《深度域叠前逆时偏移成像技术及应用》共分为7章,第1章主要介绍各种逆时偏移技术的国内外应用现状和研究进展;第2章主要介绍各向同性介质中的逆时偏移基本原理及关键的应用问题;第3章对各向异性介质逆时偏移成像方法和应用情况进行了详细阐述;第4章主要介绍吸收衰减介质中的逆时偏移方法理论和应用的关键问题:第5章主要介绍弹性波逆时偏移成像理论和技术;第6章主要介绍zui小二乘逆时偏移成像技术;第7章是笔者对不同逆时偏移技术应用场景和影响因素的总结和归纳,以及对深度域成像领域发展趋势和展望。
地震勘探是目前油气资源发现过程中不可缺少的关键环节。我国的油气勘探目标复杂性和多样性很强。例如,塔里木盆地超深层勘探已经超过8000m,并从简单的缝洞储层演变为走滑断裂控制的油气富集规律;四川盆地及周边复杂山地资料的油气勘探开发都已成为21世纪以来的重点和难点。越复杂的地区就越需要深入研究和应用先进的地震勘探方法和技术,深度域叠前逆时偏移技术就是在这样的时代背景下快速发展和应用起来的。逆时偏移技术是以波动方程理论为基础的地震波偏移成像技术,反映了地震勘探从激发到接收的地震波传播过程,便于分析和应用于不同介质假设条件中的地震勘探工作。随着波动理论研究的深入和野外勘探难度的增加,该项技术受到越来越多的关注,地震波在不同介质中的传播规律与成像方法成为勘探地震学研究领域的重要课题。
传统地震学和地震勘探主要以地球介质具有完全弹性和各向同性的物理假设为基础,由于早期的地震勘探方位较窄、偏移成像方法简单,硬件设施又相对落后,难以考虑介质的其他特性,只需采用各向同性处理就能获得较好的效果。近年来,为了获得高品质的地震数据,宽频、宽方位、高密度采集技术得到了越来越广泛的应用,使地下介质的复杂性问题逐渐显露出来,采用各向同性的地震数据处理方法会导致地震成像质量降低和地震成像深度误差,迫切需要多类型复杂介质条件下的偏移成像方法提供支撑。另一方面,一些高精度的逆时偏移成像技术克服了偏移倾角的限制,引入了更多复杂的波场数据,必须要考虑各向异性、吸收衰减、横波干扰、采集脚印等因素的影响;同时,计算机的飞速发展使逆时偏移技术处理复杂介质的成像成为可能。因此,为了获得更精确的地下地质构造刻画,开展不同介质中深度域叠前逆时偏移成像方法研究是高精度地震成像技术的必然发展趋势。
在1983年多名科学家Baysal、Whitmore、McMechan几乎同时提出通过时间外推求解声波方程的地震波模拟和成像的思路,可以获得全倾角成像的能力。在此之前的研究主要集中于波动方程Kirchhorff积分解的形式和应用,在时间域的叠加剖面上进行Kirchhorff积分偏移是当时的主流技术。由于当时计算能力的限制,尽管也引入了单程波波动方程的研究,但应用成本较高、优势不明显。随着计算机技术的快速发展,到20世纪90年代采用PC集群的偏移成像技术得到飞速发展,涌现出很多成功应用实例。逆时偏移技术也逐渐被国际石油公司所采纳,i要应用于解决盐丘和盐下的成像问题。到21世纪初期逆时偏移成像技术逐步从叠后偏移方法发展到叠前偏移方法,张宇(2006)利用有限差分的方法完成叠前逆时偏移的技术研究和实际应用,推动了该项技术的快速发展。随后逆时偏移成像方法的研究受到广泛的关注,从各向同性介质到各向异性介质、从声波偏移到弹性波偏移、从弹性介质到非弹性介质、从偏移成像到反演成像等一系列逆时偏移方法得到飞速发展,并逐渐走向实用化。
目前在工业界应用最多的叠前深度偏移方法主要有基于射线理论的Kirchhoff积分法偏移和基于波动理论的逆时偏移两类方法。Kirchhorff积分法偏移将波动方程的高频渐近解与射线追踪理论紧密结合,通过地震波的旅行时和振幅的估计,获取地震波传播模拟的函数,可实现点对点的偏移成像,保持了高效性和灵活性,但由于射线追踪需要进行速度模型的平滑假设,导致Kirchhorff积分偏移方法在处理剧烈速度变化的能力不足:基于波动理论的逆时偏移方法采用全声波方程延拓震源和检波点波场,克服了偏移倾角限制,可以有效地考虑存在剧烈变化的地球介质物性特征,该技术具有相位准确、成像精度高、对介质速度横向变化和高陡倾角适应性强、甚至可以利用回转波、多次波成像等优点。但是也存在无法进行目标成像、灵活性不足、计算量大、资源消耗大等缺点。现阶段Kirchhorff偏移和逆时偏移已经成为地震勘探的主流成像技术,优势互补。
全书共分为7章,第1章主要介绍各种逆时偏移技术的国内外应用现状和研究进展;第2章主要介绍各向同性介质中的逆时偏移基本原理及关键的应用问题;第3章对各向异性介质逆时偏移成像方法和应用情况进行了详细阐述;第4章主要介绍吸收衰减介质中的逆时偏移方法理论和应用的关键问题:第5章主要介绍弹性波逆时偏移成像理论和技术;第6章主要介绍最小二乘逆时偏移成像技术;第7章是笔者对不同逆时偏移技术应用场景和影响因素的总结和归纳,以及对深度域成像领域发展趋势和展望。
1 绪论
1.1 地震成像技术的发展
1.2 深度偏移成像技术的发展历史
1.3 国内外的研究现状
2 逆时叠前深度偏移成像技术
2.1 逆时偏移基本原理
2.2 逆时偏移噪声的产生与压制
2.3 逆时偏移共成像点道集提取
2.4 逆时偏移并行策略及存储方案
2.5 模型测试及实际资料处理
3 各向异性介质中的逆时偏移技术
3.1 各向异性介质中的波动方程
3.2 经典各向异性介质逆时偏移算子
3.3 纯纵波各向异性介质逆时偏移算子
3.4 实际资料试处理
4 吸收衰减介质中的逆时偏移
4.1 吸收衰减介质中品质因子Q值估计
4.2 吸收衰减介质高精度正演模拟技术
4.3 吸收衰减介质Q-RTM偏移成像技术
4.4 应用实例
5 弹性波逆时偏移成像理论和技术
5.1 弹性波成像概述
5.2 弹性波波场传播方法
5.3 弹性波成像条件
5.4 弹性波逆时偏移实现
5.5 小结
6 最小二乘偏移成像技术
6.1 最小二乘偏移概述
6.2 最小二乘偏移方法原理
6.3 最小二乘逆时偏移技术
6.4 应用实例
7 结束语
7.1 逆时偏移技术应用的其他影响因素
7.2 逆时偏移技术的未来发展趋势
参考文献