双程声波方程逆时深度偏移

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声波和弹性波叠后逆时深度偏移_陈可洋

( 上接第 21页 )
( a) 弹性波垂直分量自激自收剖面; ( b ) 弹性波水平分量自激自收剖面; ( c) 垂直分量逆时深度偏移剖面; ( d) 水平分量逆时深度偏移剖面。图 3 弹性波自激自收剖面及其逆时深度偏移剖面
应用于复杂地质结构、岩性、物性 (如泊松比有变化情形 )等的深度偏移成像。
4 R istow D, R hl T Fourier fin ite- difference m ig ra tion[ J]
G eophysics, 1994, 59( 12): 1882- 1890 5 陈可洋基于高阶有限差分的波动方程叠前逆时偏移方
法 [ J] 石油物探, 2009, 48( 5): 475- 478 6 陈可洋, 杨微, 吴清岭, 等几种地震波叠后深度偏移方
参考文献
图 11 老 1斜 6- 4井压裂施工
6结论
( 1) 总口、老新等地区压裂施工受断层多, 微裂缝发育, 压裂过程中液体效率低, 易出现砂堵等因素的影响, 具有砂泥互层特征, 层间应力差较小, 压裂施工过程中易出现缝高失控现象, 降低缝内净压, 限制了裂缝的横向延伸, 影响压裂的成功率及有效率。
1 汝友林裂缝性低渗透砂岩油藏压裂工艺优化 [ J] 科技咨询导报, 2007, 16
2 杨宇, 康毅力, 郭春华, 等裂缝性地层测试压裂分析在川西须家河组的应用 [ J] 石油钻探技术, 2006, 34( 6), 57- 60
3 刘成, 刘雄飞, 安耀清, 等低渗透裂缝性泥砂岩储层试油技术 [ J] 吐哈油气, 2001, 2
水平界面, 这两种方程的端点绕射波实现了完全收敛, 展现出较好的成像效果。然而, 在用椭圆圈画出的倾斜界面区域, 由声波方程逆时成像实现的倾斜断面虽然成像准确, 其能量仍较强, 但在断点周围存在着部分偏移噪音, 干扰了有效波场。而采用弹性波动方程后, 其垂直分量实现了倾斜断面波场的准确归位, 虽然其能量相对较弱, 但断点处的偏移噪音有了较大程度的压制。另外, 分析其水平分量剖面可知, 倾斜截面同向轴能量很强, 进一步突显出倾斜断面的准确位置, 此外, 还显示出垂直断面端点的准确位置。分析产生这种差异的原因, 弹性波方程凭借多分量信息, 在其联合逆时传播过程中, 多分量波场相互作用, 尤其是在逆时传播过程中不断发生的波形和能量转换 (纵横波相互转化 ), 从而较大程度地削弱了次生干扰, 从而提高了剖面的成像质量, 因此多分量成像要优于声波成像。

声波方程逆时偏移中的无分裂PML吸收边界条件

ｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｓ，ｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｓｉｎａｄｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｍｏｒｙａｎｄｅｘｔｒａｃｏｍｐｕｔｉｎｇｉｎｅｄｇｅａｎｄａｎｇｌｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｗｏ — ｗａｙａｃｏｕｓｔｉｃｗａｖｅｅｑｕａｔｉｏｎ，ＰＭＬａｂｓｏｒｂｉｎｇｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉ —
ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）的并行实现。
关键词：逆时偏移；吸收边界条件；无分裂完全匹配层；计算效率
中图分类号：Ｐ６３１．５
文献标识码：Ａ
收稿日期：２０１５－０５ —１２
ＮｏｎｓｐｌｉｔｔｉｎｇＰＭＬＡｂｓｏｒｂｉｎｇＢｏｕｎｄａｒｙＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎＲｅｖｅｒｓｅ。・ｔｉｍｅＭｉｇｒａｔｉｏｎｏｆＡｃｏｕｓｔｉｃＷａｖｅｓ
摘要：逆时偏移是当前地震资料处理的前沿技术，吸收边界条件是逆时偏移技术的重要组成部分。目前，
业界常用的基于波场分裂思路的完全匹配层ＰＭＬ（ＰｅｒｆｅｃｔｌｙＭａｔｃｈｅｄＬａｙｅｒ）吸收边界条件在改善边界吸收
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２ —７９４０．２０１５．０５．００３

逆时偏移

Hemon, C., 1978 Whitmore，1983；McMechan， 1983；Baysal等，1983；Loewenthal等，1983
逆时偏移技术原理、算法及应用
• 国际上，借助CPU实现的三维逆时偏移需要数千个CPU核，使得我国大部分勘探单位望尘莫及。不仅如此，由于规模化实验困难，国内研发三维叠前逆时偏移、前全波形反演、三维波动方程消除多次波曾经长期不能工业化，使得国际大型地球物理服务公司得以对我国技术封锁，成为提高地震数据定量描述能力的主要技术瓶颈。
速度模型
逆时偏移技术原理、算法及应用
“海量数据高端成像技术”
• 塔里木盆地在8000米深，仍存在液态烃；今年五月，华北油田在霸县凹陷雾迷山组6067米碳酸盐岩潜山，打出了油气当量日产1300吨的探井； • 勘探深度不断加深，造成了勘探面积不断增加，地震数据量呈几何级数增加,中石油中亚滨里海盐下勘探区数据达到1.4T，川东北一个勘探区块达到7个TB。 • 开发区高密度地震同样面临海量数据量问题。大庆油田、胜利油田和准噶尔油田分别采集了15TB、 15TB 和5TB的高密度资料。 • 成像处理方法购买、运行、维护、配套成本大大增加，研发和推广十分困难， “海量地震数据成像处理技术”长期受制于国外
逆时偏移技术原理、算法及应用
图形处理器（GPU）超算为高精度地震成像处理技术带来新的机会（加速5-10倍）优势：多核小粒度大规模并行计算，速度快，显存与GPU带宽大限制：缓存小、内存小、PCIE(显卡与CPU）数据交换带宽有限，编程难度较大
•GPU的全称是图形处理器(Graphic Processing Unit)，是NVIDIA公司推出的一款用于计算机显示的设备，俗称“显卡”。 2007年

声波方程逆时偏移中的无分裂PML吸收边界条件

声波方程逆时偏移中的无分裂PML吸收边界条件王鹏飞;何兵寿【摘要】逆时偏移是当前地震资料处理的前沿技术,吸收边界条件是逆时偏移技术的重要组成部分.目前,业界常用的基于波场分裂思路的完全匹配层PML(Perfectly Matched Layer)吸收边界条件在改善边界吸收效果和改进偏移成像质量方面发挥了巨大作用,但这种方法需要在边界处为分裂后的各个分量开辟额外的内存空间,且需要分边角处理,增加了逆时偏移技术的内存负担和计算开销.为了减少内存负担和提高计算效率,首先从双程声波方程出发,推导了声波方程的无分裂PML吸收边界条件,然后给出该边界条件下波动方程逆时延拓的数值实现过程.理论分析和模型实验结果得到:无分裂PML边界条件具有与分裂算法相同的边界吸收效果,并且基于无分裂PML的逆时偏移算法效率更高,更便于程序代码的编写和GPU (GraphicProcessing Unit)的并行实现.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2015(012)005【总页数】8页(P583-590)【关键词】逆时偏移;吸收边界条件;无分裂完全匹配层;计算效率【作者】王鹏飞;何兵寿【作者单位】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;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【正文语种】中文【中图分类】P631.5逆时偏移是当前地震资料成像处理领域的热点技术。

目前，国内外在逆时偏移领域的研究工作主要集中在以下几个方面：①波动方程逆时延拓算法[1,2]研究，包括差分格式推导、边界伪反射压制和数值频散压制等；②成像准则和成像方法[3-8]研究；③逆时偏移噪声压制方法[9-14]研究，主要研究波场延拓过程中由层间反射导致的低频噪音的压制方法；④逆时偏移存储策略[15-17]研究，主要用于降低逆时偏移的临时文件存储量和硬盘访问量，拓展逆时偏移处理的并行性并提高处理效率；⑤偏移处理的并行算法[18-20]研究，包括CPU(Central Processing Unit)并行、GPU并行以及CPU+GPU协同并行。

单程和双程波动方程叠前深度偏移方法

单程和双程波动方程叠前深度偏移方法田东升;王云专;李义鹏;石颖;柯璇;李婷婷;刘淑芬【摘要】叠前深度偏移是获得地下构造映像的有效手段,而基于波动方程的叠前深度偏移方法对速度横向变化剧烈的地层有更好的适应性.分析基于单程波方程的相移法、相移加插值法、频率空间域有限差分法、傅里叶有限差分法和基于双程波方程的逆时偏移方法,借助于地堑模型与盐丘模型,测试5种逆时偏移方法成像复杂构造的精度和适应性.结果表明,基于波动方程的叠前深度偏移方法可实现横向变速地下构造成像,相比于基于双程波方程的逆时偏移方法,单程波方程方法对垂直断层等高陡倾角构造成像有局限性;逆时偏移方法对垂直断层、盐丘下边界等复杂构造可以清晰成像,辅以精确的地层速度,逆时偏移方法在地震资料成像领域中有广阔的发展和应用前景.【期刊名称】《东北石油大学学报》【年(卷),期】2014(038)004【总页数】7页(P39-44,96)【关键词】叠前深度偏移;相移法;相移加插值;频率—空间域有限差分;傅里叶有限差分;逆时偏移【作者】田东升;王云专;李义鹏;石颖;柯璇;李婷婷;刘淑芬【作者单位】东北石油大学地球科学学院,黑龙江大庆163318;北华航天工业学院电子工程系,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】TE132.1随着油气勘探目标日趋复杂，具体表现在断块小、倾角陡、纵横向速度变化剧烈等方面，常规偏移方法很难达到地震资料处理要求，加之巨大的数据处理量，亟需研究高精度、高效率的偏移算法，为精细地质构造解释及储层识别提供重要依据.叠前深度偏移是获得精确地下构造的有效途径.在数学解法上，叠前深度偏移分为两类：基于波动方程积分解的射线偏移和基于波动方程微分解的波动方程叠前深度偏移.波动方程叠前深度偏移较射线偏移在处理横向变速问题上具有更强的适应性，不存在射线偏移法中成像点的多值走时问题.其中波动方程叠前深度偏移分为单程波法和双程波法.20世纪70年代，Claerbout J F[1]提出应用波动方程进行偏移，采用有限差分法求解得到单程波动方程15°近似公式，该方法在主传播方向小范围内具有较好的效果，对宽方位地震波传播模拟并不理想，尤其对于地震数据中包含的水平和陡倾角反射信息的偏移效果不明显.Gazdag J最初提出的频率—波数域相移法[2]仅适用于对地下横向速度不发生变化的介质进行成像；进而提出的相移加插值方法[3]可以适应存在横向速度变化的介质，但需要频繁计算参考波场，效率较低[4].随后，人们将有限差分法与傅里叶法结合研究，提出混合偏移方法[5-6]，对横向速度变化强烈的介质成像效果良好.王玉学等[7]推导上行波方程的两种高阶近似表达式.冯凤萍等[8]研究加吸收层的三维45°上行波方程的隐式差分格式.然而，所有单程波偏移方法存在局限性，即单程波算子在成像大角度传播的波时将发生相位改变和振幅减弱的现象，无法对陡倾角进行成像；另外，单程波法也无法成像回转波.采用双程波动方程进行偏移能很好地适应剧烈的横向速度变化，可以有效解决复杂地质体成像问题，最典型的方法就是逆时偏移方法.该方法最早由Whitmore D N 等[9]提出，最初应用于处理叠后资料.逆时偏移方法简单、易于实现，不对波动方程做任何近似，从而不存在倾角的限制，可以对透射波、多次波、绕射波等进行成像.近些年，随着计算机硬件技术的迅猛发展及勘探要求的日益提高，逆时偏移方法的研究也从叠后走向叠前[10-11]，从二维走向三维.GPU加速计算技术的引入[12]和噪音压制策略的研究[13]推动逆时偏移技术的发展.同时，如全波形反演的精准速度建模方法的研究[14]也加速波动方程叠前深度偏移的研究进程.笔者首先阐述单程和双程波动方程叠前深度偏移方法的基本原理，分析不同方法优缺点，通过地堑模型和二维盐丘模型进行成像测试，分析不同方法成像复杂构造的精度和适应性，为高精度叠前深度偏移方法的工业化应用提供依据.1.1 相移和相移加插值法在纵波勘探中，假设地下介质为均匀各向同性介质，并且介质密度恒定，可以用声波方程描述地震波的传播，二维形式为式中：v为地下介质速度；W 为t时刻（x，z）位置处的波场值；t为时间；x，z 为空间方向.式（1）在频率—波数域的解析解为式中：k x为水平波数；kz为垂直波数；d z为深度延拓步长；w为频率.通过标量波动方程的频散关系得到上、下行波分解的形式表达式，将它代入式（2）并求偏导数，得到频率—波数域单程波方程为式（3）为相移法的基本原理.相移法的优点在于稳定性，对网格间距没有要求，但是仅能对横向速度无变化的介质进行偏移；因此也决定它无法对复杂地质体准确成像.为了能更好地适应横向速度变化，引入相移加插值法，将式（2）分解成2个独立的公式：式中：v′为v 的近似，v′≠v（x，z）.利用式（4）对每道进行时移；再根据式（5）使用v（x，z）的最小值和最大值进行相移；最后对两个相移波场的模数和相位角进行线性插值，得到最终的波场信息.相移加插值法较相移法有很大的改进，可对横向速度变化缓慢的介质进行成像[4].1.2 频率—空间域有限差分法对式（3）二阶近似后分离成两部分，可得频率—空间域有限差分法表达式：式（6）为绕射项方程，可以通过有限差分求解，实现对绕射波的收敛.式（7）可看作折射项方程，在频率—空间域表示为式中：D xx为x方向二阶导数；Dz为z方向一阶导数.通过有限差分法或相移法计算式（8），可以完成横向速度变化的时差校正[15].对偏移倾角不大的地质构造，该方法成像效果较理想.1.3 混合偏移法混合偏移法是将有限差分法与傅里叶法相结合，主要包括裂步傅里叶法和傅里叶有限差分法.裂步傅里叶法基于扰动理论，将速度场分离成背景速度项和扰动项.该方法首先在频率—波数域以背景速度延拓，而后在频率—空间域利用表示速度横向变化的扰动项进行相移；在成像横向速度变化强烈的介质时，成像效果不理想.傅里叶有限差分法以裂步傅里叶法为基础，在波场延拓过程中，引入自适应有限差分算子.由于在选取偏移速度时，采用介质速度v和参考速度v r偏移得到的结果不一致，根据二者偏移误差d，可得傅里叶有限差分法表达式：式中：，v r 为参考速度，为满足稳定性条件，选择（z，z+d z）的最小速度.第Ⅰ部分是在频率—波数域进行的相位移算子；第Ⅱ部分是裂步傅里叶法在频率—空间域进行的相位移算子；第Ⅲ部分为有限差分算子.当地下介质为层状介质时，式（9）只保留第Ⅰ部分，该算法变为相移法；当地下介质速度横向变化剧烈时，该算法变为有限差分法[16].因此，傅里叶有限差分法是裂步傅里叶法和频率—空间域有限差分法的混合偏移方法，兼顾二者各自的优点.相对于单程波方程偏移算法，通过求解双程波方程得到波场传播信息的典型方法是叠前深度逆时偏移方法，实现步骤主要包括：（1）震源处波场沿时间轴正向延拓，保存各个时刻波场信息；（2）检波点处波场沿时间轴反向延拓；（3）对同一时刻的两个波场进行成像，完成单炮逆时深度偏移.对各炮的成像结果进行叠加，得到叠前逆时偏移结果.在逆时偏移计算中，对式（1）进行高阶有限差分，空间方向2N阶差分格式[17]为时间方向差分格式为式中=W（iΔx，jΔz，nΔt）；Δx、Δz为沿x、z方向的空间采样间隔；Δt为时间步长；cn 为差分系数.逆时偏移的成像条件主要有激发时刻成像、互相关成像和除法成像.目前最常用的成像条件是互相关成像条件，即式中：s（x，z，t）、r（x，z，t）分别为震源波场与检波点波场.采用Robert G Clapp提出的随机边界条件[18]，无需存储波场正传过程中所有时刻的波场，节省大量的存储空间；利用GPU/CPU协同并行技术加速逆时偏移计算[19]，提高算法的计算效率；由于逆时偏移成像结果中含有大量低频噪音，通过拉普拉斯算子法对噪音进行压制[20-21].不同波动方程叠前深度偏移方法优缺点见表1.为测试单程和双程波动方程叠前深度偏移方法对复杂构造的偏移效果，分别成像地堑模型和二维盐丘模型，分析不同算法的成像精度和适应性.3.1 地堑模型地堑模型网格点数为200×100，网格大小为5 m×5 m，上层介质速度为2 000m/s，下层速度为3 000 m/s，激发震源采用Ricker子波，主频为40 Hz，震源与检波器始于地面最左端，炮间距20 m，共50炮，每炮200道接收，道间距为5 m.地堑速度模型见图1（a）；采用频率—空间域有限差分算法得到的偏移结果见图1（b）、（c），其中图1（c）将正演中的棱柱波切除.由图1（b）、（c）可知，棱柱波对成像结果存在影响（图中方框位置）.另外，成像剖面中上层存在较大频散，是由算法本身造成的（图中箭头指示位置）.采用傅里叶有限差分算法得到的偏移结果见图1（d）、（e），其中图1（e）将正演中的棱柱波切除.由图1（d）、（e）可知，傅里叶有限差分法对棱柱波不能准确归位，因此对垂直断层成像效果不理想.采用裂步傅里叶法得到的偏移结果见图1（f）.由图1（f）可知，下部同相轴不清晰，边界无法识别.基于单程波方程的3种算法对水平分层可有效成像，但无法成像垂直断层.采用逆时偏移方法经拉普拉斯算子法压制低频噪音后得到的偏移结果见图1（g）.由图1（g）可知，成像剖面清晰，水平分层明显，垂直断层得到很好归位（图中椭圆位置）.相对于单程波算法，逆时偏移方法可以对高陡倾角准确成像，即对横向速度变化剧烈的介质成像效果较好.3.2 二维盐丘模型二维盐丘模型网格点数为150×649，网格大小为24.384 m×24.384 m；震源采用Ricker子波，主频为18 Hz；共325炮，每炮176道接收，炮间距为48.768 m.二维盐丘速度模型见图2（a），采用有限差分算法得到的偏移结果见图2（b）.由图2（b）可知，盐丘模型整体成像不清晰，上部断层不明显，上边界较模糊，下边界几乎无法识别.采用相移加插值法得到的偏移结果见图2（c），采用傅里叶有限差分算法得到的偏移结果见图2（d）.由图2（c）、（d）可知，两者对横向变速的地质体成像有明显改善，上部断层成像不清晰，下部边界不准确.总体上，在单程波法偏移中，相移加插值算法成像精度较高，但耗时最长.采用叠前逆时偏移方法，经拉普拉斯算子法压制低频噪音后得到的成像结果见图2（e）.由图2（e）可知，与单程波偏移结果相比，逆时偏移得到的二维盐丘剖面成像清晰，上部断层得到很好归位（图中方框位置），盐丘下边界同相轴明显（图中椭圆位置），下部陡倾角得到清晰成像，成像剖面质量良好.（1）基于波动方程的叠前深度偏移方法不受高频近似和多值走时的影响，对速度横向变化剧烈的地层有很好的适应性.（2）单程波方程方法在成像大角度传播的地震波场时，存在相位改变和振幅削弱的问题；另外，因无法成像回转波，导致难以对陡倾角构造成像.（3）基于双程波的逆时偏移法可有效成像各种地震波，利用精准的地层速度，对横向变速地层和高陡构造地层均能高精度成像，但是存储尤其是3D数据存储问题还有待于解决.[1] Claerbout J F.Toward a unified theory of reflectormapping[J].Geophysics，1971，36（3）：467-481.[2] Gazdag J.Wave equation migration with the phase-shiftmethod[J].Geophysics，1978，43（7）：1342-1351.[3] Gazdag J，Sguazzero P.Migration of seismic data by phase shift plus interpolation[J].Geophysics，1984，49（2）：124-131.[4] 张钋，李幼铭，刘洪.几类叠前深度偏移方法的研究现状[J].地球物理学进展，2000，15（2）：30-39.Zhang Po，Li Youming，Liu Hong.The situation of several prestack depth migration methods[J].Progress in Geophysics，2000，15（2）：30-39. 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两种叠前逆时成像条件的比较

Ｈｅｏｇａｇ１３１，ｈｎ１ｉｎｆｎ６７２Ｃｉａｌｉ
ＡｂｔａｔＳｕｙｏｉｅｅｔｅｅｓ — ｉｍａｉｇｃｎｉｏｓｓｔｅｐｅｏｄｔｎｏｅａｔａｉａｉｎｏｃｕａｅｍｉｒｔｎｉｇｎ．ｓｒｃ：ｔｄｎｄｆｒｎｖｒｅｔｆｒｍｅｉｇｎｏｄｔｎｒｃｎｉｏｆｈｃｕｌｔｆｃｒｔｇａｉｍａｉｇｉｉｈｉｔｚｏａｏＴｉａｅｎｌｚｄｔｅａｉｒｃｐｅｆｔｏｋｎｓｏｒ－ｔｃｅｅｓ — ｉｍａｉｇｃｎｉｏｓｎｉｈｐｅｓａｋｈｓｐｐｒａａｙｅｈｂｓｃｐｉｉｌｏｗｉｄｆｐｅｓａｋｒｖｒｅｔｎｍｅｉｇｎｏｄｔｎ：ｏｅｓｅｒ－ｔｃｉｔｒｖｒｅｔｍａｉｇｃｎｉｏａｅｎｆｓ— ｒｉａｒｖｌｍｅｎｈｔｅｓｔｅｃｒｅａｉｎｔｐｒ — ｔｃｅｅｓ－ｉｅｅｓ— ｉｍｅｉｇｎｏｄｔｎｂｓｄｏｒｔａｒｌｔａｅｔ．ａｄｔｅｏｈｒｉｈｏｒｌｔｙｅｐｅｓａｋｒｖｒｅｔｉｉｖｉｏｍｅｉｇｎｏｄｔｎｍａｉｇｃｎｉｏ．Ｔｅｉｅｅｃｓｆｉｇｎｃａｉｍ，ｃｍｐｔｔｏａｅｃｅｃ，ｔｅｅｏａｙｉｃＳｔｒｇａｕｔｉｈｄｆｒｎｅｏｍａｉｇｍｅｈｎｓｆｏｕａｉｎｌｆｉｎｙｈｔｍｐｒｒｄｓ ’ ｏａｅｍｏｎ，ｉｓａｔｉｔｒｅｅｃｂｌｙａｄｉｇｎｒｃｓｏｒｏｒｈｎｉｅｙｃｍｐｒｄｂｔｅｅｂｅｒｔａｎｌｓｓａｄｎｍｅｉａｎｉｎｅｆｒｎｅａｉｔｎｍａｉｇｐｅｉｉｎａｅｃｍｐｅｅｓｖｌｏａｅｅｗｅｎｔｍｙｔｏｅｉｌａｙｉｎｕｒｌ — ｉｈｈｃａｃｅｐｒｎ．ｅｒｓｌｈｗｄｔａｏｈｏｈｇａｉｎｐｏｌｓｏｅａｏｅｔｒ－ｔｃｅｅｓ — ｉｍａｉｇｃｎｉｏｓｈｄｘｅｉｍｅｔＴｈｅｕｔｓｏｅｈｔｂｔｆｅｍｉｒｔｏｒｆｅｆｔｂｖｗｏｐｅｓａｋｒｖｒｅｔｓｔｉｈｍｅｉｇｎｏｄｔｎａｉｈｇ — ｎｒｙａｄｌｗ— ｒｑｅｃｅｅｓ — ｉｏｓ．ｎｅｓｃｉｎ’ ＳＮａｄｉｇｎｆｅｔｏｏｌｘｔｔｏｓｒｃｉｎａｅｆｉｈｅｅｇｎｏｆｅｕｎｙｒｖｒｅｔｍｅｎｉｅａｄｔｅｔＳ／ｎｍａｉｇｅｆｃｓｎｃｍｐｅｌｃｎｔｔｏｒａｏｈｏｉｕｔｅｃｒｅａｉｎｔｐｒ — ｔｃｅｅｓ — ｉｍａｉｇｐｏｌｓｂｔｒｔａｈｔｏｈｒ — ｔｃｅｅｓ — ｉｍａｉｇｐｏｉｈｏｒｌｔｙｅｐｅ— ａｋｒｖｒｅ— ｍｅｉｇｎｒｆｅｗａｅｔｈｎｔａｆｔｅｐｅ— ａｋｒｖｒｅ— ｍｅｉｇｎｒｆｌｏｓｔｉｅｓｔｅ

逆时偏移的名词解释

逆时偏移的名词解释逆时偏移（Reverse Time Migration，简称RTM）是一种地震勘探数据处理方法，该方法以地震波传播的物理原理为基础，通过模拟地震波的逆向传播路径，对地下结构进行成像和定量分析的技术。

逆时偏移方法被广泛应用于石油勘探领域，能够提供具有较高分辨率的地下构造图像，帮助勘探人员找寻石油和天然气储层。

逆时偏移方法源自地震波在地下的传播过程，当地震波穿过地下的不同介质时，其速度、方向和幅度都会发生变化。

通过监测地震波的传播路径和反射信号，可以获取地下结构的信息。

然而，由于地震波的传播路径通常是复杂且多次反射的，传统的成像方法往往难以准确捕捉细微的地下结构，这就需要采用逆时偏移方法。

逆时偏移方法的关键步骤是向后传播，它与传统的前向传播方法相反。

在逆时偏移过程中，首先根据地震数据中的射线路径信息，构造一个反向传播方程，然后通过求解这个方程来模拟地震波的逆向传播路径，将波场数据从检波点向源点回推。

这样可以根据反向传播的路线，准确地确定地震波在地下的反射、折射路径，以及地下构造的变化。

逆时偏移方法相比传统方法有许多优势。

首先，逆时偏移方法能够更准确地还原地下构造的细节，提供高分辨率的成像结果。

其次，逆时偏移方法对于复杂地质结构、多次反射和散射等问题更具适用性。

此外，逆时偏移方法还能够对地下的速度模型进行更新，从而提高成像的精确性。

逆时偏移方法也存在一些挑战和限制。

首先，逆时偏移方法对计算资源要求较高，需要进行大量的数值模拟和计算。

其次，在处理地震数据时，需要进行有效的噪声处理和成像参数的选择，以提高成像的质量和可靠性。

此外，逆时偏移方法在处理大面积勘探区域时，可能面临计算效率和存储空间的压力。

总之，逆时偏移作为一种地震数据处理方法，为石油勘探提供了重要的技术支持。

它通过模拟地震波的逆向传播路径，能够准确成像地下结构，并帮助勘探人员寻找潜在的石油和天然气储层。

随着计算机技术的不断进步和算法的改进，逆时偏移方法有望在勘探领域发挥更大的作用，在地下结构解释和油气资源开发中做出更多的贡献。

《煤炭学报》

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第4章-波动方程法叠前深度偏移2

§4.4 分步Fourier 法波动方程叠前深度偏移在相移偏移方法的基础上，把速度场分解为常速背景和变速扰动两部分：对常速背景在频率-波数域采用相移处理；对层内的变速扰动，在频率-空间域采用时移校正（第二次相移）。

该偏移方法称为分步Fourier （SSF ）方法。

该算法在数值上通过了脉冲响应测试、凹陷模型叠后深度偏移和Marmousi 模型叠前深度偏移验证，说明它在较复杂地质条件下是一种稳定快速的叠前深度偏移算法，并可用做偏移速度分析。

一．概述偏移方法由于波场延拓不同而相互区别。

双程波波动方程有限差分法逆时偏移可以适应速度场的纵横向的任意变化，且不存在偏移倾角限制。

但从经济可行性上考虑，人们一般采用单程波方程的有限差分法偏移。

这种用于波场延拓的单程波方程是舍弃了高阶项的近似方程，方程的阶数、空间采样率以及差分计算是采用显格式还是隐格式，都会直接影响计算的精度和稳定性。

另外有限差分计算还存在频散影响。

而相移法偏移（Stolt, 1978; Gazdag, 1978）是一种典型的Fourier 偏移方法，它在频率-波数域求解微分方程，计算是精确和绝对稳定的，由于借助于快速Fourier 变换，该算法的运行效率非常高。

然而，频率-波数域的相移处理是基于层内常速假设的，不能正确处理横向速度有变化的地震波成像问题。

Gazdag & Sguazzero （1984）提出用“相移加内插（PSPI ）”来克服相移法这一困难。

即在每一层选取多个常速度作为参考速度，每个参考速度按相移法求取延拓波场，然后把各个延拓波场依据实际速度与参考速度的关系函数做内插，得到实际的延拓波场值。

这种偏移方法同样是绝对稳定的，但其计算量随所取常速度的个数呈倍数关系增加，且也仅能适应速度场较缓慢的横向变化。

为了利用Fourier 偏移方法的优势，进一步提高偏移方法适应速度横向变化的能力，Stoffa （1990）在相移偏移的基础上，提出一种新的深度偏移方法，即分步Fourier 法。

逆时偏移

单程波偏移双程波偏移
组合炮偏移
成像方法分类与剖析
偏移方法分类：基于介质假设
声学介质弹性介质粘滞弹性介质各向异性介质
声波方程偏移
z目前绝大部分方法集中于此；
z方法比较成熟，技术应用见到实效
弹性波偏移
z理论研究比较成熟；
z实用化尚待时日，多波多分量勘探是推动力量
粘滞弹性波偏移
z理论研究中； z实际应用存在诸多瓶颈问题
影响地下构造边界和几何形态的确定构造勘探影响地质岩性参数反演的准确度岩性勘探二十世纪七十年代开始研究叠前偏移的基本理论出现并行计算机和并行算法psdm在墨西哥湾盐下勘探中取得成功波动方程算法研制微机集群出现偏移常规化二十世纪八十年代二十世纪九十年代初二十世纪九十年代中二十世纪九十年代末2000年叠前深度偏移应用取得明显效果叠前深度偏移技术开始推广应用2001年2002年叠前偏移技术大规模推广应用2003年叠前时间偏移技术的发展现状成像技术发展历程平面波偏移逆时偏移2007年各向异性逆时偏移2009年束偏移单程波偏移2006年2003年2002年各向异性积分法偏移2005年逆时偏移讲课提纲成像技术发展历程成像方法分类与剖析逆时偏移成像原理与特点逆时偏移实现方法并行软件开发与运算效率模型测试与实际应用成像技术发展趋势展望速度横向变化增大叠前时间偏移叠后时间偏移叠前深度偏移叠后深度偏移偏移方法适用地质条件叠前时间偏移适用地下构造简单地区构造成像对速度的依赖性较小成像归位不准确叠前深度偏移解决复杂构造成像最有效手段但计算量大对速度模型的依赖性强偏移成像技术分类偏移成像技术时间偏移深度偏移叠后时间偏移叠前时间偏移叠后深度偏移叠前深度偏移成像方法分类与剖析波动方程叠前深度偏移分类
2003年平面波偏移

逆时偏移技术原理及发展应用展望

主要内容：
一、逆时偏移技术的优势二、逆时偏移技术基本原理三、逆时偏移技术算法描述四、逆时偏移技术应用效果及发展前景
五、结论与展望
逆时偏移技术基本原理
叠后逆时偏移：叠后逆时偏移使用的是爆炸反射面成像原理，处理的是水平叠加剖面。叠后逆时计算是从时间剖面的最后一个时间采样点起，逆时外推直到零时间，此时空间所有的振幅值就组成了最终的偏移剖面。
化，即把它们剖分成一个个的小方块。
令
un i, j,k
u(ix, jy, kz, nt)
,为导出高阶差分方程，需
把波场进行Taylor 展开。
逆时偏移技术算法描述
然后利用微分和差分关系，得到用于正演模拟和逆时深度偏移的高阶差分方程的起始方程。另外，可以根据需要来组合不同阶次的差分格式。
ut
t
2ut
u(x, y, z, t) (x, y, t) z0
v(x, y, z) 为纵横向可变的介质速度 (x, y, t) 为地表接收的三维地震纪录
逆时偏移技术算法描述
2u a 2u 2u 2u
xt v t 2 bv y2 bv z2 0
2u
xt
a v
2u t 2
bv
2u y 2
基于常规的有限差分叠前逆时偏移算法，使用求解程函方程得到的激发时间成像条件，我们对凹陷模型和Marmousi模型做了相应的试算。
凹陷模型
60炮偏移叠加成像结果
逆时偏移技术应用效果及发展前景
Marmousi模型
单炮叠前偏移结果
120炮偏移叠加成像剖面
逆时偏移技术应用效果及发展前景
目前计算机技术已经发展到可以做3D叠前RTM。 Lesage 等使用混合有限差分-混谱法算法的3D逆时偏移来解双程声波方程。这一算法使得逆时偏移就可以处理 3D各向同性介质、 3D VTI介质和3D TTI介质。

声介质逆时偏移角度道集提取及波动方程偏移速度分析

01
该方法在声学、语音识别、音乐信息处理等领域具有
广泛的应用前景。
02
可以应用于各种需要提取复杂信号的领域，如医学诊
断、环境监测等。
03
该方法具有重要的理论和应用价值，可以为相关领域
的研究提供新的思路和方法。
THANKS
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波动方程的物理意义
描述了波在弹性体中传播时的相互作用和能量转换。
偏移速度计算方法
偏移速度定义
指波在传播过程中，由于介质性质和边界条件的变化而引起的波前位置的移动速度。
偏移速度计算公式
根据波动方程和介质物理性质，通过数值计算方法求解偏移速度。
偏移速度的影响因素
包括介质的物理性质、波的类型、传播距离、边界条件等。
结果对比与讨论
对比实验
将模拟结果与实际观测数据进行对比，验证模型的准确性和可靠性。
结果讨论
分析模拟结果的优劣，探讨可能的影响因素和改进方法。
05
结论与展望
研究结论
成功建立了声介质逆时偏移角度道集提取方法，该方法具有较高的准确性和稳定性。
通过实验验证了该方法在声介质中的适用性，证明了其可以有效地提取出目标信号，提高了信号的识别率。
通过实验结果的分析，发现逆时偏移技术可以提高地震图像的分辨率和清晰度，为地震勘探提供了更准确和可靠的数据。
03
波动方程偏移速度分析
波动方程基本理论
波动方程基本形式
描述波在弹性体中传播的基本方程，通常采用偏微分方程的形式。
波动方程的解
求解波动方程可以得到波的传播规律，包括波的速度、振幅、相位等信息。
实验及结果分析
分析偏移速度对成像质量的影响，并探讨优化策略。

地震偏移中的时移成像条件

地震偏移中的时移成像条件Paul Sava;唐祥功【期刊名称】《油气地球物理》【年(卷),期】2017(015)004【摘要】通过对成像点处的源点波场与接收波场匹配分析可实现基于单散射近似的地震成像。

互相关是一种波场匹配分析的常用方法。

经Kirchhoff积分法偏移或波动方程偏移后，地表地震数据成为关于空间和时间变量的深度域波场。

简单的成像条件即利用零时间延迟的源点波场与接收波场互相关提取成像值。

互相关成像条件可以在时间域和空间域实现应用。

基于延迟波场的互相关成像可用于成像准确性分析以及实现角度域成像。

介绍了一种时移（时延）波场的互相关成像条件。

由该成像条件得到的成像结果是关于源点波场与接收波场之间时移量的函数，可用于积分法偏移、波动方程偏移或逆时偏移的时移道集和反射角度道集成像。

利用模型数据数值试验展示该方法的主要特点。

【总页数】7页(P57-63)【作者】Paul Sava;唐祥功【作者单位】胜利油田分公司物探研究院,山东东营257022【正文语种】中文【中图分类】P631.4【相关文献】1.基于互相关成像条件的隧道地震波逆时偏移处理 [J], 蔡志成;顾汉明2.双程声波方程叠前逆时深度偏移的成像条件 [J], 何兵寿;张会星;魏修成;陈美年3.地震波逆时偏移中两种成像条件应用效果对比 [J], 宋宗平;陈可洋;杨微;李来林;吴清岭;范兴才4.地震逆时偏移成像条件在巷道中应用对比及噪声压制策略 [J], 杨智超;高有潮;王建森;毛淑婷;郝磊;张庆松5.叠前逆时深度偏移中的激发时间成像条件 [J], 丁仁伟;李振春;孙小东;仝兆岐因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于PML边界的变网格高阶有限差分声波方程逆时偏移

基于PML边界的变网格高阶有限差分声波方程逆时偏移郭念民;吴国忱【摘要】叠前逆时深度偏移采用全声波方程求解,不受介质横向速度变化和高陡倾角的影响,具有成像精度高、相位准确、实现回转波成像等优点。

逆时偏移利用双程波动方程构造波场延拓算子,正向延拓时间域震源点波场,逆时反向外推时间域检波点波场,然后利用互相关成像条件实现成像,因此正演模拟技术是其成功与否的关键。

当浅层为海水或者低速层时,常规的有限差分方法必须采用小网格才能有效压制频散,得到高质量的波场记录,从而保证成像精度。

但是若对整个区域都用小网格和小的时间采样间隔进行波场计算,势必造成计算量的增加。

本文给出了声波方程变网格算法的差分格式,推导了基于PML边界条件的变网格高阶有限差分方程,将可变网格和可变时间步长算法应用于逆时偏移的波场外推,既保证了波场外推计算的精度和最终逆时偏移的成像效果,同时又提高了计算效率,并通过数值算例试算和逆时偏移成像的应用,说明了该方法的有效性和可行性。

【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2012(047)002【总页数】10页(P256-265)【关键词】逆时偏移;PML边界条件;变网格;高阶有限差分;正演模拟【作者】郭念民;吴国忱【作者单位】中国石油大学（华东）地球科学与技术学院,山东青岛266555;中国石油大学（华东）地球科学与技术学院,山东青岛266555【正文语种】中文【中图分类】P631Whitmore［1］在1983年提出了逆时偏移的思想，利用逆时偏移结果拾取层位更新速度模型，通过迭代求取速度；同年 Baysal等［2］、McMechan［3］和Loewenthal等［4］也用不同的方法实现了逆时偏移。

早期的这些方法主要用于叠后偏移。

由于受到计算和存储条件的限制，逆时偏移并没有迅速发展起来，而Kirchhoff积分法和单程波偏移方法凭其在计算量和存储方面的优势一直在工业界地震偏移领域占有主导地位。

地震勘探基于波场分离的逆时偏移去噪方法

地震勘探基于波场分离的逆时偏移去噪方法张书杰;薛霆虓【摘要】基于双程波动方程的逆时偏移(RTM)具有原理简单、无倾角限制、可以适用于速度任意变化的模型,并具有对各类波正确成像等优点,是当今最好的偏移方法之一.本文阐述了逆时偏移存在的缺陷并分析了低频噪声的产生机制,重点探讨了使用波场分离的逆时偏移去噪方法,并通过模型的试算证明了该方法的有效性.【期刊名称】《云南地质》【年(卷),期】2014(033)002【总页数】4页(P250-253)【关键词】地震勘探逆时偏移;低频噪声;去噪;波场分离【作者】张书杰;薛霆虓【作者单位】桂林理工大学地球科学学院,广西桂林541004;桂林理工大学地球科学学院,广西桂林541004;广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】P618;P42-430 引言地震偏移成像技术一般分为有基于波场延拓的波动方程偏移方法和基于射线理论的Kirchhoff偏移方法两类。

波动方程偏移方法是对波动方程的进行分解，能较好的适应速度模型的横向变化，但由于采用单程波的近似方程，在波场传播方向受到倾角限制，对陡倾角构造成像能力较差，尤其对于盐丘下回折波成像存在很大的困难。

Kirchhoff偏移方法有很高的计算效率和实用性，在当前实际生产中广泛应用，但Kirchhoff偏移方法的分辨率会随着深度增加变差且缺乏相应的振幅信息。

随着油气勘探难度的增大和目标复杂性的增加，这时迫切需要发展一种新的偏移方法来弥补这些不足。

逆时偏移方法是基于双程波波动方程，通过对波场正向和反向延拓来实现偏移。

逆时偏移是较Kirchhoff偏移方法而言能有效利用全波场信息，较单程波偏移方法而言，无传播方向限制，不需要对波场进行上、下行波的分离，而且不受倾角限制，并能较好的成像回转波、多次波，理论上在给定的速度场足够准确的情况下能对任意复杂介质精准成像，是一种具有极高成像精度的偏移方法。

三维自适应最小二乘逆时偏移技术

三维自适应最小二乘逆时偏移技术匡斌;唐祥功;张猛;赵庆国;单联瑜【摘要】基于反演算法的最小二乘逆时偏移技术在实际应用中面临实际资料子波的不确定性、不够准确的深度偏移速度场、庞大的计算量等问题.为此,提出了三维自适应最小二乘逆时偏移技术,主要技术措施包括动态时间调整、RMS能量均衡、自适应加权因子、计算孔径自适应变化等.该技术动态实现正演记录与实际采集信号波形和能量之间的最佳匹配、偏移孔径动态变化,能够克服背景速度不准、偏移噪声、聚焦慢等因素对最小二乘偏移结果的不利影响,可减少梯度计算中的算子和数据噪声.Y地区的三维试算结果证明最小二乘逆时偏移技术在中国东部探区岩性勘探中具有较大应用价值.【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2018(053)001【总页数】7页(P73-79)【关键词】自适应最小二乘逆时偏移;动态时间调整;RMS能量均衡;自适应加权因子;计算孔径【作者】匡斌;唐祥功;张猛;赵庆国;单联瑜【作者单位】中国石化胜利油田分公司物探研究院,山东东营257022;中国石化胜利油田分公司物探研究院,山东东营257022;中国石化胜利油田分公司物探研究院,山东东营257022;中国石化胜利油田分公司物探研究院,山东东营257022;中国石化胜利油田分公司物探研究院,山东东营257022【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言随着中国油气勘探、开发工作的不断深入，勘探重点逐步由常规油气储层向深部碳酸盐岩及非常规油气储层转移，其中保幅处理以及高精度成像是关键环节，与野外地震数据采集紧密相关，可为反演以及岩性解释提供扎实的基础数据。

双程波动方程逆时偏移技术是实现复杂构造成像的较好方法。

该技术对波动方程的近似较少，具有无倾角限制的优点，可以对转换波、多次波、棱柱波等特殊波场进行成像，而且能够处理纵、横向变速问题。

但利用逆时偏移技术进行复杂构造成像时还存在如下问题：①成像结果受低频噪声影响较大；②成像结果分辨率有限，受采集孔径、地震波带宽等因素的限制，无法满足复杂油气藏精细成像的技术要求；③无法提供准确的成像振幅信息，深部成像振幅弱且不均衡。