VSP时空域高角度单程波方程偏移及其应用研究

偏移成像是VSP数据处理中的一个重要环节,常规的VSP成像方法通常利用VSP-CDP转换或Kirchhoff偏移,均存在保幅性差及成像精度低等问题,而波动方程叠前深度偏移被认为是对地下复杂构造进行成像的精确偏移方法.任意广角波动方程作为一种高精度的空间域单程波波动方程,同时由于只含有二阶偏导数项,易于数值实现,与其他单程波波动方程相比,具有更大的成像倾角,因此是偏移成像的有力工具之一.本文将AWWE推广应用到VSP数据成像中,实现了VSP时空域高角度单程波方程偏移.首先从三维标量任意广角波动方程出发,推导了完全匹配层吸收边界条件,在基本不增加计算量的前提下有效地压制了边界反射成像噪音,同时利用非线性反演算法优选参考速度来提高平方根算子的近似程度,从而提高高角度地层的成像精度.模型数值模拟实验验证了该方法的有效性,同时表明该方法在陡倾角构造情况下能取得很好的成像效果.最后对某地区实际观测的VSP资料进行了偏移成像,并与地面地震偏移结果进行了对比,显示出VSP波动方程偏移在成像分辨率上的优势.     

任意广角波动方程叠前逆时深度偏移

从任意广角声波方程出发,在深度与时间方向采用二阶差分代替微分,在水平方向上采用高阶差分代替微分,得到任意广角声波方程逆时延拓的有限差分格式. 通过差分求解程函方程得到叠前逆时深度偏移的成像条件,在此基础上实现了二维各向同性介质中任意广角方程的叠前逆时深度偏移. 对理论模型的偏移处理表明,该方法能够有效地消除波场下行传播过程中的层间反射,减小偏移噪声. 同时,该方法还具有保真性高、 适用于大倾角地层的偏移等优点.      

基于任意广角波动方程的频率-空间域深度偏移方法研究

传统的单程波动方程偏移算法对大倾角成像困难,本文基于时空域任意广角单程声波方程,通过对时间变量进行傅立叶变换得到其频率-空间域形式,利用有限差分进行离散化,设计并实现了频率-空间域有限差分叠后偏移成像算法。模型试算表明,该方法能够通过参数优化使得低阶数算子适应较大倾角地层的偏移成像。     

波动方程偏移成像阴影的照明补偿

受地下复杂构造和地震数据采集系统的影响，使地震波对地下目标的照明出现不均匀性，地震采集系统难以有效地获取地下某些目标的反射信息，进而使数据偏移成像在这些目标体上出现成像阴影. 根据波场和Green函数的窗口Fourier框架展开，利用角度域波动方程偏移成像和波动方程照明分析，并结合波动方程反演理论，提出一种角度域波动方程偏移成像阴影照明补偿方法. 这种补偿方法能同时考虑地震数据采集系统和波场传播路径对偏移成像的影响，消除复杂构造区的偏移成像阴影，改进波动方程叠前深度偏移成像在复杂构造区的成像效果.     

利用偏移进行视反射率估计的初步研究

视反射率估计是地震数据处理解释中的一项重要内容,通常采用反演的方法得到.本文以地震偏移和地震线性反演理论相结合为基础,并利用保幅单程波传播算子和保幅波动方程叠前偏移算法以及成像空间中的角度域波动方程偏移成像和照明补偿等方法技术,提出了一种利用单程波波动方程偏移进行地下反射面视反射率估计方法,并进行了理论模型的数值试验.这种估计方法得到的视反射率估计是一种近法向入射的小角度反射率.     

稀疏采样下陡角度构造的波动方程深度偏移成像

针对稀疏采样，特别是crossline方向稀疏采样的三维地震数据，提出了一个基于波动方程方法的陡角度构造深度偏移成像方法.文中针对一类混合域（空间和波数）的波动方程偏移方法展开研究.通过建立反假频的单程波算子和通过（形式上）填充空道重建理想采样的地震数据，有效地实现了陡倾角地层的准确成像.这一算法策略解决了波动方程偏移方法在实际应用中的一个关键问题，从而更好地发挥了波动方程偏移方法在复杂构造成像上的优势.二维理论数据（Marmousi模型）和三维实际地震资料成像结果表明本文方法是有效的.这一方法对现行的三维地震数据处理有重要的现实意义.     

深水崎岖海底地震数据成像方法与应用

本文针对深水崎岖海底地震数据深部成像困难的问题,讨论了波动方程叠前深度域保幅偏移的基本理论,利用数值模型验证了波动方程叠前深度域保幅偏移算法的保持振幅特性,给出了该方法与非保幅偏移方法对于复杂构造成像精度的对比,证明了保幅偏移方法可以提高复杂构造的成像精度.本文还将波动方程叠前深度域保幅偏移算法应用到实际资料的处理中,处理结果表明该方法能够有效消除崎岖海底对深部地层的影响.     

逆时偏移成像技术研究进展

近年来,基于双程波动方程的逆时偏移方法在地震成像领域吸引了越来越多地球物理学家的关注.逆时偏移方法相对于实际油气勘探过程中被广泛应用的Kirchhoff偏移方法和单程波波动方程偏移方法,具有原理简单、成像精确且无倾角限制、适应任意复杂速度模型等诸多优点.本文首先概述了逆时偏移近三十年的发展历程,然后重点介绍了逆时偏移方...     

基于波动方程有限差分算法的接收函数正演与偏移

针对接收函数正演与偏移, 本文采用波动方程有限差分算法. 借鉴成熟的勘探地震学方法, 引入等效速度概念, 建立接收函数转换波与地震勘探反射波的等效走时方程, 实现了基于波动方程有限差分算法的接收函数正演与偏移. 数值计算表明, 波动方程有限差分叠后偏移方法可以对点绕射和穹隆构造模型实现高精度成像. 本文利用数值计算讨论了波动方程有限差分叠后偏移与Kirchhoff叠后偏移对于接收函数偏移的适用性, 还对偏移过程中速度模型的误差进行了分析.     

提高任意广角波动方程计算效率及压制倏逝波干扰方法

任意广角波动方程（Arbitrarily Wide-angle Wave Equation,AWWE）是一种高精度的时空域单程波动方程,与其他时空域单程波方程相比,具有更大的成像倾角,因此是偏移成像的有力工具之一.本文改进了现有的AWWE有限差分计算方案,避免了原计算方案中对矩阵反复求逆的过程,同时减少了矩阵相乘的次数,显著地提高了AWWE数值计算的效率.数值实验证实,采用改进之后的计算方案,其计算结果与原方案完全一致.此外,本文采用了一种方法,在有倏逝波干扰的情况下,能在频率-波数（f-k）域区分出倏逝波与非倏逝波,为设计f-k滤波器提供合理的视速度门槛信息.偏移实验证实,在深度延拓时仅仅进行数次f-k滤波就能很好地抑制倏逝波干扰,提高偏移成像质量.     

适于陡坡带砂砾岩体的地震资料叠前时间偏移处理技术

随着勘探程度的不断提高,断陷盆地陡坡带砂砾岩体油气藏成为了重点勘探对象之一,但陡倾角的大断层、非均质性强的砂砾岩体使得常规的叠后偏移成像方法成果难以满足勘探开发的需要.采用叠前时间偏移处理技术,开展针对性的叠前预处理技术、精细的速度模型建立和关键参数的合理选取等研究,三维叠前时间偏移处理较常规三维叠后时间偏移处理获得了较高质量的成像剖面,且输出的道集可以用于砂砾岩体储层描述研究.     

三维共偏移距叠前地震数据反假频射线束形成偏移成像

对稀疏/非规则采样或者低信噪比数据,射线束提取困难并伴随有假频产生,对叠加剖面和道集造成严重干扰.为了提升射线束偏移在稀疏和低信噪比地震数据采集中的成像效果,本文提出基于三角滤波的局部倾斜叠加波束形成偏移假频压制方法.射线束偏移首先将地震数据划分为超道集,经过部分NMO后转化为以射线束中心定义的共偏移距数据,倾斜叠加和反假频操作均在局部共中心点坐标上实现.时间域倾斜叠加是对地震数据的时移累加操作,三角低通滤波同样可以在时间域完成,在对地震数据进行因果和反因果积分后,亦为地震数据的时移累加.因此,三角低通滤波与倾斜叠加可在时间域结合同时完成,避免了频域滤波的正反傅里叶变换.本文在反假频公式中加入权重系数,用以对反假频的程度进行控制,达到分辨率和噪声压制的最佳折衷.以某海上三维实际数据为例,文中展示了反假频射线束形成对偏移叠加剖面和共成像点偏移距道集中的噪声进行了有效压制.     

FREQUENCY-SELECTIVE DESIGN OF THE KIRCHHOFF MIGRATION OPERATOR1

Integral migration techniques perform a sum over an aperture of input traces to obtain output at a single point. The length of the aperture is limited by a spatial Nyquist criterion, which typically prohibits imaging very steep dips at very high frequencies without generating severe migration artifacts (migration operator aliasing). For time-domain Kirchhoff migration, this can be a fatal shortcoming. The standard way to address this problem is to interpolate traces spatially before migration. This reduces the trace spacing, thereby increasing the frequency content which can be migrated without aliasing at steep dips. An alternative remedy to the operator aliasing problem is to modify the phase response of the Kirchhoff migration operator. This operator is frequency-selective across the migration aperture: it passes all temporal frequencies of the input traces in the innermost portion of the aperture (referring to the shallow dips), and gradually cuts out the higher frequencies as it approaches the outer portion of the aperture. Thus, while all frequencies of the input data contribute to the shallow-dip portion of the migrated image, only the permissible low frequencies of the input data contribute to imaging the steepest dips. Using a simple realization of a frequency-selective Kirchhoff migration operator, this technique is illustrated on a synthetic data set involving greater than vertical dips.     

高阶方程偏移的分裂算法

对于用高阶偏微分方程进行地震偏移,本文提出一种分裂算法。有限差分法目前只能解波动方程的二阶和三阶的近似方程的偏移问题,更高阶的近似方程还没有一种有效的解法。利用高阶方程进行偏移会提高偏移的精度和效果。本文就是为了解决这个问题所进行的探索。 本文阐述了分裂算法的原理,并给出了应用该算法解决偏移问题的实例。     

FINITE DIFFERENCE AND WAVE NUMBER MIGRATION *

Finite difference migration has been developed and popularized by J. F. Claerbout of Stanford University and is now widely used in seismic processing. For most sections finite difference migration gives results comparable to those obtained by conventional Kirchhoff migration and, where events are not dipping too much, a cleaner appearance is often apparent. However, there are two practical limitations to the method, and these occur in regions of very steep dip and where there is a large variation of the velocity in the lateral direction. It is possible to develop successively more accurate equations to deal with the steep dip problem, but above third order these schemes become prohibitively expensive to implement. The finite difference method itself introduces errors and so imposes further limitations on the angle of dip. For the effective treatment of steeply dipping beds there appears to be no method available in the time domain which does not suffer from dispersion inaccuracies. However, by developing wavenumber migration, an exact one-way wave equation can be used, and this eliminates any error except that caused by finite sampling. The other difficulty with wave migration is the correct migration in regions with lateral velocity variation. A number of approaches are possible of which three are discussed here. The first uses an exact theory, the second is based on the deviation from a depth stratified model, and the third uses a transformation to a depth co-ordinate system. All methods are discussed with their advantages and limitations. Finally, some examples are shown of wave migration applied to synthetic and real data.     

断陷盆地陡坡带高精度地震勘探技术应用

本文以河南泌阳凹陷为例,从散射波波动方程正演着手,分析大断面地震波散射场的物理机制和特点,结合叠前偏移处理需要进行观测系统论证。采集上主要运用模型约束正演技术优选采集参数,并采取了主要解决山前激发能量问题的技术措施;资料处理上主要应用了基于精细速度建模的叠前深度偏移成像处理方法;解释上通过可视化构造成图分析陡坡砂砾岩体的分布规律和发育期次,并运用沟扇对应理论,结合地震相分析、层拉平水平切片分析、属性分析等方法,预测砂砾岩体分布区带和层位。部署探井并取得了成功,相继在凹陷南部陡坡带发现了两个富集含油区块。     

串联F-K加相移插值法偏移

本文介绍的偏移成像方法为递归F-K法、相移插值法及串联偏移技术的有效结合,简称CFPI法.该方法中,波场外推采用相移插值法中递归向下延拓方式,而每一延拓层间的成像则用文中给出的常速F-K加剩余速度F-K偏移,通过与横向速度变化有关的插值来实现,该过程用FFT完成.该方法可采用较大的延拓步长速归向下外推与成像.理论分析及实际计算结果比较表明,该算法效率远高于相移插值法偏移.