复杂构造地震成像

复杂构造地震成像第1页，课件共92页，创作于2023年2月主要内容一、地质构造模型及地震波场特点二、地震成像技术三、复杂构造地震成像难点四、解决问题方案—主能量绕射偏移五、复杂构造地震成像技术发展预测第2页，课件共92页，创作于2023年2月地质构造模型水平层状介质或称垂向变速介质单斜介质缝洞型介质横向快变速介质

第3页，课件共92页，创作于2023年2月水平层状介质及地震波场特点V1V2假设地层水平层内速度均匀各向同性发育反射波及多次反射波断点有绕射波V3Vnsg第4页，课件共92页，创作于2023年2月单斜介质地层倾斜特点与水平层状介质相似α第5页，课件共92页，创作于2023年2月缝洞型介质可以看成是分块均匀介质，块与块之间一般没有速度差地震波场除了边界产生反射波与绕射波外，内波主要以绕射波为主第6页，课件共92页，创作于2023年2月横向快变速介质V1介质间速度差异大地震波场仍以反射波为主断点有绕射波存在V2V3第7页，课件共92页，创作于2023年2月复杂模型复杂模型由简单模型叠合而成第8页，课件共92页，创作于2023年2月冲断构造带冲断构造带冲断凹陷冲断凹陷黄桥地区构造剖面图（据中石化华东局）第9页，课件共92页，创作于2023年2月地震成像技术针对不同地质模型发展起来不同的成像技术，可以分为：1）常规叠后地震成像技术；

2）叠前时间偏移成像技术；

3）叠前深度偏移技术第10页，课件共92页，创作于2023年2月时间偏移与深度偏移波动方程：记录的波由空间域到时间域第11页，课件共92页，创作于2023年2月xyzxyTm垂向单位变换速度横无变化时间与深度变换其实就是坐标轴变化，都是指向地下（深度）方向，单位不同第12页，课件共92页，创作于2023年2月常规叠后偏移成像技术假设：1）水平层状介质模型；

2）反射点与中心点距离远远小于最大炮间距地震波走时第13页，课件共92页，创作于2023年2月如果地层有倾角第14页，课件共92页，创作于2023年2月成像处理步骤

1）倾角时差校正---DMO

消除与走时公式中与倾角有关的向

2）动校正---NMO

消除走时公式中与炮检距有关的项

3）共中心点叠加把所有炮同一反射点的数据加在一起

4）叠后时间偏移第15页，课件共92页，创作于2023年2月DMONMOSTACK第16页，课件共92页，创作于2023年2月叠后时间偏移使绕射和倾斜地层归位,实现T0到Tm转换T0---零炮检距的反射时间Tm---反射点垂直向上到达地面的时间第17页，课件共92页，创作于2023年2月叠前时间偏移常规成像处理遇到的问题1）大倾角地层和埋藏较深的地层不能很好成像原因是中心点与反射点间距离比较大第18页，课件共92页，创作于2023年2月

2）对速度横向变速适应能力差走时计算太简单复杂介质的走时计算也可以展开成泰勒级数的形式，但高次项不能忽略

3）很难到达同相叠加，降低资料的信噪比和成像效果PSTM：直接从原资料空间关系出发进行时间域成像处理第19页，课件共92页，创作于2023年2月Tm第20页，课件共92页，创作于2023年2月常用的叠前时间偏移走时计算是双平方根公式，其实就是分段单平方根走时计算之和：第21页，课件共92页，创作于2023年2月叠前深度偏移叠前时间偏移的成像质量较叠后偏移大幅提高，但没办法解决速度横向变化情况下其下地层变形问题和不成像的问题。而且，在横向变速快的情况下，在波动方程中，Tm不能代替Z。第22页，课件共92页，创作于2023年2月PSTM第23页，课件共92页，创作于2023年2月第24页，课件共92页，创作于2023年2月要解决上面的问题，需要进行叠前深度偏移，也就是要将记录到的时间信号转换到深度域，这是就说必须知道地下介质的模型和速度（前面都是假设）第25页，课件共92页，创作于2023年2月通过模拟波传播过程，计算走时和地面点位置，从而找到成像点所需的数据第26页，课件共92页，创作于2023年2月叠前深度偏移几种方法1）积分法微分方程积分解

2）有限差分法微分算子差分

3）逆时偏移方法

4）相位屏法

第27页，课件共92页，创作于2023年2月逆时偏移第28页，课件共92页，创作于2023年2月深度偏移关键地质模型与速度---速度深度模型决定了走时计算的精度地质模型建立：地质知识，钻井结果，地震时间偏移结果。速度求取：时间偏移与偏移迭代第29页，课件共92页，创作于2023年2月复杂构造地震成像问题复杂构造成像问题依旧没有完全解决如下扬子地区，逢洞发育区等

1）地质模型建立不起来，深度偏移技术不可用，如下扬子地区；

2）偏移方法本身考虑不周全；

3）分辨率有待进一步提高。

第30页，课件共92页，创作于2023年2月图4-1-2HQ02-LJ1连井线地震剖面图

HQ02-LJ2连井线地震剖面图第31页，课件共92页，创作于2023年2月偏移方法分析地震波场中有：反射波、绕射波、多次波前面介绍的方法，都只考虑了一次反射波以及关于中点对称的绕射波。多次波根本没有考虑。而在复杂构造地区绕射波非常发育，如果不考虑绕射波，成像的分辨率和信噪比都将降低。这是必须解决的一个问题。第32页，课件共92页，创作于2023年2月反射波场绕射波场θS’虚象点SGGDSGGG满足Snell定律的绕射波，在共中心点域满足双曲线规律一般地，不满足中心点域双曲线规律大部分绕射波被当做噪音第33页，课件共92页，创作于2023年2月1）2）3）第34页，课件共92页，创作于2023年2月第35页，课件共92页，创作于2023年2月第36页，课件共92页，创作于2023年2月第37页，课件共92页，创作于2023年2月反射波分辨率受限Reley准则λ/4反射波横向分辨率准则绕射具有超分辨率

第38页，课件共92页，创作于2023年2月

断点模型断点模型，背景速度为2600米/秒，薄层速度为3000米/秒，模型横向长度为5000米：，纵向深度为1500，薄层厚度20米，埋深500米，波长为80米。第39页，课件共92页，创作于2023年2月80米160米40米20米10米第40页，课件共92页，创作于2023年2月1米5米2米第41页，课件共92页，创作于2023年2月绕射波不能被忽视开发阶段面临的小尺度地质体的变化常常产生绕射第42页，课件共92页，创作于2023年2月主能量以反射波为主的方法中忽略了主能量问题反射波能量占所有能量的80%多反射波能量是个带（非涅尔带），不能只看成是个点第43页，课件共92页，创作于2023年2月走时计算叠前时间偏移走时计算进度常常不够叠前深度偏移走时计算依赖于模型精度、算法精度第44页，课件共92页，创作于2023年2月常用的叠前时间偏移走时计算是双平方根公式，其实就是分段单平方根走时计算之和：第45页，课件共92页，创作于2023年2月为了提高精度加上修正项：第46页，课件共92页，创作于2023年2月偏移成像关键参数分析

偏移孔径

成像速度第47页，课件共92页，创作于2023年2月偏移孔径分析偏移孔径是指成像点成像需要多少数据，直接决定成像质量。一般偏移方法中都是给一个固定的孔径，不考虑地层埋深和倾角、速度变化。这样会造成浅层合适了，深层不适应的问题。第48页，课件共92页，创作于2023年2月偏移速度分析走时计算的方法不同，对速度参数的要求就不同。在走时计算方法确定的情况下，需要调整速度参数以达到最佳效果。第49页，课件共92页，创作于2023年2月成像存在问题总结：

1）成像方法没有考虑到绕射波成像的问题

2）走时计算精度不够

3）主能量没有考虑

4）孔径固定孔径第50页，课件共92页，创作于2023年2月问题解决方案偏移方法采用基于绕射理论的叠前偏移方法走时计算采用高精度的走时方法偏移孔径自适应变孔径主能量选择选用炮偏移的方法，逐点选择主能量第51页，课件共92页，创作于2023年2月复杂构造成像策略首先分析地质情况，判断构造复杂性与速度复杂性构造复杂，不一定速度横向变化快。我国大部分地区没有像墨西哥湾那样的速度复杂性做好叠前时间偏移成像如果时间偏移不能解决问题，考虑深度偏移成像深度偏移建立合适的速度-深度模型第52页，课件共92页，创作于2023年2月基于绕射理论的主能量偏移成像

（反射+绕射）绕射偏移原理走时：T=TSD+TDG

sDGx第53页，课件共92页，创作于2023年2月

走时计算：以射线参数p、介质速度v为参数走时计算第54页，课件共92页，创作于2023年2月走时计算射线走时计算:第55页，课件共92页，创作于2023年2月走时计算精度影响走时计算可以展开为多项式，多项式阶数越高走时计算精度越高，我们分别分析1阶、3阶、5阶多项时的偏移结果。第56页，课件共92页，创作于2023年2月一阶精度走时计算偏移结果第57页，课件共92页，创作于2023年2月三阶精度走时计算偏移结果第58页，课件共92页，创作于2023年2月五阶精度走时计算偏移结果第59页，课件共92页，创作于2023年2月CRP道集（200，400，600，800，1000，1200）第60页，课件共92页，创作于2023年2月Order5CRP道集（200，400，600，800，1000，1200）第61页，课件共92页，创作于2023年2月炮偏移主能量选取从绕射的观点出发，地下每个点产生的绕射都将被接收到。但是，由于波场的干涉，成像过程中并不是把所有的能量都叠加在一起就能得到最好的效果。我们考虑选取能使能量增强的数据参数成像，也就是选取主要的能量进行偏移归位。第62页，课件共92页，创作于2023年2月LJ02线非主能量、高精度走时成像结果第63页，课件共92页，创作于2023年2月LJ02线主能量、高精度走时成像结果第64页，课件共92页，创作于2023年2月偏移孔径选取不同炮、同一点的波在成像后应该达到同相叠加。根据此原理确定参与成像数据的来源。可以进一步提高信噪比第65页，课件共92页，创作于2023年2月LJ02线主能量、变孔径成像结果第66页，课件共92页，创作于2023年2月LJ02线主能量、高精度走时成像结果第67页，课件共92页，创作于2023年2月偏移速度偏移速度求取与走时计算方式有关，也就是偏移的方法有关需要开发与我们方法相适应的偏移速度分析方法第68页，课件共92页，创作于2023年2月初步效果第69页，课件共92页，创作于2023年2月图4-1-2HQ02-LJ1连井线地震剖面图

HQ02-LJ2连井线地震剖面图第70页，课件共92页，创作于2023年2月LJ02线主能量、高精度走时成像结果第71页，课件共92页，创作于2023年2月LJ02线主能量、变孔径成像结果第72页，课件共92页，创作于2023年2月常规叠后偏移修饰后结果第73页，课件共92页，创作于2023年2月绕射波成像

（纯绕射）绕射波成像优点高探测能力，或称高灵敏度、高感觉能力绕射波成像数据对于研究小断层、岩性横向变化、潜山内幕、火山岩内幕等等非常有利第74页，课件共92页，创作于2023年2月

断点模型断点模型，背景速度为2600米/秒，薄层速度为3000米/秒，模型横向长度为5000米：，纵向深度为1500，薄层厚度20米，埋深500米，波长为80米。主频：32.5赫兹第75页，课件共92页，创作于2023年2月80米160米40米20米10米第76页，课件共92页，创作于2023年2月1米5米2米第77页，课件共92页，创作于2023年2月模型参数3000m/s2000m/s3500m/s气藏顶气藏底速度模型

(X5米)第78页，课件共92页，创作于2023年2月炮点在8000米处单炮记录直达波气层顶界面反射波气层底界面反射波气层边界产生的绕射波第79页，课件共92页，创作于2023年2月炮点在5000米处炮点在8000米处炮点在10000米处第80页，课件共92页，创作于2023年2月共偏移距剖面偏移距为零偏移距为500米第81页，课件共92页，创作于2023年2月a)zero-offsetsectionoveraplanereflectorsegmentwithasmallfault.Notediffractionsfromthefaultandtheedgesofthereflector.c)decompositionofzero-offsetintoedgediffractionsandafinitenumberofelementarydiffractions.e)edgediffractions.b),d),f)migratedimageofthedataintheleftpanels.第82页，课件共92页，创作于2023年2月绕射波成像原理原理等同于基于绕射理论的叠前偏移，所不同的是输入数据中不能包含反射波。绕射波成像的关键反射波与绕射波的分离实现方式主能量部分主要包含反射波，非主能量不能主要是绕射波。反射波能量一致性强，变化慢，绕射波能量各道变化快。第83页，课件共92页，创作于2023年2月过夏72井inline剖面第84页，课件共92页，创作于2023年2月过夏72井绕射波成像剖面-石炭-二叠系断裂、裂缝系统发育第85页，课件共92页，创作于2023年2月下步研究重点下步研究重点1）完善有关算法方法；2）研究与算法相适应的偏移速度场建立方法；

3）开展基于绕射理论的深度偏移研究；4）完善绕射波成像方法，开展绕射波成果的认识与解释研究第86页，课件共92页，创作于2023年2月复杂构造地震成像技术发展预测面向的介质复杂性及计算技术的发展决定了地震成像技术的发展方向计算机技术的发展：

1）GPU（GraphicsProcessingUnit）图形处理器，或称高级显卡，相比于CPU有超强的计算能力。CPU几个核，GPU几百个核。一