Migration velocity modeling based on common reflection surface gather

The common-reflection-surface (CRS) stacking is a new seismic imaging method, which only depends on seismic three parameters and near-surface velocity instead of macro-velocity model. According to optimized three parameters obtained by CRS stacking, we derived an analytical relationship between three parameters and migration velocity field, and put forward CRS gather migration velocity modeling method, which realize velocity estimation by optimizing three parameters in CRS gather. The test of a sag model proved that this method is more effective and adaptable for velocity modeling of a complex geological body, and the accuracy of velocity analysis depends on the precision of optimized three parameters.     

基于高斯束传播算子的成像域走时层析成像方法

层析反演是速度建模中最重要的方法之一,结合偏移成像在成像域进行走时层析速度反演是当前比较成熟有效且广泛应用的技术.本文从高斯束偏移成像条件出发,在波动方程的一阶Born近似和Rytov近似下,推导了成像域走时扰动与速度扰动的线性关系,建立了成像域走时层析方程及其显式表达的层析核函数.该核函数的本质是有限频层析核函数,利用该核函数替换常规射线层析核函数可以明显提高层析反演精度.该核函数的计算关键是背景波场格林函数的计算,本文利用高斯束传播算子计算格林函数进而得到走时层析核函数,实现方式灵活高效且计算精度较高.基于高斯束传播算子的偏移成像与层析成像相结合进行深度域建模迭代,体现了速度建模与偏移成像一体化的思想.数值计算及实际数据应用证明了基于高斯束传播算子的成像域走时层析方法的有效性.     

三维逆时偏移GPU/CPU机群实现方案研究

叠前逆时偏移是当前最为准确的地震成像方法,由于计算量大、存储量大等原因需要合适的实现策略和高效的计算平台.本文以高阶有限差分逆时偏移为基础,重点讨论了在GPU上实现需要解决的显存不足问题和人工边界问题.利用区域分解技术可以在当前GPU上高效地实现任意生产规模的三维逆时偏移成像,不会受到GPU显存规模的制约.常规最佳匹配层边界条件边界区域控制方程与内部区域差异较大,不适于GPU高速运算.本文在GPU上实现近似最佳匹配层(NPML)边界条件,使得高阶有限差分计算不需要分支判断,边界区域辅助波场的存储量也较低,保证了在GPU上进行波场传播的高效性.三维理论数据和实际资料成像结果表明了本文方法的正确性.     

一种基于逆时偏移的高效照明补偿成像方法

对地震波偏移成像而言,由于观测采集系统不规则、不完备采样以及地下复杂构造对波场传播的影响,在成像点处通常存在照明不均匀的现象,对偏移成像结果进行照明补偿是提高地质体成像精度的有效方法.本文给出了一种基于逆时偏移实现的高效照明补偿成像方法.在高频近似下,本文首先定义了衡量地下照明均匀程度的雅克比矩阵,并以此为基础给出照明...     

基于解析时间波场外推与波场分解的逆时偏移方法研究

双程波方程逆时深度偏移是复杂介质高精度成像的有效技术, 但其结果中通常包含成像方法引起的噪音和假象, 一般的滤波方法会破坏成像剖面上的振幅, 其中的假象也会给后续地质解释带来困扰.将波场进行方向分解然后实现入射波与反射波的相关成像能够有效地消除这类成像噪音, 并提高逆时偏移成像质量.波传播方向的分解通常在频率波数域实现, 它会占用大量的存储和计算资源, 不便于在沿时间外推的逆时深度偏移中应用.本文提出解析时间波场外推方法, 可以在时间外推的每个时间片上实现波传播方向的显式分解, 逆时深度偏移中利用分解后的炮检波场进行对应的相关运算, 实现成像噪音和成像信号的分离.在模型和实际数据上的测试表明, 相比于常规互相关逆时偏移成像结果, 本文方法能够有效地消除低频成像噪音和特殊地质构造导致的成像假象.     

Gabor框架下的各向异性介质扰动高斯波包模拟与成像方法

地球介质广泛存在波动各向异性, 为研究地球内部结构、组分提供了新的信息.现今, 考虑介质的各向异性在地震波传播、成像以及反演中的作用越来越重要.高斯波包/束类正反演方法因其具有高效、简便等特点, 近年来在地震背景速度建模和成像方面取得了较大进展.因此, 在拟声学近似下, 本文发展了基于Gabor框架的各向异性介质扰动高斯波包模拟与成像方法.与传统的网格化参数扰动方式不同, 本文用空间分布的局部化Gabor基函数特征表达地下介质的参数扰动, 建立了模型域Gabor函数与数据域高斯波包的映射关系.该方法继承了各向同性高斯波包的优势和特点, 例如(1) 基于Gabor框架的扰动高斯波包模拟具有计算效率高、内存占用量小的特点; (2) 可以处理多波至, 能应用于复杂构造(盐丘、气云边界)和中深层构造的成像; (3) 利用Gabor函数可以稀疏表达地下的构造, 适合目标导向的灵活成像; 而且, (4)相较于各向同性高斯波包成像方法, 考虑介质的各向异性后, 本文的模拟结果更加准确, 成像剖面同向轴能量更加聚焦.通过数值实验对本文方法进行测试, 实验结果证实了该方法的有效性、高效性和灵活性.

     

数据域特征波反射走时反演

地震波的运动学信息（走时、斜率等）通常用于宏观速度建模.针对走时反演方法,一个基本问题是走时拾取或反射时差的估计.对于成像域反演方法,可以通过成像道集的剩余深度差近似计算反射波时差.在数据域中,反射地震观测数据是有限频带信号,如果不能准确地确定子波的起跳时间,难以精确地确定反射波的到达时间.另一方面,如果缺乏关于模型的先验信息,则很难精确测量自地下同一个反射界面的观测数据同相轴和模拟数据同相轴之间的时差.针对走时定义及时差测量问题,首先从叠前地震数据的稀疏表达出发,利用特征波场分解方法,提取反射子波并估计局部平面波的入射和出射射线参数.进一步,为了实现自动和稳定的走时拾取,用震相的包络极值对应的时间定义反射波的到达时,实现了立体数据中间的自动生成.理论上讲,利用包络极值定义的走时大于真实的反射波走时,除非观测信号具有无限带宽（即delta脉冲）.然而,走时反演的目的是估计中-大尺度的背景速度结构,因此走时误差导致的速度误差仍然在可以接受的误差范围内.利用局部化传播算子及特征波聚焦成像条件将特征波数据直接投影到地下虚拟反射点,提出了一种新的反射时差估计方法.既避免了周期跳跃现象以及串层等可能性,又消除了振幅因素对时差测量的影响.最后,在上述工作基础之上,提出了一种基于特征波场分解的新型全自动反射走时反演方法（CWRTI）.通过对泛函梯度的线性化近似,并用全变差正则化方法提取梯度的低波数部分,实现了背景速度迭代反演.在理论上,无需长偏移距观测数据或低频信息、对初始模型依赖性低且计算效率高,可以为后续的全波形反演提供可靠的初始速度模型.理论和实际资料的测试结果证明了本文方法的有效性.

     

高分辨率的频率空间域声波全波形速度反演-理论模型

使用最速下降法进行二维频率空间域声波波动方程全波形速度反演,讨论了如何快速实现高精度的二维频率空间域声波波动方程全波形速度反演.多尺度的思想耦合在反演框架中.把非线性问题化为逐步线性问题是我们关注的焦点,目的是把整个非线性反演的黑匣子转化成为每一步可控的过程,尽可能得到想要的反演解.仅仅使用3个离散的频率,每个频率迭代...     

地表旋转控制照明叠前深度偏移

基于炮集数据的常规叠前深度偏移波场外推的计算量非常大,控制照明叠前深度偏移是基于快速的组合炮技术,通过在目的层上控制震源波场,高效实现对地质目标的高质量成像. 组合炮所需的合成算子,由在目的层定义的震源波场反向外推到地表建立. 本文提出一种更快速的地表旋转控制照明方法,直接在地表对震源波场进行面向目标的照明控制,实现目标区域高质量成像. 该方法只需对某一核合成算子进行简单的几何旋转建立合成算子函数,避免了复杂的波场外推. 这种新的控制照明方法与快速的一般组合炮偏移效率相同,但对复杂目标区域的成像能力显著增强. 应用本文方法对Marmousi模型进行计算,得到深层复杂构造非常理想的成像结果.     

面向目标的小束源照明和成像

结合小束源和Fourier传播子,应用Fourier传播子进行面向目标的小束源照明和成像.小束源的合成通过小波束变换中的小束函数获得,而Fourier传播子进行波场外推,完成小束源的波传播.小束源具有空间位置和方向的双局部特性,对于照明和成像,它更加灵活,并有更多的控制方法.通过照明分析,选择面向目标的有效照明小束源,进行部分小束源偏移,可以提供更好的成像质量和计算效率.作为数值试验,我们选用Fourier有限差分传播子,对 Marmousi模型和二维SEG-EAGE盐丘模型的数据,试验了小束源对目标结构的方向照明和成像.获得的结果表明,结合小束源和Fourier传播子进行面向目标的照明和成像是切实有效的.