基于波动方程转换的时间域多尺度全波形反演速度建模

为了避免全波形反演的周波跳跃现象,提出了基于波动方程转换的时间域多尺度全波形反演速度建模策略,在时间域实现了从低波数到高波数的多尺度全波形反演。首先从声波方程参数化模式出发,研究了阻抗-速度和速度-密度两种参数化模式下速度的辐射模式:在阻抗-速度参数化模式下,速度扰动主要引起大角度波场扰动;在速度-密度参数化模式下,速度扰动对各个角度的波场扰动贡献量完全相同。基于此,提出了先利用阻抗-速度方程构建低波数全波形反演速度模型,再以此作为初始模型,利用速度-密度方程构建高波数全波形反演速度模型的方法。该方法有效避免了混合域全波形反演中的数据转换问题以及频率域反演中的吉普斯现象,同时充分发挥了时间域全波形反演在波动方程数值模拟计算效率方面的优势,保留了时间域数据匹配易控制的特点。通过MarmousiⅡ模型数据测试,对比分析了两种参数化模式下的速度梯度特征,实现了从阻抗-速度方程的低波数全波形反演速度建模到速度-密度方程的高波数全波形反演速度建模,说明该方法能够在初始速度缺失低波数的条件下充分刻画出断层的形态和位置,使断面清晰,地层起伏与真实模型吻合。     

偏移成像技术

通过对 2 0 0 3年EAGE会议有关偏移成像方面的文献的回顾 ,主要讨论了在照明倾角上作照明校正进行角度域偏移的方法、用逆算子代替逆时算子进行多波至克希霍夫偏移的方法、一种快速的有限频率内插成像的波动方程偏移算法、用有限差分算子作内插产生局部化的波场的线束偏移方法、用线束域中的波传播算子保持波传播时的方向信息以研究方向照明问题和接收倾角响应的方法 ,并且将单程波动方程偏移方法与双程法进行了比较。介绍了一个重构弹性PP和PS波各向异性反射系数的成像公式和一个稳定的最小平方优化的广义屏偏移公式 ,后者去除了分裂误差 ,抑制了数值频散 ,可成像陡倾角的反射体。     

各向异性克希霍夫叠前深度偏移

随着地震勘探精度的提高,各向异性对于常规克希霍夫叠前深度偏移效果的影响已不容忽视。研究了利用P波非双曲旅行时求取各向异性参数的方法,当道集的排列长度远大于勘探目的层深度时,P波走时资料包含的信息可以用来确定VTI介质的各向异性参数。利用VTI介质的CMP道集,研究了二步法提取η参数的方法,即先利用短排列地震数据求取均方根动校正速度,再利用长排列数据和水平速度扫描法得到水平速度,通过转换得到各向异性η参数;采用基于声学近似的VTI介质程函方程,通过各向异性射线追踪计算旅行时。模型及实际资料处理结果表明,利用上述方法提取各向异性参数,进行VTI介质各向异性克希霍夫叠前深度偏移,使成像精度和质量得到了明显提高。     

６４位集群计算平台波动方程叠前深度偏移的性能优化

详细介绍了iCluster波动方程叠前深度偏移软件系统所采用的集群并行计算策略,以及在６４位集群计算平台上开展的计算性能优化工作和取得的成果。给出了大量软件优化和性能测试结果,包括波动方程叠前深度偏移处理程序运行分析、MPI并行计算运行分析、不同编译器和编译参数测试对比、不同FFT算法效率测试对比、IA32和IA64平台软件运行效率对比测试及并行加速比测试等结果。以原来基于2.6GHZ Xeon系统上的软件运行效率作为基准,在基于1.4GHz Itanium2的系统上,经过优化的波动方程叠前深度偏移程序其计算性能提高了９倍左右。其性能的提高主要归功于３个因素,即６４位处理器硬件性能的提高、优化编译器的贡献和Intel MKL数学库中DFT程序的贡献。试验和分析表明,对于波动方程叠前深度偏移计算,基于千兆以太网的集群计算机系统可以在较大规模配置下,仍然能保持很高的并行加速比。面对数据规模和计算规模的挑战,向６４位计算平台的迁移是未来几年内地球物理计算的必然发展方向。IA64平台上软件计算性能的优化,既有巨大潜力,又有可观的经济价值。     

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。     

复杂地表复杂地下地区地震成像技术研究

针对我国南方复杂地表和复杂地下地区的地震勘探难点,开展了偏移成像技术研究。首先对偏移算法进行了论述,推导出叠前时间偏移中的旅行时计算方法和加权因子计算方法,提出了非对称旅行时计算思想,使起伏地表直接Kirchhoff叠前时间偏移技术能够适应速度的较强横向变化;然后讨论了全速度模型建立技术(浅中深层速度融合技术),给出了起伏地表条件下综合建立速度模型的实现流程;最后给出了起伏地表叠前深度偏移的Fourier有限差分延拓算子,实现了起伏地表的叠前深度偏移。利用合成地震数据和实际数据验证了方法的有效性和实用性。     

复杂条件下的深度成像技术

基于波动方程的叠前深度偏移方法能在复杂介质条件下精确描述波场,且能高精度成像。此方法包括波场向上和向下延拓进行基准面校正、基于深度域共成像道集的成像点速度模型修正技术和应用成像条件前后作偏移数据内插的偏移反假频技术等核心技术。经实际应用,基于波动方程的叠前深度偏移技术在波组的分辨率、断层的清晰度、深部目的层的成像精度以及振幅的保持等方面都明显优于传统方法。     

改进的相对折射静校正方法

常规折射静校正方法 ,诸如延迟时法、互换法等 ,需要拾取准确的初至和追踪同一高速折射层 ,这在复杂地区比较困难。因此 ,人们提出了相对折射静校正方法 ,但是当地震资料信噪比低 ,折射波初至能量变化大时 ,效果不很理想。为此 ,提出一种改进的相对折射静校正技术 (IRRS) ,它基于折射波相邻道的相关特征 ,用相关系数和双时窗求取每相邻道的相对时移 ,进而用统计优化方法确定每一桩号上相邻道的唯一相对时移。理论模型与实际数据测试结果表明 ,该方法精度高 ,适应性强 ,自动化程度高 ,计算速度快 ,能获得长、短波长静校正分量     

三维叠前深度偏移的建模技术

在三维叠前深度偏移过程中，速度模型建立是至关重要的一步，它直接关系到偏移成像的效果。目前，已提出的建模方法很多，但实用化的并不多见，叠前深度偏移的建模技术仍处于进一步完善的过程中。为此，以实用为前提，研究了一种三维建模技术，并从该技术基于的方法理论、初始模型的建立、模型的修改与验证、模型的修饰及显示等几个方面作了阐述。     

扩展的横向变速叠前时间偏移技术

常规叠前时间偏移仅适用于横向缓变速介质,对于横向变速剧烈的介质,其旅行时计算存在较大误差,远偏移距误差更大。针对这一问题,对常规叠前时间偏移双曲线旅行时计算公式进行了改进,提出了扩展的横向变速叠前时间偏移旅行时计算公式。其基本原理是,引入速度函数和加权函数,将偏移距离散化,在每一个偏移距范围内通过加权函数调整均方根速度,由此来修正由横向速度变化引起的旅行时变化,使旅行时的计算精度得以提高,从而加强了时间偏移对速度横向变化的适应能力,改善了偏移成像质量。标准的Marmousi理论模型数据和实际资料的测试结果表明,扩展的横向变速叠前时间偏移能够提高复杂构造的成像精度。