基于高频近似波传播的实用化保真RTM成像方法

从线性化反演成像的正问题出发,讨论了体散射和面散射模式下散射波场的表达、线性化及其高频近似表征。在Bayes框架下,进一步讨论了高频近似的线性化体散射模式(ray+Born近似)以及高频近似的线性化面散射模式(ray+Kirchhoff近似)下反演成像公式及其波动方程的实现。将逆散射成像公式中波场隐式分解思想融入到ray+Kirchhoff近似下波动方程反演成像公式中,得到了改进的基于反射模式的真振幅逆时偏移(RTM)成像条件。给出的改进成像条件能够在成像过程中自动保真地消除RTM成像过程中的低波数噪声,同时,该成像条件输出的成像结果与ray+Kirchhoff近似下反演结果具有一致性。此外,还简单讨论了基于给出的成像条件的角度反射系数输出、高效稳健角度域照明补偿方法以及阻抗扰动成像方法。

一种基于正则化策略的稳定衰减补偿逆时偏移

地下介质通常具有黏滞性,地震波在地下介质的传播过程中将不可避免地伴随着振幅衰减和速度频散,进而影响地震成像的准确性和分辨率.基于黏滞介质的衰减补偿逆时偏移能沿地震波的传播路径恢复其所经历的振幅衰减和相位畸变,有效提升成像效果.然而,由于地层对地震波的吸收衰减效应呈指数变化,衰减补偿过程中高低频分量的非同步增长易导致补偿算法数值不稳定.为此,本文提出了一种基于正则化策略的稳定衰减补偿逆时偏移方法.该方法基于解耦的常Q分数阶拉普拉斯算子黏滞声波方程描述地震波在地下介质中的传播效应,将振幅正则化因子引入该方程的时间-波数域的解析解中,以确保在补偿过程中地震波场能稳定延拓.二维、三维合成数据以及实际资料的偏移算例均证实了该方法的可行性和有效性,所提出的方法能有效地处理衰减补偿中的不稳定问题,明显提升地震资料的偏移成像质量.

基于源波场照明的逆时偏移振幅补偿方法

逆时偏移作为一种先进的地震成像方法,能够适应横向变速和高陡倾角等复杂地质构造成像。但在对逆掩断层等复杂地质构造进行逆时偏移成像时,由于断层对地震波场的屏蔽效应,导致其下盘地质构造成像振幅很弱。一般采用单炮源波场照明除互相关成像来对深层构造弱振幅成像进行补偿,这种单炮源波场照明补偿方法虽然简单,但在地质构造特别复杂时会导致波场照明空间变化剧烈,从而影响成像振幅的补偿效果,加重了背景假像和噪音。为了克服这一问题,提出均炮源波场照明补偿方法,即用均炮源波场照明除互相关成像来进行弱振幅补偿,均炮源波场照明是指利用某一炮附近邻域内所有单炮源波场照明的均值来代替该炮源波场照明。对于复杂构造,由于均炮源波场照明空间变化较平缓,在进行逆时偏移成像振幅补偿时,背景假像和噪音也能得到很好的压制。根据实际地质构造设计了一个逆掩断层理论模型来验证均炮源波场照明振幅补偿的效果,并和单炮源波场照明振幅补偿进行了对比。

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补偿算子.通过波场的边界积分表达式,进一步将照明补偿算子利用外推波场进行表达,避免了照明补偿算子中高频格林函数的显式计算,以此构造出高效的照明补偿成像算法.合成数据和实际数据的数值实验结果验证了本文提出方法的正确性.

炮—检点双向照明补偿逆时移偏移

在分析炮点及接收点照明度的基础上,利用双程波照明补偿对逆时偏移中的单炮成像结果进行照明补偿,不仅克服了单程波方程只对炮点进行照明分析产生的照明不足的问题,而且能有效地补偿因速度剧变造成的振幅畸变。通过理论模型计算和在阿姆河右岸地区地震资料的应用,证明该偏移方法对速度剧烈变化造成的成像振幅畸变具有较好的校正作用,适用于该区"三膏两盐"(从上往下地层依次为上石膏层、上盐岩层、中石膏层、中盐岩层、下石膏层、下盐岩层,俗称"三膏两盐")结构造成的下伏碳酸盐岩成像振幅畸变地层的成像,提高了阿姆河右岸地震资料的成像处理质量。

逆时偏移双向照明波场分离成像条件

通过对波场分离互相关成像条件与炮-检点双向照明互相关成像条件进行研究,将两种方法在噪声消除和补偿成像振幅畸变方面的优势进行结合,提高成像分辨率,改进现有成像条件。其主要步骤是将震源和检波点波场分离成它们的单程波传播分量,采用双向照明补偿互相关成像条件对需要的波场进行成像。通过对模型试算,验证了笔者提出的成像条件能有效的压制噪音,补偿成像振幅。