復雜構造地震成像

復雜構造地震成像第1頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內容一、地質構造模型及地震波場特點二、地震成像技術三、復雜構造地震成像難點四、解決問題方案—主能量繞射偏移五、復雜構造地震成像技術發(fā)展預測第2頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月地質構造模型水平層狀介質或稱垂向變速介質單斜介質縫洞型介質橫向快變速介質

第3頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月水平層狀介質及地震波場特點V1V2假設地層水平層內速度均勻各向同性發(fā)育反射波及多次反射波斷點有繞射波V3Vnsg第4頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月單斜介質地層傾斜特點與水平層狀介質相似α第5頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月縫洞型介質可以看成是分塊均勻介質，塊與塊之間一般沒有速度差地震波場除了邊界產生反射波與繞射波外，內波主要以繞射波為主第6頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月橫向快變速介質V1介質間速度差異大地震波場仍以反射波為主斷點有繞射波存在V2V3第7頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月復雜模型復雜模型由簡單模型疊合而成第8頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月沖斷構造帶沖斷構造帶沖斷凹陷沖斷凹陷黃橋地區(qū)構造剖面圖（據中石化華東局）第9頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月地震成像技術針對不同地質模型發(fā)展起來不同的成像技術，可以分為：1）常規(guī)疊后地震成像技術；

2）疊前時間偏移成像技術；

3）疊前深度偏移技術第10頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月時間偏移與深度偏移波動方程：記錄的波由空間域到時間域第11頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月xyzxyTm垂向單位變換速度橫無變化時間與深度變換其實就是坐標軸變化，都是指向地下（深度）方向，單位不同第12頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月常規(guī)疊后偏移成像技術假設：1）水平層狀介質模型；

2）反射點與中心點距離遠遠小于最大炮間距地震波走時第13頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月如果地層有傾角第14頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月成像處理步驟

1）傾角時差校正---DMO

消除與走時公式中與傾角有關的向

2）動校正---NMO

消除走時公式中與炮檢距有關的項

3）共中心點疊加把所有炮同一反射點的數據加在一起

4）疊后時間偏移第15頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月DMONMOSTACK第16頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月疊后時間偏移使繞射和傾斜地層歸位,實現T0到Tm轉換T0---零炮檢距的反射時間Tm---反射點垂直向上到達地面的時間第17頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月疊前時間偏移常規(guī)成像處理遇到的問題1）大傾角地層和埋藏較深的地層不能很好成像原因是中心點與反射點間距離比較大第18頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月

2）對速度橫向變速適應能力差走時計算太簡單復雜介質的走時計算也可以展開成泰勒級數的形式，但高次項不能忽略

3）很難到達同相疊加，降低資料的信噪比和成像效果PSTM：直接從原資料空間關系出發(fā)進行時間域成像處理第19頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月Tm第20頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月常用的疊前時間偏移走時計算是雙平方根公式，其實就是分段單平方根走時計算之和：第21頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月疊前深度偏移疊前時間偏移的成像質量較疊后偏移大幅提高，但沒辦法解決速度橫向變化情況下其下地層變形問題和不成像的問題。而且，在橫向變速快的情況下，在波動方程中，Tm不能代替Z。第22頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月PSTM第23頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月要解決上面的問題，需要進行疊前深度偏移，也就是要將記錄到的時間信號轉換到深度域，這是就說必須知道地下介質的模型和速度（前面都是假設）第25頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月通過模擬波傳播過程，計算走時和地面點位置，從而找到成像點所需的數據第26頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月疊前深度偏移幾種方法1）積分法微分方程積分解

2）有限差分法微分算子差分

3）逆時偏移方法

4）相位屏法

第27頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月逆時偏移第28頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月深度偏移關鍵地質模型與速度---速度深度模型決定了走時計算的精度地質模型建立：地質知識，鉆井結果，地震時間偏移結果。速度求?。簳r間偏移與偏移迭代第29頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月復雜構造地震成像問題復雜構造成像問題依舊沒有完全解決如下?lián)P子地區(qū)，逢洞發(fā)育區(qū)等

1）地質模型建立不起來，深度偏移技術不可用，如下?lián)P子地區(qū)；

2）偏移方法本身考慮不周全；

3）分辨率有待進一步提高。

第30頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-1-2HQ02-LJ1連井線地震剖面圖

HQ02-LJ2連井線地震剖面圖第31頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月偏移方法分析地震波場中有：反射波、繞射波、多次波前面介紹的方法，都只考慮了一次反射波以及關于中點對稱的繞射波。多次波根本沒有考慮。而在復雜構造地區(qū)繞射波非常發(fā)育，如果不考慮繞射波，成像的分辨率和信噪比都將降低。這是必須解決的一個問題。第32頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月反射波場繞射波場θS’虛象點SGGDSGGG滿足Snell定律的繞射波，在共中心點域滿足雙曲線規(guī)律一般地，不滿足中心點域雙曲線規(guī)律大部分繞射波被當做噪音第33頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月1）2）3）第34頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月反射波分辨率受限Reley準則λ/4反射波橫向分辨率準則繞射具有超分辨率

第38頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月

斷點模型斷點模型，背景速度為2600米/秒，薄層速度為3000米/秒，模型橫向長度為5000米：，縱向深度為1500，薄層厚度20米，埋深500米，波長為80米。第39頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月80米160米40米20米10米第40頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月1米5米2米第41頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月繞射波不能被忽視開發(fā)階段面臨的小尺度地質體的變化常常產生繞射第42頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月主能量以反射波為主的方法中忽略了主能量問題反射波能量占所有能量的80%多反射波能量是個帶（非涅爾帶），不能只看成是個點第43頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月走時計算疊前時間偏移走時計算進度常常不夠疊前深度偏移走時計算依賴于模型精度、算法精度第44頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月常用的疊前時間偏移走時計算是雙平方根公式，其實就是分段單平方根走時計算之和：第45頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月為了提高精度加上修正項：第46頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月偏移成像關鍵參數分析

偏移孔徑

成像速度第47頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月偏移孔徑分析偏移孔徑是指成像點成像需要多少數據，直接決定成像質量。一般偏移方法中都是給一個固定的孔徑，不考慮地層埋深和傾角、速度變化。這樣會造成淺層合適了，深層不適應的問題。第48頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月偏移速度分析走時計算的方法不同，對速度參數的要求就不同。在走時計算方法確定的情況下，需要調整速度參數以達到最佳效果。第49頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月成像存在問題總結：

1）成像方法沒有考慮到繞射波成像的問題

2）走時計算精度不夠

3）主能量沒有考慮

4）孔徑固定孔徑第50頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月問題解決方案偏移方法采用基于繞射理論的疊前偏移方法走時計算采用高精度的走時方法偏移孔徑自適應變孔徑主能量選擇選用炮偏移的方法，逐點選擇主能量第51頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月復雜構造成像策略首先分析地質情況，判斷構造復雜性與速度復雜性構造復雜，不一定速度橫向變化快。我國大部分地區(qū)沒有像墨西哥灣那樣的速度復雜性做好疊前時間偏移成像如果時間偏移不能解決問題，考慮深度偏移成像深度偏移建立合適的速度-深度模型第52頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月基于繞射理論的主能量偏移成像

（反射+繞射）繞射偏移原理走時：T=TSD+TDG

sDGx第53頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月

走時計算：以射線參數p、介質速度v為參數走時計算第54頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月走時計算射線走時計算:第55頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月走時計算精度影響走時計算可以展開為多項式，多項式階數越高走時計算精度越高，我們分別分析1階、3階、5階多項時的偏移結果。第56頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月一階精度走時計算偏移結果第57頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月三階精度走時計算偏移結果第58頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月五階精度走時計算偏移結果第59頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月CRP道集（200，400，600，800，1000，1200）第60頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月Order5CRP道集（200，400，600，800，1000，1200）第61頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月炮偏移主能量選取從繞射的觀點出發(fā)，地下每個點產生的繞射都將被接收到。但是，由于波場的干涉，成像過程中并不是把所有的能量都疊加在一起就能得到最好的效果。我們考慮選取能使能量增強的數據參數成像，也就是選取主要的能量進行偏移歸位。第62頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線非主能量、高精度走時成像結果第63頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線主能量、高精度走時成像結果第64頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月偏移孔徑選取不同炮、同一點的波在成像后應該達到同相疊加。根據此原理確定參與成像數據的來源?？梢赃M一步提高信噪比第65頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線主能量、變孔徑成像結果第66頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線主能量、高精度走時成像結果第67頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月偏移速度偏移速度求取與走時計算方式有關，也就是偏移的方法有關需要開發(fā)與我們方法相適應的偏移速度分析方法第68頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月初步效果第69頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-1-2HQ02-LJ1連井線地震剖面圖

HQ02-LJ2連井線地震剖面圖第70頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線主能量、高精度走時成像結果第71頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線主能量、變孔徑成像結果第72頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月常規(guī)疊后偏移修飾后結果第73頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月繞射波成像

（純繞射）繞射波成像優(yōu)點高探測能力，或稱高靈敏度、高感覺能力繞射波成像數據對于研究小斷層、巖性橫向變化、潛山內幕、火山巖內幕等等非常有利第74頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月

斷點模型斷點模型，背景速度為2600米/秒，薄層速度為3000米/秒，模型橫向長度為5000米：，縱向深度為1500，薄層厚度20米，埋深500米，波長為80米。主頻：32.5赫茲第75頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月80米160米40米20米10米第76頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月1米5米2米第77頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月模型參數3000m/s2000m/s3500m/s氣藏頂氣藏底速度模型

(X5米)第78頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月炮點在8000米處單炮記錄直達波氣層頂界面反射波氣層底界面反射波氣層邊界產生的繞射波第79頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月炮點在5000米處炮點在8000米處炮點在10000米處第80頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月共偏移距剖面偏移距為零偏移距為500米第81頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月a)zero-offsetsectionoveraplanereflectorsegmentwithasmallfault.Notediffractionsfromthefaultandtheedgesofthereflector.c)decompositionofzero-offsetintoedgediffractionsandafinitenumberofelementarydiffractions.e)edgediffractions.b),d),f)migratedimageofthedataintheleftpanels.第82頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月繞射波成像原理原理等同于基于繞射理論的疊前偏移，所不同的是輸入數據中不能包含反射波。繞射波成像的關鍵反射波與繞射波的分離實現方式主能量部分主要包含反射波，非主能量不能主要是繞射波。反射波能量一致性強，變化慢，繞射波能量各道變化快。第83頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月過夏72井inline剖面第84頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月過夏72井繞射波成像剖面-石炭-二疊系斷裂、裂縫系統(tǒng)發(fā)育第85頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月下步研究重點下步研究重點1）完善有關算法方法；2）研究與算法相適應的偏移速度場建立方法；

3）開展基于繞射理論的深度偏移研究；4）完善繞射波成像方法，開展繞射波成果的認識與解釋研究第86頁，課件共92頁，創(chuàng)作于2023年2月復雜構造地震成像技術發(fā)展預測面向的介質復雜性及計算技術的發(fā)展決定了地震成像技術的發(fā)展方向計算機技術的發(fā)展：

1）GPU（GraphicsProcessingUnit）圖形處理器，或稱高級顯卡，相比于CPU有超強的計算能力。CPU幾個核，GPU幾百個核。一