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波动方程真振幅偏移成像方法研究

夏凡  
【摘要】: 反射地震学是以观测的地球物理场数据研究地下地质构造、反演地下岩石物性参数为主要目标,进而分析地球内部地质演化历史的一门探测性科学。地震偏移成像技术作为反射地震的关键性技术,在地震勘探理论研究和实际应用中具有重要地位,已从最初的单一构造成像演化成为包括构造成像、速度估计和地震属性分析组成的综合体系。 建立在地震波动理论基础上的叠前深度偏移成像技术已广泛应用于复杂地质构造成像领域。随着能源工业对地震勘探要求的不断提高,利用地震数据偏移成像振幅信息为AVO-AVA分析提供可靠的岩性参数和储层信息已成为地震勘探技术发展的必然趋势。基于单程波动方程的真振幅叠前深度偏移成像理论和方法研究是地震波成像领域的前瞻性课题,已逐步成为地球物理学者和勘探工业界关注的重点和焦点。 论文基于单程波动方程叠前深度偏移成像理论体系,从“单程波动方程的物理意义研究”、“单程波动方程真振幅偏移成像理论与方法研究”和“单程波动方程真振幅偏移成像方法实践”三个部分进行系统研究,提出具有理论和实用价值的波动方程真振幅偏移成像方法。 单程波动方程的物理意义研究为波动方程真振幅偏移成像理论与方法研究奠定理论基础。论文详细论述推导地下复杂介质中描述动力学特征的单程波动方程的近似过程,揭示单程波动方程中各项的物理意义及其振幅保真特性,并通过理论推导指出基于拟微分算子理论的标量波场分裂方法与基于摄动散射理论的标量波场分裂方法之间的相互等价性。 单程波动方程真振幅偏移成像理论研究由“真振幅”偏移成像概念的诠释、真振幅单程波场延拓方法、真振幅单程波场反射系数成像条件和真振幅单程波动方程叠前深度偏移成像方法四个部分组成。 论文从地震波在实际介质传播过程中介质对振幅作用的角度,对“真振幅”偏移成像概念进行诠释;提出由适应波前球面扩散原理的单程波场延拓方法和满足界面能量守恒的单程波场延拓方法构成的真振幅单程波场延拓方法;根据反射系数定义提出适用于单炮波动方程真振幅叠前深度偏移情形的基于Claerbout成像原理的空间域成像方法以及适用于共炮集数据波动方程真振幅叠前深度偏移情形的基于局部角度变换原理的角度域成像方法。在此研究基础上,提出适用于水平层状介质或横向速度缓慢变化介质的频率—波数域真振幅单程波动方程叠前深度偏移方法。针对地下介质速度横向变化情况,提出稳定的Fourier有限差分单程波场延拓方法解决成像稳定性问题,通过阐述两类真振幅单程波场延拓策略,提出适用于速度横向变化介质的频率—空间域真振幅单程波动方程叠前深度偏移方法。 理论模型数据和实际地震数据试算结果进一步证明了论文波动方程真振幅偏移成像理论和实用算法的正确性。


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