不同介质模型的双聚焦计算方法

双聚焦计算方法模拟了两个三维波场响应过程:一是三维波场正演过程;二是三维波场叠前偏移过程,因此双聚焦算法的关键在于波场外推。不同介质模型采用不同的波场外推方法:直接外推法适用于最简单的均匀介质模型;大步长逐层递推法适用于层状均匀介质模型;小步长三维网格递推法适用于复杂介质模型。实际应用表明:针对复杂地质目标的双聚焦成像空间分辨率和照明强度预测,对于优化三维观测系统设计和提高地震成像质量具有重要作用。考虑到三维正、反向波场递推的计算量极大,建议在多节点的并行机上进行复杂介质双聚焦方法的软件开发。     

孔径角对三维波场外推精度的影响

孔径角的选择是影响三维地震波场外推精度和效率的最直接、最关键的因素。本文利用空间频率域的瑞利积分Ⅱ式,对单极源和偶极源的波场外推精度做了理论推导,随后又推出了误差项的解析式。分析表明,振幅误差主要取决于孔径角θ,其他参数如频率f、速度υ、法线距离z等只是有限地影响相位误差。文中通过将外推参考平面网格化,采用离散网格的波函数叠加取代积分求和进行数值模拟计算,验证了解析式的正确性。最后提出高保真(振幅精度≥80％)三维波场外推的最优孔径角选择准则:对于单极源,选择θ>60°;对于偶极源,选择θ≥55°。该准则可用于理论研究,但在处理实际问题时还应做具体分析和综合平衡。     

三维观测系统优化设计的双聚焦方法

双聚焦法是一种面向特定勘探目标的三维观测系统优化设计新方法，它可以定量预测地震成像的空间分辨率、振幅精度和AVP特性。常规的CMP面元属性分析法是宏观的、全局性的，它强调获得最佳的水平叠加效果；而双聚焦特性分析法是面向指定目标的、局部性的，它强调获得最佳的偏移成像精度。因此，将两种方法结合在一起，相辅相成，提高观测系统优化设计的效果。由于不同介质模型的双聚焦计算方法差异较大，因此本课题研究分三步进行，即均匀介质算法、层状介质算法、复杂介质算法。本文完成了第一步均匀介质的双聚焦算法研究和软件研制，目前可作为三维观测系统优化设计中的补充。     

基于地震物理模拟的采集脚印分析

采集脚印是描述三维地震勘探中的一种地震噪声的新概念,采集脚印的形成机理为:①地面炮点和检波点几何图形离散化分布可造成地下水平层照明强度分布不均匀,并导致CMP面元水平叠加、偏移振幅和相位不均匀;②三维观测模板规律性的纵、横向滚动可造成地下CMP面元属性的周期性变化,从而导致CMP面元水平叠加振幅和相位也呈现周期性变化。文中借助地震物理模拟技术,在三维偏移数据体的时间切片上,观察到了各种特征的采集脚印图像,验证了采集脚印对中、深层地质目标地震成像的影响,并得出以下初步认识:①在微震扰动背景下,采集脚印的振幅水平与背景振幅属于同一数量级,因而可以观测到与理论分析相吻合的各种特征的采集脚印图像;②采集脚印噪声水平对强反射信号影响不大,但它足以影响中、弱反射信号的振幅和相位,从而影响中、深层地质目标的地震成像质量;③在地震物理模拟中,由于地质模型是已知的,所有与地质目标相关的信息都可以正确演示出来,而采集脚印是一种周期性的规则噪声,也可以进行预测、识别,因此地震物理模拟技术是研究采集脚印问题的优势技术。     

面元大小对地震成像分辨率的影响分析

面元大小与地震成像分辨率的关系研究,是三维高分辨率资料采集中的一个重要课题。其中,减小面元不仅提高横向空间分辨率,还能提高纵向时间分辨率,是在课题研究和实际试验过程中产生的一个争论问题。本文结合东部地区的地质特点,设计了两个抽象化的地质模型,利用三维地震物理模拟技术,研究CMP面元大小对地震成像分辨率的影响,得出了一些有益的结论:对于平缓地层,面元大小不影响地震成像的纵向分辨率;对于倾斜地层,应做进一步的实验研究;减小面元可以有限地提高横向分辨率;在不同前提条件下,应优化选择不同大小的面元。     

宽/窄方位三维观测系统对地震成像的影响分析——基于地震物理模拟的采集方法研究

 “在复杂地区采用宽方位还是窄方位观测问题”，成为近十年中三维地震方法研究的一个热点问题。考虑到该问题的复杂性，本文结合中国东部滩海地区的地质特点，选择了一个水退模式扇形薄砂体构建地质模型，设计了16线4炮全方位和6线4炮窄方位两个观测系统，对扇体进行了地震物理模拟分析。通过对三维偏移数据体时间切片的宏观全局分析和偏移剖面的微观局部分析，得出如下认识：在上覆地层相对平缓、速度横向变化不大的地质背景下，通过采用CMP叠加偏移处理，宽方位和窄方位三维采集都能对地下目标实现基本正确的地震成像，且两者的成像分辨率基本相当。