散射场数值模拟方法在地震采集方法设计中的应用

在地震勘探设计方面,通常采用的基于射线理论的正演模拟方法应用几何地震学原理,其缺陷是不能定量分析不同采集参数对高陡构造成像的影响。应用基于波动方程理论和散射场数值模拟方法能够定量分析道间距、覆盖次数、炮检距范围等因素对高陡构造成像的影响,为清晰成像高陡构造选择合理地震采集参数提供了更可靠的依据。文中通过实例分析,探讨了基于波动方程理论和散射场数值模拟方法在地震勘探采集方案设计中的应用,并展示了应用效果。     

基于散射成像数值模拟的地震采集参数论证

基于地质地球物理模型论证地震采集参数技术，是保证地震采集设计科学化、实用化的重要手段。目前国内外广泛应用的地震数据采集参数论证软件都是基于反射波的射线理论，但在构造复杂、地层倾角较陡或岩性横向突变时，在地表往往接收不到反射波，但可以接收到不均匀体产生的散射波，因此可以考虑基于散射波的地震成像。对基于地震散射波成像的数值模拟方法进行了讨论；通过对勘探目标的地质地球物理模型的正、反演，进行了地震采集参数的论证和观测系统的优化设计；并对优化设计的观测系统和老观测系统的三维偏移剖面进行了对比。应用实例说明，通过论证的优化观测系统，能大大改善剖面的品质，对地下复杂地质体精确成像。     

缅甸D区块高陡构造地震勘探方法研究

D区块作为油气远景重点地区，利用地震老资料的重新处理、解释，发现D区块存在Manhuduang和Patolon逆冲构造带，断上盘为高陡构造，断下盘为隐伏圈闭，受断上盘陡倾角和断层遮挡的影响，下盘隐伏构造资料普遍较差。为了提高地震采集资料的品质，搞清断下盘隐伏构造，进行了提高该区块资料信噪比和针对主体构造成像品质采集方法攻关研究。在充分吸收南方山地勘探经验的基础上，利用射线追踪理论和照明技术的正演模拟方法，研究不同采集参数对构造成像的影响，通过定量分析，确定了合理的观测系统，实施后采集到的资料取得了良好的地质效果。     

浅层高陡构造成像影响因素分析

库车坳陷浅层高陡构造区存在严重的浅层成像问题,制约了气田开发进程,亟待解决浅层成像问题从而提高深层目的层成像效果。以分析影响浅层高陡构造成像的因素为主要目标,借助波动方程模型正演及地震采集资料比对,首先分析了浅层高陡构造成像特征和倾斜界面反射波特征,然后重点分析了成像方法、偏移孔径、速度精度、起伏地表以及地震采集观测系统参数对浅层高陡构造成像的影响,认识到成像方法、偏移孔径、速度精度、起伏地表以及地震采集观测系统中的面元尺寸、炮道密度和采集孔径都是影响浅层高陡构造成像的重要因素,该认识对在地震采集设计及处理中改善浅层高陡构造成像有指导意义。     

焉耆盆地西部逆冲推覆带二维地震采集方法研究

焉耆盆地西部，地表主要为岩石裸露区、戈壁区和巨厚低降速带区，接收和激发条件都较差，地下为逆冲推覆带，构造复杂，是地震勘探困难地区。以往在该区进行了多次地震勘探，解决不了推覆带的构造成像问题，本次二维地震勘探利用射线追踪理论的正演模拟方法，研究不同采集参数对构造成像的影响，结合试验资料的定量分析，确定激发井深、药量，使地震采集参数更加合理。采集资料经处理，推覆体成像清晰。逆冲断点、断面清楚。     

泌阳凹陷王集地区开发地震采集方案设计研究

泌阳凹陷王集地区发育复杂断块、断层岩性油藏,且已进入勘探开发中后期,现有地震资料核三上段低序级断层的断面不清,不能满足油气勘探开发需求。在开发地震采集方案设计时,充分考虑王集地区构造特征及前期地震采集因素,采用基于融合处理的设计理念,应用地震数值模拟技术优选观测系统参数,基于叠前成像需求的波动方程对观测系统面元属性进行对比分析,确定了小面元、高覆盖、宽方位开发地震采集方案。依据该开发地震设计方案施工,采集到的地震资料波场信息丰富,地震剖面信噪比与分辨率明显改善,提高了小断层、小断块、微幅度构造及断层-岩性油藏识别能力,发现和落实了多个含油圈闭。     

焉耆盆地西部逆冲推覆带二维地震采集方法研究

焉耆盆地西部,地表主要为岩石裸露区、戈壁区和巨厚低降速带区,接收和激发条件都较差,地下为逆冲推覆带,构造复杂,是地震勘探困难地区。以往在该区进行了多次地震勘探,解决不了推覆带的构造成像问题,本次二维地震勘探利用射线追踪理论的正演模拟方法,研究不同采集参数对构造成像的影响,结合试验资料的定量分析,确定激发井深、药量,使地震采集参数更加合理。采集资料经处理,推覆体成像清晰,逆冲断点、断面清楚。     

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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。     

准噶尔盆地南缘下组合复杂构造地震成像技术效果

准噶尔盆地南缘地形复杂,低降速带变化大,地下构造高陡,断裂发育,波场极其复杂,地震成像困难,制约了南缘油气勘探的进程。近几年随着物探技术的进步和对复杂地震勘探攻关力度的加大,地震成像品质有了明显的提高。改进地震资料采集技术,改善观测方式,优化采集参数,得到了高陡构造的反射信息;物探成像新技术的发展,采集、处理、解释一体化工作模式的建立以及定量化的过程质量控制,建立了更为准确的近地表模型。基于断层相关褶皱的构造建模指导偏移速度场的建立,利用声波测井、VSP速度资料的综合标定,使原本难以成像的断褶带、掩伏带构造地震波场聚焦,得到良好的成像效果。     

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。     

金属矿地震勘探技术方法研究综述 ——金属矿地震勘探技术及其现状

系统地总结了国内外现有金属矿地震勘探技术及其研究与应用现状，其中包括岩石物理性质分析和散射波场特征分析等基础研究、区域普查地震技术、二维和三维地震成像技术及井下地震勘探技术。指出反射波地震方法是目前金属矿地震勘探的主要方法：国外使用的主流方法是在利用反射波成像处理技术得到的实测成果数据体中，采用强散射特征分析等属性分析方法圈定矿体；国内主要是利用常规反射波方法进行资料处理，在反射剖面上利用散射波概念进行地质解释。同时指出，金属矿勘探所涉及的特殊地震地质条件使得金属矿地震勘探问题落入地震波散射领域，而现有技术中缺少从散射观点出发进行地震资料采集、处理和解释的理论与配套技术。进而强调研究基于地震波散射理论的散射波地震技术是金属矿地震勘探技术的发展方向。     

库车复杂山地开发三维地震采集技术

从采集方法的角度,以改善叠前深度偏移成像效果,满足开发三维的地质需要为目标,在分析以往地震资料存在的问题的基础上,从三维波动方程正演和三维物理模拟的三维观测系统论证,明确了库车复杂山地三维设计方向,利用二维模型波动方程正演研究浅层资料对深层复杂高陡构造成像的影响,确定了高陡构造区要解决深层成像问题,需要从提高中浅层信噪比入手,兼顾深浅层成像的设计思路,设计了克深开发三维的观测系统。同时,沿用和深化以往复杂山地的多项配套技术,为克深开发三维获取高品质地震资料打下了坚实基础,初步形成了一套适合套库车复杂山地开发三维的地震采集方法,并取得了良好的初步采集效果。     

双复杂地区三维地震勘探采集设计方法研究

双复杂地区三维地震勘探面临地表、地下地质条件复杂,采集观测激发、接收困难等问题,极大地影响地震资料品质。提出的双复杂地区三维地震勘探采集设计方法是通过波动方程正演、基于地理信息采集观测优化、采集观测波动方程照明分析、目标目的层能量均衡优化设计等技术的综合应用。该方法在辽河油田DPF地区进行了实际应用,达到了提高采集资料品质、改善成像效果的目的。     

面向砂体的地震采集面元与偏移成像关系研究北大核心CSCD

厘清地震采集面元与偏移成像的关系,有助于获得高分辨率地震,对岩性圈闭评价及油藏开发具有重要意义。根据南海珠江口盆地HZ油田已钻井数据,结合砂体的叠置关系及尖灭点刻画、地层分辨力和陡倾角地层研究等,设计了4组不同尺度与产状的砂体模型,应用弹性波动方程实现纵波道集正演,模拟不同面元采集的成像结果,深入讨论采集面元对偏移成像的影响。结果表明,小面元采集能避免空间假频干扰,保护绕射弧的陡倾角高频信息,降低反假频算子对砂体边界、陡倾角地层能量归位的影响。对HZ油田K22砂体进行了实际二次高密度地震资料采集(采集面元为6.25 m×12.5 m),在此基础上完成储层预测、井位部署等,评价井成功钻遇16 m厚油层,证实了小面元采集能为高陡构造评价及岩性油气藏的勘探开发提供资料保障。     

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。     

面向砂体的地震采集面元与偏移成像关系研究

厘清地震采集面元与偏移成像的关系,有助于获得高分辨率地震,对岩性圈闭评价及油藏开发具有重要意义。根据南海珠江口盆地HZ油田已钻井数据,结合砂体的叠置关系及尖灭点刻画、地层分辨力和陡倾角地层研究等,设计了4组不同尺度与产状的砂体模型,应用弹性波动方程实现纵波道集正演,模拟不同面元采集的成像结果,深入讨论采集面元对偏移成像的影响。结果表明,小面元采集能避免空间假频干扰,保护绕射弧的陡倾角高频信息,降低反假频算子对砂体边界、陡倾角地层能量归位的影响。对HZ油田K22砂体进行了实际二次高密度地震资料采集(采集面元为6.25 m×12.5 m),在此基础上完成储层预测、井位部署等,评价井成功钻遇16 m厚油层,证实了小面元采集能为高陡构造评价及岩性油气藏的勘探开发提供资料保障。     

波动方程地震定向照明分析

 本文从地震波能量理论出发，提出了基于玻印亭矢量的地震波场方向性分解方法和地震波定向照明度计算方法。根据声波方程高精度正演模拟，计算出声波波场的能量密度矢量和能量传播方向，并通过角域滤波器实现对波场的方向性分解；进而基于方向性分解后的波场，可以计算出震源定向照明度和源—检定向照明度。数值模型试验结果表明：该法计算精度高且速度快，具有非常良好的实用性；定向照明可以用于定量分析地震采集参数对成像质量的影响；目标层CRP点照明角分布可用于地震分辨率分析。     

波动方程保幅地震偏移成像方法

地震数据中饱含有丰富的旅行时信息和振幅信息。传统的波动方程地震偏移成像方法忽略了介质参数变化对地震波振幅的改造,不能准确描述地震渡传播的动力学特征。为此,基于严格的解耦理论,从全声波方程出发,进行单程波保幅分解,得到直观、高效率的的单程波动方程,直接面对地震波传播波场的压力分量进行延拓,从而将振幅误差补偿作为偏移的一部分在偏移过程中进行,实现地震偏移成像在获取正确位置的同时也获取真实振幅的信息。数值试算表明,该方法可使散射能量聚焦、归位,提高成像精度;可输出正确反映地下反射系数的振幅信息。     

波动方程保幅地震偏移成像方法

地震数据中饱含有丰富的旅行时信息和振幅信息。传统的波动方程地震偏移成像方法忽略了介质参数变化对地震波振幅的改造,不能准确描述地震渡传播的动力学特征。为此,基于严格的解耦理论,从全声波方程出发,进行单程波保幅分解,得到直观、高效率的的单程波动方程,直接面对地震波传播波场的压力分量进行延拓,从而将振幅误差补偿作为偏移的一部分在偏移过程中进行,实现地震偏移成像在获取正确位置的同时也获取真实振幅的信息。数值试算表明,该方法可使散射能量聚焦、归位,提高成像精度;可输出正确反映地下反射系数的振幅信息。     

溶洞模型逆散射成像技术

针对常规叠前深度偏移成像技术难以将溶洞型储集层的多次绕射波完全归位、难以准确成像溶洞分布这一难题,引入了频率域声波逆散射成像方法。该方法直接从炮集地震资料出发,利用散射记录的逆时传播波场与入射波场褶积得到扰动速度的分布,将速度模型迭代更新与构造成像融为一体。溶洞模型数值模拟和物理模拟资料的处理效果表明,即使初始速度模型存在12%的误差,该方法仍可以将溶洞产生的多次绕射波较好地归位,较准确地将溶洞的形状、位置成像。同时,对常规偏移成像方法和逆散射成像方法影响溶洞成像精度的主要因素进行了定量分析,为提高溶洞型碳酸盐岩油气藏勘探精度提供了理论指导。图11参23