面向复杂地质目标的地震采集观测系统优化方法及应用

采集观测系统优化设计是提高地震资料质量和降低采集成本的一个重要手段。提高复杂地质目标陡坡带阴影区的反射能量是目前观测系统优化设计的一个难点。为此,提出了一种面向复杂地质目标的地震采集观测系统优化方法。首先,在三维模型上利用菲涅耳带半径,对高斯束照明能量重新优化,提高正演模拟的精度,提取各目的层面元接收能量和逆向照明能量。其次,根据不同地质目标和地表障碍物情况采用三种方法对观测系统进行优化:(1)基于目的层面元接收能量均匀性的炮点自动加密;(2)基于目的层逆向照明能量的炮点加密范围优化;(3)基于地表障碍物范围和目的层能量均匀性双重约束的炮点优化。将该方法用于胜利探区BS和G94北两个区块,有效提升了地震资料成像精度。

VSP高斯射线束法叠加成像

叠加是地震数据处理的核心环节,可以有效地压制噪声提高信噪比。在VSP地震勘探中,常规的叠加方法在复杂构造中成像精度受到极大的限制。文中采用高斯射线束方法对复杂构造进行正演模拟,将得到的波场特征与实际资料波场特征进行对比,调整参数获得合适的速度场;在叠加过程中采用逆高斯的思想,对实际地震资料共炮集数据进行反射波场归位,得到共反射点道集数据,选择合适的面元尺寸进行叠加获得复杂构造的叠加波场特征。通过大量模型测试,VSP高斯束叠加方法可以有效地反演地下结构特征。应用该方法对M地区进行成像研究,结果表明该方法能够准确反演地下结构特征,为数据处理与解释提供依据。

剖面三维地质建模及高斯射线束正演

提出了一种利用二维地质剖面构建三维块状地质模型的方法。该方法以用户编辑的二维地质剖面为输入,寻找地质块体的拓扑关系,自动构建以地质块体为单元的块状三维地质模型。在三维块状模型的基础上,研究了三维高斯射线束正演方法。这是一种快速的地震记录合成方法,它将波动方程和射线理论紧密结合起来,通过运动学射线追踪获取射线轨迹,通过动力学追踪来获取中心射线附近的高频能量分布,因而既能反映波的运动学特征,又能表现波的动力学特点,并且具有运算速度快、精度高等优点。

高斯射线束正演与偏移

本文在介绍高斯射线束原理和正演的基础上,从叠后偏移开始分析了高斯射线束偏移的基本原理,并给出了优化的思路和具体的算法流程。高斯射线束是波动方程集中于射线附近的高频近似解,高斯射线束法将射线理论和波动方程方法紧密结合在一起,利用高斯束替代普通射线方法中的射线进行波场正演和延拓,既保持了射线方法的高效性和灵活性,又保留了波场的动力学特征,不仅克服了普通射线方法的一些缺点,而且由于无需两点试射,因而效率非常高。将高斯射线束法引入偏移,利用高斯射线束的性质,可以解决基尔霍夫方法的多值走时问题。模型试算表明,本文介绍的高斯射线束偏移方法能够充分利用高斯射线束的优势,既具有较高的效率又能够获得较好的成像效果。

弹性多波高斯束逆时偏移方法

近年来,我国部分老油区勘探开发难度日益增大,勘探目标逐渐转向裂缝油气藏和岩性油气藏等,研究弹性多波理论下的叠前深度偏移算法至关重要。根据高斯束偏移的高效性和逆时偏移的高精度,将弹性多波逆时偏移的实现思想应用于高斯束叠前深度偏移中,研究了一种弹性多波高斯束逆时偏移方法。在射线中心坐标系下,以二维弹性波KirchhoffHelmholtz积分为基础,根据多分量地震数据的矢量地震波场传播特征,利用弹性动力学高斯束表征的格林张量推导了弹性波波场正、反向延拓公式和相应的成像公式,并针对转换波的极性反转问题,提出了一种根据入射波入射角的正、负引入符号函数的校正方法。模型和实际资料试算结果验证了该方法的正确性和适用性。

基于子波重构的时—空域高斯束正演方法

近年来高斯波包法和频率域高斯束法均已广泛应用于地震波场模拟中,但高斯波包法只能模拟Gabor子波点源波场,频率域高斯束法虽能模拟任意点源波场,但需要频繁的傅里叶变换,计算效率较低。为此,将基于Gabor分解的子波重构技术应用于时—空域高斯束波场计算中,提出了一种可以模拟任意点源函数透射与反射波场的地震正演方法。采用子波重构技术可将任意震源函数分解为一系列可调制的且具有不同时间延迟的Gabor子波,而调制的Gabor子波波场在非均匀介质中可使用不同角度出射的时—空域高斯束向外传播,因此只需将不同角度、不同时间延迟的时—空域高斯束加权叠加就可得到地下或地表上任意一点记录的波场。光滑非均匀介质和层状模型的数值模拟结果表明:文中方法利用不同时间延迟的Gabor基函数重构震源子波,可模拟任意点源函数产生的地震波场,无需频繁的傅里叶变换,大大提高了计算效率,模拟精度可与有限差分法相比拟;文中方法具有局部的时—空域特性,计算时不需要波场的整体外推,避免了有限差分法中因差分代替微分所引起的数值噪声,可以较准确地描述地震波传播过程中的反射、透射和几何扩散等现象以及介质的非均匀性对波前相位的影响,可以较准确地刻画起伏地表对地震波走时和振幅的影响以及低幅度向斜形成的回转波等特殊波场现象。

二维高斯射线束地震模型

高斯射线束方法是将波动方程和射线理论相结合的一种地震正演模型方法。文中叙述了二维高斯射线束的基本理论及合成地震图的方法,并给出了若干地质模型的计算实例。二维弹性介质地震模型的高斯射线束方法能计算横向不均匀介质复杂地质构造的地震波场(包括P波、SH波和转换波),其特点是计算中无奇异区,运行速度快,与常规射线追踪法相当。用该方法计算的波场不仅能反映波的运动学特点,而且能反映波的高频动力学特点,计算结果可与有限差分法的计算结果相比。

斜井VSP高斯射线束正演方法

高斯射线束正演方法是一种将波动方程和射线理论相结合的方法,适用于复杂地质构造,与常规射线正演模拟方法相比,高斯射线束正演结果不仅包含了运动学变化信息,并且具有较合理的动力学变化特征,不存在盲区问题。文中针对理论和实际正、逆断层模型,开展了斜井VSP观测方式下的P波波场正演模拟,探讨了采用斜井VSP高斯射线束正演方法模拟波场的断层异常特征及其识别问题,结果表明该方法可有效解决因盲区造成的运动学信息不完整及波场振幅保真问题,其运算速度相比波动方程有限差分法提高了100倍以上。

深水崎岖海底区不同采集方向地震波照明能量分布特征研究

深水陆坡区水深急剧变化,峡谷纵横,水道复杂,形成了崎岖的海底地形地貌,严重影响到其下伏地层的地震成像,并造成地震剖面上构造形态的畸变。以南海北部白云深水区崎岖海底地貌为基础,利用高斯射线束正演模拟方法,对深水崎岖海底界面、深水崎岖海底下伏水平界面和浅水崎岖海底下伏水平界面等3个概念模型进行了地震波的激发照明与接收照明的能量分布特征研究,其结果可为深水崎岖海底地区地震采集设计提供指导。

基于Born散射理论的二维黏声介质高斯波束正演

Born散射理论可以通过省略高阶项实现针对一次散射波场的模拟.在这一理论的基础上,本文提出了一种针对二维黏声介质的一次散射波场高斯束Born正演方法.在该方法中,格林函数通过一系列不同初射方向的高斯波束累加获得,可以计算多至走时波场,保证了正演算法的计算精度.同时为了提高计算效率,正演方法使用了wavelet-bank方式合成局部平面波.区别于针对声波介质正演的wavelet-bank使用方法,文中将介质黏滞性信息融入了局部平面波的wavelet-bank合成方法中,以此实现针对黏声介质的快速一次散射波场模拟.两个模型的计算结果表明:本文提出的黏声介质高斯波束正演方法具有良好的计算精度以及较高的计算效率.

地面地震高斯射线束正演

高斯射线束正演方法是将射线理论和波动方程理论相结合的一种地震正演方法,充分利用了射线理论计算速度快、波动方程理论计算精度高的优点.通过高斯射线束表达式和编程实现地震记录合成的基础上,给出了水平地质模型的计算实例,并对比分析了高斯射线束法、普通射线法、波动方程法正演的特点.通过理论分析和实际地质模型可以得出:(1)高斯射线束正演方法效率高,计算速度快,在复杂模型中甚至超过普通射线法的计算速度;(2)高斯束法由于在断点处存在绕射能量,计算中不存在奇异区(阴影区、焦散区等);(3)高斯束法合成记录不仅反映地震波的运动学特点,而且反映波的高频动力学特点,计算结果可与波动方程法计算结果一致.

基于菲涅尔高斯束正演的观测系统优化方法及应用

基于正演模拟的观测系统优化是提高地震采集资料品质和降低采集成本的重要手段.在常规高斯射线束正演模拟理论的基础上,提出了基于菲涅尔带约束的高斯射线束(菲涅尔高斯束)正演模拟理论,相对于常规高斯射线束正演,菲涅尔高斯束在传播路径上由第一菲涅尔带约束,具有较小的有效半宽度,使得中心射线附近波场的走时和振幅计算更加准确.在中心射线终点处,提取目的层面元接收能量,建立能量均方差和平均能量分析函数,定量化分析评价不同观测系统下各目的层能量分布情况,预测后期偏移成像效果.基于目的层接收能量优化炮点加密方案,进而实现面向复杂地质目标的观测系统优化设计.该方法在胜利探区G94北区块应用,有效弥补了陡坡带上照明阴影区能量,改善了采集资料偏移成像效果.

基于高斯射线束的斜井VSP正演方法

为了解决常规射线正演方法缺少地震波动力学信息以及在复杂构造中产生盲区等问题,将高斯射线束方法应用于斜井VSP正演研究当中.高斯束是波动方程沿射线附近的高频近似解,依赖于波的传播路径.检波点处的能量是对检波器附近有效半宽度范围内射线能量的高斯加权.斜井VSP高斯束正演方法适用于不同地质构造模型,同时保持波场的相对振幅特征.高斯束正演模拟具有高频波场特征,可用于薄层分析和识别;比较逐段迭代正演方法,解决了复杂地质模型的盲区与动力学特征问题.应用斜井VSP高斯束正演方法对W地区进行波场正演,正演结果表明该方法可以有效分辨地震波场特征,为地震数据的处理与解释提供准确的依据.

黏弹介质VSP高斯射线正演模拟

为了研究黏弹介质中VSP地震勘探地震波的波场特征,在理论分析地震波在黏弹介质中传播特性的基础上,采用高斯射线束方法对黏弹介质VSP地震进行波场正演模拟.正演结果与各向同性介质及VTI介质VSP正演对比,体现了地震波在黏弹介质中传播的特点.同时VSP高斯束正演方法能够解决复杂构造正演盲区问题,其动力学特征更能反映黏弹介质对地震波传播的影响,计算速度又优于波动方程类正演方法,正演结果能有效分辨地震波场特征,为VSP数据处理与解释提供了借鉴.

三维井间地震高斯射线束正演

使用高斯射线束方法对三维井间地质模型进行波场正演,解决三维井间地震复杂构造波场识别问题.正演模拟时将每一个检波点与炮点拟合出一个接收平面,使得每一个检波点处的能量都由其接收平面上检波点的有效半宽度范围内所有射线能量高斯加权.高斯束正演具有地震波动力学特征且能够有效解决复杂构造盲区问题,同时保持波场的相对振幅特征,因而适用于不同地质构造模型.比较三维井间地震逐段迭代正演方法,高斯束正演克服了复杂地质模型的盲区与动力学特征问题;并且高斯束正演时反射点的分布范围广,大大提高了反射波成像精度.应用三维井间地震高斯束正演方法对X地区进行波场正演,结果表明该方法可以有效分辨波场特征,为进一步地震数据处理提供准确依据.

黏弹VTI介质井间地震高斯束波场正演数值模拟

为了研究黏弹VTI介质井间地震波的波场特征,理论分析地震波在黏弹VTI介质中传播特性的基础上,编程实现高斯射线束方法对黏弹VTI介质井间地震波场的正演模拟.为将黏弹VTI介质和完全弹性各向同性介质正演记录进行对比,将黏弹VTI介质的黏弹性参数和各向异性参数设定为零,得到完全弹性各向同性介质下的正演结果.两种介质正演结果对比显示的差异与地震波理论完全一致,证明了所研究的黏弹VTI介质井间地震高斯束正演数值模拟的正确性,为井间地震复杂介质地震波场研究提供了借鉴.

地震波场射线类正演模拟方法对比

射线类正演方法以其高效,灵活的特点,在复杂地区的勘探中发挥着非常重要的作用.常规射线正演方法只考虑地震波的运动学特征,精度较低,且对复杂构造适应性较差;高斯射线束正演方法作为常规射线正演方法的一种改进,同时考虑地震波的运动学和动力学特征,且无需两点射线追踪,兼具计算效率和精度;菲涅尔束正演模拟进一步从波动理论角度对高斯射线束的有效半宽度进行了限制,改进了波场模拟的精度和稳定性.对三种射线类正演模拟方法进行理论解剖和分析,在高斯射线束正演方法的基础上,用第一菲涅尔带半径约束高斯束束宽实现了菲涅尔束正演算法.基于理论模型和实际模型,对三种射线类正演方法和波动方程有限差分法进行对比分析,结果表明高斯射线束正演方法具有较高的计算精度;菲涅尔束正演方法更加稳定,精度更高,更接近于波动方程有限差分方法.高斯射线束和菲涅尔束均具有较高的计算效率,适合于对波场模拟精度不高但对运算效率有较高要求的应用环境.

三维自适应斜井井间地震高斯束正演数值模拟

井间地震勘探中多为斜井或水平井,传统的射线追踪及波动方程正演方法在面对实际井间地震勘探问题时其计算精度和效率均不能满足要求.高斯射线束方法综合了射线追踪法和波动方程法的优点,不仅消除了波场的奇异性区域且有效地反映了地震波场能量的变化特征.三维斜井井间地震勘探时,应用高斯束法合成地震记录过程中存在检波点不共面的问题,此时构建一个合适的检波点平面进行高斯束合成地震记录就比较困难.基于此,本文提出一种基于炮点与检波点相对位置关系的自适应构建检波点平面的方法来解决三维斜井井间地震非共面检波点高斯束合成地震记录问题.首先介绍了检波点平面自适应构建的原理和三维井间地震高斯束合成地震记录的方法,最后,不同地震地质模型及实际资料试算的结果均验证了该方法可以很好的保留波场特征且波场分离效果良好,能够有效解决三维非共面斜井及复杂构造的井间地震正演问题,为后续的井间地震数据处理提供了准确依据.

基于三角网格模型剖分的高斯束正演数值模拟

高斯束射线追踪方法克服了渐近射线法在复杂焦散区等非正则区域无法传播的困难,无需考虑两点射线追踪,使得适用于更加复杂的地质模型.本文将三角网格模型剖分方法与高斯束方法相结合,推导了射线方程的解析解,实现了三角网格剖分的复杂构造高斯束正演数值模拟.模型试算表明,该方法具有波动方程法正演模拟的计算精度以及射线类正演模拟的计算效率,同时可将复杂构造波场传播问题转化成三角网格内部常慢度梯度模型射线追踪,为复杂构造波场正演模拟提供新思路.