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基于解析时间波场外推与波场分解的逆时偏移方法研究

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地球物理学报 2015年第8期58卷 2886-2895页

作者：胡江涛王华忠同济大学海洋与地球科学学院波现象与反演成像研究组上海200092

双程波方程逆时深度偏移是复杂介质高精度成像的有效技术,但其结果中通常包含成像方法引起的噪音和假象,一般的滤波方法会破坏成像剖面上的振幅,其中的假象也会给后续地质解释带来困扰.将波场进行方向分解然后实现入射波与反射波的相关... 详细信息

双程波方程逆时深度偏移是复杂介质高精度成像的有效技术,但其结果中通常包含成像方法引起的噪音和假象,一般的滤波方法会破坏成像剖面上的振幅,其中的假象也会给后续地质解释带来困扰.将波场进行方向分解然后实现入射波与反射波的相关成像能够有效地消除这类成像噪音,并提高逆时偏移成像质量.波传播方向的分解通常在频率波数域实现,它会占用大量的存储和计算资源,不便于在沿时间外推的逆时深度偏移中应用.本文提出解析时间波场外推方法,可以在时间外推的每个时间片上实现波传播方向的显式分解,逆时深度偏移中利用分解后的炮检波场进行对应的相关运算,实现成像噪音和成像信号的分离.在模型和实际数据上的测试表明,相比于常规互相关逆时偏移成像结果,本文方法能够有效地消除低频成像噪音和特殊地质构造导致的成像假象.

关键词：解析时间波场外推波场分解噪音消除逆时深度偏移

基于CLG光学流和波场分解的逆时偏移角度道集提取方法研究

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地球物理学报 2021年第4期64卷 1375-1388页

作者：吴成梁王华忠冯波盛燊同济大学海洋与地球科学学院波现象与智能反演成像研究组上海200092

角度域共成像点道集是衔接叠前地震数据与储层特征的重要桥梁,对地震偏移成像与储层描述具有重要意义.与克希霍夫偏移和单向波动方程偏移相比,逆时偏移是复杂地区最精确的成像方法.高效稳健地生成逆时偏移角度道集目前仍然是一个挑战.... 详细信息

角度域共成像点道集是衔接叠前地震数据与储层特征的重要桥梁,对地震偏移成像与储层描述具有重要意义.与克希霍夫偏移和单向波动方程偏移相比,逆时偏移是复杂地区最精确的成像方法.高效稳健地生成逆时偏移角度道集目前仍然是一个挑战.本文主要讨论如何采用光学流方法高效、高质量地提取角度道集.在逆时偏移波场外推过程中,光学流方法可以估计波场传播方向.其中Lucas-Kanade(LK)和Horn-Schunck(HS)方法是光学流方法中两种典型的方法.LK光学流方法是一种局部方法,该方法依赖于局部点的梯度值,但是容易出现奇异现象,HS光学流方法属于全局方法,波场方向估计依赖于整个波场,易受噪声影响,对异常值比较敏感,导致整体波场方向计算精度不高.本文提出采用局部和整体结合(Combining Local and Global,CLG)的光学流方法估计波场传播方向.该方法可以有效地提高波场方向的精度,并且简单高效,便于并行处理.对比HS光学流方法,CLG光学流方法几乎不增加额外的计算量.另外,为了弱化光学流方法无法处理波前重叠问题,本文利用解析波场和方向滤波对波场进行方向分解,仅需波场的空间傅里叶变换即可实现任意波场方向分解,将分解后的波场分别估计波场反向,提取成像结果.进一步地,在估计反射张角和方位角时,本文提出有效的归一化方法和改进的最小二乘除法,提高角度估计的精度和稳定性.最后,理论和实际资料例证了本文提出方法的有效性.

关键词：逆时偏移角度道集光学流波场分解波场方向角度估计

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VTI介质弹性波波场分解的空间域算法

石油地球物理勘探 2013年第4期48卷 567-575,676+501-502页

作者：郭鹏何兵寿沈骥千中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 江苏煤炭地质物测队江苏南京210046

本文在波数域波场分解方法的基础上,研究了VTI介质中弹性波波场准纵波、准横波分解的空间域算法。通过求解克里斯托弗尔方程,得到准纵波与准横波的偏振方向及波数域波场分解算子,对其进行反傅里叶变换得到空间域波场分解算子;由空间域... 详细信息

本文在波数域波场分解方法的基础上,研究了VTI介质中弹性波波场准纵波、准横波分解的空间域算法。通过求解克里斯托弗尔方程,得到准纵波与准横波的偏振方向及波数域波场分解算子,对其进行反傅里叶变换得到空间域波场分解算子;由空间域波场分解算子与原始波场的褶积即可得到对应不同波型的具有多分量特征的波场分解结果。由于在不同空间位置处采用不同的分解算子,故本文算法能适应各向异性参数随空间位置变化的情况。分别采用均匀VTI介质模型、层状VTI介质模型和Sigbee2A VTI模型进行了模拟试算,模拟结果验证了算法的有效性。

关键词： VTI介质多分量空间域波场分解克里斯托弗尔方程

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多分量地震波波场分解研究

地球物理学报 2004年第3期47卷 504-508页

作者：胡天跃张广娟赵伟温书亮北京大学地球与空间科学学院北京100871 石油大学资源与信息学院北京102200 中国地质大学地球物理与信息技术学院北京100083

提出了一种有效的多分量地震波波场分解方法 ,该方法假设在相邻道集波场的振幅、相位变化不大的情况下 ,根据纵波和转换波在传播中相对于不同的极化矢量和慢度得到的垂向和水平向分量 ,在最小方差约束下从多分量输入数据中获取纵波和转... 详细信息

提出了一种有效的多分量地震波波场分解方法 ,该方法假设在相邻道集波场的振幅、相位变化不大的情况下 ,根据纵波和转换波在传播中相对于不同的极化矢量和慢度得到的垂向和水平向分量 ,在最小方差约束下从多分量输入数据中获取纵波和转换波的偏振方向和振幅并重构纵波和转换波 ,从而分离纵波和转换波 .这种方法精度较高 ,不仅能有效分解一次反射波的多分量波场 ,多次反射的纵波和转换波也能被恰当地分解 .该方法不需要输入地层速度等参数信息 ,减少了人为误差的影响 .通过对合成资料的处理。

关键词：地震波转换波波场分解极化滤波

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波场分解算法与逆时偏移角道集

石油物探 2018年第4期57卷 555-569页

作者：王美霞张晓慧张钋唐冰徐昇 Statoil Gulf Services Houston 77042 前斯塔托尔北京技术服务有限公司北京100022

逆时偏移生成的角度域共成像点道集(ADCIGs)有利于提高成像质量,可用于偏移速度分析和AVA/AVO研究等。使用Poynting矢量估计波传播方向可以快速生成角道集,但当模型和波场比较复杂时,不同方向传播的波场分量相互重叠,无法准确计算波的... 详细信息

逆时偏移生成的角度域共成像点道集(ADCIGs)有利于提高成像质量,可用于偏移速度分析和AVA/AVO研究等。使用Poynting矢量估计波传播方向可以快速生成角道集,但当模型和波场比较复杂时,不同方向传播的波场分量相互重叠,无法准确计算波的传播方向。波场分解可以提高Poynting矢量的准确性。为此,研究了波场分解算法,在计算Poynting矢量之前先将波场分解成不同方向传播的分量,用于生成角道集。为解决传统的傅里叶变换在频率-波数域进行波场分解时计算量大的问题,对波场分解算法进行了优化,并提出了SSE(单指令多数据流扩展)向量化和多线程并行计算实现算法,从而提高了计算效率。理论和数值计算结果表明:使用波场分解可以显著提高逆时偏移角道集的质量,此优化算法能够得到与传统方法一致的结果并且提高了计算效率。二维Sigsbee2A模型和三维SEAM TTI模型的数值计算也证明了该算法用于生成高质量角道集和逆时偏移图像的有效性和稳定性。优化后的波场分解算法并不局限于上、下行波分解,可容易地拓展到其它方向的波场分解,也可应用于最小二乘偏移和全波形反演,以消除成像噪声,提高成像质量。

关键词：波场分解 Poynting矢量角道集希尔伯特变换逆时偏移计算效率并行计算

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基于复数域波场分解的保幅逆时偏移成像方法

石油物探 2019年第2期58卷 237-244页

作者：李博刘志成李小爱许璐中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院江苏南京211103 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司新疆乌鲁木齐830011

逆时偏移(RTM)采用双程波方程与相关成像条件会产生低频成像噪声,通过叠后Laplace滤波可以压制低频成像噪声,但会损失有效的低频成像信息,在实际资料处理中表现为低频高陡断面波成像受到严重影响。反射角道集切除的方法理论上能有效压... 详细信息

逆时偏移(RTM)采用双程波方程与相关成像条件会产生低频成像噪声,通过叠后Laplace滤波可以压制低频成像噪声,但会损失有效的低频成像信息,在实际资料处理中表现为低频高陡断面波成像受到严重影响。反射角道集切除的方法理论上能有效压制低频噪声,但不能保证低频信号不受损失,而且需要进行逆时偏移角度道集的提取,计算成本和周期大幅增加,同时传播角度的精度对成像效果影响较大,低频噪声残留问题突出。为此,提出一种基于复数域波场(或复数波场)分解的保幅成像方法,通过复数波场运算实现上下行波和左右行波的分解和成像,理论上能够避免低频噪声的产生。针对复数域波场分解在实现过程中需要进行高维希尔伯特变换、计算量和存储量成倍增加的问题,采用复数波场空间域褶积的方法避免了高维傅里叶变换与反变换的运算,在GPU上实现了高效成像,效果与效率得到兼顾。模型和实际数据的应用结果表明,该方法能够在计算量和存储量增加不超过20%的条件下,实现波场分解与逆时偏移,成像剖面保幅性高,噪声剖面无有效反射同相轴,低频高陡构造的成像效果优于传统的RTM成像方法,对于深部断层成像和落实有利圈闭具有实用价值。

关键词：逆时偏移低频噪声波场分解复数域波场保幅成像希尔伯特变换 GPU

基于解耦传播的波场分解方法在VTI介质弹性波逆时偏移中的应用

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吉林大学学报（地球科学版） 2018年第3期48卷 909-921页

作者：周进举王德利李博文李强王睿吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

由于弹性波逆时偏移更符合实际情况,而且转换波的成像结果有更高的分辨率,因此弹性波逆时偏移越来越受到重视。然而,弹性波逆时偏移需要多波多分量数据,为了减少成像结果中的串扰假象,在逆时偏移过程中进行P波和S波分解就变得非常必要... 详细信息

由于弹性波逆时偏移更符合实际情况,而且转换波的成像结果有更高的分辨率,因此弹性波逆时偏移越来越受到重视。然而,弹性波逆时偏移需要多波多分量数据,为了减少成像结果中的串扰假象,在逆时偏移过程中进行P波和S波分解就变得非常必要。结合基于向量的激发振幅成像条件,我们把基于解耦传播的波场分解方法应用到弹性波逆时偏移中,并对比了其在各向同性介质和横向各向同性(VTI)介质中的应用效果。结果说明,该方法可以在各向同性介质中完全分解P波和S波,并保留波场的向量信息。虽然在VTI介质中有较小的分解残余,但是该分解残余不会在逆时偏移结果中产生明显的串扰;因此,这种波场分解方法可以应用于各向同性介质和VTI介质弹性波逆时偏移。该方法是在时间空间域实现的,可以在波场传播过程中直接对P波和S波进行分离,应用方便,计算效率高。与利用Helmholtz分解的弹性波逆时偏移相比,该方法避免了在PS波成像结果中的极性反转问题。在复杂Hess VTI模型的逆时偏移结果中,高速岩体和断层的成像清晰,甚至是两个低速薄夹层也能较好成像;这说明该方法对复杂介质具有较好的适应性。PS波成像结果中的各向异性体成像清晰,说明各向异性介质弹性波逆时偏移可以对传统逆时偏移不能很好成像的构造进行成像。

关键词：叠前弹性波逆时偏移波场分解解耦传播 VTI介质

基于黏弹性边界的P波斜入射波场分解方法精度比较

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地震工程与工程振动 2020年第2期40卷 177-186页

作者：张梁朱海涛梁建文巴振宁天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

黏弹性人工边界以其概念清晰,稳定性高,精度良好的优点,在地下结构抗震的研究中已经得到了较为广泛的应用。在使用黏弹性边界进行地震动的输入时,需要把地震波转化为模型网格节点上的等效节点力,这个过程就要涉及到波场分解的问题。波... 详细信息

黏弹性人工边界以其概念清晰,稳定性高,精度良好的优点,在地下结构抗震的研究中已经得到了较为广泛的应用。在使用黏弹性边界进行地震动的输入时,需要把地震波转化为模型网格节点上的等效节点力,这个过程就要涉及到波场分解的问题。波场分解的方式可以不同,但不同的波场分解方式会得出精度不同的计算结果,而学界目前尚未就此达成一致。本文在前人研究的基础上,总结了3种地震波斜入射的波场分解方法,编制了相应的Python脚本来实现黏弹性边界和等效节点力的批量施加,并且以不同角度的地震波斜入射为例在同一有限元模型中计算以进行比较研究。结果表明计算精度与波场分解的方式密切相关:在模型边界上考虑的自由场波动叠加越完整,计算结果越精确。

关键词：黏弹性边界地震波斜入射波场分解 Abaqus Python

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逆时偏移波场分解成像条件研究及应用

地球物理学进展 2019年第4期34卷 1541-1547页

作者：许璐张永生李博刘定进王小青中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院南京211103 中国石化西北油田分公司研究院乌鲁木齐830011

逆时偏移是处理复杂高陡构造成像的一种有效技术.然而,互相关成像条件会在成像过程中产生低波数、强振幅的偏移噪声,降低成像精度.实际数据应用结果表明,叠后滤波方法虽然高效但会损失成像剖面中的低波数信息,影响着高陡断裂构造的成像... 详细信息

逆时偏移是处理复杂高陡构造成像的一种有效技术.然而,互相关成像条件会在成像过程中产生低波数、强振幅的偏移噪声,降低成像精度.实际数据应用结果表明,叠后滤波方法虽然高效但会损失成像剖面中的低波数信息,影响着高陡断裂构造的成像质量.常规基于波场分解的逆时偏移方法可在消除偏移噪声的同时保持数据频带不受损失,但对存储及计算有较高要求,不能满足实际海量数据的生产应用.为了兼顾效率与效果,本文在分析了常规波场分解逆时偏移方法的基础上,在成像过程中采用基于解析波场隐式分解的逆时偏移成像条件,高效地实现了时间-空间域波场的隐式分解,提高波场分解效率的同时显著改善了成像质量.理论模型测试和实际数据应用验证了方法的正确性和有效性.

关键词：逆时偏移偏移噪声低频信息波场分解