以及实际资料偏移结果表明:本文方法可以有效压制偏移噪声,提高剖面信噪比及增强剖面同相轴的连续性,具有很好的人机交互功能,便于在实际资料处理及参数选取中进行质量控制。     

基于快速射线束偏移的交互式地震成像

为了提高偏移速度，使交互式速度建模和速度模型测试成为可能，在对近年来人们提出的快速偏移方法进行成像研究之后提出了快速射线束偏移法。该方法用许多局部相关的同相轴来达到地震记录稀疏表示的目的，提高了偏移效率。同相轴由多路径方式偏移到空间域中，可以使相关噪声和偏移假象得到更有效的压制。快速射线束偏移方法的成像步骤为：①数据分割；②同相轴拾取；③偏移拾取的同相轴得到分偏移像；④分偏移像叠加得到总偏移像。以SIGSBEE二维人工数据为例，将快速射线束偏移方法与Kirchhoff成像方法进行了对比，结果表明：采用快速射线束偏移方法能生成质量更高的图像，尤其是盐丘下的构造成像，其速度比Kirchhoff偏移快数十倍。在墨西哥湾实际三维海洋数据成像中（三维面积约210km^2），采用快速射线束偏移方法生成的图像和Kirchhoff偏移方法生成的图像质量相仿，但前者比后者的成像速度快两个数量级。     

高斯射线束叠前深度偏移成像研究

高斯束偏移方法弥补了克希霍夫偏移方法在处理多值走时及焦散问题方面的不足,同时突破了单程波偏移算子的倾角限制。系统介绍了高斯束偏移方法的基本原理,应用理论模型验证了高斯束偏移方法在陡倾角构造成像能力上优于二阶广义屏算子这一结论。由于高斯束中心射线携带了丰富信息,在偏移算法中给出了直接计算角度域共成像点道集的方法。实际数据测试结果表明,在复杂构造、陡倾角以及低信噪比资料成像方面,高斯束偏移成像效果明显好于目前常用的克希霍夫偏移成像方法。     

高斯束成像技术及其应用

高斯束偏移是Kirchhoff积分偏移的一种替代方法。依据高斯束偏移的基本原理,给出了高斯束偏移方法在保幅成像、角度域成像和起伏地表条件成像中的应用原理和方法,探讨了高斯束偏移中初始宽度、频带宽度和波束采样间隔等重要参数的选取原则,采用数值模型及实际资料对高斯束偏移方法的应用效果进行了验证。通过上述研究得出以下结论:①在一定的偏移距范围内,保幅高斯束偏移能正确地恢复地下界面真实的反射率;②同保幅Kirchhoff偏移相比,保幅高斯束偏移对复杂构造的成像效果有明显提高,而计算时间仅为保幅Kirchhoff偏移的1.6倍左右;③高斯束偏移在陡倾构造处的成像效果要优于常规的波动方程偏移;④高斯束偏移对起伏地表条件具有良好的适应性。     

各向异性介质共炮域高斯束叠前深度偏移

高斯束偏移作为一种射线类偏移方法的改进算法,兼顾了成像精度和运算效率,越来越受到人们的关注。在传统高斯束叠前成像算法的基础上,引入地下介质各向异性参数,通过修改运动学和动力学射线追踪方程,发展了基于各向异性介质的共炮域高斯束叠前深度偏移方法。简单各向异性洼陷模型和国际标准各向异性Hess模型的试算结果表明:各向异性参数对地震记录的大偏移距信息影响较大;对于地层各向异性不能忽略的探区,采用基于各向异性介质的高斯束成像方法能够更加准确地刻画复杂的地下构造。     

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。     

高斯束深度偏移的实现与应用研究

高斯射线束(高斯束)的本质是利用傍轴近似方程在射线中心坐标系中描述波传播。高斯束偏移包括单个高斯束的求解及所有高斯束叠加成像两步骤。单个高斯束分两步求得,即通过运动学射线追踪求取中心射线的路径及走时;通过动力学射线追踪获取中心射线附近的高频能量分布。利用相互独立的高斯束描述波传播,既保持了射线方法的高效性和灵活性,又考虑了波场的动力学特征。高斯束偏移利用相互独立的高斯束叠加成像,解决了射线类方法中的多路径问题,兼具了初至波到达时Kirchhoff积分偏移的灵活性和波动方程偏移的精确性。高斯束偏移方法没有成像倾角限制,并且只需在射线追踪时引进高程管理即可将其应用至起伏地表情况,避免了复杂区的静校正问题,提高了起伏地表地震数据的成像精度。理论数据和实际数据的试验结果证明了该技术的有效性与优越性。     

利用速度滤波改善平面波分解与偏移

 平面波叠前深度偏移是高效率的深度偏移技术，精确的平面波分解是平面波精确成像的前提。双曲速度滤波方法能有效地去除CMP道集τ-p变换产生的假频与噪声。本文提出了一种利用快速双曲速度滤波技术改善平面波分解与偏移质量的方法：首先对CMP域的τ-p变换进行Mitchell等的快速双曲速度滤波，然后将炮检距平面波拟合成炮域平面波，最后对拟合的平面波进行傅里叶有限差分深度偏移，从而通过改进平面波品质实现提高平面波偏移的精度。实际资料处理结果表明：速度滤波能够有效地滤除倾斜叠加产生的噪声，反射能量显著增强，同相轴更加连续，偏移成像剖面断点更加清晰，断层更加清楚。     

VTI介质自适应聚焦束偏移

自适应聚焦束是高斯束的改进,采用多次聚焦的思想,考虑局部速度场对波束宽度的影响,将地震波束有效能量控制在一个波长的范围内,与常规高斯束的不同点在于动态选择初始波束参数。将自适应聚焦束偏移方法应用到VTI介质,基于经典弹性参数表征下的各向异性射线追踪方程体系,结合自适应聚焦束处理强横向变速成像问题的优势,实现了VTI介质自适应聚焦束偏移。通过与传统高斯束形态的对比,突出了自适应聚焦束形态控制的优势。利用各向异性Sub-Sag模型验证了各向异性介质自适应聚焦束偏移方法的正确性和稳定性,各向异性SEG/Hess模型测试结果证明了该方法对复杂地质模型的适应能力;实际地震资料的处理结果表明,该方法成像效果优于传统各向异性高斯束偏移方法。     

An amplitude-preserved adaptive focused beam seismic migration method

Gaussian beam migration (GBM) is an effective and robust depth seismic imaging method, which overcomes the disadvantage of Kirchhoff migration in imaging multiple arrivals and has no steep-dip limitation of one-way wave equation migration. However, its imaging quality depends on the initial beam parameters, which can make the beam width increase and wave-front spread with the propagation of the central ray, resulting in poor migration accuracy at depth, especially for exploration areas with complex geological structures. To address this problem, we present an adaptive focused beam method for shot-domain prestack depth migration. Using the information of the input smooth velocity field, we first derive an adaptive focused parameter, which makes a seismic beam focused along the whole central ray to enhance the wavefield construction accuracy in both the shallow and deep regions. Then we introduce this parameter into the GBM, which not only improves imaging quality of deep reflectors but also makes the shallow small-scale geological structures well-defined. As well, using the amplitude-preserved extrapolation operator and deconvolution imaging condition, the concept of amplitude-preserved imaging has been included in our method. Typical numerical examples and the field data processing results demonstrate the validity and adaptability of our method.     

声波各向异性动态聚焦束逆时偏移

高斯束逆时偏移是一种采用高斯束加权积分构建格林函数的逆时偏移算法,结合了逆时偏移的高精度和高斯束偏移的灵活性、高效性,能够面向目标成像。对于高斯束逆时偏移算法,成像精度很大程度上取决于初始参数的设置：当初始波束宽度较小时,浅层构造成像精度高,但波束宽度会随着距离增加快速发散,影响中深部成像效果;当初始波束宽度较大时,波束宽度沿射线路径变化比较缓慢,但会降低中心射线振幅及旅行时计算精度,进而影响成像质量。为此,将动态聚焦束思想应用于高斯束逆时偏移算法,通过选取合适束算子构建格林函数,进而通过格林函数实现正、反向波场延拓,最后通过正、反向波场的互相关求取成像结果,实现各向异性动态聚焦束逆时偏移。数值模型测试验证了算法的正确性和有效性。     

各向异性介质弹性波高斯束偏移方法

弹性波高斯束偏移是一种兼顾成像精度与计算效率的多分量地震成像方法,但当前的研究多集中在各向同性介质声波、弹性波成像和各向异性介质声波成像,针对各向异性介质弹性波偏移的文献相对较少。为此,在前人的研究基础上,发展了各向异性介质弹性波射线追踪方程,以二维各向异性弹性波Kirchhoff-Helmholtz积分为基础,利用弹性动力学表征的格林张量推导了各向异性介质中弹性波波场正、反向延拓公式,提出了一种针对各向异性介质多分量地震数据的成像方法。通过在成像公式中引入权函数,很好地压制各向异性介质成像中不同波型引起的串扰。通过引入符号函数,解决了转换波成像过程中的极性反转问题。TTI介质洼陷模型和TTI介质多层构造模型试算结果表明：与各向同性介质弹性波高斯束偏移方法相比,各向异性介质弹性波高斯束偏移成像结果的信噪比较高、同相轴连续性较好、构造位置更准确;使用多分量地震记录,利用纵、横波波场信息成像,有效提高了成像分辨率;与传统的基于标量波场的成像方法相比,所提方法的适应性更好。     

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。