二维零偏移与共偏移距共反射面叠加研究

【摘要】：德国Karlsurhe大学Hubral教授于二十世纪九十年代提出的共反射面叠加方法属于宏速度模型无关的完全数据驱动模拟零偏移距剖面地震成像方法,是对动校正/叠加与倾角时差校正/叠加等常规模拟零偏移距剖面方法的扩展。该方法通过合并相邻的共中心点道集直接对叠前时间域反射同相轴进行处理,收集并更好地利用了叠前数据中属于深度域内共反射面的冗余信息,可大幅度提高地震叠加剖面信噪比和分辨率,是复杂地区地震资料处理技术的重要发展方向。 本文对二维零偏移距共反射面叠加与共偏移距共反射面叠加方法进行了仔细研究与分析,主要进行了以下几方面的工作： 1)从面到面传播矩阵和共反射点轨迹出发,分别采用旁轴射线理论及几何方法,推导了复杂非均匀介质条件下适用于任意弯曲反射段的二维零偏移距共反射面抛物线与双曲线走时近似公式。共反射面叠加通过两种假想特征波(法向入射点波与法向波)建立了深度域与时间域的联系。相对于常规叠加方法来说,零偏移距共反射面叠加使用全部叠前多次覆盖数据体,并不局限于特定的道集,因此有更多数量的地震道对叠加结果产生贡献。 2)对二维零偏移距共反射面叠加属性参数实用搜索策略进行了研究分析及改进,通过将黎曼球半径引入共反射面叠加参数搜索策略中,避免了出现数值问题；将相干阀值引入相干分析过程,大大提高了共反射面叠加属性参数搜索效率；对部分灵活多面体参数搜索优化算法进行了改进,在确保其精度的前提下,使得共反射面叠加优化算法计算效率更高。形成了一套面向对象的共反射面叠加属性实用搜索策略实现方法,能够对实际数据进行处理并更强有力、更灵活地控制叠加参数扫描范围。 3)针对实用搜索策略中法向入射点波曲率半径RNIP的计算容易导致不确定性问题的缺陷,建立一种面向对象的扩展零偏移距共反射面叠加参数搜索策略来克服这种局限性,并且尽可能保留了实用搜索策略的效率,从而使得共反射面叠加提供一个更完全及更具有物理意义上的零偏移距模拟剖面。 4)分别对共反射面叠加中的共中心点叠加孔径、零偏移距叠加孔径及共反射面超道集孔径问题进行了详细探讨,并给出了计算办法,为共反射面叠加的正确高效执行提供了保障。在共反射面叠加每个步骤中合理地应用合适的叠加孔径可以得到比较理想的共反射面叠加剖面。 5)将共反射面叠加理论引入共偏移距叠加中,根据旁轴射线理论推导了复杂非均匀介质条件下的五参数二维共偏移距共反射面抛物线与双曲线走时二阶近似公式。所推导的走时近似公式与实际反射响应比较结果证明共偏移距共反射面叠加算子在较大范围内与反射响应拟合得非常好,能够产生非常好的拥有高信噪比的叠加结果。 6)借鉴零偏移距共反射面叠加实现过程建立了共偏移距共反射面叠加处理流程,对同时进行的五参数搜索进行分解,在保证正确性的同时大量地节约了计算时间。共偏移距共反射面叠加可得到质量明显改善的共偏移距叠加剖面及五个运动学波场属性剖面,并能够处理大偏移距情况及具有处理转换波的潜力,这扩展了地震资料处理的思路,为将来复杂地区转换波地震资料处理开辟了一条新途径。 理论模型与实际资料试算表明,零偏移距与共偏移距共反射面叠加方法都是完全数据驱动且与宏速度模型无关的方法,零偏移距共反射面叠加能够适用于海洋及陆地地震资料数据处理,可提高数据覆盖次数与信噪比,显著改善模拟零偏移距剖面的成像质量,是一种非常有发展前景的地震成像方法；共偏移距共反射面叠加能够改善共偏移距叠加剖面质量,得到的角度值及波前曲率等波场属性参数为将来转换波处理提供了可能。