復(fù)雜構(gòu)造地震成像

復(fù)雜構(gòu)造地震成像第1頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四主要內(nèi)容一、地質(zhì)構(gòu)造模型及地震波場(chǎng)特點(diǎn)二、地震成像技術(shù)三、復(fù)雜構(gòu)造地震成像難點(diǎn)四、解決問題方案—主能量繞射偏移五、復(fù)雜構(gòu)造地震成像技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)第2頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四地質(zhì)構(gòu)造模型水平層狀介質(zhì)或稱垂向變速介質(zhì)單斜介質(zhì)縫洞型介質(zhì)橫向快變速介質(zhì)

第3頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四水平層狀介質(zhì)及地震波場(chǎng)特點(diǎn)V1V2假設(shè)地層水平層內(nèi)速度均勻各向同性發(fā)育反射波及多次反射波斷點(diǎn)有繞射波V3Vnsg第4頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四單斜介質(zhì)地層傾斜特點(diǎn)與水平層狀介質(zhì)相似α第5頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四縫洞型介質(zhì)可以看成是分塊均勻介質(zhì)，塊與塊之間一般沒有速度差地震波場(chǎng)除了邊界產(chǎn)生反射波與繞射波外，內(nèi)波主要以繞射波為主第6頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四橫向快變速介質(zhì)V1介質(zhì)間速度差異大地震波場(chǎng)仍以反射波為主斷點(diǎn)有繞射波存在V2V3第7頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四復(fù)雜模型復(fù)雜模型由簡(jiǎn)單模型疊合而成第8頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四沖斷構(gòu)造帶沖斷構(gòu)造帶沖斷凹陷沖斷凹陷黃橋地區(qū)構(gòu)造剖面圖（據(jù)中石化華東局）第9頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四地震成像技術(shù)針對(duì)不同地質(zhì)模型發(fā)展起來不同的成像技術(shù)，可以分為：1）常規(guī)疊后地震成像技術(shù)；

2）疊前時(shí)間偏移成像技術(shù)；

3）疊前深度偏移技術(shù)第10頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間偏移與深度偏移波動(dòng)方程：記錄的波由空間域到時(shí)間域第11頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四xyzxyTm垂向單位變換速度橫無變化時(shí)間與深度變換其實(shí)就是坐標(biāo)軸變化，都是指向地下（深度）方向，單位不同第12頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四常規(guī)疊后偏移成像技術(shù)假設(shè)：1）水平層狀介質(zhì)模型；

2）反射點(diǎn)與中心點(diǎn)距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最大炮間距地震波走時(shí)第13頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四如果地層有傾角第14頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四成像處理步驟

1）傾角時(shí)差校正---DMO

消除與走時(shí)公式中與傾角有關(guān)的向

2）動(dòng)校正---NMO

消除走時(shí)公式中與炮檢距有關(guān)的項(xiàng)

3）共中心點(diǎn)疊加把所有炮同一反射點(diǎn)的數(shù)據(jù)加在一起

4）疊后時(shí)間偏移第15頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DMONMOSTACK第16頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四疊后時(shí)間偏移使繞射和傾斜地層歸位,實(shí)現(xiàn)T0到Tm轉(zhuǎn)換T0---零炮檢距的反射時(shí)間Tm---反射點(diǎn)垂直向上到達(dá)地面的時(shí)間第17頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四疊前時(shí)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(diǎn)與反射點(diǎn)間距離比較大第18頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

2）對(duì)速度橫向變速適應(yīng)能力差走時(shí)計(jì)算太簡(jiǎn)單復(fù)雜介質(zhì)的走時(shí)計(jì)算也可以展開成泰勒級(jí)數(shù)的形式，但高次項(xiàng)不能忽略

3）很難到達(dá)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(guān)系出發(fā)進(jìn)行時(shí)間域成像處理第19頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Tm第20頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四常用的疊前時(shí)間偏移走時(shí)計(jì)算是雙平方根公式，其實(shí)就是分段單平方根走時(shí)計(jì)算之和：第21頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四疊前深度偏移疊前時(shí)間偏移的成像質(zhì)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(dòng)方程中，Tm不能代替Z。第22頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PSTM第23頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第24頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四要解決上面的問題，需要進(jìn)行疊前深度偏移，也就是要將記錄到的時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換到深度域，這是就說必須知道地下介質(zhì)的模型和速度（前面都是假設(shè)）第25頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四通過模擬波傳播過程，計(jì)算走時(shí)和地面點(diǎn)位置，從而找到成像點(diǎn)所需的數(shù)據(jù)第26頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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(shí)偏移方法

4）相位屏法

第27頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四逆時(shí)偏移第28頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四深度偏移關(guān)鍵地質(zhì)模型與速度---速度深度模型決定了走時(shí)計(jì)算的精度地質(zhì)模型建立：地質(zhì)知識(shí)，鉆井結(jié)果，地震時(shí)間偏移結(jié)果。速度求取：時(shí)間偏移與偏移迭代第29頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四復(fù)雜構(gòu)造地震成像問題復(fù)雜構(gòu)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(zhì)模型建立不起來，深度偏移技術(shù)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(jìn)一步提高。

第30頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖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(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四偏移方法分析地震波場(chǎng)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(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱的繞射波。多次波根本沒有考慮。而在復(fù)雜構(gòu)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(gè)問題。第32頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四反射波場(chǎng)繞射波場(chǎng)θS’虛象點(diǎn)SGGDSGGG滿足Snell定律的繞射波，在共中心點(diǎn)域滿足雙曲線規(guī)律一般地，不滿足中心點(diǎn)域雙曲線規(guī)律大部分繞射波被當(dāng)做噪音第33頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1）2）3）第34頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第35頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第36頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第37頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四反射波分辨率受限Reley準(zhǔn)則λ/4反射波橫向分辨率準(zhǔn)則繞射具有超分辨率

第38頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

斷點(diǎn)模型斷點(diǎn)模型，背景速度為2600米/秒，薄層速度為3000米/秒，模型橫向長(zhǎng)度為5000米：，縱向深度為1500，薄層厚度20米，埋深500米，波長(zhǎng)為80米。第39頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四80米160米40米20米10米第40頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1米5米2米第41頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四繞射波不能被忽視開發(fā)階段面臨的小尺度地質(zhì)體的變化常常產(chǎn)生繞射第42頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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(gè)帶（非涅爾帶），不能只看成是個(gè)點(diǎn)第43頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四走時(shí)計(jì)算疊前時(shí)間偏移走時(shí)計(jì)算進(jìn)度常常不夠疊前深度偏移走時(shí)計(jì)算依賴于模型精度、算法精度第44頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四常用的疊前時(shí)間偏移走時(shí)計(jì)算是雙平方根公式，其實(shí)就是分段單平方根走時(shí)計(jì)算之和：第45頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四為了提高精度加上修正項(xiàng)：第46頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四偏移成像關(guān)鍵參數(shù)分析

偏移孔徑

成像速度第47頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四偏移孔徑分析偏移孔徑是指成像點(diǎn)成像需要多少數(shù)據(jù)，直接決定成像質(zhì)量。一般偏移方法中都是給一個(gè)固定的孔徑，不考慮地層埋深和傾角、速度變化。這樣會(huì)造成淺層合適了，深層不適應(yīng)的問題。第48頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四偏移速度分析走時(shí)計(jì)算的方法不同，對(duì)速度參數(shù)的要求就不同。在走時(shí)計(jì)算方法確定的情況下，需要調(diào)整速度參數(shù)以達(dá)到最佳效果。第49頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四成像存在問題總結(jié)：

1）成像方法沒有考慮到繞射波成像的問題

2）走時(shí)計(jì)算精度不夠

3）主能量沒有考慮

4）孔徑固定孔徑第50頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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(shí)計(jì)算采用高精度的走時(shí)方法偏移孔徑自適應(yīng)變孔徑主能量選擇選用炮偏移的方法，逐點(diǎn)選擇主能量第51頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四復(fù)雜構(gòu)造成像策略首先分析地質(zhì)情況，判斷構(gòu)造復(fù)雜性與速度復(fù)雜性構(gòu)造復(fù)雜，不一定速度橫向變化快。我國(guó)大部分地區(qū)沒有像墨西哥灣那樣的速度復(fù)雜性做好疊前時(shí)間偏移成像如果時(shí)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(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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(shí)：T=TSD+TDG

sDGx第53頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

走時(shí)計(jì)算：以射線參數(shù)p、介質(zhì)速度v為參數(shù)走時(shí)計(jì)算第54頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四走時(shí)計(jì)算射線走時(shí)計(jì)算:第55頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四走時(shí)計(jì)算精度影響走時(shí)計(jì)算可以展開為多項(xiàng)式，多項(xiàng)式階數(shù)越高走時(shí)計(jì)算精度越高，我們分別分析1階、3階、5階多項(xiàng)時(shí)的偏移結(jié)果。第56頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一階精度走時(shí)計(jì)算偏移結(jié)果第57頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三階精度走時(shí)計(jì)算偏移結(jié)果第58頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四五階精度走時(shí)計(jì)算偏移結(jié)果第59頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四CRP道集（200，400，600，800，1000，1200）第60頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Order5CRP道集（200，400，600，800，1000，1200）第61頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四炮偏移主能量選取從繞射的觀點(diǎn)出發(fā)，地下每個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生的繞射都將被接收到。但是，由于波場(chǎng)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(qiáng)的數(shù)據(jù)參數(shù)成像，也就是選取主要的能量進(jìn)行偏移歸位。第62頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四LJ02線非主能量、高精度走時(shí)成像結(jié)果第63頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四LJ02線主能量、高精度走時(shí)成像結(jié)果第64頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四偏移孔徑選取不同炮、同一點(diǎn)的波在成像后應(yīng)該達(dá)到同相疊加。根據(jù)此原理確定參與成像數(shù)據(jù)的來源?？梢赃M(jìn)一步提高信噪比第65頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四LJ02線主能量、變孔徑成像結(jié)果第66頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四LJ02線主能量、高精度走時(shí)成像結(jié)果第67頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四偏移速度偏移速度求取與走時(shí)計(jì)算方式有關(guān)，也就是偏移的方法有關(guān)需要開發(fā)與我們方法相適應(yīng)的偏移速度分析方法第68頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四初步效果第69頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖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(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四LJ02線主能量、高精度走時(shí)成像結(jié)果第71頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四LJ02線主能量、變孔徑成像結(jié)果第72頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四常規(guī)疊后偏移修飾后結(jié)果第73頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四繞射波成像

（純繞射）繞射波成像優(yōu)點(diǎn)高探測(cè)能力，或稱高靈敏度、高感覺能力繞射波成像數(shù)據(jù)對(duì)于研究小斷層、巖性橫向變化、潛山內(nèi)幕、火山巖內(nèi)幕等等非常有利第74頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

斷點(diǎn)模型斷點(diǎn)模型，背景速度為2600米/秒，薄層速度為3000米/秒，模型橫向長(zhǎng)度為5000米：，縱向深度為1500，薄層厚度20米，埋深500米，波長(zhǎng)為80米。主頻：32.5赫茲第75頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四80米160米40米20米10米第76頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1米5米2米第77頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四模型參數(shù)3000m/s2000m/s3500m/s氣藏頂氣藏底速度模型

(X5米)第78頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四炮點(diǎn)在8000米處單炮記錄直達(dá)波氣層頂界面反射波氣層底界面反射波氣層邊界產(chǎn)生的繞射波第79頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四炮點(diǎn)在5000米處炮點(diǎn)在8000米處炮點(diǎn)在10000米處第80頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四共偏移距剖面偏移距為零偏移距為500米第81頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四a)zero-offsetsectionoveraplanereflectorsegmentwithasmallfault.Notediffractionsfromthefaultandtheedgesofthereflector.c)decompositionofzero-offsetintoedgediffractionsandafinitenumberofelementarydiffractions.e)edgediffractions.b),d),f)migratedimageofthedataintheleftpanels.第82頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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(shù)據(jù)中不能包含反射波。繞射波成像的關(guān)鍵反射波與繞射波的分離實(shí)現(xiàn)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(qiáng)，變化慢，繞射波能量各道變化快。第83頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四過夏72井inline剖面第84頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四過夏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(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四下步研究重點(diǎn)下步研究重點(diǎn)1）完善有關(guān)算法方法；2）研究與算法相適應(yīng)的偏移速度場(chǎng)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(rèn)識(shí)與解釋研究第86頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期四復(fù)雜構(gòu)造地震成像技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)面向的介質(zhì)復(fù)雜性及計(jì)算技術(shù)的發(fā)展決定了地震成像技術(shù)的發(fā)展方向計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展：

1）GPU（GraphicsProcessingUnit）圖形處理器，或稱高級(jí)顯卡，相比于CPU有超強(qiáng)的計(jì)算能力。CPU幾個(gè)核，