VSP数据波动方程叠前深度偏移成像及立体地震成像

本文从三维声波方程出发,通过引入参考速度,推导出折射项和绕射项方程,并对绕射项进行优化展开,得到适应任意变速情况下的VSP数据波动方程叠前深度偏移方程及其差分格式;讨论了有限差分法的误差补偿、波场成像条件;基于波场传播的线性叠加原理,在一定成像条件下,提出了把地面地震记录、VSP记录及井间地震记录偏移到同一成像空间的完整的地震地像方法--立体地震成像。立体地震成像实质是：地面地震数据、VSP数据及井中反射地震数据的成像过程可以统一成一个波动方程叠前深度偏移过程,同时,每种数据的成像结果也可以单独输出。模型试算结果表明,在立体地震成像过程中,每一种观测方式对目标地质体的照明范围不同,它们对目标地质体的成像互为补充与加强,使得目标地质体的成像更加精细。     

波动方程叠前深度偏移方法综述

:对波动方程叠前深度偏移的基本概念、实现方法进行了分类和阐述。波动方程叠前深度偏移方法主要分为2类：一类是单平方根方程偏移,在偏移过程中,上、下行波分别向下延拓,并通过互相关成像条件来提取成像值；另一类是基于“沉降观测”概念的双平方根偏移,在偏移过程中,炮点和检波点同时向下外推,当两者重合时（零偏移距）,零时间的波场值就作为该空间点的成像值。对共炮真振幅偏移进行了阐述,并指出也可以在角度域道集实现该算法。理论模型的处理效果证明，波动方程叠前深度偏移成像技术是解决强横向变速情况下复杂构造成像的一种有效手段。     

波动方程叠前深度偏移PC集群并行计算技术

波动方程三维叠前深度偏移研究，是近年来国内外油气科研服务公司的研究焦点，运用PC集群式并行机结构的软硬件特点，进行波动方程叠前深度偏移，成为加速其庞大计算量的有效工具。本文基于地震波场成像基本算法的内在并行性，结合PC集群并行机的软硬件特点，提出2种算法处理流程对策，获得以较低的资金投入，而成功地实现了工业化生产规模的应用效果。并给出大庆油田兴城北地区60km^2三维地震资料处理的算例。结果表明，算法流程实用性能良好，具有较高的加速比，良好的扩展性及适应性。     

波动方程叠前深度偏移技术在苏北C工区的应用

目前解决复杂构造与速度横向变化剧烈地区地震偏移成像的最佳方法之一是波动方程叠前深度偏移技术。针对苏北地区地下构造复杂、断层多、断块小、地下速度横向变化大的特点，提出以偏移速度分析和建立正确的深度域速度模型为核心的适合于苏北C工区的叠前深度偏移处理方法。阐述了初始速度的建立、模型修正的过程及原则，通过分析苏北C工区地震资料叠前偏移处理结果，说明了波动方程叠前偏移技术的应用效果。     

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。     

单程波动方程叠前深度偏移并行算法

 根据单程波动方程波场外推原理，文中总结了共炮道集数据混合域波场外推与成像算法流程，该流程主要包括地震数据预处理、波动方程速度分析和波场外推成像3部分；鉴于单程波动方程波场外推算法和数据流具有非常适合粗粒度的任务级并行计算，处理器间的通讯较少，各个计算节点上可能有多个处理任务，且各节点的处理任务不等，负载极不平衡等特点，本文采用了主从模式动态负载平衡并行算法，该算法可以充分利用多个处理节点的空闲资源，提高作业的计算效率；将混合域单程波动方程波场外推算法与主从模式动态负载平衡并行算法相结合，实现了软件级断点恢复功能。应用国产“Stseis叠前深度成像处理软件系统”对胜利探区的实际资料进行了生产性应用处理，取得了较好的叠前成像结果。     

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。     

分步傅立叶波动方程三维叠前深度偏移算法及应用

把分步傅立叶波场外推算子推广到三维叠前深度偏移成象,得出频率波数域与空间频率域混合域中运算的三维波场延拓算子,提出一种基于波动方程波场延拓的炮域三维叠前深度偏移算法.用SEG/EAGA盐丘模型标准数据试算,获得了良好的成象效果.对胜利探区埕北地区的海上实际资料进行了试处理,取得了良好的效果.     

稳定的Born近似叠前深度偏移方法

本文针对HuangLJ等（1999）在“扩展的局部Born Fourier偏移方法”一文中提出的散射波场计算公式在强横向变速介质的不稳定性,提出了一种新的Born近似散射场计算公式,并把该公式应用于波场递归于推过程中,进而得到一种稳定的Born近似叠前深度偏移方法。与Split-Step Fourier方法和Phase-Screen方法相比,本方法对Marmousi模型炮集数据的偏移处理取得了良好的结果。本文提出了的Born近似散射场计算公式可扩大Born近似的应用范围,对散射波扬的计算有一定的理论意义应用价值。     

3D VSP波动方程深度偏移成像方法研究

介绍了一种基于波场外推的波动方程深度偏移成像方法。该方法不仅考虑了波场在地下传播过程中的绕射和折射效应,而且没有Kirchhoff方法中的高频近似假设和在复杂构造区的焦散及多路径现象。该方法在胜利垦71井区3DVSP实际资料处理中取得了比较好的成像效果。     

三维波动方程深度偏移和模型正演

构造复杂区的勘探和油田开发对三维地震工作提出了更高的精度要求。三维波动方程深度偏移是解决复杂构造、适度变化(纵、横向)剧烈地区地震波正确归位的唯一手段,它能够提供油气藏圈闭在三维空间的准确分布。利用三维波动方程模拟正演可以对地下地质模型进行数值模拟,为油藏描述提供有效的信息。本文运用分裂算法,将频率(ω)-空间(x)域的精度高、频散低、边界无反射的二维深度波场延拓法推广到三维波场延拓。在每一延拓深度步长内,分别用二维算子对CMP方向(x方向)和测线方向(y方向)依次进行延拓。由于采用了一步法波场延拓,所以这是一种适于速度纵、横向变化的三维叠后波场延拓的准确算法。它既可以用于三维模型的正演,也可用于构造的反演。     

声波方程共炮记录叠前深度偏移

共炮记录叠前偏移对输入的速度非常敏感，要求偏移中所使用的延拓公式能较为精确地适应速度的纵横向变化。因此，本文在推导共炮记录偏移公式时，特别把相位移加有限差分混合法引入，使整个延拓过程既适应速度的纵、横向变化，同时也能够得到陡倾地层的精确归位，从而较好地实现共炮记录叠前偏移。正因为共炮记录叠前偏移对偏移速度非常敏感，故本文提出的方法又可用作速度分析。任何形式的叠前偏移都需大量机时，特别是对于迭代的叠前偏移速度分析，计算量更大，为此，本文针对混合法共炮记录偏移的特点，从两个方面讨论提高计算效率的方法。首先针对在频率、波数域中运算的相移法，引入F－K滤波，在波场延拓中，仅就有关的频率、波数进行运算，大大地减少了计算次数．同时又通过滤波提高了偏移的精度；然后针对整个混合法在频率域中的运算，讨论了减少频率循环次数来提高计算效率的方法；最后，作为一个特例，把共炮记录叠前偏移稍作简化，得到精确、高效的叠后混合偏移方法。总之，本文提出的基于共炮记录的算法不仅成为较为精确的、高效实用的波动方程叠前偏移方法，而且还可作为一种强有力的手段，用于偏移速度的分析之中。数值试算结果表明，本文提出的各种方法达到了预期目的。     

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。     

波动方程共炮检距道集叠前深度偏移

目前所用的几种波场外推算法（分步傅里叶、傅里叶有限差分、广义屏和频率--空间域有限差分）可以在共炮道集上获得较好的成像效果。在上述算法中,共炮道集为了兼顾各种波传播角,每炮偏移都要考虑相当多的边道,并且炮点和检波点要分别向下外推,因而计算量很大。针对上述问题,本文提出了基于双平方根算子的波动方程共炮检距道集的深度偏移方法,它适用于二维和三维叠前深度成像,其步骤为：①在高频假设条件下,把共炮检距道集波场延拓公式中的积分运算进行稳相近似,得到波场延拓的相移公式;②把速度场分裂为层内常速背景和变速扰动,可求得整个均匀层波场深度延拓的偏移时移量、各层的偏移时移量及振幅校正系数,进而可得到最终波场延拓值。脉冲响应测试和理论模型试算表明,该方法具有较高的计算效率和成像精度,可适用于复杂地质体成像。     

起伏地表下基于高阶广义屏算子的叠前深度偏移

:基于波场逐步累加的“直接下延”法是解决复杂地表和地质条件下叠前深度偏移成像的有效手段。波动方程的深度偏移对介质速度横向变化有较强的适应性，适宜于复杂构造的偏移成像。高阶广义屏算子随其阶数的增多，其精度也将越高。基于高阶广义屏算子，应用直接下延法，实现了起伏地表条件下的高阶广义屏算子深度偏移。在具体的计算中，采用一系列的近似以避开奇值点，保证算法的稳定性。模型试算结果表明了该方法的有效性。     

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。     

起伏地表条件下偏移到多偏移距叠前时间偏移

在速度横向变化比较缓慢时，叠前时间偏移是很好的成像手段。它可以作为复杂构造成像的一个关键的中间环节，对于提高最终的速度分析质量和深度偏移成像效果是至关重要的。由于时间域成像基准面选择困难，一般地，时间域偏移都是在一个水平的数据观测面(或浮动基准面)上进行的，非水平的观测面不宜作为时间域的成像参考面。提出一种新的成像方法，即引进一个随炮点和检波点变化的坐标，每次成像都是直接在该平面内进行，最后叠加到成像空间里。为了对来自非水平地表的低信噪比数据进行叠前时间偏移，引入Gardner提出的偏移到多偏移距的方法,把非水平地表叠前时间偏移方法与偏移到多偏移距的方法结合，可以较好地解决山地地震资料的叠前时间偏移成像问题。模型的初步检验证明,这种方法的确是可行的,且其计算效率较高。