波动方程叠前深度偏移方法综述

:对波动方程叠前深度偏移的基本概念、实现方法进行了分类和阐述。波动方程叠前深度偏移方法主要分为2类：一类是单平方根方程偏移,在偏移过程中,上、下行波分别向下延拓,并通过互相关成像条件来提取成像值；另一类是基于“沉降观测”概念的双平方根偏移,在偏移过程中,炮点和检波点同时向下外推,当两者重合时（零偏移距）,零时间的波场值就作为该空间点的成像值。对共炮真振幅偏移进行了阐述,并指出也可以在角度域道集实现该算法。理论模型的处理效果证明，波动方程叠前深度偏移成像技术是解决强横向变速情况下复杂构造成像的一种有效手段。     

炮域波动方程叠前深度偏移的偏移距域和角度域共成像点道集计算

炮域波动方程叠前深度偏移是一种实用化的成像算法,特别在稀疏炮集宽方位角观测系统采集的数据成像中非常有效。本文将偏移距定义为叠前偏移中下行震源波场和上行接收点波场之间的位移,在偏移过程中提取偏移距域共成像点道集,利用最早应用于炮—检偏移的径向记录道映射方法,将偏移距域道集转换到角度域。计算过程包括多偏移距成像和炮—检点坐标系向中心点坐标系的转换。该方法能够在炮集偏移过程中生成随角度变化的反射波成像结果,但在稀疏炮集观测系统下,共成像道集的质量仍会受到炮点假频的影响。     

碳酸盐岩区单程波方程保幅叠前深度偏移

本文首先细致分析了保幅偏移方程各项的物理含义;然后介绍了理论反射系数的计算以及近似表达式;通过简单模型的计算,对比了成像结果与理论反射系数间的关系;最后将单程波保幅偏移技术应用于中国南方A探区碳酸盐岩地震资料的处理,实际处理结果表明本文方法对碳酸盐岩区地震资料的深层能量进行了有效补偿,中、深层信息更加丰富,可为AVO异常测定提供高质量的CIP道集。     

共炮域波动方程叠前深度偏移技术在委内瑞拉探区的应用

委内瑞拉探区为盐丘、刺穿、逆冲构造发育的复杂构造区，共炮域波动方程叠前深度偏移技术被认为是复杂构造区地震偏移成像的一个重要而有效的工具，该技术主要分为两步：第一步利用单程波波动方程，分别从炮点和检波点对波场进行向下延拓；第二步为成像调整，即在每一个成像点上，对延拓得到的连续的检波点和炮点波场进行相关处理。共炮域波动方程叠前深度偏移技术的不足之处是高频成分损失较多，造成剖面的相干性较强。偏移背景较差。本文分析了共炮域波动方程叠前深度偏移技术的参数试验及存在的问题，认为强相干背景、CPU计算能力、对地震资料的振幅补偿精度要求更高等因素影响该技术的推广使用。文中认为可在偏移耗时可以接受的条件下，尽可能地选择较大输入频率范围，能够改善偏移背景。实例分析表明，在构造复杂地区。叠前。深度偏移成像效果要好于叠前时间偏移，共炮域波动方程叠前深度偏移成像效果要好于Kirchhoff叠前深度偏移。     

基于波动方程的聚焦点控制照明叠前深度偏移

 基于波动方程的聚焦点控制照明叠前深度偏移技术借助于差分计算，把速度、密度等介质参数的影响体现在差分计算的矩阵方程中，能够自动适应速度场的任意变化，快速傅里叶变换的使用也加速了波场延拓的计算速度。因此此法兼具有限差分偏移方法和傅里叶偏移方法的优点，既可适应速度场的剧烈变化，又可保证对陡倾地层的成像效果，是目前针对复杂构造最有效的成像方法之一。对于单个聚焦点及其周围的成像步骤为：①采用矩形网格情况下绕射走时的有限差分计算方法生成合成算子；②应用合成算子来合成面炮震源和面波记录；③对合成的面炮震源和面波记录做傅里叶有限差分法波动方程叠前深度偏移，得到该聚焦点及其附近区域的成像结果。按照上述成像步骤，将震源波场和炮集记录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聚焦点，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聚焦点进行控制照明叠前深度偏移，可以得到整块区域的成像。通过对Marmousi模型的试算，取得了较好的效果。     

三维Born近似波动方程炮域叠前深度偏移

基于射线理论的Kirchoff三维偏移方法，在解决复杂构造的成像时遇到了困难。基于波动方程的三维叠前深度偏移对横向剧烈变速具有较强的适应性，且成像精度较高。Born近似傅里叶偏移方法，是基于小扰动假设，引入参考慢度，可以适应横向变速。利用频率波数域与空间频率域混合域偏移算子，构造出炮域波动方程三维叠前深度偏移算法，形成相应的处理流程。对SEG/EAGE盐丘模型数据集C的宽方位角三维数据进行了测试，实现真正全三维波动方程叠前深度偏移处理；对胜利油田CB地区部分海上实际资料进行了试处理。     

波动方程叠前深度偏移PC集群并行计算技术

波动方程三维叠前深度偏移研究，是近年来国内外油气科研服务公司的研究焦点，运用PC集群式并行机结构的软硬件特点，进行波动方程叠前深度偏移，成为加速其庞大计算量的有效工具。本文基于地震波场成像基本算法的内在并行性，结合PC集群并行机的软硬件特点，提出2种算法处理流程对策，获得以较低的资金投入，而成功地实现了工业化生产规模的应用效果。并给出大庆油田兴城北地区60km^2三维地震资料处理的算例。结果表明，算法流程实用性能良好，具有较高的加速比，良好的扩展性及适应性。     

波方程傅氏有限差分法叠前深度偏移

通过对几种叠前深度偏移算法进行对比，分析了各自的优缺点。着重阐述了近年来发展的波动方程傅氏有限差分算法的原理及实现过程，该方法将波场延拓算子分解成频率波数域和频率空间域的三个算子进行运算。结合了相移法和有限差分算法的优点，克服了两种算法的不足。与目前广泛应用的波动方程Kirchhoff积分法叠前深度偏移相比，具有成像精度高，保持地震波动力学特征等优点。应用FFD偏移成像原理，研制了波动方程傅氏有限差分法叠前深度偏移软件，在Marmousi模型上成功地进行了FFD叠前深度偏移处理，取得了理想的成像效果。     

波动方程叠前深度偏移技术及其应用

简要介绍了波动方程叠前深度偏移技术的发展趋势,讨论了P道集波动方程速度分析技术,推导出了共方位角波动方程叠前深度偏移方法的计算公式。利用上述技术和方法,借助国产神威I型机,完成了埕北地区130km2三维地震资料的叠前深度偏移,实现了共方位角波动方程偏移算子的并行运算,并行效率达到了线性加速。偏移结果表明,此方法能有效改善地震数据的成象精度,适用于构造复杂地区。     

井间地震野外资料的叠前波动方程深度偏移

为了得到较好的井间资料偏移剖面，本文对井间野外资料做了一系列处理。首先根据资料的走时，频谱分析和测井资料等确定了纵、横波初至，并分别用不同的频带对资料作了滤波处理及纵、横波初至能量切除，得到了加强了反射波的纵、横波资料。     

频率-空间域非均质声波有限差分模拟

为准确高效地模拟声波在非均匀介质中的传播,文中构建了利用交错网格和混合网格进行频率-空间域非均质声波方程有限差分模拟的一般框架。分别推导了交错网格和混合网格有限差分格式并推广到高阶形式,采用加权平均思想对质量加速度项进行近似,运用最佳匹配层(PML)吸收边界条件有效压制人工边界反射。通过层状模型验证了所提方法的准确性,利用Marmousi模型证明了所提方法的稳定性。数值试验结果表明相同空间剖分精度下,混合网格和四阶交错网格数值模拟精度远高于二阶交错网格,混合网格模拟精度虽略低于四阶交错网格,但计算效率却明显高于四阶交错网格,因此混合网格法可作为频率域非均质声波正演模拟的首选方法。     

声波方程共炮记录叠前深度偏移

共炮记录叠前偏移对输入的速度非常敏感，要求偏移中所使用的延拓公式能较为精确地适应速度的纵横向变化。因此，本文在推导共炮记录偏移公式时，特别把相位移加有限差分混合法引入，使整个延拓过程既适应速度的纵、横向变化，同时也能够得到陡倾地层的精确归位，从而较好地实现共炮记录叠前偏移。正因为共炮记录叠前偏移对偏移速度非常敏感，故本文提出的方法又可用作速度分析。任何形式的叠前偏移都需大量机时，特别是对于迭代的叠前偏移速度分析，计算量更大，为此，本文针对混合法共炮记录偏移的特点，从两个方面讨论提高计算效率的方法。首先针对在频率、波数域中运算的相移法，引入F－K滤波，在波场延拓中，仅就有关的频率、波数进行运算，大大地减少了计算次数．同时又通过滤波提高了偏移的精度；然后针对整个混合法在频率域中的运算，讨论了减少频率循环次数来提高计算效率的方法；最后，作为一个特例，把共炮记录叠前偏移稍作简化，得到精确、高效的叠后混合偏移方法。总之，本文提出的基于共炮记录的算法不仅成为较为精确的、高效实用的波动方程叠前偏移方法，而且还可作为一种强有力的手段，用于偏移速度的分析之中。数值试算结果表明，本文提出的各种方法达到了预期目的。     

强衰减介质中地震波场的频率—空间域特征

强衰减模型,是应用Biot理论的基本思想通过运动方程描述介质吸收衰减特征的黏弹性介质模型。相对于传统的黏弹性模型和黏弹孔隙介质模型,可以简便且精准地刻画稠油储层、近地表松散沉积层等的强衰减性。为此,利用优化的25点频率—空间域有限差分算法,模拟了强衰减模型介质中的波场特征,并根据近地表低速层介质的实际情况,研究了孔隙度、流体黏度和介质黏弹性三种物理因素的衰减机理。结果表明:孔隙度、流体黏度和介质黏弹性都是影响地震波强衰减和高频散特征的重要因素,而且对横波衰减的影响都明显强于纵波。其中,介质黏弹性是造成地震波高频衰减的关键,其他因素均能影响地震波有效频率范围内能量的衰减,尤其介质孔隙度的增大引起地震波的衰减最强。通过对比完全弹性、一般黏弹性和强衰减理论下的模拟波场,研究了浅、表层强衰减介质对深层波场信息的影响。结果表明,强衰减模型刻画近地表介质更符合实际,能为涉及不同衰减机制的强衰减介质的研究和强衰减补偿理论的建立奠定基础。     

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。     

波动方程叠前深度偏移技术在苏北C工区的应用

目前解决复杂构造与速度横向变化剧烈地区地震偏移成像的最佳方法之一是波动方程叠前深度偏移技术。针对苏北地区地下构造复杂、断层多、断块小、地下速度横向变化大的特点，提出以偏移速度分析和建立正确的深度域速度模型为核心的适合于苏北C工区的叠前深度偏移处理方法。阐述了初始速度的建立、模型修正的过程及原则，通过分析苏北C工区地震资料叠前偏移处理结果，说明了波动方程叠前偏移技术的应用效果。     

标量地震波频率–空间域有限差分法数值模拟

讨论了频率-空间域优化有限差分算子地震波场模拟方法.推导了频率-空间域双程波高阶有限差分算子,计算了9点有限差分系数;提出了一种节省内存的存储策略,对稀疏矩阵和稀疏矩阵LU分解后的矩阵采用了节省内存的存储策略,使内存空间的需求量大幅度降低,可以利用本方法进行具有生产规模的地震波正演模拟;推导了依赖于频率的最佳匹配层吸收边界条件,获得了很好的吸收效果.洼陷模型和Marmousi模型数值模拟试验表明,方法可行且有效,在节约计算机资源的同时,计算精度也能得到保证.     

基于GPU计算平台的三维波动方程叠前深度偏移

GPU/CPU协同并行计算是一项全新的、具有革命性的技术,将对地震资料处理行业产生深远的影响。本文在充分发挥GPU存储带宽宽、多寄存器和多处理器结构特点的基础上,通过改进地震成像并行计算模块的核心函数,形成一套波动方程地震成像GPU高效并行算法,并取得理想的加速比和可扩展性。所形成的一套GPU/CPU平台下波动方程叠前深度偏移软件,已投入地震资料处理实际应用。理论模型试算和实际资料的处理验证了本方法的有效性和实用性。     

波动方程叠前深度偏移角度道集求取方法

针对常规直接转换法和直射线叠前时间偏移(PSTM)法提取的角度道集无法满足地质构造复杂地区的AVA分析与反演精度的问题,研究基于共炮检距道集波动方程保幅叠前深度偏移方法,提取角度域共成像点道集。首先,对地震数据进行叠前深度偏移得到炮检距域共成像点道集;其次,在频率-波数域对炮检距域共成像点道集利用快速插值映射法抽取角度域共成像点道集。通过与直接转换法和直射线PSTM法提取的角度道集比较,分析不同方法求得的角度道集信息的准确性和AVA特征。数值试算和实际资料处理结果表明:共炮检距道集波动方程保幅叠前深度偏移方法求取的角度道集的振幅相对保真,角度范围更广,更适用于AVA分析。