波动方程深度偏移的频率相关变步长延拓方法

发展了波动方程深度延拓的频率相关变步长深度延拓方法和表驱动的单点波场插值技术.前者通过减少深度延拓的次数减少了波动方程深度偏移的计算量,而后者用很少的计算量实现了等间距、理想采样的深度成像.就同一偏移方法,采用频率相关变步长深度延拓加单点插值,其计算量大约是常规的等间距采样延拓方法的三分之一,但两者的成像效果基本相同.文中以最优分裂Fourier方法为例,用二维理论数据（Marmousi模型）和三维实际地震资料验证了这一方法,但这一方法可适用于各类频率域波动方程深度偏移方法.     

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.     

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.     

任意广角波动方程深度偏移参数优化分析

强横向变速和陡倾角介质的成像问题是地震偏移成像的难点.本文在频率-空间域利用有限差分高阶分裂法求解任意广角波动方程实现了地震偏移成像.试验表明,参考速度的选取是影响成像精度的关键因素.脉冲响应测试表明通过优化参数任意广角波动方程能够以较低阶的方程获得较大的偏移角度.Marmousi模型数据叠前深度偏移试验表明,该方法能...     

基于波场垂向和水平方向外推的高陡构造偏移

常规的单程波波动方程偏移成像方法对大角度的高陡构造偏移成像存在内在的限制.根据波动方程在各个空间方向的数学特性和高陡构造反射地震波的传播特征,通过把地震波分解为垂向的上下行波、水平方向的前后行波和左右行波,提出基于波场垂向外推和水平方向外推相结合的单程波波动方程高陡构造偏移成像方法,即用波场垂向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中低角度平缓构造的偏移成像,用波场水平方向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中高角度陡倾构造的偏移成像.这种基于波场垂向和水平方向外推相结合的高陡构造偏移成像方法是常规单程波波动方程叠前深度偏移成像方法的补充和改进,它相对基于全波方程的逆时偏移具有计算效率上的优势.     

Steeply-dipping structures migration based on the wavefield vertical- and horizontal-extrapolation

常规的单程波波动方程偏移成像方法对大角度的高陡构造偏移成像存在内在的限制.根据波动方程在各个空间方向的数学特性和高陡构造反射地震波的传播特征,通过把地震波分解为垂向的上下行波、水平方向的前后行波和左右行波,提出基于波场垂向外推和水平方向外推相结合的单程波波动方程高陡构造偏移成像方法,即用波场垂向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中低角度平缓构造的偏移成像,用波场水平方向外推的单程波波动方程偏移成像方法解决中高角度陡倾构造的偏移成像.这种基于波场垂向和水平方向外推相结合的高陡构造偏移成像方法是常规单程波波动方程叠前深度偏移成像方法的补充和改进,它相对基于全波方程的逆时偏移具有计算效率上的优势.     

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.     

活动断层地震勘探中的高精度偏移与反偏移技术（英文）

为了进一步发展活动断层空间位置和精细结构探查技术,解决在活动断层探测地震数据处理过程中,缺少一种通过数学手段对地震成像结果进行可靠性评价的问题,开展了将‘反偏移’这一地震波偏移成像的逆运算引入活动断层探测地震数据处理的研究。分析了偏移与反偏移的关系,提出了以叠前深度域逆时偏移和波动方程反偏移为核心的主动源地震勘探数据高精度处理流程。选择了生长断层、花状构造等有代表性的复杂断裂构造实际探测数据进行处理。处理结果表明,利用本文提出的以波动方程逆时偏移和反偏移为核心的地震数据处理流程,能够有效提高活动断层地震成像剖面的可靠性和精确度。通过本次研究可以认为将偏移和反偏移这一对严格对应的地震数据处理算子引入活动断层探测领域,有助于推动活动断层探测精确度和分辨力的提升。尤其是在开展钻孔联合地质剖面探测或科学钻探研究时,应用本文方法进行地震勘探数据高精度成像处理,利用多种数学手段相互检验,能够有效确保断层上断点定位准确,节约钻探成本。     

窄方位地震数据双平方根方程偏移方法探讨

简单回顾双平方根（DSR）方程偏移一般理论之后,介绍了适应偏移速度分析的角度域成像快速算法.针对地震勘探中窄方位三维地震数据成像问题,探讨了限定输入数据体或限定波场传播方向的DSR方程偏移方法.数值试验表明,共方位角偏移等DSR方程叠前深度偏移方法在盐体或礁体、古潜山等强横向变速地区具有很好的应用前景.     

三维并行合成震源记录叠前深度偏移

提出了一种基于波动理论的三维合成震源记录叠前深度偏移方法,该方法不含任何物理假设,利用波动方程算子的3个性质,合成炮震源及炮震源记录,将面炮记录合成与相位编码合成两种方法在理论上和计算上合二为一,成为一个统一的合成理论. 通过双重叠加把三维叠前五维数据转换为三维数据,既保证了成像质量同炮记录偏移成像一样精确,又显著地提高了计算效率,且适于复杂地质构造成像. 针对不同情况,给出了几种不同的合成算子,使方法在实际应用中有较大的灵活性和选择性. 基于MPI并行算法的实现,进一步提高了计算效率. SEG＼EAGE盐丘C3_NA数据模型上的试算结果和新疆三维起伏地表实际地震资料的处理结果进一步说明了该方法的有效性和实用性.     

三维各向异性介质中的波动方程叠前深度偏移方法

基于三维VTI各向异性介质的频散关系,构建波数项和空间项分离的单程波算子表达式,以优化算法,确定算子的待定系数,实现广角逼近三维VTI介质的广义相移算子,发展了可灵活处理强或弱各向异性介质的波动方程叠前深度偏移方法.文中同时也针对其工业应用建议了三维VTI各向异性介质中可提高计算效率的频率相关变步长波场深度延拓算法及稀...     

单程波算子地震波入射角计算

基于单程波深度延拓方法,发展了一种地震波入射角度计算方法.入射角度的计算仅利用简谐波场,可得到整个成像区域内所有点的入射波波前面方向.该方法具有较高的计算效率,可服务于合成角道集等深度偏移方法;与偏移算法相比,其计算量几乎可以忽略.与射线法或基于走时梯度的入射角度计算方法相比,本文方法更稳健,避免了速度场的微小变化导致的入射角较大变化,因此更适用于实际偏移速度模型,也与波动方程深度偏移方法更匹配.数值算例表明,本文方法既有较高的计算效率又有很好的精度,且有很好的稳定性.     

叠前逆时偏移影响因素分析

反射地震勘探中的偏移成像技术是获取地下介质构造形态最有效的手段之一.在叠前深度域偏移方法中,目前工业界采用的方法包括基于射线理论的波动方程积分解法和基于波动理论的微分波动方程单程波解法,这两类方法难以处理地震波横向速度变化剧烈的高陡倾角构造成像问题.近年来勘探地震学研究领域发展起来的叠前逆时偏移采用了双程波求解微分波动方程的算法,这种方法具有相位准确、不受介质横向速度变化和高陡倾角构造的影响、成像精度高、可以利用回转波正确成像等优点,从理论上弥补了当前工业界常规地震偏移所面临的成像缺陷.然而,叠前逆时偏移成像方法从理论走向实用尚需解决如下问题:计算速度和数据存储空间的节省、初始速度模型的建立、震源子波的选择、数值模型边界条件的定义和假像的消除等等.对于计算速度和存储量大的问题,随着计算机硬件的快速发展,将会不断得到改善,同时可以采取一些计算技术和存储策略来加以缓解.本文主要针对初始速度模型的建立、震源子波的选择、数值模型边界条件的定义和假像的消除这些因素,利用简单模型进行了分析.对于反射波造成的传播路径上的假像,给出了一种振幅补偿滤波方法.对勘探地球物理学界给出的SEG/EAGE二维盐丘模型、Marmousi模型和本研究设计的崎岖海底模型进行了叠前逆时偏移成像,均取得了较好的成像效果.     

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.     

基于单程波偏移算子的地表相关多次波成像

在常规地震资料处理中,多次反射波被视为噪声并从地震数据中去除,以免在之后的地震资料解释中造成误解.而事实上,多次波也是地震信号,是照明波场的一部分,能够对地下构造成像的精度做出贡献.本文分析了多次波在传统单程波叠前深度偏移中产生构造假象的机制和表现,为实现基于单程波偏移算子的多次波成像,修改了单程波叠前深度偏移的边界条件,即将输入的震源波场用包含多次波的记录来替代,输入的记录波场用预测出的表层相关多次波来替代,实现了基于单程波偏移算子的地表相关多次波成像,并从理论上给出了其成像依据.通过基于二范式最小能量差原则求取的匹配因子,将多次波成像结果与一次波成像结果进行匹配叠加,应用多次波成像来弥补一次波成像的不足.简单模型验证了基于单程波偏移算子的多次波成像方法的有效性,最后对Sigsbee2B模型进行了一次波与多次波联合成像试算,盐边界高陡构造成像质量得到了明显改善.     

起伏地表下的直接叠前时间偏移

提出了一种新的叠前时间偏移方法和流程,可不必应用野外静校正,直接对起伏地表采集的地震数据进行叠前时间偏移.本文采用输入道成像方式,通过基于稳相点原理给出单道数据的走时和振幅计算方法,发展了一个表驱动的叠前时间偏移算法.偏移方法可依据同相轴是否被拉平确定叠加速度和修正近地表速度模型,也可依据拟成像的构造倾角,自适应地确定偏移孔径;后者既减少了偏移计算量,也压制了偏移噪声.文中用二维起伏地表的断陷盆地模型的理论数据验证了所发展方法的成像效果.     

利用矩阵分解理论的双程波方程叠前深度偏移方法

叠前深度偏移理论及方法一直是地震数据成像中研究的热点问题.业界对单程波叠前深度偏移方法和逆时深度偏移开展了深入的研究,但对双程波方程波场深度延拓理论及成像方法的研究还鲜有报道.本文以地表记录的波场值为基础,利用单程波传播算子估计波场对深度的偏导数,为在深度域求解双程波方程提供充分的边界条件,并提出利用矩阵分解理论实现双程波方程的波场深度外推.通过对强速度变化介质中传播波场的计算,与传统的单程波偏移方法相比,本文提出的偏移方法计算的波场与常规有限差分技术计算的波场相一致,证明了本方法计算的准确性.通过对SEAM模型的成像,在相同的成像参数下,与传统的单程波偏移算法和逆时深度偏移算法方法相比,本文提出的偏移方法能够提供更少的虚假成像和更清晰的成像结果.本文所提偏移算法具有深度偏移和双程波偏移的双重特色,推动和发展了双程波叠前深度偏移的理论和实践.     

基于波场分离的弹性波逆时偏移

尽管叠前逆时偏移成像精度高,但仅针对单一纵波的成像也可能形成地下介质成像盲区,由于基于弹性波方程的逆时偏移成像可形成多波模式的成像数据,因此弹性波逆时偏移成像可提供更为丰富的地下构造信息.本文依据各向同性介质的一阶速度-应力方程组构建震源和检波点矢量波场,再利用Helmholtz分解提取纯纵波和纯横波波场,使用震源归一化的互相关成像条件获得纯波成像,避免了直接使用坐标分量成像而引起的纵横波串扰问题.针对转换波成像的极性反转问题,文中提出一种共炮域极性校正方法.为有效节约存储成本,也提出一种适用于弹性波逆时偏移的震源波场逆时重建方法,在震源波场正传过程中,仅保存PML边界内若干层的速度分量波场,进而逆时重建出所有分量的震源波场.本文分别对地堑模型和Marmousi2模型进行了弹性波逆时偏移成像测试,结果表明:所提出的共炮域极性校正方法正确有效,基于波场分离的弹性波逆时偏移成像的纯波数据能够对复杂地下构造准确成像.