多分量波场的矢量法叠前深度偏移技术

本文研究了二维各向同性介质中两分量记录的矢量法叠前深度偏移方法———叠前逆时深度偏移方法。首先从弹性波波动方程出发,在交错网格空间中推导了各向同性介质中弹性波逆时延拓的高阶有限差分格式;然后从程函方程出发,采用逆时差分格式求解地下各点的地震波走时。为确保算法满足地震波传播的因果性条件及其对复杂模型的适应性,用扩展波阵面算法追踪波前并搜索全局极小,以上述方法的计算结果作为弹性波逆时偏移的成像条件,实现二维多分量资料的叠前逆时深度偏移。模型试算和实际单炮记录试验表明,叠前逆时深度偏移方法考虑了地震波的矢量特征,是一种有效的矢量波场处理技术。     

地震资料逆时偏移中的图形处理器加速算法

叠前逆时偏移（RTM）方法是目前地震勘探领域最为精确的一种地震数据成像方法,其运用双程声波方程进行波场延拓,可实现对复杂构造介质的准确成像．文中采用互相关成像条件对震源波场与检波点波场在同时刻相关成像．针对RTM方法计算量大的问题,将图形处理器（GPU）引入到RTM计算中,充分挖掘GPU的众核结构优势,利用基于CUDA架构的并行加速算法取代传统CPU的串行运算,对逆时偏移算法中较为耗时的波场延拓和相关成像过程进行加速．复杂模型测试结果表明,在确保RTM成像精度的前提下,相比于传统CPU计算,GPU并行加速算法可大幅度地提高计算效率,进而实现基于GPU加速的叠前逆时偏移算法对复杂介质的高效率、高精度成像．     

高精度地震资料叠前逆时偏移模型分析与应用

为了满足松辽盆地中浅层地质目标精细刻画的要求,开展了高精度叠前逆时偏移技术的探索应用研究。首先采用层状介质模型合成了逆时偏移脉冲响应,分析了地震波数值频散现象在不同空间方向的传播效应;接着,采用国际标准的TTI介质模型,开展了不同逆时偏移参数对地震成像结果的影响分析;最后,在松辽盆地PN地区,对高信噪比地震资料进行了高精度逆时偏移处理实践。研究结果表明,逆时偏移参数在纵向上必须满足数值频散关系,而在横向上可以适当放宽数值频散关系的约束,同时,通过提高逆时偏移频率参数,丰富了参与逆时成像的波场信息,从而提高了最终逆时偏移结果的信噪比和纵横向的分辨能力,这在高精度地震资料叠前逆时成像处理和精细地质构造目标刻画等方面具有一定的推广应用价值。     

非局部平均滤波噪声压制方法及其在VSP资料逆时偏移中的应用

基于双程波的逆时偏移会产生低频成像噪声,在成像后运用拉普拉斯滤波法可以取得较好的压噪效果,但是,该方法严重依赖于角度参数,使得滤波后的成像剖面上常常存在同相轴不光滑和噪声压制不完全的情况。基于叠后地震资料同相轴结构的特点,为进一步提高逆时偏移叠加数据的信噪比,引入了非局部平均滤波法,针对拉普拉斯滤波后的成像数据进行进一步的压噪处理。非局部平均滤波法将输入的地震数据分解为不含噪声的地震数据和噪声数据两部分,利用不同成像点与其它成像点间的相似系数,实现滤波处理。二维复杂模型VSP正演模拟数据逆时偏移结果的试算表明,应用非局部平均滤波后的剖面信噪比得到进一步提高,同相轴的连续性明显增强。实际VSP资料逆时偏移低频噪声压制试处理也表明非局部平均滤波方法具有计算精度高、算法稳定性好和易于实现的特点。     

“复杂山前带勘探技术”和“逆时偏移”专题征稿启事

《石油物探》计划2011年出版"复杂山前带勘探技术"和"逆时偏移"两个专题,欢迎广大科研人员踊跃投稿。在线投稿地址为http://gpp.geophysics.cn,在线投稿时请注明"复杂山前带勘     

层剥离逆时偏移

我们提出了一种适于不规则层状介质的偏移方法，这种介质中，一阶速度不连续速度恒定或缓慢变化的区域分开。该方法利用逆时方法由表层向下逐层地偏移地震资料。作为特定层偏移的一部分，其底部分界依据偏移信号的能量确定，并沿它采集地震剖面。     

碳酸盐岩储层叠前逆时偏移及GPU/CPU异构计算方案研究

针对碳酸盐岩储层地质构造的特点,提出采用基于声波方程的叠前逆时偏移算法对其进行成像,并在偏移过程中引入优化差分系数和完全匹配层(PML)边界条件来提高波场的数值模拟精度,同时利用GPU/CPU异构并行加速技术对算法进行优化,从而显著提升偏移的计算效率。模型测试表明,与传统差分系数相比,同阶的优化差分系数具有更高精度,压制频散效果明显;PML边界条件能够有效的吸收边界反射,减少边界反射对有效波场的干扰;叠前逆时偏移方法可有效识别碳酸盐岩模型中的小尺寸孔洞和裂缝,归为准确,刻画清晰,对碳酸盐岩储层成像具有显著优势;GPU/CPU异构并行加速技术可明显提高偏移的计算效率,与传统CPU算法相比,加速比可达60倍,对于实际推广应用具有重要意义。     

应用自适应矩估计的快速最小二乘逆时偏移

最小二乘逆时偏移(LSRTM)是一种高分辨率和振幅相对保真的地震成像方法,但是该方法往往需要迭代近十次,而每次迭代大约需要两次所有炮逆时偏移(RTM)的计算成本,因此计算量非常大。文中应用深度学习领域中的自适应矩估计方法提高LSRTM的计算效率:每次迭代只采用部分共炮点道集计算梯度,利用动量法对梯度进行修正;考虑梯度的非稳态性,通过均方根传播算法消除照明不足带来的影响。自适应矩估计方法结合了这两种方法的优点,不仅降低了每次迭代的计算量,而且提高了迭代收敛的速度。该方法易于实现、计算效率高、占用内存小,是一种快速有效的梯度预条件方法。自适应矩估计方法不仅可以直接用于LSRTM,也可应用于炮编码的LSRTM。SEG/EAGE盐丘模型数值试验表明,自适应矩估计方法仅需两倍的RTM计算成本就能够获得高精度、高分辨率的成像结果。计算效率的大幅度提升有助于将LSRTM方法推广应用于实际地震数据处理。     

起伏地表棱柱波逆时偏移成像方法

山前带地区地表起伏剧烈、地下构造复杂。当地表速度横向变化剧烈或地表高程变化很大时,基于高程静校正的常规偏移成像方法难以消除起伏地形对偏移的影响。针对山前带高陡构造的成像,提出了一种曲坐标系下起伏地表棱柱波逆时偏移成像方法。将棱柱波逆时偏移成像方法引入曲坐标系下的声波方程中,推导出曲坐标系棱柱波逆时偏移方程,利用棱柱波提高山前带高陡构造的成像精度,并采用贴体网格剖分技术及坐标变换技术,在曲坐标系下进行偏移计算。简单起伏地表凹陷模型和起伏地表火山岩模型试算结果表明,坐标变换后的起伏地表被映射为水平地表,曲坐标系下起伏地表棱柱波逆时偏移成像方法克服了起伏地表对成像的影响,得到了准确的山前带高陡构造成像结果。     

一种基于新差分模板和无穷范数的震源波场重建方法

伴随状态法广泛应用于偏移成像和全波形反演中。模型的像或梯度可通过震源波场和伴随波场之间的相互运算得到。但两种波场分别沿时间正向和反向传播,无法同时访问。为避免对震源波场进行存储,可采用边界波场逆向重建震源波场。但现有的重建方法仍无法平衡精度和存储需求。为此,发展了一种新的交错网格有限差分震源波场重建方法。新方法通过存储边界区域的N层波场和M-N层波场的线性组合来重建内部区域的震源波场(M为差分算子长度参数,0≤N≤M)。推导了基于新差分模板的频散关系,构建了无穷范数型目标函数,采用Remez交换算法优化了重建系数。详细分析了所提方法的精度和稳定性,并将其应用于声波逆时偏移和弹性波全波形反演。数值结果表明：新方法可以获得足够精确的重建波场、偏移剖面和反演结果;其内存需求仅为传统方法的(N+1)/M。