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《中国石油大学(华东)》 2016年
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横向各向同性介质声波与弹性波逆时偏移

郭成锋  
【摘要】:横向各向同性介质(transversely isotropic,TI)模型是地震勘探中应用最广泛的各向异性模型。近些年,以耦合伪声波方程为基础的TI介质各向异性声学近似逆时偏移(reverse time migration)发展迅速,但是,耦合伪声波方程存在数值计算不稳定、菱形横波干扰等问题。另一方面,虽然多波多分量地震资料处理技术快速发展,但是利用多分量地震资料开展的TI介质弹性逆时偏移尚处于探索研究阶段,有待进一步深入研究。为此,本文针对上述两个方面开展了TI介质声学近似逆时偏移以及弹性逆时偏移的研究。本文从横向各向同性(vertical transversely isotropic,VTI)介质的q P波和qSV波频散关系出发,对各种声学近似公式进行了归纳总结,给出了TI介质声学的近似假设及其推导过程,从计算精度、计算效率等方面对声学近似方程进行了对比分析。在理论推导方面,针对常用于纯P波逆时偏移的Harlan近似公式精度较低的问题,本文对Harlan近似公式进行了修正,在其非椭圆项前添加修正项从而提高大偏移距的近似精度。同时,本文将改进的Harlan近似公式从VTI介质扩展到倾斜横向各向同性(tilted transversely isotropic,TTI)介质,导出了TTI介质解耦纯P波波动方程,并以此为基础构建波场正、反向延拓算子,实现了基于解耦纯P波方程的TTI介质各向异性声学近似逆时偏移。在数值解法方面,由于解耦纯P波方程无法直接采用有限差分进行求解,而伪谱法的计算效率又相对较低,为此,本文发展了有限差分和伪谱法相结合的数值求解方法,提高了相应的计算效率。通过数值实验对基于解耦纯P波方程的TTI介质各向异性声学近似逆时偏移的稳定性、成像精度以及计算效率进行了分析讨论,对其可行性等方面进行了验证。在对各向同性介质弹性逆时偏移方法的拓展与延伸的基础上,本文提出了两种适用于多分量地震资料的TI介质弹性逆时偏移算法。第一种是基于极化矢量投影波场分离的各向异性弹性逆时偏移,该方法利用SVD低秩分解对空间域波场分离算子作低秩近似,减少空间域波场分离算子的存储量,提高波场分离的效率。针对该方法存在的PS波成像极性反转的问题,本文将各向同性弹性逆时偏移中的炮域极性校正方法引入到TI介质,实现了PS波成像极性校正。第二种方法是基于解耦延拓方程的各向异性弹性逆时偏移,该方法利用解耦延拓方程实现波场分离,得到分离后的矢量波场,利用矢量波场的标量积互相关成像条件进行成像,获取标量成像结果。利用简单平层模型、复杂模型对本文提出的两种各向异性弹性逆时偏移方法进行了测试,实验结果表明了所提方法的适应性和可行性。
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P631.4

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