起伏地表直接成像技术研究进展

常用的高程静校正方法需要满足地表一致性假设的基本条件,但在我国西部与南方山前带油气勘探区内,地表起伏剧烈,横向变速明显,地表一致性假设不再成立。为了对复杂山前带进行准确的成像,起伏地表直接成像方法得到了广泛研究与快速发展。对起伏地表直接成像技术的研究进展进行了综述,包括基于射线理论的起伏地表偏移,基于单程波方程的起伏地表偏移及基于双程波方程的起伏地表变网格、曲网格、三角网格逆时偏移,起伏地表粘声逆时偏移,起伏地表各向异性逆时偏移,起伏地表最小二乘偏移等,并对起伏地表速度反演方法进行了总结。从简单的起伏地表构造成像到同时存在剧烈起伏地表及复杂地下结构的双复杂构造直接成像回顾了起伏地表成像的总体发展趋势,指出基于双程波方程的起伏地表直接成像方法是未来的主要研究方向,该方法在理论上可以对任意复杂构造进行精确成像,对速度的依赖性强和计算量庞大是其主要的发展瓶颈。     

非水平地表高斯束叠前深度偏移及山前带应用实例

针对山前带地表起伏剧烈、近地表横向变速严重,应用常规叠前深度偏移成像效果不理想的问题,发展了一种非水平地表直接成像的高斯束叠前深度偏移技术。该技术利用起伏地表高程和倾角信息进行局部平面波分解和波场延拓,实现非水平地表直接成像,能够克服常规高程静校正对波场造成的畸变影响,获得高质量的成像效果。模型试算和应用实例验证了方法的正确性和有效性。     

一种棱柱波逆时偏移方法及优化

由于地下照明范围有限,断层及盐丘侧翼等高陡构造准确成像一直是地震处理中的难点。以陡倾角构造产生的棱柱波信息为研究对象,推导了具有明确物理含义且不含一次波的棱柱波逆时偏移成像算子,并引入Poynting成像条件及平面波解构算子对成像方法进行优化。在编程实现优化算法的基础上,对倒T模型和复杂丘体边界模型进行了试算,结果表明:棱柱波逆时偏移算法降低了对初始速度模型的依赖,高陡构造成像清晰,压制偏移噪声的效果较好。     

山前带复杂构造成像方法研究

以波动理论为基础的表层波场校正与叠前深度偏移技术是提高山前带复杂构造成像精度的有效手段。本文介绍了基于广角隐式有限差分单程波传播算子的起伏地表叠前深度偏移方法,并对SEG山前带推覆构造模型进行了检验。结果表明:起伏地表波动方程叠前深度偏移照明加权成像结果与理论模型构造形态非常吻合。在此基础上,将此法用于玉门油田窟窿山模型合成数据体,分别进行了静校正与波动方程基准面延拓、叠后深度偏移与叠前深度偏移、Kirchhoff偏移与波动方程偏移的处理结果对比,得出了如下结论:①在地表起伏剧烈、表层速度横向变化大、高速地层直接出露地区,常规时移静校正误差远远大于波动方程基准面校正的误差;②在波动方程基准面校正的基础上,波动方程叠前深度偏移的精度明显高于Kirchhoff偏移法的精度;③起伏地表波动方程叠前深度一步法偏移还能合理地描述地表附近反射面的形态。     

山前带地震数据的波动方程叠前深度偏移方法

作为复杂介质中最精确的地震波成像技术，波动方程叠前深度偏移在山前带复杂构造成像中大有可为，但该方法对速度误差非常敏感，抗噪能力较差，其成败取决于叠前去噪、表层速度结构反演和偏移速度分析的有效性，要使山前带地震勘探取得更大突破，就需改善单程波动方程深度偏移对高陡、倒转界面的成像精度，研究出可提高初至层析分辨率的新方法以及自地表开始的偏移速度建模方法。基于广角隐式有限差分单程波传播算子与波场“逐步累加”技术，研制了直接自起伏地表进行波场延拓与成像的叠前深度偏移算法。SEG山前逆掩推覆构造模型偏移试验表明，该算法具有很高的精度；川西龙门山实际宽线地震资料成像的试处理结果，也展示了该方法相对于叠后深度偏移的优势。研究还表明，面向地质目标优化地震波照明与接收效果也是需要重视的问题。     

基于GPU的三维起伏地表单程波叠前深度偏移

相对于双程波逆时偏移,单程波叠前深度偏移具有计算效率高、高频信息保持好且易于提取成像道集等优势,适用于我国陆上高陡构造不甚发育探区。为满足陆上复杂地表三维探区海量地震数据成像的需求,发展了基于GPU平台的三维起伏地表裂步傅里叶(Split-Step Fourier,SSF)叠前深度偏移技术,并引入了单程波偏移的相位校正技术以及基于分布式炮域成像结果的偏移距域道集并行提取技术。陆上复杂断块及缝洞探区实际资料成像试处理表明:基于GPU的三维起伏地表单程波叠前深度偏移成像方法不仅计算效率高,而且能较为准确地刻画复杂断块及缝洞储集体,在横向变速不太剧烈及陡倾构造不甚发育的探区具有很高的应用价值。     

单程波外推高陡倾角反射成像技术的应用研究

基于单程波外推方法的二次反射波成像技术基本原理是：在将地震波场进行炮点下行波和检波点上行波常规波场延拓的基础上,进一步对检波点波场进行下行波延拓,对延拓的3个波场通过上、下行波两两交叉相关,进行上行和下行波场成像,该技术具有类似于逆时偏移的功能。以一个垂直构造模型为例,简要分析了高陡构造的波场特征;基于一个二维和一个三维高陡构造模型数据,进行了偏移成像处理试验,结果表明,可以对倾角大于90°的高陡构造精确成像。将该技术应用于某山前带实际地震资料的偏移处理,获得了较好的效果,常规偏移剖面中成像模糊的层位边界在该偏移剖面上成像清晰。     

基于起伏地表的混合法叠前深度偏移

对于起伏地表条件下的叠前深度偏移，克希霍夫积分法可以灵活地处理起伏的地表条件，但是对于复杂构造成像的精度较低；而波动方程混合法偏移对复杂构造的成像精度很高，但是不易处理起伏的地表条件。本文实现了起伏地表条件下的波动方程混合法叠前深度偏移，从而达到既能使复杂构造精确成像，又能处理任意起伏地表的目的。从起伏地表开始的叠前深度偏移，将地表的高程校正隐含在了偏移本身的过程中，且比常规的高程校正更精确，因为常规的高程校正仅仅是垂向的静态时移，忽略了水平分量，而偏移过程中的高程校正则是按照波的实际传播路径来校正的。     

起伏地表波动方程叠前深度偏移技术——以川东复杂地区应用为例

在我国西部或南方地区的山地、山前带地震勘探中,起伏地表是影响复杂构造成像的重要因素。为此,开展了直接从起伏地表进行波场延拓与成像的波动方程叠前深度偏移方法研究。包括：基于Reshef提出的“逐步-累加延拓”思想,采用带误差补偿的频率-空间域有限差分单程波延拓算子实现单炮记录的波场延拓;基于时间一致性成像原理提取地下反射界面的成像值;利用层析反演技术和剥层技术建立起伏地表深度域层速度场。理论模型和实际资料的偏移结果表明,该方法能够对复杂近地表和复杂地下地质构造很好地成像。     

起伏地表逆时偏移在复杂山前带地震成像中的应用

针对山前带"复杂地表、复杂构造"双复杂地震地质条件造成的资料信噪比低、静校正问题严重、地震波场复杂等一系列地球物理难题,在"真地表"地震成像面的确定及高频静校正的基础上,以基于起伏地表的深度域速度分析与建模为重点,以起伏地表逆时叠前深度偏移为核心建立了一套高精度地震成像处理流程,将长波长静校正问题隐含在偏移成像过程中,直接从起伏地表进行波场延拓和偏移成像,以便更好地应对复杂山前带的地震成像问题。针对性模型试算和实际资料处理表明,该技术在应对双复杂地震资料偏移成像时具有更高的精度,是复杂山前带资料高精度地震成像更理想的技术手段。     

非正交系偏移方法综述

逆时偏移求解全波方程能模拟波场在地下传播的真实情况，但其计算成本太高。目前，正交坐标系单程波下行延拓以其计算效率、精确性、稳定性和处理高速变化速度模型的能力，成为工业界普遍采用的复杂介质成像方法。但是当构造存在陡倾角或波场中存在回转波时，其成像精度不足。非正交系单程波延拓能提高陡倾角和回转波的成像精度。从倾斜坐标系、曲线坐标系和椭圆坐标系3个方面详细阐述了非正交系单程波偏移方法。     

T分布起伏地表最小二乘逆时偏移

在复杂构造、复杂岩性、复杂地表条件等地区进行油气地震勘探面临诸多难题，其中剧烈起伏的地表已成为制约上述地区地震勘探发展的瓶颈之一。最小二乘逆时偏移（Least-Squares Reverse Time Migration，LSRTM）相对于常规偏移具有更高的成像分辨率、振幅保真性及均衡性等优势，但基于矩形网格的LSRTM在面对复杂地表时无法很好地适用山前带等剧烈起伏地形。此外，山前带地震资料中包含较多的噪声，T分布相比Huber范数和混合模，在缺失数据的条件下更稳健，且没有多余参数，因而简单实用，而Huber范数和混合模的结果严重依赖参数选取，需要大量的尝试。为此，将全交错网格引入贴体网格，将T分布推广到起伏地表LSRTM，进一步推导了贴体网格线性Born正演方程，在此基础上提出了基于贴体全交错网格的起伏地表LSRTM算法，较好地克服了起伏地形的影响。模型试算验证了算法的有效性和对复杂模型的适应性。     

逆时偏移技术在HSX地区的应用

逆时偏移理论基于全波动方程,是目前最精确的偏移技术之一,比克希霍夫积分偏移更适于复杂构造成像。HSX地区地表起伏较大,地下构造复杂,实现逆时偏移应用,首先必须解决速度建模的问题,通过构建特征层位的方法,将具有相同或相近波场特性的地层划分成组,通过特征层位约束可以大大提高层析反演的效率,有效改善了速度建模的精度。逆时偏移基于双程波动方程进行波场逆时外推,必然会产生低频噪音。拉普拉斯算子滤波技术有效压制了噪音,保持了剖面的特征。实际资料应用表明,逆时偏移对断层接触关系和大角度断裂系统的复杂构造成像效果要优于克希霍夫积分偏移。     

盐下高陡构造成像技术——以塔里木盆地库车坳陷克深地区为例

针对塔里木盆地库车坳陷克深地区地震成像存在的静校正处理难度大、原始资料品质低、速度建模及叠前深度偏移难度大3大难题,研究盐下高陡构造成像技术。基于误差反向传播神经网络和最小平方QR分解双尺度层析反演方法获取复杂近地表高精度速度模型,解决盐下高陡构造地震成像静校正问题;在应用高精度静校正和均方根速度的基础上,采用十字排列锥体滤波和球面扩散补偿技术提高地震资料信噪比、恢复深层有效反射信号,解决盐下高陡构造原始地震数据品质低问题;在地质、测井、钻井等多信息的约束下,基于实体模型速度更新和网格层析速度反演的双尺度速度建模技术获取复杂地下构造的高精度速度模型,并应用真地表叠前深度偏移技术提高剧烈起伏地表条件下的地震成像效果,解决盐下高陡构造速度建模及叠前深度偏移问题。通过上述技术获得盐下高陡构造高质量地震成像成果,地震成像预测结果与实钻井吻合好,并成功部署3口超深井。     

浅层高陡构造成像影响因素分析

库车坳陷浅层高陡构造区存在严重的浅层成像问题,制约了气田开发进程,亟待解决浅层成像问题从而提高深层目的层成像效果。以分析影响浅层高陡构造成像的因素为主要目标,借助波动方程模型正演及地震采集资料比对,首先分析了浅层高陡构造成像特征和倾斜界面反射波特征,然后重点分析了成像方法、偏移孔径、速度精度、起伏地表以及地震采集观测系统参数对浅层高陡构造成像的影响,认识到成像方法、偏移孔径、速度精度、起伏地表以及地震采集观测系统中的面元尺寸、炮道密度和采集孔径都是影响浅层高陡构造成像的重要因素,该认识对在地震采集设计及处理中改善浅层高陡构造成像有指导意义。     

山前带地震勘探技术进展与对策研究

地震勘探技术是制约复杂山前构造带油气勘探的瓶颈技术。山前带复杂的表层及地下地质条件,给地震勘探带来了极大挑战,主要表现在地震资料信噪比低;横向速度变化大,地震成像方法不适用;山前带地下复杂构造的准确解释困难。建议采取的技术对策包括:深化对山前带复杂波场的认识;以模型为基础设计宽线大组合二维、宽方位高覆盖三维等观测系统;进一步改善激发、接收效果;探索散射干扰、非纵方向的非线性相干噪声等山前带特殊噪声的压制方法;多方法联合提高静校正效果;研究应用高效的逆时偏移技术,重点研究低信噪比资料速度建模技术;前瞻性地研究起伏地表各向异性逆时偏移、全波形反演等新技术。同时,建议严格采集、处理、解释全过程的质量控制,不断改进单项方法技术的应用效果,持续优化整个地震技术的应用流程,做好地震技术一体化和技术集成,在地质指导下通过综合物探手段提高山前带勘探效果。     

一种解耦的起伏地表弹性波高斯束偏移方法

随着勘探开发逐步深入, 成像已逐步从单纯利用纵波数据发展为弹性波数据。针对双重复杂构造探区, 在弹性波高斯束偏移的基本原理中, 引入高程及地表倾角信息, 推导了由高斯束位移矢量表示的解耦弹性波场反向延拓公式, 利用互相关成像条件且通过转换波极性校正得到起伏地表条件下的P-P波和P-S波高斯束偏移算子, 发展了一种解耦的起伏地表弹性波高斯束偏移方法, 此方法无须对地震数据进行纵横波分离。在实现方法的基础上, 通过典型起伏地表模型的弹性波现象分析、成像结果分析及成像角道集提取, 证实了解耦的起伏地表弹性波高斯束偏移成像方法的正确性、适用性及良好的成像效果。     

逆时偏移技术在ZL地区复杂断裂带的应用

逆时偏移是一种深度域偏移方法,利用3D标量双程波动方程在时间上的反推来实现。它对地震波进行正演模拟,并将检波器接收到的波场作逆时延拓,利用一定的成像条件实现地下各点的成像。该方法成像精度高,适用于介质横向速度变化大和高陡倾角的构造成像。ZL三维实际资料处理中,先对原始资料进行振幅均衡处理,以消除振幅差异对偏移的影响;采用层析成像技术建立了精确的速度模型。经过逆时偏移处理后,大断层归位准确,断阶带内构造细节刻画清楚,提高了ZL地区复杂断裂带的成像精度。     

米仓-大巴山山前带地震勘探进展及下一步攻关方向探讨

米仓-大巴山山前带是海相二、三叠系台缘礁滩相油气藏的有利勘探领域,地震地质条件复杂。2000年以来,在该区开展了一系列地震采集技术攻关,形成了"深井、大药量、垫桩、浸水"和"高灵敏度检波器、双串面积组合、电钻打眼埋置检波器"的灰岩裸露区激发、接收技术,以及"宽方位、高覆盖"的复杂构造三维观测技术,改善了单炮记录品质,提高了叠前偏移成像效果。资料处理方面形成了实用的拟真地表叠前深度偏移处理流程,偏移成像效果明显改善,为米仓-大巴山山前带的构造样式解释、圈闭评价及井位部署提供了良好的基础资料。然而,实钻结果揭示山前带构造高陡倒转、断裂关系复杂、地层破碎,目前的攻关成果仍然不能满足勘探目标精细评价的需求。因此,下一步需要加强复杂构造模型的波场正演分析,开展地表-地下双复杂探区全方位三维采集技术研究,探索基于绕射波、转换波、散射波等特殊波场的成像技术,以进一步解决山前带的地震勘探难题。     

高陡复杂构造逆时偏移去噪方法及其应用

高陡复杂构造区域是油气勘探的重点和难点区域,逆时偏移成像技术是实现高陡复杂构造成像精度最高的成像技术之一。有效去除偏移剖面中的成像噪声,保持地震振幅信息是实现复杂构造精细成像的关键。在分析逆时偏移噪声产生原理的基础上,从波数域与空间域的关系分析了噪声的特征,提出了高阶微分去噪方法。台阶模型和高陡复杂岩丘模型应用结果表明:该方法能有效去除成像噪声,恢复高陡复杂构造形态,保持地震振幅和相位信息,可以应用于构造解释和储层预测中。