保幅型裂步傅里叶叠前深度偏移方法探讨

利用地震资料进行岩性分析,要求叠前深度偏移成像结果不但包含走时信息,还要包含振幅信息。但是应用传统的单程波方程偏移算子只能得到地震波的运动学特征,无法得出其动力学特征。裂步傅里叶叠前深度偏移方法是基于单程波方程的一种快速稳定的叠前深度偏移方法,它遵循速度场分裂的思想,分别通过频率-波数域的相移处理和频率-空间域的时移处理来实现。但是传统单程波方程在保幅性方面的缺陷制约了该方法在岩性成像中的应用。文中引入了裂步傅里叶保幅偏移算法,分别通过频率-波数域的相移保幅校正算子和频率-空间域的保幅时移校正算子实现了保幅偏移。文中针对Marmousi模型的炮点照明分析结果及其叠前深度偏移成像结果的对比表明了该方法的正确性和有效性。

裂步傅里叶真振幅叠前深度偏移

由于传统裂步傅里叶叠前深度偏移方法是一种基于单程波波动方程的偏移方法,只能反映波传播的运动学特征,并不能反映波传播的动力学特征,因此不能保持地震数据的真振幅特性。为此本文在传统裂步法的基础上引入了裂步傅里叶真振幅叠前深度偏移算法及其实现流程,即在实现传统裂步法偏移的两个步骤中分别引入不同的真振幅校正算子项对传统的偏移算子进行校正,实现真振幅成像。文中给出此法对Marmousi模型进行试算的结果及实际地震数据的偏移结果,表明该算法具有较好的振幅保持特性。

基于单程波动方程的曲面波裂步傅里叶叠前深度偏移

波动方程叠前深度偏移方法是当前解决复杂地质构造并精确成像的最有效方法,但常规炮集叠前数据深度偏移涉及到巨大的波场外推计算量,计算效率偏低。这里将曲面波技术与裂步傅里叶算子(SSF)相结合,提出曲面波裂步傅里叶偏移方法。该方法通过构建适合波场理论的曲面波合成算子来合成曲面波数据,然后结合适用于炮域的裂步傅里叶波场延拓算子对曲面波波场进行延拓成像,其能够保证地下目标成像质量的同时进一步极大提高成像效率。应用复杂Marmousi模型成功验证了该方法的高效性和准确性。

基于GPU的三维起伏地表单程波叠前深度偏移

相对于双程波逆时偏移,单程波叠前深度偏移具有计算效率高、高频信息保持好且易于提取成像道集等优势,适用于我国陆上高陡构造不甚发育探区。为满足陆上复杂地表三维探区海量地震数据成像的需求,发展了基于GPU平台的三维起伏地表裂步傅里叶(Split-Step Fourier,SSF)叠前深度偏移技术,并引入了单程波偏移的相位校正技术以及基于分布式炮域成像结果的偏移距域道集并行提取技术。陆上复杂断块及缝洞探区实际资料成像试处理表明:基于GPU的三维起伏地表单程波叠前深度偏移成像方法不仅计算效率高,而且能较为准确地刻画复杂断块及缝洞储集体,在横向变速不太剧烈及陡倾构造不甚发育的探区具有很高的应用价值。

基于Xeon Phi平台的波动方程叠前深度偏移

波动方程叠前深度偏移适用于强横向变速介质,是一种高精度成像方法,但其巨大的计算量阻碍了该技术的应用。Xeon Phi是一种全新的高性能计算设备,为波动方程叠前深度偏移方法的推广应用提供了新的技术支持。以裂步傅里叶算子为例,介绍了面向Xeon Phi平台的偏移算法移植和优化方法,即采用offload模式将计算核函数加载到Xeon Phi设备上,在Xeon Phi协处理器上采用多线程方式,并且调整程序结构,充分利用SIMD矢量引擎提高向量化处理效率。扩展负载动态均衡的并行框架,形成了一套适用于大规模异构系统、基于Xeon Phi平台的波动方程叠前深度偏移软件。实际数据测试表明Xeon Phi平台可以极大地提高地震偏移处理效率,具有良好的可扩展性。

多参考速度自适应横向变速深度延拓算子探讨

基于傅里叶变换法偏移算子,利用速度构造对速度场进行分区,探讨提高裂步傅里叶偏移法成像精度的方法。按速度分区的裂步傅里叶偏移方法一般把速度场分成了高速区和低速区,这不能适用于强横向变速介质。采取多参考速度的裂步傅里叶偏移方法可适应任意强横向变速介质,并且采用自适应的速度选取方式能提高成像精度。算法测试结果表明,多参考速度的参考速度选择方法是合理和稳定的,能够运用于复杂构造区的叠前或者叠后深度偏移成像。

二维盐丘模型的叠前正演和偏移成像

叠前正演模拟就是按照地震波的传播规律,依据地震波的运动学特征,利用计算机模拟地震响应,它在叠前地震资料处理和解释中具有重要意义。作者利用下行波将震源场延拓到地质介质的任意深度,实现单程波动方程模拟叠前正演记录。在数值试验中,来自盐丘地质模型的反射波和绕射波十分清晰,而相应的叠前深度偏移剖面与盐丘地质模型完全吻合,表明了该方法的正确性。