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叠前逆时偏移及成像

陈聪  
【摘要】:在地震勘探领域中,地震偏移成像技术一直是一个研究热点和难题。近年来,随着勘探程度的日益提高,勘探目标日趋复杂,对偏移算法的计算效率和精度都提出了更高的要求。 传统的偏移方法都是按深度外推计算的,而且波动理论基于单程波方程。逆时偏移则是在时间轴上实现外推的,而且波动理论基于全波方程。由于使用全波方程,允许波沿各个方向传播,因此不受介质倾角限制,适用于速度任意变化的模型,可以处理介质的纵横向变速、棱柱波、回转波以及多次波等震相,从而使得垂直断面、盐丘空腔内幕等复杂构造成像效果均有显著提高,这是传统的单程波偏移方法难以做到的。逆时偏移主要包括波场延拓及成像噪音去除两个部分。 逆时波场的延拓是体现逆时偏移高精度特点的关键。本文详细推导了二维波动方程规则网格高阶差分下的波场延拓公式,并分析了稳定性、数值频散等问题。在前人的基础上研究了随机边界条件及存储问题,并对常规逆时偏移延拓过程进行修改。 成像条件能否提取正确成像值将直接影响最终成像的质量和精度。常规的互相关条件会在模型分界面以上产生强烈的低频噪音,影响界面上方的成像精度。本文分析了逆时偏移过程低频噪音的产生机制,介绍了一些去噪方法,并用拉普拉斯算子对相应模型进行处理,可以在保证双程波成像优势的基础上消除低频干扰,进一步提高成像精度。 本文首先介绍了偏移原理及传统偏移方法。其次,针对逆时偏移波场延拓和成像过程中每一个具体问题进行了推导和分析。最后,通过程序对相关模型实现了完整的叠前逆时偏移,对结果进行了去噪处理并与单程波方法进行了比较。结果表明:逆时偏移计算效率低存储量大,随机边界条件可以解决逆时偏移波场存储问题,是最适合逆时偏移的边界条件;双程波逆时偏移在反射界面上会产生的噪音,通过拉普拉斯算子可以很好地消除;与单程波方法相比较,逆时偏移有效突破了成像倾角的限制,对横纵向速度变化剧烈的复杂模型成像效果显著提高,具有良好的实际应用前景。


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