伴随状态法初至波走时层析

初至波走时层析成像方法通常被用来反演近地表速度结构。传统的射线层析成像方法计算效率低,且在复杂模型计算中存在不稳定性问题。为了快速、稳定地进行初至波走时层析,本文基于程函方程的有限差分形式,利用快速扫描算法实现初至波走时的快速计算。在此基础上,采用伴随状态法计算目标函数的梯度,进而实现伴随状态法初至波走时层析。将该方法与传统射线层析成像方法应用于理论模型实验和实际资料的处理,结果表明基于程函方程的伴随状态法初至波走时层析可以取得与传统射线层析近似的反演结果,但计算效率得到大幅提升。     

应用线性程函方程和整形正则化的三维初至波旅行时层析

初至波旅行时层析成像是近地表速度结构建模的重要方法。传统的三维旅行时层析反演在应用中存在诸多问题:一是射线追踪技术固有的计算效率低、对复杂模型计算不稳定;二是对于大规模三维模型,Tikhonov正则化难以对零空间和欠定分量进行有效约束,造成迭代收敛速度缓慢,难以满足生产需求。基于线性程函方程,结合迎风有限差分算法提出了一种新的敏感核函数计算方法,并在此基础上引入整形正则化方法,通过共轭梯度法实现了初至波旅行时层析反演。三维理论模型实验表明,与传统射线旅行时层析方法相比该方法具有更高的反演精度与迭代收敛速度。     

一种基于改进快速扫描法的多尺度近地表层析方法

复杂山地近地表速度结构复杂,横向速度变化快,建模精度低,严重影响后续偏移成像质量。初至波层析反演是解决复杂近地表速度建模的有效手段,但面临着计算精度和计算效率均需提高的问题。为此,提出了一种基于改进快速扫描法的多尺度近地表层析速度建模方法,分别从正演和反演两个方面提升初至波层析反演精度。在正演方面,提出基于改进快速扫描法的初至波走时计算方法,应用双线性插值技术,在保持快速扫描算法高效率的基础上提高计算精度;在反演方面,利用改进散射积分法求解层析矩阵,并通过多尺度层析策略提高反演精度。将提出的近地表建模方法应用于丁山工区的实际资料处理,结果表明,改进快速扫描法使得正演计算量大幅度减小,在其它条件不变的情况下,多尺度层析策略反演得到的速度模型精度高,偏移成像剖面与原始剖面相比,近地表范围内同相轴连续性更好,为后续中深层速度建模提供了良好的保障。     

初至波波形反演方法及其数值模拟试验

近地表速度模型的反演精度是影响复杂地表条件下地下地质构造成像效果的主要因素之一。初至波波形反演方法将速度建模问题转化为寻求地震数据信息和理论模型的最佳拟合,即转化为求解目标函数极小化问题,利用观测记录和模型正演记录之间的最佳匹配关系建立地下模型。梯度类波形反演方法的关键因素是目标函数、梯度和步长,梯度问题可以通过确定合适的目标函数来解决,选取合适的步长可以有效地提高波形反演的计算效率和反演精度。初至波波形反演方法类似于对地表模型同时做偏移和层析,能够同时分辨出高波数和低波数成分,并且同时恢复速度值和速度界面。初至波波形反演结果与初至波射线走时层析反演结果的对比分析表明,对于速度变化比较缓慢的起伏地表,前者的反演效果明显优于后者。     

复杂地表浅层速度建模技术研究及应用

随着中国西部复杂山地油气勘探程度的不断深入,真地表叠前深度偏移技术的重要性不断提升,但该技术的应用效果不理想,除整体速度模型精度不够的固有因素外,近地表速度模型与时间域静校正的关系、层析成像方法和偏移策略也是影响真地表叠前深度偏移应用的关键因素。针对这种情况,分析了目前叠前深度偏移处理中地表圆滑偏移基准面与浅层速度建模存在的问题,提出了适合复杂山地的真地表浅层速度建模技术。首先通过微测井约束回折波分层层析反演建立准确的深度域近地表速度模型,避免时间域静校正对实际地震波场的改造;然后在井控地质导向约束下,通过包含高精度旅行时算法的各向异性多方位层析反演迭代,使得浅层以及中、深层深度偏移速度模型更准确;最后利用TTI逆时偏移实现真地表叠前深度偏移。该技术的核心思想包括微测井约束下的初至回折波层析反演、真地表偏移基准面选取和数据校正的综合应用。实际复杂山地地震资料应用结果表明,该技术有效提高了速度模型精度,提高了断裂及构造成像质量,较好地解决了井震深度误差,为复杂山地油气勘探提供了有效的技术支撑。     

近地表速度的约束层析反演

本文采用程函议程有限差分法计算通过速度模型的初至旅行时射线路径,然后引入先验地质信息和正则约束条件,用约束最小二乘交分解法（CLSQR）进行走时反演,获得近地表速度结构,这种层析反演方法以块体为基本单元,可以模拟和反演复杂速度结构,它不必识别波形,计算速度快,实际数据的反演结果表明,在复杂地表条件区表层速度存在强烈的横向变化,经层析反演获得的叠加剖面成像更加清晰。     

初至波走时信息在复杂地区近地表速度反演中的应用

在地表条件复杂的地区近地表速度横向变化十分剧烈．对静校正及偏移成像的结果影响很大。要提高成像质量，必须要有高精度的近地表速度。介绍了用初至波走时信息反演来确定复杂地区近地表速度的方法，并用模型测试了方法的有效性．最后分别用初至波走时信息反演法和常规方法建立了实测资料近地表速度结构，并基于这2种速度生成了叠加剖面。对比显示．初至波止时信息反演法应用效果非常理想。     

基于微测井分步约束的近地表速度层析反演

在复杂地表区,由于采集资料的限制,基于初至波层析反演建立的近地表速度模型缺少极低速度信息,不能彻底解决长波长静校正问题。为此,根据研究区实际情况,提出了综合微测井数据和初至信息分步约束的近地表速度层析反演方法。首先利用微测井和近炮检距初至信息反演准确的低速层速度v_0,然后利用微测井和中、远炮检距的初至信息,以反演的v_0为约束,反演精确的低、降速层速度v_0和v_1。在约束过程中,通过自适应算法求取权系数。联合微测井数据和初至信息,采用分步约束的初至波层析反演可以大幅提高近地表速度模型的反演精度。准噶尔盆地达10井区三维地震数据处理结果展示了该方法在解决长波长静校正问题时的优势。     

有效利用初至信息的偏移距加权地震层析成像方法

在基于射线理论的初至波地震走时层析成像方法中,很多因素会影响反演效果,其中观测数据能否有效利用是影响反演结果精度的一个重要因素。数值实验表明,初至层析成像反演表层速度结构时,不同偏移距数据对于提高不同深度反演精度的贡献是不同的。根据这一认识,提出了多偏移距(MOR)层析反演策略,以提高表层建模反演的精度;通过理论模型与实际资料测试证实了该策略的有效性。但MOR反演策略实现过程复杂,且只能实现偏移距的离散利用,考虑到多偏移距层析实质上是对观测数据的一种加权实现,进一步提出了利用偏移距构建协方差矩阵的偏移距加权地震层析成像方法。模型数据与实际资料的反演实验结果表明,偏移距加权地震层析成像方法避免了MOR层析过程中的多次嵌套反演,只需一次反演就可以达到连续多偏移距层析策略的反演效果。     

高陡山区近地表速度的求取

高陡山区的近地表速度变化剧烈 ,严重影响着深层地震成像质量 ,搞清近地表速度结构是提高地震处理质量的首要任务。折射波走时包含地下浅层的速度信息 ,采用程函方程有限差分法计算通过速度模型的初至旅行时射线路径 ,然后使用约束最小二乘正交分解法进行走时反演 ,从而获得近地表速度结构。这种层析反演方法以块体为基本单元 ,可以处理直达波、折射波和透射波 ,模拟和反演复杂速度结构 ,不用识别波形 ,计算速度快。对我国西部某高陡山区 (最陡处坡度超过 45°)实际数据进行层析反演 ,该逆掩山体的山下与山顶近地表初至时间相差近 4倍 ,而且山顶地表为低速。     

复杂近地表速度广义近似反演方法研究

针对复杂近地表地震波旅行时层析成像的数据特征,设计和推导了基于广义逆的近似算法,避开了大型矩阵的求解问题,提出了复杂近地表速度广义近似反演方法。这种广义近似反演方法是一种考虑了复杂地表区地震记录旅行时拾取误差的层析成像方法,能够获得较稳定的近地表速度模型。根据旅行时误差与速度模型误差的关系,给出了误差传递方程,可应用于反演精度的控制。将广义近似层析反演方法应用于南方海相碳酸盐岩复杂地表区实际地震资料,用炮检距小于2 500m的旅行时数据反演出了射线分布与近地表速度模型。针对无约束广义近似层析反演结果存在的射线分布不均衡问题,提出了4种约束方法,获得了较好的射线覆盖,反演出的速度分布清晰地展示出近地表地层结构。用3 200m/s作为门槛值划分出低、降速带后,将约束广义近似层析反演的速度模型用于地震资料静校正,消除了复杂近地表对反射波旅行时的影响,得到了理想的反射波同相轴形态。     

双界面匹配一体化速度建模技术研究与应用——以天山南山前带阳霞区块为例

为了消除山前带复杂地表对速度分析与建模以及偏移成像的影响,基于平滑地表面和初至波反演底界面两个关键参考面,提出了双界面匹配的一体化速度建模技术。该方法通过表层模型驱动的道间时差校正与起伏地表偏移结合,消除了复杂地表引起的高低频道间时差;通过时间域浅中深层速度融合,实现深度域一体化速度初始建模;采用地质模式约束的沿层层析、网格层析修正速度模型并结合起伏地表深度偏移逐步提高速度模型精度。将该方法应用于天山南山前带阳霞区块实际地震资料处理,整体上提高了偏移成像质量,尤其是阳霞构造的成像效果得到明显提升。     

近地表速度结构层析反演方法综述

(1.同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092；2.中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710021) 摘要:对目前国内外初至波走时加波形联合反演近地表速度结构的研究现状进行了阐述，同时对初至波走时层析、初至波波形层析这2类方法的原理和特点进行了简单论述，并且对这3类方法的优劣以及适用性进行了比较。最后指出，随着现代计算机能力的不断提高，综合利用初至波走时及振幅等多种信息的初至波走时加波形联合层析方法，是一种解决近地表速度建模较理想的方法，从仅利用P波数据到利用多波数据的层析方法研究是今后实际应用的发展方向。     

山前带复杂浅表层建模研究

山前带浅表层结构复杂,建立准确的浅表层模型是山前带地球物理勘探关注的主要问题之一。在镇巴山前带开展了高密度二维地震调查、高密度电法、深井微测井等多种方法的浅表层调查和建模研究,结果表明,山前带浅表层结构是由相对连续的风化层、不连续的半风化层和基岩组成,等效于非均匀的连续模型,可以用连续、非均匀的速度模型来描述。初至波走时层析反演是应用较为成熟和广泛的获取近地表速度模型的技术,高密度二维地震与三维数值模拟资料应用表明,观测系统参数影响初至波走时层析反演精度的权重排序为道距、接收线距、炮点距、炮线距,其中,较小的道距是提高反演精度的关键。山前带高倾角地层出露区域采用道距≤10 m、接收线距≤240 m、炮点距≤20 m、炮线距≤200 m的观测系统,结合浅层结构约束的初至波走时层析能够提高近地表建模精度。     

层析反演静校正技术在宁夏YL地区地震资料处理中的应用

表层模型层析反演是一种非线性模型反演技术,它利用地震初至波射线的走时和路径反演介质速度结构,不受地表及近地表结构纵横向变化的约束。根据正演初至时间与实际初至时间的误差,修正速度模型,经反复迭代,最终达到要求的误差精度。宁夏YL地区表层结构复杂,横向速度变化大,近地表噪声水平较高,引起地震剖面上严重的中、长、短波长静校正问题。在该区宽线二维地震资料处理中采用了层析反演静校正技术,较好地解决了所有波长静校正问题．处理效果明显改善。     

层析+折射约束迭代反演近地表建模方法及应用探索

塔西南山前带是塔里木盆地重要的勘探接替领域之一,其地表为巨厚黄土覆盖,黄土厚度可达500 m以上,速度在纵、横向上变化快,表层结构复杂。为改善地震成像效果,针对复杂地表区表层模型精度难以满足需求的问题,开展了拟合时深曲线量板、层析反演及折射反演等方面研究工作。结果表明：多种表层建模方法综合运用是提高近地表模型精度的有效途径;黄土曲线量板可反映连续介质区近地表速度变化规律;层析+折射约束迭代反演近地表建模方法能够将模型精度误差控制在5%以内;逐级递进约束层析反演可拓展可信速度场深度约1 500 m。以上成果认识,对类似探区构建高精度近地表模型及提高地震成像精度具有指导意义。     

约束层析静校正方法应用效果分析

折射静校正方法的假设前提决定了其在表层结构复杂地区的应用效果欠佳,约束层析静校正方法能够适应低降速带速度的纵横向变化和近地表成层性差等复杂条件。在简要分析折射静校正方法对复杂近地表结构地区不适应性的基础上,阐述了约束层析静校正技术的基本原理及其实现步骤;给出了约束层析静校正技术在西部近地表结构复杂地区的应用结果,对比了层析反演时有无约束条件下的近地表建模精度与静校正效果差异,表明约束层析静校正技术在解决复杂近地表结构地区静校正时具有明显的技术优势。     

近地表复杂区早至波全波形反演建模技术与应用

为提高近地表复杂区速度建模的精度,开展了早至波全波形反演的近地表速度建模技术研究,并将其应用于陆上三维实际地震资料处理。分析了全波形反演中非线性来源,确定地震数据偏移距选取范围,讨论了观测地震数据早至波提取及其波动方程正演模拟方法,介绍了早至波全波形反演的方法原理,探讨了早至波全波形反演在实际资料应用中的关键技术流程。研究确定了早至波全波形反演的反演策略:首先利用初至走时层析方法恢复近地表模型低波数信息,然后将其作为早至波全波形反演的初始模型,利用早至波信息进行反演,恢复模型的高波数成分。研究表明,早至波全波形反演对初始模型的依赖性低于常规全波形反演。陆上三维实际地震资料测试结果表明,早至波全波形反演建模结果相对于走时层析速度模型细节更加丰富,异常体空间展布描绘更加清晰。     

快速回转波近地表速度建模方法

常规基于迭代反演的初至波层析近地表速度建模方法在大规模数据处理时计算量较大、耗时多。为了提高近地表建模的效率,发展了一种回转波快速近地表建模方法。该方法假设在最大炮检距范围内近地表速度横向不变但随深度线性变化。为了提高反演精度,在算法内部采用多基准面校正方法降低地表起伏对反演结果的影响;为了增强反演的稳定性,应用基于局部加权的稳定射线参数估计方法降低初至拾取误差对反演结果的影响。理论模型数据与实际数据测试验证了方法的有效性及高效性。     

利用层析成像方法反演近地表速度模型

由于地表条件复杂和近地表速度变化显著给近地表速度模型的反演工作带来了很大的困难。层析成像方法可以较好地模拟介质横向和纵向的速度变化,能同时考虑直达波、透射波、回折波、折射波等初至波,为确定近地表速度结构提供了有效的工具。本文介绍了层析成像的方法原理,并应用此方法成功反演了合肥地区地震资料的近地表速度模型。