起伏浅表层稳定的频率域黏声逆时偏移方法

地震波在地下传播时能量呈指数衰减,因此常规黏声逆时偏移(Q-RTM)的解析解随频率呈指数增长,造成频率域波场补偿不稳定,甚至使有效波场被高频噪声覆盖,导致偏移失败。为此,基于前人认识,提出了起伏地表频率域稳定Q-RTM方法。通过对频率域波动方程增加一个稳定因子,推导了稳定的频率域Q-RTM波动方程,其中稳定因子只改变有效频带外高频的计算符号,不增加额外的计算量。具体实现流程为:(1)生成贴体网格以及建立物理空间与计算空间的映射关系;(2)在计算空间计算频率域黏声正、反向传播波场,利用反傅里叶变换(IFFT)得到相应的时间域波场;(3)利用建立的映射关系的逆映射得到物理空间正、反向传播波场;(4)利用互相关成像条件对时间域波场成像,并输出成像结果。模型测试和实际资料应用表明,所提方法能补偿由衰减引起的振幅和高频成分损失,从而显著提高地震分辨率,改善浅表层的成像品质。

基于分数阶拉普拉斯算子解耦的黏声介质地震正演模拟与逆时偏移

时间域常Q黏声波方程,由于含分数阶时间导数项,数值求解需要大量内存,计算效率低,不利于地震偏移的实施.通过一系列近似,可将该方程简化为介质频散效应和衰减效应解耦的分数阶拉普拉斯算子黏声波方程,数值求解内存需求少,计算效率高.本文采用交错网格有限差分逼近时间导数,改进的伪谱法计算空间导数,PML吸收边界去除边界反射,对该方程进行数值离散和地震正演模拟,开展地震数据的黏声介质逆时偏移,实现波场逆时延拓过程中同时完成频散校正和衰减补偿.改善深层构造的成像精度,数值结果表明,基于分数阶拉普拉斯算子解耦的黏声介质地震正演模拟与逆时偏移可大幅度提高地震模拟计算效率,偏移剖面明显优于常规声波偏移剖面,极大改善深层构造的成像品质.

基于点扩散函数的黏声介质反演成像

从弹性波基本方程出发,分析了地震波吸收与衰减补偿物理机制和黏声介质中应力-应变关系,得到了衰减与补偿统一表达的黏声介质传播方程。采用交错网格有限差分和最佳匹配层吸收边界条件来模拟这一方程,实现了黏声介质地震波场吸收与补偿的格林函数计算。凹陷速度模型测试结果表明,该方法能有效补偿吸收衰减振幅。从Hessian核函数的数学物理特征出发,对比分析了声波点扩散函数(PSF)和黏声波点扩散函数,结果表明,吸收衰减效应显著降低了照明振幅强度,带吸收衰减的PSF明显比声介质PSF能量低,在深层这种能量损耗更为强烈;吸收衰减效应改变了观测系统对地下的照明图样。进行了面向目标体的PSF分解和求逆,并将求得的逆算子直接作用于成像结果。盐丘模型测试结果表明,在盐丘周围,吸收衰减效应显著降低了成像分辨能力,精确的逆PSF能够有效提高反演成像结果的分辨率。