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。     

基于反射波动方程的地震反射数据波形成像

在有关波现象和地下介质物理性质空间变化的高频近似条件下,散射波退化为反射波,相应的散射波动方程退化为基于阻抗相对扰动的反射波动方程;再通过定义反射率为阻抗相对扰动沿入射波传播方向的方向导数,推导出基于反射率变化的反射波动方程。利用推导出的反射波动方程和线性反演理论,建立基于反射波动方程的地震一次反射数据波形成像方法。根据基于阻抗相对扰动的反射波动方程和基于反射率变化的反射波动方程,首先应用反射波传播算子的伴随算子,建立阻抗相对扰动近似反演方法和反射率波形偏移方法;再应用反射波传播算子的最小二乘逆算子,建立阻抗相对扰动最小二乘反演方法和反射率最小二乘波形偏移方法。针对波场传播算子的最小二乘逆算子的巨大计算量和不稳定性,在阻抗相对扰动的最小二乘反演和反射率的最小二乘波形偏移中均采用迭代方式求解。本文提出的波形成像方法,可在波动方程意义下真实地应用地震数据的波形信息,因此是真正的波动方程偏移成像方法。     

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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。     

基于Rytov近似的叠前深度偏移方法

本文在频率一波数域和频率一空间域实现了一种基于Rytov近似的叠前深度偏移方法，并在二维空间作了Marmousi模型炮集数据的处理，通过与Split-Step Fourier和Phase-Screen等叠前深度偏移方法的比较，我们认为基于Rytov近似的叠前深度偏移方法不仅在效果上优于前两者，而且还能更好地处理速度横向变化。在散射波场的计算中，我们使用了一个比Huang L等（1999）^[3]的方法更稳定的散射波场计算公式，扩大了Rytov近似的应用范围，使基于Rytov近似的叠前深度偏移方法能够适应更剧烈的横向速度变化。     

基于地震数据线性正演表达的波形成像(一):地震数据的线性正演表达

地震数据的正演表达是构建地震波反演成像方法的基础。给定满足地震波运动学的准确的地下介质光滑模型,基于地震数据线性正演表达提出波形成像方法理论,不仅可修正当前以构造为主要目标的地震数据偏移成像方法理论的不足,还可实现对地下地层的岩性成像。在满足地震波运动学的准确的光滑模型下,地震波不发生散射、反射和波型转换,将扰动法应用于波动方程,得到描述地下非均匀体产生的扰动波场的波动方程。依据地震波长与非均匀体大小或非均匀体物理性质空间变化特征尺度之间的相对大小关系,将非均匀体划分为在空间上具有有限延续度的产生散射波的局部散射体或在空间上具有一定延续度的产生反射波的反射体,相应的描述扰动波场的波动方程转化为描述散射波场的波动方程或描述反射波场的波动方程。对于散射波,利用小扰动假定、Born近似,可得到基于散射体物性参数相对扰动的散射数据线性正演表达;对于反射波,利用波阻抗相对扰动的小值假定、一次波近似和高频近似,可得到基于反射体波阻抗相对扰动的反射数据线性正演表达。为了描述反射体边界对反射波的作用,在高频近似条件下定义反射体波阻抗相对扰动沿入射波传播方向的方向导数为反射体边界的局部反射系数,得到基于反射体边界局部反射系数的反射数据线性正演表达。最后给出具体的标量波、声波和各向同性弹性波方程下散射数据和反射数据的具体线性正演表达式。     

高精度屏算子地震偏移成像方法研究

从波场延拓的非稳态相移公式出发,基于反问题求解中常用的摄动理论,利用单平方根算子的渐进展开,推导出了波动方程广义屏叠前深度偏移算子方程的高阶形式;针对散射波场计算项对于横向变速介质的不稳定性问题,通过数学近似提出了有效提高稳定性的策略并应用到波场递归外推过程中,从而得到一种稳定的高精度屏算子地震偏移成像方法。数值试验和实际资料处理表明,该方法具有更高的精度,对宽角度信息成像更好,是对传统广义屏算子的有效补充和发展。     

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。     

广义屏深度偏移方法的应用效果分析

为了解决复杂介质条件下的成像问题，从原理上简要介绍了近年来广受地球物理学界关注的广义屏深度偏移方法。方法是基于波的散射理论并借助于局部Born近似导出，是在空间域和波数域交替进行波场管延拓的双域偏移方法，具有较高的计算效率1。广义屏深度偏移算子能适应速度场较强的横向变化，并能保证对陡倾地层的精确成像。数值试验中，强横向变速理论模型合成数据及实际资料的叠后深度偏移结果都表明，广义屏算子在复杂地质成像方面具有较大的应用价值。     

地震散射偏移方法

现有的地震数据逆时偏移方法不区分散射数据与反射数据,成像公式是基于反射波传播概念建立的。从波动方程的扰动形式出发,根据地下非均匀体大小与波长之间的关系定义产生散射波的散射体和产生反射波的反射体,建立一次散射波数据的线性正演方程;然后利用线性反演理论推导出对散射体空间位置进行成像的地震散射数据偏移计算公式;应用Sigbee2A模型数据验证文中所提出的散射数据偏移方法。由理论和数值试验可知,对于散射数据的偏移成像,相较于基于反射概念建立的常规逆时偏移,所提出的散射数据偏移方法可以得到相位正确和分辨率更高的偏移结果。     

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。     

基于Born/Rytov近似的联合叠前深度偏移方法

波动方程法叠前深度偏移是实现复杂构造和岩性精确成像以及保幅处理的关键技术之一。目前常用的这类方法有分步傅里叶法 (SSF)、傅里叶有限差分法 (FFD)、频率空间域有限差分法 (FXFD)和广义屏法(GS)。其中 ,GS法是近几年发展起来的一种新方法 ,具有成像精度较高、计算效率一般和条件稳定的特点。依据GS法 ,考虑到效率、效果和稳定性 ,提出了基于Born/Rytov近似的联合叠前深度偏移方法。当延拓层的速度横向变化较小时 ,采用Born近似法 ;当延拓层的速度横向变化较大时 ,采用Rytov近似法。模型试算和实际资料处理表明了方法的有效性和对复杂地质体的适应性     

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。     

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。     

基于优化系数的混合域Fourier有限差分叠前深度偏移

为了提高复杂高陡构造区成像精度,提出了基于系数优化的混合域Fourier有限差分叠前深度偏移方法,该方法利用padé近似的有理函数对波场外推算子进行展开,然后利用切比雪夫多项式优化展开式系数,推导得到新的波场外推算子,降低了与波动方程精确波场外推算子的相对误差,提高了对波场外推算子的逼近程度,且在保证计算效率的同时提高了高陡构造区地震偏移成像的精度。对比改进后的混合域Fourier有限差分偏移方法与常规的傅里叶有限差分偏移方法(FFD)对Marmousi模型偏移剖面的成像效果,系数优化后的混合域Fourier有限差分偏移方法具有更高的成像精度。     

复杂地表的单程波动方程地震叠前正演

基于数学检波器和等时叠加原理,实现了复杂地表的单程波动方程地震叠前正演模拟。该方法采用虚拟的数学检波器接收地下反射地震信号,可灵活地将接收点布置在地表的任何地方,从而满足地表起伏的要求。此外,根据等时叠加原理,该方法采用单程波动方程进行波场延拓和成像,计算简单、快速。通过复杂正断层的数值模拟,得到了高信噪比的共炮地震记录;采用适用于起伏地形的深度偏移方法对该共炮记录进行了叠前深度偏移,实现了地震波的偏移归位。从而证明了本文提出的适用于起伏地表的单程波动方程地震叠前正演方法的正确性和准确性。     

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。