复杂区深井VSP层析求速度场的方法

针对中国西部山前带地区叠前深度偏移速度场尤其是深层速度场难以确定的难题,提出了一种复杂区深井VSP层析求速度场的方法。该方法以零井源距VSP速度作为相对稳定值填充井径附近速度网格,并通过零井源距VSP速度加权外推建立初始速度模型,同时还给出了一种基于置信度和射线长度的VSP初至旅行时双加权层析反演的算法,通过模型试算验证了方法的有效性。     

利用基于模型的层析速度反演进行低幅度构造成像

基于层位的层析反演在低信噪比地区无法进行层位解释,在划分速度界面时也无法保证模型精度,局限性较大;基于网格的层析反演不容易收敛到实际速度模型,且模型没有地质意义的约束,有时会产生不符合地质规律的反演结果。为此,基于模型的层析反演方法,借鉴了层位约束和全局反演优点,以地质层位为基础建立模型,在横向上沿地质层位网格进行参数更新,在纵向上层位间网格更新尺度随着模型的地质层位而变化,既解决了薄层速度建模问题,又能得到精准的高、低频速度分量和各向异性参数。其次,基于模型的层析反演将模型中地质层位的深度作为一个变量纳入层析反演数据空间,可以同时反演速度结构与反射点位置(或反射层深度),具有更高的反演精度。将基于模型的层析反演方法应用于YM工区实际资料,并通过各向异性叠前深度偏移处理,提高了速度模型精度,解决了该区低幅度构造成像问题。     

VTI介质各向异性参数角道集层析反演

目前的各向异性层析方法主要利用不同范围的炮检距信息或角道集信息反演各向异性参数,但缺少对反演中角道集划分的定义。为此,首先根据旅行时对Thmosen参数的一阶偏导数和对Thmosen参数及相角的二阶偏导数进行敏感性分析,明确定义小、中、大角道集的范围;然后利用各向同性单程波偏移及速度层析建立基础速度场;再利用Poynting矢量提取VTI介质逆时偏移角道集;最后利用小角度道集剩余曲率反演Thmosen速度参数、中角度道集反演Thmosen参数δ、大角度道集反演Thmosen参数ε。简单洼陷模型试算结果说明方法的正确性,复杂构造模型试算结果验证了方法的适用性。     

复杂地表条件静校正中的3D表层速度层析反演研究

针对复杂山地的静校正问题，研究了利用基于初至时间的3D表层速度层析反演技术。给出了反演方法的基本原理，即采用基于最短旅行时原理的射线路径追踪法计算初至波的路径和旅行时，采用同时迭代重建技术（SIRT）计算速度修正量．修改速度模型。最终的速度模型通过正演和反演多次迭代获得，不依赖于初始模型。用一个速度变化复杂的卵论模型对该方法进行了试算，结果表明．该方法很好地重建了横向剧烈变化的3D速度结构。对南方某山地3D资料处理结果表明，用该方法可以获得可靠的3D近地表速度模型和静校正量。     

井间地震直达波和反射波联合层析成像及应用

本文利用直达波的旅行时与反射波的旅行时联合反演两井之间的速度分布,在计算方法中加入声波测井获得边界上的先验信息,如慢度分布和反射层位置,可提高计算时的收敛性能与计算效率。在层析反演过程中,采用阻尼LSQR算法求解,在求解的过程中施加一定的阻尼,能有效地抑制数据误差较大时的影响,提高反演的抗噪声能力。应用正演模型验证了方法的可行性。实际资料处理表明,该方法的层析速度纵、横向分辨率较高,在井旁与声波速度吻合较好,计算精度较高。     

一种新的TTI介质多参数联合层析反演方法

倾斜横向各向同性(TTI)介质具有构造复杂、速度和各向异性参数的数量级差距大、对旅行时同时产生影响等特性,因而层析反演时不稳定且存在多解性。常规的单参数顺序反演方法计算量大,存在误差累积现象,难以建立准确的速度和各向异性参数模型。在常规TTI介质层析反演的基础上,采用理论公式将数量级相差巨大的Thomsen参数转换为数量级一致的速度参数,实现了等效参数同时反演。提出了先采用稳定性较高的顺序反演获得一定精度的参数模型,再使用精度较高的同时反演进一步提高模型精度的联合反演策略。SEG标准TTI模型数据试算和实际资料处理结果表明,联合反演策略精度高、稳定性强,具有较强的有效性和实用性,适用于复杂构造地区大规模实际资料的生产应用。     

复杂三维表层模型层析反演与静校正

针对三维地震勘探中的复杂地表问题，本文研究了三维初至波表层模型层析反演及静校正方法。该方法利用了三维地震直达波、回折波、折射波及三者组合的初至波和具有三维空间变速优势的三维层析反演，实现了适应速度任意变化的复杂三维表层模型层析反演，此法对初至的要求是，只需检测首先到达的波的起跳时间，无须解释此波的类型；三维模型正演采用以费马原理为基础的三维网络法射线正演方法；三维层析反演采用带阻尼的最小平方QR分解迭代算法。采用上述措施不仅可提高表层速度模型层析反演的可靠性，为三维地震资料层析静校正提供合理的表层速度模型，而且提高了计算效率，增强了方法的实用性。     

叠前深度偏移速度建模方法分析

基于层位的层析反演和基于网格的层析反演是实际地震资料叠前深度偏移的两种主要速度建模方法。根据歧口凹陷典型地质模型及其正演模拟的地震波场,对两种速度建模方法进行了实验分析。实验结果表明：基于层位的层析反演方法具有较高的稳定性,但只能得到速度模型的低频分量;基于网格的层析反演方法可以获得速度场的高频分量,但受初始模型的影响较大,不容易收敛到实际速度模型。为此联合应用两种方法,即先利用基于层位的层析反演方法获得速度场的低频分量,再利用基于网格的层析反演方法获得速度场的高频分量,这样能够提高速度模型精度,改善叠前深度偏移的成像质量。     

标量波方程广义有限差分正演模拟

常规有限差分法地震波场正演模拟受限于固定的网格步长,不可避免地会出现网格剖分与实际速度界面不一致的情形,进而带来起伏界面处的阶梯状绕射以及反射波旅行时不准确等问题.广义有限差分法是一种无网格方法,它基于泰勒函数展开和加权最小二乘拟合,将微分方程中未知参数的偏导数表示为相邻节点函数值的线性组合,可根据不同地质体模型建立适...     

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。     

一种改进的地震波初至走时逆风差分算法

自Vidale提出有限差分解程函方程的初至波走时计算方法以来，由于最初算法的局限性，又有许多作者提出了改进的算法，主要包括基于波阵面的扩展以及逆风差分算法，这些改进的算法在井间走时计算方面是有效的。但是，在进行初至波走时层析成像研究的过程中发现，利用以往的算法对震源与检波点位于地表的模型进行计算的时候，如果存在速度差异较大的水平分界面时，在速度界面附近的走时计算结果会出现较大的误差，从而影响成像的精度。提出了一种改进的地震波走时计算的逆风差分算法，通过考虑首波和散射波的走时，能有效地减小速度值差异较大的近地表地质模型的走时计算误差，准确地描述速度界面上折射波的滑行描述，特别适用于近地表层析成像及地震勘探中的静校正问题。     

一般TI介质中多震相旅行时层析成像——以井间成像为例

传统的各向异性介质中的正、反演研究大多基于弱各向异性假设下的VTI介质,且主要是有关初至波的射线追踪和相应的旅行时反演。然而,随着勘探精度要求的不断提高,一般普适的(含强)TI介质中的多震相射线正、反演方法,则成为急需解决的问题。鉴于此,本文将基于各向同性介质多震相分区多步最短路径射线追踪算法推广到一般各向异性TI介质,结合相、群速度导数的一阶旅行时扰动方程,采用共轭梯度求解带约束的阻尼最小二乘问题,进而提出了一种利用多震相旅行时进行一般TI介质弹性参数反演的方法。井间地震数值实验结果表明,多震相旅行时联合反演可有效提高成像分辨率,验证了方法的有效性和正确性。     

VTI介质平移初至走时动校正双参数反演

VTI介质浅层长偏移距动校正一直是地震资料处理的难点之一,常规校正后同相轴不仅出现强烈拉伸,常见的信号交错更会造成同相轴扭曲,即便采用高精度非双曲线走时公式也无法将精度范围内的信号正确校正。为此,首先采用重建的同一信号周期内各信号点的走时公式,通过初至点走时将信号整体搬家,消除动校拉伸;然后利用基于初至点走时的双参数反演方法,对传统的相似系数算法公式进行改进。通过对水平3层VTI介质理论模型试算的结果表明,平移初至整体搬家方法能将长偏移距同相轴无拉伸校平;而初至点双参数反演方法能够大幅提升反演的精度。     

Imagingcomplex near-surface structures in Yumen oil field by joint seismic traveltime and waveform inversion

The first-arrival traveltime tomography is a standard approach for near-surface velocity estimation.However,it cannot resolve complex near-surface structures and will produce a smooth velocity model with low resolution.Early arrival waveform inversion is a robust tool for imaging the near surface structures,but it requires a good initial model to avoid cycle skipping between the predicted and observed data.Furthermore,waveform inversion requires substantial computation efforts.Therefore,we present joint seismic traveltime and waveform inversion method,and we expect the joint inversion method retains the advantages of both traveltime inversion and full waveform inversion and overcomes their respective drawbacks at the same time.The objective function includes both the traveltime and waveform misfit.At each iteration,the traveltimes are calculated by wavefront raytracing,and the waveforms are computed using a finite-difference method.The nonlinear optimization problem is solved by the conjugate gradient method.We apply the joint inversion method to study complex near-surface area where shallow overthrust and rugged topography present a significant challenge for applying traveltime inversion and waveform inversion alone.We test synthetic data to verify the advantages of the joint method,and then apply the method to a 2Ddataset acquired in Yumen Oil field,China.The inversion results suggest that the joint traveltime and waveform inversion helps constrain the very shallow velocity structures and also resolve complex overthrust with large velocity contrasts.     

建立速度模型的层析成像方法研究

针对目前叠前深度偏移速度模型建立中，全局反演的层析成像方法存在稳定性和走时拾取困难，以及局部反演的偏移速度分析大多存在假设条件过于苛刻等问题，通过分析，提出了利用地震同相辅的多种信息进行层析反演，并在反演中加入富有地质含义的倾角信息以增加反演过程的稳定性和收敛速度，利用类似于叠加速度谱的斜率速度谱来拾取地震同相轴的斜率，抛开了层位反演要求拾取同一同相轴这一实际应用难度很大的条件，使拾取方便，算法稳定。通过理论试算，证明了本方法的有效性。     

四川盆地西北部深层低幅度构造建模及成像

为落实四川盆地西北部龙门山前带构造圈闭细节,开展了低幅度构造成像、网格层析速度建模和构造物理模拟实验研究。龙门山前带地表地下构造复杂,采用构造正演模拟的方法研究其动力学成因;利用自适应微测井约束初至层析静校正技术解决该区影响低幅度构造成像的静校正问题;应用各向异性动校正技术解决在大炮检距处产生的动校过量问题,提高了浅部陡倾地层及深部低幅度构造的速度分析精度;将约束层析的近地表速度模型和沿层层析获得的中深层速度模型融合,充分利用钻井数据等多信息指导初始速度模型的建立,利用网格层析优化速度模型并偏移,为地震资料解释提供了准确可靠的数据。     

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。     

基于物理信息驱动神经网络的三维初至波旅行时计算方法

在地震勘探中,初至波旅行时的精确求取是偏移成像和旅行时反演等处理技术的重要基础。基于程函方程的有限差分算法在地震波旅行时求取中展现出良好的效果,但需要付出巨大的计算成本,尤其是对多震源、高密度网格的旅行时计算。为此,提出了一种基于物理信息驱动神经网络(PINN)的三维程函方程旅行时求取算法,由三维程函方程及其物理条件信息构成损失函数,再通过最小化该损失函数训练神经网络,最终输出满足程函方程的旅行时结果。不同速度模型的数值模拟实验结果表明,所提方法相对于传统算法具有更高的计算效率和更高的精确度。     

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。