復(fù)雜構(gòu)造地震成像

復(fù)雜構(gòu)造地震成像第1頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(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(wèn)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地質(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水平層狀介質(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單斜介質(zhì)地層傾斜特點(diǎn)與水平層狀介質(zhì)相似α第5頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月縫洞型介質(zhì)可以看成是分塊均勻介質(zhì)，塊與塊之間一般沒(méi)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月橫向快變速介質(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)雜模型復(fù)雜模型由簡(jiǎn)單模型疊合而成第8頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月沖斷構(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地震成像技術(shù)針對(duì)不同地質(zhì)模型發(fā)展起來(lái)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月xyzxyTm垂向單位變換速度橫無(wú)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常規(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如果地層有傾角第14頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成像處理步驟

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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DMONMOSTACK第16頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月疊后時(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月疊前時(shí)間偏移常規(guī)成像處理遇到的問(wèn)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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(kāi)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Tm第20頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用的疊前時(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(méi)辦法解決速度橫向變化情況下其下地層變形問(wèn)題和不成像的問(wèn)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月PSTM第23頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第24頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月要解決上面的問(wèn)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(shuō)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通過(guò)模擬波傳播過(guò)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)，課件共92頁(yè)，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(shí)偏移方法

4）相位屏法

第27頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月逆時(shí)偏移第28頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月深度偏移關(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?。簳r(shí)間偏移與偏移迭代第29頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)雜構(gòu)造地震成像問(wèn)題復(fù)雜構(gòu)造成像問(wèn)題依舊沒(méi)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(lái)，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)，課件共92頁(yè)，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(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(méi)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(wèn)題。第32頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反射波場(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1）2）3）第34頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第35頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第36頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第37頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反射波分辨率受限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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月80米160米40米20米10米第40頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1米5米2米第41頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月繞射波不能被忽視開(kāi)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)，課件共92頁(yè)，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(wèn)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月走時(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用的疊前時(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了提高精度加上修正項(xiàng)：第46頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月偏移成像關(guān)鍵參數(shù)分析

偏移孔徑

成像速度第47頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(wèn)題。第48頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月偏移速度分析走時(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成像存在問(wèn)題總結(jié)：

1）成像方法沒(méi)有考慮到繞射波成像的問(wèn)題

2）走時(shí)計(jì)算精度不夠

3）主能量沒(méi)有考慮

4）孔徑固定孔徑第50頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月問(wèn)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(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(méi)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(wèn)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)，課件共92頁(yè)，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(shí)：T=TSD+TDG

sDGx第53頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月走時(shí)計(jì)算射線走時(shí)計(jì)算:第55頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月走時(shí)計(jì)算精度影響走時(shí)計(jì)算可以展開(kāi)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一階精度走時(shí)計(jì)算偏移結(jié)果第57頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三階精度走時(shí)計(jì)算偏移結(jié)果第58頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五階精度走時(shí)計(jì)算偏移結(jié)果第59頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CRP道集（200，400，600，800，1000，1200）第60頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Order5CRP道集（200，400，600，800，1000，1200）第61頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(guò)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線非主能量、高精度走時(shí)成像結(jié)果第63頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線主能量、高精度走時(shí)成像結(jié)果第64頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(lái)源。可以進(jìn)一步提高信噪比第65頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線主能量、變孔徑成像結(jié)果第66頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線主能量、高精度走時(shí)成像結(jié)果第67頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(kāi)發(fā)與我們方法相適應(yīng)的偏移速度分析方法第68頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月初步效果第69頁(yè)，課件共92頁(yè)，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(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線主能量、高精度走時(shí)成像結(jié)果第71頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月LJ02線主能量、變孔徑成像結(jié)果第72頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常規(guī)疊后偏移修飾后結(jié)果第73頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月繞射波成像

（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(jué)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月80米160米40米20米10米第76頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1米5米2米第77頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月模型參數(shù)3000m/s2000m/s3500m/s氣藏頂氣藏底速度模型

(X5米)第78頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月炮點(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月炮點(diǎn)在5000米處炮點(diǎn)在8000米處炮點(diǎn)在10000米處第80頁(yè)，課件共92頁(yè)，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(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月a)zero-offsetsectionoveraplanereflectorsegmentwithasmallfault.Notediffractionsfromthefaultandtheedgesofthereflector.c)decompositionofzero-offsetintoedgediffractionsandafinitenumberofelementarydiffractions.e)edgediffractions.b),d),f)migratedimageofthedataintheleftpanels.第82頁(yè)，課件共92頁(yè)，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(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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月過(guò)夏72井inline剖面第84頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月過(guò)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)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下步研究重點(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(kāi)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(kāi)展繞射波成果的認(rèn)識(shí)與解釋研究第86頁(yè)，課件共92頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(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，GPU幾百個(gè)核。一