起伏地表叠前时间偏移与速度分析方法研究.doc

起伏地表叠前时间偏移与速度分析方法研究Method of Pre-stack Time Migration from Rugged Topography and Velocity Analysis蔡杰雄我国西部地区是油气资源勘探的重点和难点地区，其地面条件多变、地下构造复杂。由于特殊的地表及地下地质条件，该区地震反射波往往以非双曲线形式出现，加之各种噪声的影响以及较大的静校正量和不合适的动校时差等因素，使得该区地震资料处理异常困难。复杂地表地区特别是西部山地资料的处理问题并没有先前经验可以借鉴，是一个需要长期摸索与完善的难题。对于非水平地表特别是山前带数据的叠前成像问题，本论文的主要工作是尝试直接在起伏地表情况下做时间域叠前部分偏移或叠前全偏移处理，并配以相应的处理方法，形成一套非水平地表数据处理流程。而起伏地表Kirchhoff积分叠前时间偏移必须有一个比较合理的常规水平地表积分法叠前偏移平台，因此本文首先开发了面向大规模实际数据的Kirchhoff积分法叠前时间偏移算法以及相应的配套技术，并将其集成到软件系统中。然后在此平台上开发与非水平地表处理有关的若干算法，包括叠前部分偏移方法生成共散射点（CSP）道集用于速度分析以及起伏地表的叠前时间全偏移等具体算法。最后综合本文所开发的具体算法，给出起伏地表数据处理的建议流程，以期在一定程度上解决西部地震资料构造成像问题。平台搭建方面，由于Kirchhoff积分法叠前时间偏移已经逐渐成为数据处理过程的一个必要环节，面对大规模实际数据的三维Kirchhoff积分法叠前时间偏移的实用化研究及其配套技术的开发显得很有必要，特别是形成具有自主知识产权的软件这一工作更是迫切需要。因此我们自行开发这一软件平台，设计了面向大规模数据的三维Kirchhoff积分法叠前时间成像体偏移方案，将其集成到叠前成像软件iCluster系统中，并在此平台基础上集成体偏移的配套技术及速度分析软件，包括：射线束体偏移和弯曲射线体偏移以及剩余曲率偏移速度分析方法。理论数值试验及实际数据测试均证明三个软件的合理性和实用性。以后关于积分法偏移的扩展就都在此平台上进行。非水平地表条件下的叠前部分偏移方法可以生成共散射点（CSP）道集用于低信噪比数据的速度分析，其实现方式可以有叠前部分偏移到多偏移距方法（MMO）或等效偏移距偏移方法（EOM）。与共中心点道集相比，CSP 道集是一种叠前部分成像的道集，道集覆盖范围大，且不受地层倾角影响。基于CSP 道集的叠前时间偏移方法本质上仍然是一种Kirchhoff 积分型的叠前时间偏移方法，但是这种方法效率更高，成像质量较好，偏移与速度分析同时完成。叠前时间偏移可以对陡倾角成像，改善横向分辨率。因此，基于叠前时间偏移的速度分析能够降低速度估计中的倾角偏差，并将估计的速度与偏移后的位置相对应。可见在叠前时间偏移之后进行速度分析具有常规速度速度分析不具备的理论优势。非水平地表叠前时间全偏移算法与叠前部分偏移算法基本一致，本文主要分析了影响起伏地表偏移成像质量的因素，包括反射点漂移问题、基准面的选取、填充速度的选择等问题。速度更新方面，与偏移方法相适应的是剩余曲率分析法（Residual Curvature Analysis）。当速度场不正确时，共成像点道集同相轴会表现出一定的剩余曲率（速度偏小，同向轴向上弯；速度偏大，同相轴向下弯）。剩余曲率偏移速度分析方法就是利用同相轴所表现出来的曲率来更新速度场。其技术关键在于如何建立剩余曲率与速度扰动量之间的关系。本文就是采用剩余曲率速度分析方法。最后，根据本文提出的各种具体算法，给出了起伏地表数据处理的建议流程。但同时指出，目前的基于均方根速度的非水平地表叠前时间偏移并不能根本解决复杂地表问题，由于地表的剧烈起伏及横向速度的强烈变化，均方根速度在此情况下无法真实刻画地震波的路径。因此，我们最终必须探索建立基于“层速度场”的适于非水平地表数据的处理流程，强调层速度场的概念必须进入复杂地区数据常规处理流程。放弃均方根速度，基于“层速度”进行地震数据成像是解决问题的关键。关键词：起伏地表，Kirchhoff积分叠前时间偏移，速度分析目录第1章 引言1.1 问题概述1.2 叠前时间偏移方法及实用化研究的必要性1.3 起伏地表成像方法的发展现状1.4 论文研究目标及体系第2章 起伏地表偏移的平台搭建：Kirchhoff积分法PSTM2.1 Kirchhoff积分法简述2.2 Kirchhoff积分法PSTM的两种实现方式：目标线偏移和成像体偏移2.3 适于大规模数据处理的Kirchhoff积分法成像体偏移的实现2.4 提高体偏移效率的方法射线束偏移2.5 改进体偏移效果的方法弯曲射线偏移第3章 起伏地表Kirchhoff积分法叠前时间偏移3.1 问题的引出3.2 非水平地表部分偏移3.3 非水平地表全偏移3.4 小结第4章 关于起伏地表流程探索及其中的问题讨论4.1 起伏地表均方根速度含义分析4.2 高程及速度高频变化量对旅行时计算的影响4.