模拟叠前深度偏移成像的地震正演方法研究

作     者：吴涵 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：孙成禹

授予年度：2021年

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：广义卷积 散射层析 叠前深度偏移成像 无网格有限差分法 

摘      要：地震叠前深度偏移技术是目前油气勘探、开发、科研和生产中应用的关键技术。获取地震数据叠前深度偏移地震记录要经过地震炮记录采集或正演、常规处理和偏移归位处理,而地震正演与偏移成像技术在实际应用中仍存在计算量大,运行周期长等问题,且常规处理和偏移流程较为繁琐。为了在生产及研究中高效获取叠前深度偏移的理论成像结果,避免炮记录正演、常规处理和偏移等一系列繁琐的流程,本文发展了一种模拟叠前深度偏移成像的地震正演方法。该方法无需经过波场正演和偏移处理,直接使用震源信息、观测系统参数和射线路径信息构建点扩散算子,根据速度模型和反射率信息生成理论成像结果。该方法简单、高效,模拟精度高。利用该成像结果,可以快速检测观测系统存在的问题和地震数据的质量,为优化观测系统参数和评价成像质量提供参考,为地震解释提供佐证,能够满足采集、处理和储层解释等方面的研究需求。鉴于本文中模拟成像正演方法能够作为成像方法评价标准,结合当下勘探难度增加、要求提高,对复杂构造和保幅成像的需求提高的大背景,本文发展了基于无网格有限差分法的叠前逆时偏移方法以及最小二乘逆时偏移方法。基于无网格有限差分方法的偏移成像方法具有可以计算任意不规则形状的地下速度模型的重要特点,因此可以直接利用其对具有任意剧烈起伏地表的速度模型直接进行偏移成像,克服了复杂地表地区对地震勘探发展的制约。另外,在无网格与规则网格偏移成像方法的对比中可以看出,无网格有限差分方法能够以较少的离散单元更好地描述地下构造,尤其是弯曲界面以及高陡界面的形态,节省计算内存的同时为地震勘探提供更高精度的叠前深度偏移结果。此外,本文详细介绍了模拟成像正演方法的原理,并针对如何通过射线追踪快速构建成像算子进行了详尽的阐述。在成像算子分析中,可发现随着深度的增加,成像算子频谱带宽变窄,波长变长,表征的成像分辨率逐渐降低,符合实际规律。最后本文通过几个数值算例介绍了模拟叠前成像方法在评价成像质量、指导野外观测系统建立以及辅助深度域反演方法研究等方面的实际应用。验证了本文中方法的实用性和便捷性。