波场分离与双向照明互联互通成像条件研究

波场分离与双向照明互联互通成像条件研究

0成像结果采用低波数噪音反向时间偏移来自20世纪80年代。逆时偏移方法是通过双程波波动方程在时间上对地震资料进行反向外推来实现偏移过程。使用双程波波动方程进行波场构建时,遇到波阻抗分界面就会发生反射,导致在成像过程中形成了低波数噪音,使成像结果的分辨率降低。当前的低波数噪音压制方法主要是进行选择性成像(方向分解成像条件本文利用双程波方程,通过对波场分离互相关成像条件与炮-检点双向照明互相关成像条件进行分析,尝试将两者分别在噪声消除及补偿成像振幅畸变方面的优势进行结合,提出了基于双向照明波场分离的成像条件,并通过模型试算对本文所提出的成像条件的成像效果进行了验证。1互相关成像条件二维情况下,均匀各向同性介质中的双程声波方程为:式中:u(x,z,t)为声波波场的位移函数;v(x,z)为介质的纵波速度场;x、z、t分别为空间横坐标、纵坐标和时间坐标。对(1)式进行差分离散,得到时间2阶与空间2N间的差分格式:式中:i、k分别为空间横向和纵向离散点序号;n为时间离散点序号;m为差分阶数的二分之一;Δx、Δz、Δt分别为空间离散步长和时间离散步长;c式(2)的稳定性条件为:采用完全匹配层(PML)吸收边界解决地震波逆时延拓过程中因人工边界产生的伪反射问题。在逆时偏移过程中,炮点和检波点波场都是通过方程(2)实现外推,本文所利用的基于源波场的重建技术式中:lmage(x,z)为成像值;S(t,x,z)、R(t,x,z)分别为震源波场和检波器波场;T然而,利用方程(4)所定义的成像条件进行逆时偏移成像时通常会产生大量低频的、强振幅的噪音,特别是在浅层强反射界面上方,这些低频的、强振幅的噪音会干扰有效信号从而使浅层的地质构造不能被真实的呈现出来,在复杂地区还会产生振幅畸变影响成像结果。通过分析低频噪音产生的机制,互相关成像条件最初的提出是适用于单程波偏移的源波场的下行波与检波点波场的上行波的成像条件,所以在单程波偏移成像时没有低频噪音的存在。但是,逆时偏移利用的是双程波波动方程,当源波场和检波点波场遇到波阻抗分界面时就会发生反射,分别形成各自的上行波和下行波波场(图1)。当采用互相关成像条件时就会出现4种情况根据Liu等式中:下标d和u分别表示下行波场和上行波场,对(1)、(2)两种情况应用互相关成像条件:为了提高算法的计算效率,Liu等式中:对于弱波阻抗分界面,互相关是很好的成像条件,然而,对于强波阻抗分界面,则会产生低频假象,在速度横向变化剧烈或构造复杂的地区,存在地震波传播和照明不均匀的问题,使得地震成像振幅异常,造成地震成像出现阴影区。为了压制低频假象和补偿振幅,对互相关成像条件进行修改,把照明结果作为常规成像结果的振幅校正项。通常地震照明指的是震源产生的地震波的单向照明,常规的照明方法为基于炮点照明的互相关成像条件然而在成像过程中,还应综合考虑接收点处地震波照明补偿,本文采用双程声波方程的双向照明对单炮成像进行振幅补偿,从而克服只利用震源照明产生的深部照明不足和在复杂构造区域因速度剧烈变化产生的振幅畸变等问题。假设已知炮点位置在空间一点(x分别利用炮点照明、检波点照明和炮-检双向照明对式(8)进行修改,得到各式:炮点照明补偿条件:检波点照明补偿条件:炮-检双向照明补偿条件:2单炮与多炮的逆时偏移验算为了考察本文所提出的方法的有效性和适用性,分别使用简单的水平层状模型进行单炮逆时偏移测验,使用复杂的Marmousi模型进行多炮逆时偏移测验。2.1不同成像条件对模型的逆时偏移成像效果进行比对设计图3所示的六层简单水平模型,模型的大小为2000×2000m,从上到下每层的速度为1500m/s、2500m/s、4000m/s、2500m/s、4000m/s、3000m/s,震源位置为x=2000m,z=10m,水平、深度采样间隔均为4m,时间采样间隔为0.5ms,记录时间为2s,分别利用不同的成像条件对模型进行单炮逆时偏移成像。分别采用传统的炮点照明补偿互相关成像条件、基于波场分离的炮点照明补偿互相关成像条件、基于波场分离的检波点照明补偿互相关成像条件和基于波场分离的双向照明补偿互相关成像条件进行层状介质模型的单炮逆时偏移,得到偏移结果如图4所示。在图4(a)中可以看到浅层反射界面上方有明显的低频、强振幅噪音,严重影响了成像的分辨率,但是,在4(b)-(d)中采用波场分离的互相关成像条件,并且通过照明补偿在一定程度上有效的压制了噪音,提高了成像的精度。通过对比分析,从图4(d)中可以看出基于双向照明的成像条件可以更好的补偿深部的振幅,图4(b)中由于炮点照明补偿深部照明不足,可以看出最后一层的成像没有双向照明成像条件的偏移结果好,并且在图4(c)检波点照明补偿中最后一层出现振幅补偿不均匀的现象。2.2多炮偏移对比分析图5是Marmousi模型,模型大小为4800×1500m,偏移中采用的网格大小为8×5m,采样时间间隔为0.5ms,记录时间是3s,炮点从30m开始,到4770m结束,炮间距为30m,总159炮,共561道接收。分别利用不同的成像条件对模型进行多炮逆时偏移叠加成像。分别采用传统的炮点照明补偿互相关成像条件、基于波场分离的炮点照明补偿互相关成像条件、基于波场分离的检波点照明补偿互相关成像条件和基于波场分离的双向照明补偿互相关成像条件进行Marmousi模型的多炮逆时偏移,得到偏移结果如图6所示。通过对比分析发现,从图6(a)中可以明显看到浅层部分被大量低频、强振幅噪音覆盖,降低了成像的精度;图6(b)采用基于波场分离的炮点照明补偿互相关成像条件,一部分浅层的噪音被压制的很好,但是还是存在部分噪音,断层和深部的构造比传统方法的清晰;图6(c)采用基于波场分离的检波点照明补偿互相关成像条件,大部分的浅层低频、高振幅噪音被很好的压制,可以看到断层构造但是不是很清晰,深部构造有些地方振幅不是很连续;图6(d)采用基于波场分离的双向照明补偿互相关成像条件,可以看到浅层噪音得到一定的压制,可以明显的看到断层构造,并且深层复杂构造振幅比较连续,提高了成像的分辨率。但是可以看到浅层还有部分的噪音残留,这一小部分的噪声不能仅仅依靠改变成像条件去除,可以尝试结合其他去噪方法进行压制。3波场分离方法(1)提出了一种能够压制低频噪音、补偿振幅畸变的逆时偏移成像条件,该成像条件对传统的互相关成像条件进行了优化。(2)通过分析噪音产生的机制,采用波场分离的方法压制噪音的产生,并且利用双向照明来补偿成像的振幅畸变,提高逆时偏移的成像精度。((33))通通过过将将该该成成