波动方程叠前深度偏移并行计算及其应用效果

简要介绍了波动方程叠前深度偏移技术的发展趋势，讨论了P道集波动方程速度分析技术，给出了共方位角波动方程叠前深度偏移方法的计算公式。利用以上技术和方法，借助国产神威I型机，完成了CB30地区130km2的三维地震资料的叠前深度偏移，实现了共方位角波动方程偏移算子的并行运算，并行效率达到98%以上。偏移结果表明，此方法能有效地改善地震数据的成像精度,适用于构造复杂地区。     

波动方程叠前深度偏移技术及其应用

简要介绍了波动方程叠前深度偏移技术的发展趋势,讨论了P道集波动方程速度分析技术,推导出了共方位角波动方程叠前深度偏移方法的计算公式。利用上述技术和方法,借助国产神威I型机,完成了埕北地区130km2三维地震资料的叠前深度偏移,实现了共方位角波动方程偏移算子的并行运算,并行效率达到了线性加速。偏移结果表明,此方法能有效改善地震数据的成象精度,适用于构造复杂地区。     

խ��λ����˫ƽ��������ƫ��Ӧ���о�

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。     

共偏移距道集波动方程叠前深度偏移的Green函数法

在基于波动方程的偏移速度分析中，共偏移距道集数据的波动方程叠前深度偏移是十分重要的，因为它能提供地质上可解释的偏移图像（如不同偏移距的共成像点道集）。本文根据共偏多距道集数据的具体物理特性，采用Green函数法实现共偏移距道集数据的波动方程叠前深度偏移。在Green函数算子的具体构造中使用了稳定的Rytov近似计算慢度横向扰动引起的散射波场。用Marmousi模型数据进行了试验，结果表明共偏移距道集波动方程叠前深度偏移Green函数法的偏移结果不仅与常规的利用双平方根算子的共偏移距道集波动方程叠前深度偏移方法的结果相当，而且还能为偏移速度分析提供了不同偏移距的共成像点道集，对野外各种观测系统的适应性也很强。但本文的Green函数法的计算量较常规共偏移距波动方程叠前深度偏移法有明显增加。     

浮动面叠前深度偏移法在山前带复杂构造成像中的应用

复杂构造成像已成为制约山前带地震勘探的瓶颈,传统的地震成像方法由于其自身算法及适应性的限制,在此类地区难以准确成像。对浮动面叠前深度偏移方法进行选择,从理论上分析了浮动面偏移相对于固定面偏移的优势所在,通过对 Kirchhoff 积分法和波动方程两种方法的综合分析,认为目前积分法在山前带叠前偏移中更加适用。最后,对山前带二维测线的偏移效果对比分析,验证了浮动面叠前深度偏移方法在山前带复杂构造成像中的有效性。     

共炮域波动方程叠前深度偏移技术在委内瑞拉探区的应用

委内瑞拉探区为盐丘、刺穿、逆冲构造发育的复杂构造区，共炮域波动方程叠前深度偏移技术被认为是复杂构造区地震偏移成像的一个重要而有效的工具，该技术主要分为两步：第一步利用单程波波动方程，分别从炮点和检波点对波场进行向下延拓；第二步为成像调整，即在每一个成像点上，对延拓得到的连续的检波点和炮点波场进行相关处理。共炮域波动方程叠前深度偏移技术的不足之处是高频成分损失较多，造成剖面的相干性较强。偏移背景较差。本文分析了共炮域波动方程叠前深度偏移技术的参数试验及存在的问题，认为强相干背景、CPU计算能力、对地震资料的振幅补偿精度要求更高等因素影响该技术的推广使用。文中认为可在偏移耗时可以接受的条件下，尽可能地选择较大输入频率范围，能够改善偏移背景。实例分析表明，在构造复杂地区。叠前。深度偏移成像效果要好于叠前时间偏移，共炮域波动方程叠前深度偏移成像效果要好于Kirchhoff叠前深度偏移。     

波动方程叠前深度偏移成像软件系统的研制及应用

基于波动方程的叠前深度偏移成像技术可以将叠前深度偏移技术的应用领域从复杂构造成像扩大到复杂地质条件下的岩性地层成像。研制开发了波动方程叠前深度偏移成像软件系统，该系统包含工区管理、数据管理、偏移速度分析、构造建模、2D／3D地震速度建模、地震偏移成像、三维可视化、辅助计算等一系列功能模块；具有独特的速度建模、叠前深度偏移成像、高效并行计算、三维可视化和性能优化等特色技术。对该软件系统进行了SEG／EAGE3D盐丘模型数据测试，在所获得的成像剖面上盐丘边界和断层清晰。将该软件应用于实际地震资料的处理，河南油田泌阳凹陷的高陡构造、胜利油田的古潜山内幕都得到了很好的成像。     

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。     

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。     

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。     

叠前深度偏移技术在东海地区的应用

叠前深度偏移是目前理论最先进、精度最高的地震波成像技术,它主要包括Kirchhoff积分法和波场外推法(也称波动方程法)。文章首先简要介绍了Kirchhoff叠前深度偏移的基本原理。然后从初始速度模型建立、粗网格叠前深度偏移与共成像点道集输出、基于共成像点道集的偏移速度分析与速度模型更新、最终精细成像处理等方面,详细讨论了Kirchhoff叠前深度偏移处理的实现流程。接着介绍了该技术对东海钱塘凹陷二维和西湖凹陷三维地震资料的成像效果,以及相对于叠前时间偏移在构造成像精度与振幅保持方面的优势。最后探讨了与该项技术实际应用有关的其他一些问题。     

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。     

基于小波束偏移算子的井间地震成像

应用地面地震叠前深度偏移能够较好地对复杂构造成像,但对于薄层的成像其分辨率不够。而井间地震受地面的干扰较少,并且信号主频较高,成像具有较高的分辨率。基于单程波方程的波动方程偏移方法可以适应速度场的强横向变化,但不能够直接应用到井间地震成像。本文基于起伏地表直接向下延拓法成像的思想,应用波场逐步累加的方法,实现井间地震的叠前深度偏移。在此基础上,将小波束偏移算子引入到井间地震成像中,由于其局部化的参考速度,减小了局部速度扰动,提高了计算精度。通过复杂的井间地震模型试算验证了该方法的正确性和有效性,与分步傅里叶偏移方法相比,断层成像更清晰,偏移噪声得到了较好的压制。     

２００３年ＳＥＧ年会地震勘探新技术介绍

对2003年SEG年会所发表的石油勘探新技术论文按采集技术、处理技术、偏移成像技术和其他技术四个方面做了简要总结。采集技术方面主要介绍了宽线地震在山地的应用，与万道高密度地震采集配套的高精度测量技术，以及基于吸收介质模拟的观测系统设计技术。处理技术方面重点介绍多次波的利用、无拉伸动校正和波动方程静校正。偏移成像技术方面介绍了双程波动方程成像、保幅偏移、各向异性介质成像、射束叠前成像、直接对多次波成像、一次波和多次波同时偏移成像、局部照明偏移、三维叠前偏移反褶积、绕射波成像和叠前深度偏移等。此外，还介绍了与裂缝和层状介质有关的各向异性问题，从地震数据中求取地史剖面，利用偏移数据模拟解释流程，断层自动追踪，以及层位自动解释技术。     

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。     

地震成像中的Born近似与Rytov近似比较

地震波散射理论中的Born近似和Rytov近似是目前地震数据波动方程叠前深度偏移成像技术和波场模拟技术中最为常用的两种近似。利用波场传播散射理论中的局部Born近似和局部Rytov近似,分别导出了单程波方程的稳定的Born近似波场传播算子和稳定的Rytov近似波场传播算子,然后从理论和实践上比较了它们在地震数据波动方程叠前深度偏移成像中的应用效果。基于相位扰动的稳定的Rytov近似波场传播算子对速度变化引起的波场相位变化的适应性要比基于波场扰动的稳定的Born近似波场传播算子好，稳定的Born近似波场传播算子可视为稳定的Rytov近似波场传播算子的一阶近似,因此,对于主要基于地震数据相位信息的地震数据构造偏移成像, Rytov近似在理论上要优于Born近似。此外,还用国际标准模型--Marmousi模型地震数据的偏移成像,从实践上证明了Rytov近似要优于Born近似。     

２００４年ＳＥＧ年会地震勘探技术最新进展

首先根据近５年ＳＥＧ年会发表的文章数量变化分析了勘探地球物理技术的发展趋势，按地震采集、地震数据处理、偏移、岩石物理等技术分类简单介绍了最新进展。采集技术主要介绍了数字检波器的优势、点震源／点检波器陆地连续采集及处理技术和一种金属炸药。地震数据处理技术主要介绍了非垂直出射的静校正技术、减小采集脚印影响和提高空间分辨率的叠前道集插值算法、反射面元（ＣＲＳ）地震反射成像及绕射波分离技术。 偏移技术主要介绍了基于波动方程的照明分析、克希霍夫叠前深度偏移中的照明角补偿法、平面波偏移成像、用有限元有限差分法进行正演和成像及绕射波成像技术。岩石物理主要介绍了人造砂岩制造技术、碳酸盐岩中渗透率与速度间关系的建立及碳酸钙沉积的时延超声测量结果。     

波动方程共方位角三维叠前偏移方法

本文针对双平方根(DSR)单程波动方程全三维偏移方法在地震波成像实际应用中面临的计算量大,对覆盖次数很低的窄方位三维地震资料会产生很强的相干噪声,影响成像效果等难题,结合Crossline共炮检距偏移理论,首先推导出了基于双域传播算子的共方位角叠前深度偏移公式,然后通过坐标变换提出了沿双程垂直走时方向进行递归波场延拓的共方位角叠前偏移新方法。通过对SEG/EAGE盐丘模型合成数据偏移试验,证实了共方位角叠前偏移深度域和时间域成像方法的有效性。将该法和常用的Kirchhoff叠前偏移法同时用于实际地震资料偏移处理对比,展示出该法在成像精度与分辨率方面具有明显的优势。