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。     

直接下延法波动方程叠前深度偏移

对于地表和地下地质条件复杂地区的地震资料偏移处理来说，由于现有的偏移方法大都假设激发点和检波点在同一个水平面上，因此给偏移结果带来了一定的影响。为此，探讨了直接从起伏地表开始的波动方程叠前深度偏移方法。简述了逐步一累加法和频率一空间域有限差分叠前深度偏移方法的基本原理，在此基础上提出了复杂地表和地下地质条件下的直接下延波动方程叠前深度偏移方法，该方法不受起伏地表条件的限制，对模拟层速度的适应性强。模型试算和实际资料试处理表明，该方法直接从起伏地表开始向下偏移，将波动方程基准面校正和叠前深度偏移有机地结合起来，既能对复杂构造精确成像，又能适应任何起伏地表条件。     

基于起伏地表的合成炮叠前深度偏移

 大量实践表明，基于起伏地表的叠前深度偏移方法要比常规波动方程叠前深度偏移方法的精度高。为了进一步提高叠前深度算法的精度和效率，本文介绍一种基于起伏地表的合成炮叠前深度偏移方法，其基本思路是采用相位编码方法产生合成炮，实现多炮叠前深度偏移，提高了计算效率；用波动方程波场延拓取代浅地表的高程静校正，提高了偏移成像精度。文中给出了基于起伏地表合成炮叠前深度偏移的统一算法和实现步骤。对Marmous模型和山峰形模型的试算及对四川山地实际地震资料处理的结果均表明：本文所述方法运算速度快、成像精度高；只是在合成炮叠前深度偏移剖面上还残留少量由波场合成产生的互相关噪声。     

起伏地表波动方程叠前深度偏移方法在川东高陡构造的应用

起伏地表观测的地震数据通常是先校正到水平基准面,然后进行偏移处理;对于地形、速度的纵横向都变化剧烈的地区,它违背了地震波真实的传播路径,导致偏移剖面的构造形态有可能发生畸变。波动方程基准面延拓技术[1]取代了常规的时移静校正技术,但是充填速度对结果影响很大,容易产生边界效应且不经济。为了解决近地表结构及地覆构造都非常复杂地区的地震资料的更精确成像,应用Reshef提出的“逐步—累加延拓“概念,采用频率—空间域的有限差分法算法来实现基于起伏地表的波动方程叠前深度偏移。理论模型和实际资料的偏移结果表明,只要建立起精确的深度域层速度模型,对于复杂地表及复杂地覆构造区域都能很好地成像,该方法是解决复杂地表和复杂地下介质成像的一种有效手段。     

自地表叠前深度偏移

对复杂地表采集的地震资料叠前深度偏移成像，目前普遍使用的方法是采用高程校正技术将资料校正到同一个水平基准面上，然后进行偏移处理。这种处理方法常常造成偏移的不足或偏移过量的问题。通过对产生该问题的原因进行分析，应用炮域波动方程傅氏有限差分算法，研究直接从地表的波动方程叠前深度偏移技术。该技术对不规则地表采集的地震资料按采集高程顺序逐步偏移累加，从而避免了高程校正的使用，得到精确成像。用理论模型和实际资料对比进行处理，都证明了该技术的有效性。     

叠前深度偏移技术的应用

波动方程叠前深度偏移技术是复杂地区地震资料成像的有效方法。应用研制的基于地表的炮域波动方程FFD混合算法对江汉平原海相、鄂西渝东山地等复杂地表和复杂构造的地震资料进行了波动方程叠前深度偏移处理，与常规时间偏移剖面相比，其构造层位清楚，断层、断点清晰，取得了明显的成像效果。     

焉耆盆地复杂构造区叠前偏移处理技术研究

针对焉耆盆地地下构造复杂,地表多为湖泊沼泽,偏移成像精度要求相对较高的特点,提出叠前深度偏移是该地区偏移成像的首选方法.简要叙述了叠前深度偏移Kirchhoff积分方法和炮域波动方程偏移方法的基本原理,以及偏移速度模型精确建立的主要方法,讨论了影响叠前深度偏移成像效果的因素并给出实例.实际处理效果表明,在精确构建速度模型的基础上,对焉耆盆地复杂构造进行叠前深度偏移,所取得的效果较常规偏移有本质的改进,值得大力推广.     

静校正对波动方程叠前深度偏移成像效果的影响

波动方程叠前深度偏移是目前解决复杂构造地震成像的最有效手段。然而在复杂地区的实际应用中,波动方程成像方法却没能较充分发挥出这一优势,其原因主要是由于未能较好地解决近地表引起的静校正问题。本文通过对理论模型数据的处理与分析,讨论了静校正处理中近地表模型精度、高速顶拾取以及替换速度对波动方程叠前深度偏移成像质量的影响。     

前陆冲断带复杂构造地震成像技术对策

前陆冲断带复杂构造的地震成像是这一领域油气勘探的关键，地表起伏大、地震资料信噪比低及地下构造复杂是制约该地区地震成像的三大难题，三者相互影响、彼此制约，但核心因素是地表的起伏。对起伏地表作叠前深度偏移是公认的有效方法，但在实际地震资料处理时存在诸多难以逾越的障碍。探索静校正和深度域成像一体化解决方案，重点解决基于起伏地表的剩余静校正和从地表出发的叠前深度偏移处理，是前陆冲断带复杂构造地震成像的技术关键。     

复杂地表有限差分波动方程向上基准面校正

对于地表高程变化剧烈、近地表速度很高的山地地震数据，采用常规高程静校正已不能满足基准面校正处理的要求，而波动方程基准面校正则可以实现准确的基准面校正。波动方程基准面校正采用两步法来实现，即先在共炮点道集上将检波点延拓到基准面，然后在共检波点道集上将炮点延拓到基准面。给出了非水平地表速度模型和模拟西部某地区复杂地表速度模型的2个算例，应用频率空间域有限差分算子进行了波场延拓。非水平地表速度模型的波场延拓结果表明，算法是可行的；复杂地表速度模型的计算结果表明，向上波动方程基准面校正方法能够正确地消除复杂近地表结构对数据的影响。分别对向上波动方程基准面校正和常规高程静校正后的数据进行了叠加处理和叠后深度偏移处理，结果表明，经过向上波动方程基准面校正后的成像结果较之常规高程静校正结果更为精确。     

基于模型正演的叠前深度偏移

川西龙门山前缘构造非常复杂，逆掩推覆构造带构造形变强烈，构造幅度大，地层倾角陡，断块发育，波场复杂，速度横向变化大，常规叠后时间偏移处理成像效果较差。文章将地震资料模型正演技术应用到叠前深度偏移，探讨了一种有助于川西龙门山前缘逆掩推覆构造地震资料精确成像技术。先利用已有地震资料解释成果，根据地质任务建立二维地质模型，在此基础上进行射线追踪、模拟出单炮地震记录和自激自收剖面，从而对观测系统的最大炮检距、道间距等参数进行论证的一些实用方法，这些方法对地震资料采集具有很好的指导作用；然后根据这些结果，再比较准确地进行叠前深度偏移的初始速度模型建立，从而达到了复杂地表下复杂构造精确成像的目的。     

三维VSP数据的波动方程偏移成像

常规的三维VSP地震数据偏移成像大都使用基于射线理论的Kirchhoff积分方法在共炮点道集中进行，因此对地下速度横向变化大的复杂构造区适应性差、效率很低。基于三维VSP地面激发井中接收观测系统的特殊性，利用地震波场的互易性原理，提出了一种在共接收点道集中进行三维VSP地震数据波动方程偏移成像的方法，不仅极大地提高了三维VSP偏移成像的计算效率，而且还适用于速度横向变化大的复杂构造区。为了利用时间域偏移成像方法对速度模型的相对不敏感特性，在三维VSP偏移成像中，借助于波动方程叠前深度偏移成像算法的概念，还提出了一种可以满足时间域速度模型横向变化要求的波动方程叠前时间偏移成像方法，拓展了波动方程叠前时间偏移成像的应用范围。     

平面波偏移

对波动方程叠前深度偏移中的平面波方法进行了深入的剖析，指出了平面波偏移方法能提高偏移计算效率的原因所在，这也是前人未曾涉及的。给出了平面波偏移方法在共炮点道集和共偏移距道集数据上的应用以及效果评价。     

关于山地静校正和偏移基准面的一些认识

对在西北地区复杂地表条件下获得的地震资料的处理中 ,静校正和基准面的选择是影响处理效果的关键技术环节。根据多年山地地震资料处理工作的实践 ,提出了用野外地表调查参数与折射波静校正相结合的方法剥去低降速带到高速带顶界、将数据校正到一个固定基准面、进行高频和低频分离、在 CMP面上求取速度、进行叠加 ,然后用固定基准面偏移法解决好偏移基准面问题。真正解决好这一问题的最终出路是在深度域从地表开始进行偏移     

双平方根叠前深度偏移的广义高阶屏方法

叠前深度偏移技术既可在炮点-接收点域实现,也可在共中心点一炮检距域实现。前人将裂步延拓算子推广到共中心点一炮检距域相移法双平方根叠前偏移中。在波场向下延拓的每一步长内,仅通过一次时移量来校正常速相移延拓产生的误差,得出了简单、高效的裂步双平方根叠前深度偏移方法,但精度较低。本文基于波场延拓的非稳态相移公式,通过引入参考速度,并对双平方根项中的两个平方根项作泰勒级数展开,经过适当的数学推导,得出了共中心点-炮检距域波场延拓的双平方根非稳态相移新的高阶屏近似公式。该公式可直接在共中心点-炮检距域高效地延拓叠前波场。通过增加屏的阶数,提高了剧烈横向变速条件下叠前深度偏移的精度。它是裂步双平方根叠前深度偏移方法的推广。理论模型和实际资料的试算结果表明,本文方法是有效而实用的。     

CFP层速度扫描建模方法

速度模型是做好叠前深度偏移的关键。在CFP(CommonFocusPoint)理论的基础上,给出了一种层速度扫描建模方法,并用实际地震数据进行了速度建模试验,取得了满意的结果。该方法没有常规偏移速度分析方法中常常存在的小炮检距假设或小倾角假设,适合于复杂地下介质的偏移速度分析。它用常规偏移剖面或叠加剖面作为参考,缩小了CFP速度判别准则下的解空间,可以在反射界面的单个分析点上进行,不需要区域性重偏移,比常规的偏移速度扫描方法显著地减少了计算量。     

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双平方根（DSR）方程为波动方程偏移提供了一种新的理论框架。基于“沉降观测”概念的DSR方程叠前深度偏移已经成为了一类重要的地震波成像方法。与单程波方程偏移方法相比，其计算效率要高很多，便于输出角度域的共成像道集，有利于开展波动方程偏移速度分析。DSR方程全偏移方法对计算机条件要求太高，且对地震勘探中大量存在的窄方位三维地震数据不太适用。文章结合DSR方程叠前深度偏移的波场传播算子与成像条件，讨论了它在窄方位三维地震数据成像中的应用问题，对比分析了几种稳相近似DSR方程偏移方法的特点与适用条件。数值试例表明，基于DSR方程的窄（共）方位角叠前深度偏移方法对盐丘（或礁体）、古潜山等复杂构造具有很强的成像能力，值得在石油天然气勘探中推广应用。     

三维Born近似波动方程炮域叠前深度偏移

基于射线理论的Kirchoff三维偏移方法，在解决复杂构造的成像时遇到了困难。基于波动方程的三维叠前深度偏移对横向剧烈变速具有较强的适应性，且成像精度较高。Born近似傅里叶偏移方法，是基于小扰动假设，引入参考慢度，可以适应横向变速。利用频率波数域与空间频率域混合域偏移算子，构造出炮域波动方程三维叠前深度偏移算法，形成相应的处理流程。对SEG/EAGE盐丘模型数据集C的宽方位角三维数据进行了测试，实现真正全三维波动方程叠前深度偏移处理；对胜利油田CB地区部分海上实际资料进行了试处理。     

混合法VSP共炮记录叠前深度偏移

VSP处理方法反演地下结构直接、精确，是寻找复杂构造的、隐蔽的油气藏的最重要的方法系列之一。文章提出的混合波场延拓法VSP共炮记录单程波动方程叠前深度偏移，就是一种VSP对复杂构造精确成像的方法。首先把波动方程分解为上行和下行单程波，把波动方程解析解法(傅氏变换法)和数值解法(有限差分法)相结合，提出VSP偏移的混合波场延拓法，以使波场延拓适应速度的纵横向变化；再结合VSP的特点，在波场外推过程中，当在某深度处继续下延波场时，把从上部延拓至此的波场加上此处埋置的检波器的记录结果作为此处的波场；借鉴地面地震叠前深度偏移原理，提出了可适应速度纵横向变化的、可对复杂构造精确成像的单程波动方程混合波场延拓VSP共炮记录叠前深度偏移方法。纵、横向变速介质的数值模拟结果显示，该方法精确、有效。     

非水平观测面有限差分法叠前波动方程基准面校正

当地表高程变化剧烈、地表一致性假设又不成立时,波动方程基准面校正处理被认为是对于常规高程其准面校正的必要替代。本文针对实际中经常出现的观测面剧烈起伏的情况,在波场外推计算中以“逐步－累加”的方式延拓波场,实现了基于非水平观测面的有限差分法波动方程基准面校正。由于应用了改进的优化系数有限差分外推算子,在保证计算精度的基础上,提高了计算效率。在精确地消除了长波长静校正量的同时,短波长静校正量也得到了一定的校正。在理论模型和实测数据上,该方法均取得了理想效果,为使用差分算子实现其于非水平观测面的波动方程叠前基准面校正甚至波动方程叠前深度偏移提供了一条有效的途径。