射线参数共成像点道集偏移速度分析方法研究

叠前深度偏移速度分析一直是地震数据处理方法研究的重点与难点，为此，对基于射线参数域共成像点道集的剩余曲率法偏移速度分析方法进行研究。射线参数域共成像点道集（PhCIGs）属于角度域的范围，描述的是成像点局部偏移距射线参数与偏移深度之间的关系。角度域共成像点道集不会受到多路径问题的干扰，适合于进行速度分析。采用剩余曲率速度分析方法．推导了基于PhCIGs的倾斜地层深度剩余量公式．提出了基于PhCIGs的沿层速度扫描法速度分析流程。通过对凹陷模型和实际资料试处理，证明所用方法的正确性和有效性。     

弹性波逆时偏移的角度域共成像点道集提取方法

对于多分量地震勘探,由于介质中纵、横波的耦合作用,多波角道集存在能量串扰和低波数噪声干扰等问题。针对横波Poynting矢量构建过程中存在的应力串扰问题,基于解耦延拓方程及伪横波应力构建方法,对质点振动速度和应力进行解耦,实现了无能量串扰的纵波和横波Poynting矢量构建;在基于Poynting矢量提取PP波反射角和PS波反射角的基础上,提出了基于弹性逆时偏移的PP波和PS波角道集提取方法;针对PP波角度域共成像点道集存在的低波数噪声干扰问题,提出了角度域共成像点道集的角度衰减叠加策略,提高了偏移成像精度。应用模型数据验证了方法的正确性。     

TI介质角度域高斯束逆时偏移方法

高斯束逆时偏移兼具高斯束偏移灵活、高效和逆时偏移高精度的优势,具有面向目标成像的能力。本文将基于相速度的各向异性射线追踪算法引入高斯束逆时偏移中,并结合高斯束计算时的传播角度信息,实现了一种更为高效的TI介质角度域高斯束逆时偏移方法。模型试算表明：同传统基于弹性参数的各向异性算法相比,在保证成像精度的前提下,本文方法具有更高的计算效率,同时提取的角度域共成像点道集（Angle Domain Common Imaging Gather,ADCIG）不仅能够为后续偏移速度分析提供支撑,而且可以用于分角度叠加成像,压制成像噪声、提高成像质量。     

基于局部平面波分解的逆时偏移角道集提取方法

高精度地震勘探的普及和GPU技术的发展,使叠前逆时偏移技术得到日渐广泛的实际应用。逆时偏移方法成像精度高,对复杂地质构造成像效果好,且不受地层倾角限制。角度域共成像点道集作为逆时偏移的重要输出,可为速度分析、AVA分析提供速度、振幅等信息。本文提出一种逆时偏移角道集提取方法,采取局部平面波分解法将震源波场和检波点波场分解为局部角度分量,再利用角度域互相关成像条件输出角道集。该方法对复杂构造的适应性较好,尤其适用于在逆时偏移中提取角道集。通过模型试算和实际资料测试,验证了方法的可行性和有效性。     

角度域共成像点道集的提取与叠加成像

基于共成像点道集的速度分析是速度分析方法中常用的一种方法。共成像点道集有偏移距域共成像点道集、炮域共成像点道集和角度域共成像点道集等。在复杂地区，偏移距域共成像点道集和炮域共成像点道集存在运动学和动力学假象，而角度域共成像点道集则有效地克服了这个问题。首先分析了角度域共成像点道集的特性，讨论了如何较准确地提取角度域共成像点道集；然后分别利用单平方根算子和双平方根算子波动方程偏移方法提取了偏移距域共成像点道集；接下来应用插值法将偏移距域共成像点道集投影到角度域，生成角度域共成像点道集；最后进行了角度域叠加成像。模型试算结果表明：与常规波动方程偏移方法相比，角度域叠加成像能够改善局部成像质量。     

深度-射线域偏移速度分析

根据波场外推理论和共角度成像条件，给出了基于深度-射线域共成像道集的偏移速度分析方法。该方法采用速度扫描技术，以共成像点道集同相轴拉平，即成像质量最优为准则提取速度修正量，可以采取沿构造层位或道集深度2种方式进行交互式速度分析。用Marmousi模型对该速度分析方法进行了沿深度方向和沿层位的偏移速度分析测验，结果表明，用该方法提取的速度修正量与预设的偏移速度误差几乎一致。     

地震波逆时偏移成像效果提升方法及应用

为了进一步提高逆时成像质量,开展了基于深度域地震波逆时偏移成像道集(CIP)的优化叠加方法研究。从海量逆时偏移数据体中提取CIP道集并构建模型地震道,通过与同一CIP道集内的各道作局部归一化互相关运算构建加权系数并以此优化加权叠加处理。以理论模型和FZ工区逆时偏移处理为例,进行方法验证和实际资料应用。研究结果表明,经优化加权叠加处理后的逆时成像剖面在信噪比、连续性、成像聚焦性、地层细节刻画等方面均得到明显提高,地层细节刻画更加清晰。该方法为提高实际地震资料复杂构造成像精度提供了一种新手段。     

波场分解算法与逆时偏移角道集

逆时偏移生成的角度域共成像点道集(ADCIGs)有利于提高成像质量,可用于偏移速度分析和AVA/AVO研究等。使用Poynting矢量估计波传播方向可以快速生成角道集,但当模型和波场比较复杂时,不同方向传播的波场分量相互重叠,无法准确计算波的传播方向。波场分解可以提高Poynting矢量的准确性。为此,研究了波场分解算法,在计算Poynting矢量之前先将波场分解成不同方向传播的分量,用于生成角道集。为解决传统的傅里叶变换在频率-波数域进行波场分解时计算量大的问题,对波场分解算法进行了优化,并提出了SSE(单指令多数据流扩展)向量化和多线程并行计算实现算法,从而提高了计算效率。理论和数值计算结果表明:使用波场分解可以显著提高逆时偏移角道集的质量,此优化算法能够得到与传统方法一致的结果并且提高了计算效率。二维Sigsbee2A模型和三维SEAM TTI模型的数值计算也证明了该算法用于生成高质量角道集和逆时偏移图像的有效性和稳定性。优化后的波场分解算法并不局限于上、下行波分解,可容易地拓展到其它方向的波场分解,也可应用于最小二乘偏移和全波形反演,以消除成像噪声,提高成像质量。     

基于角度域共成像点道集的层析速度反演方法研究

碳酸盐岩探区的复杂构造成像与速度反演是目前地震数据处理难点问题。碳酸盐岩构造复杂、目标层极深、断点发育,常规处理方法很难得到比较好的成像与速度反演结果。为此提出基于角度域共成像点道集(ADCIGs)、面向碳酸盐岩储层的层析速度分析方法,利用波动方程双平方根算子叠前深度偏移提取的角度域共成像点道集作为速度分析道集,能够更为准确地反映速度和深度的耦合关系,并且减少了假象等的干扰,使得速度分析结果精度更高。模型和实际结果表明,该方法能够较好地解决碳酸盐岩探区的速度反演问题。     

基于角度域共成像点道集的3D VSP速度分析方法研究

获得高精度的3DVSP偏移速度场是3DVSP资料井周构造高精度成像的关键问题和难点之一。目前,基于角度域共成像点道集(Angle Domain Common Image Gathers,ADCIGs)的速度分析方法已经成为地面三维地震资料叠前深度偏移中速度模型建立的有效工具。借鉴地面地震资料基于ADCIGs的速度分析方法,开展了基于ADCIGs的3DVSP资料叠前深度偏移速度分析方法研究。首先给定一个初始速度场进行偏移,形成ADCIGs;接着通过剩余曲率计算获得估计速度与真实速度之比的速度谱函数;最后根据速度谱进行速度迭代更新和3DVSP资料偏移成像。模型数据和实际资料试算结果表明,该方法可以较好地改善3DVSP资料成像精度,提高3DVSP资料描述井周细微构造的能力。     

表驱Kirchhoff叠前时间偏移角度域成像方法

为解决垂向变速介质中的射线弯曲效应问题,获得可直接用于AVO分析和反演的角度域共成像点道集,提出了一种基于射线追踪的表驱Kirchhoff叠前时间偏移方法.方法实现的基本原理是:首先基于横向均匀介质中的反射时距关系,利用改进的两点射线追踪算法建立走时和反射张角的数值表;然后在偏移过程中利用该数值表得到成像孔径内各反射路径对应的双程走时与入射角信息;进而通过脉冲响应叠加方法得到角度域共成像点道集和偏移成像剖面.由于加权函数部分考虑了射线弯曲效应的影响,因此更有利于振幅的相对保真.角度域共成像点道集波形拉伸效应的时不变特征也有利于后续的波形恢复处理.理论模型和实际地震资料验证了该方法的可行性.     

弹性波Kirchhoff叠前深度偏移速度分析

本文提出的弹性波偏移速度分析方法是基于Kirchhoff叠前深度偏移形成纵波和转换波炮检距域共成像点道集拉平准则,分别对纵波和横波偏移速度进行更新。当两分量地震数据成像深度不-致时,通过调整横波偏移速度进行深度匹配,完成高精度的弹性波场偏移速度分析。文中分别给出速度更新及深度匹配方法。模型数据和实际资料试算结果表明了该方法的可行性和有效性。     

基于成像域的多次波压制

常规多次波压制方法大都是在数据域基于滤波理论或者波动理论实现的,这些方法都不能有效地兼顾多次波压制精度和计算效率。为此,本文将波动理论与滤波理论相结合,基于成像角度域共成像点道集(ADCIGs)实现多次波压制。首先对成像域多次波映射进行了讨论,通过推导可知,成像域ADCIGs中多次波和一次波剩余时差不同,这一结论即为在成像域应用滤波方法压制多次波的理论基础;考虑到基于DSR方程的叠前深度偏移可以获得更多的角度信息,然后基于DSR方程提取ADCIGs,再引入适用于ADCIGs的正切平方估计高分辨率拉东变换分离一次波和多次波,实现多次波压制。由于本文方法将波动理论与滤波理论相结合,因此能同时兼顾多次波压制精度和计算效率,模型试算和实际资料处理验证了方法的有效性。     

高精度深度域层析速度反演方法

深度域层速度场是叠前深度偏移最重要的参数,直接决定了偏移成像的精度。传统层析速度建模方法由三部分组成,首先利用Dix公式或基于层位约束的Dix公式生成初始层速度模型,然后利用炮检距域道集对初始速度模型进行层析迭代,最后利用网格层析方法局部修饰速度模型。本文改进了传统层析速度建模流程：首先利用炮域波动方程相干反演方法建立初始速度模型,再利用角度域共成像点道集进行层析迭代,最后利用基于层位约束的网格层析方法局部修饰速度模型。渤海M区块三维实际数据试算证明本文对层析速度建模流程的改进是有效的,改进后的新流程可以大幅提高层速度场的精度。     

角度道集匹配相关速度分析方法

波动方程偏移输出的角度道集避免了波场传播路径的多解性,且对偏移速度场误差敏感,非常适用于偏移速度分析。基于角度道集的运动学属性,推导了适用于倾斜地层的剩余深度方程,以满足复杂构造的速度分析。在剩余曲率法偏移速度分析中,为了获得定量的剩余曲率值以准确判断速度误差,引入匹配相关剩余曲率谱计算方法,与叠加法和相关法相比,提高了剩余曲率计算对原始数据的抗噪能力,且具有更高的分辨率、能拾取更为准确的剩余曲率值,提高了速度分析的精度。模型数据和实际资料测试验证了方法的有效性。     

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。     

角道集与偏移距道集在表象微分优化中的等价性

在偏移速度分析中，地下散射角度共成像道集（简称角道集）有清晰的物理意义。地下偏移距共成像道集（简称偏移距道集）是角道集在逆Radon变换下的对偶量。从一次反射的正演模型人手，探讨了偏移距道集的物理意义，重点阐述了偏移距道集与角道集在表象微分优化中动力学上的等价性。这一等价性是偏移距域表象微分偏移速度分析的基础。