炮道集下波场局部分解与成像

炮道集下波场局部分解与成像

单元前深度偏移。在地震勘探中平面波具有抗干扰性强,突出有效波,改善大倾角和深层反射,全局方向性等优点。近些年,运用平面波进行偏移,旨在减少计算量和提高计算效率的波动方程叠前深度偏移方法纷纷出现。如Berkhout平面波偏移是精确叠前成像的一种方法,是将地震测线上一个单炮记录的球面波分解成一系列具有不同射线传播参数的平面波,再通过平面波波场延拓实现叠前偏移成像。针对特定地下目标体成像质量受诸多因素影响的问题,在平面波偏移的基础上,笔者基于波场的局部平面波分解,应用相关成像条件实现平面波成像。1球面波的叠加野外实际地震记录通常近似地为点震源激发的球面波,而目前大多数各种优化反演方法却都是建立在平面波假设基础上,所以,将球面波记录分解为平面波记录来进行分析处理有实际意义。当球面波传播半径很大时,可将球面波的波前近似看成平面波。根据球面波的通解可见式(1)根据空间连续性很容易推广到三维情况,可以把在x由此得到三维方程能进行这种延拓的前提条件是,式(3)的右端被积函数满足波动方程。所以,能给出x把式(3)的坐标改变为球坐标,把对kx和ky的积分换成对角度θ和ψ这里ψ式(4)右端第一项表示具有不同传播方向的普通平面波的叠加,而右端第二项对应着复数θ值的平面波(即不均匀平面波)的叠加,因此,一个球面波可以分解为普通平面波和不均匀平面波的叠加。但不均匀波只在xy平面中传播,因为2局部平面波成像在深度z处的二维频率域波场u(x,z,ω),对波场每延拓一步,空间域的波场就进行一次重构,在深度z+Δz上,式中就为一个局部平面波。应用相关成像条件,引入对应于源场和反射场的局部平面波式中*表示共轭。局部平面波的总成像条件是这里3参数p的数量和采样间隔的确定炮集平面波射线参数式中N式中Δp为射线参数p的采样间隔。从不等式(9)可以看出,N4地表平面波偏移成像为了验证提出的基于单程波动方程平面波叠前深度偏移成像方法的正确性和有效性,采用国际著名的Marmousi模型数据作为数值试算例子。Marmousi模型构造复杂,存在剧烈的横向变速,是检验叠前深度偏移方法的通用模型。在波场外推过程中采用的是能适应剧烈横向变速情况的傅里叶有限差分法(FFD)。下面给出了不同射线参数情况下平面波的偏移成像结果(p为负值时相当于线源以最左端炮点为基点开始激发,平面波右下入射的情况,p为正值时相反,以右端炮点为基点开始激发,左下入射的情况)。图1是Marmousi模型速度场,共有240个炮集,每炮96道,炮间距25m,道间距25m,采样率4ms,目标体是2500m深度下背斜构造中的低速楔形圈闭体。平面波角度范围-20采用不同射线参数对地表平面波进行成像试验,不同的射线参数代表平面波入射的角度不同。图2至图5分别是射线参数p=0,-100,100,-200地面合成平面波的偏移成像结果。为得到地下构造清晰的成像效果,现将一定范围内的不同射线参数平面波偏移结果进行叠加,图6为[-200,200]范围,间隔1°得到的平面波偏移叠加结果。从平面波偏移结果来看,入射的角度大小和范围是影响成像质量的主要因素,不同角度入射的平面波对最终成像结果的贡献大小是不同的。因此,可以有针对性地选择射线参数进行平面波成像。从图2至图5的偏移结果还可以看出,平面波具有很好的方向性,入射角度范围的增加会降低计算效率。从图6的偏移结果看到,平面波偏移剖面同向轴连续性好,没有抖动,浅层断层面成像清晰,深部的成像分明,Marmousi模型的目标体深部圈闭体得到了较好的成像效果,进一步表明基于单程波动方程平面波叠前深度偏移成像方法的正确性和有效性。5基于承担特点的平面波叠前深度偏移平面波偏移成像技术是提高波动方程叠前偏移效率的有效方法,同常规的积分法比较,具有较高的成像质量。本文提出的基于单程波动方程平面波叠前深度偏