0-1---地震偏移成像基本原理

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地震成像原理与方法第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 偏移成像 三维叠前深度偏移成像理论与方法 共聚集点偏移 共反射面叠加 偏移速度建模

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第一章 偏移成像§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6 §1.7 偏移成像的基本原理 波动方程偏移 叠前偏移 偏移速度分析 深度偏移 三维偏移 二维和三维叠前深度偏移

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地震技术的发展趋势: 地震技术的发展趋势1. 三维叠前深度偏移 三维叠前深度偏移(3DPSDM)------地震成像 地震成像(波动方程法 波动方程法3DPSDM, CRS叠加 CFP偏移 叠加, 偏移) 波动方程法 叠加 偏移

2. 四维地震------开发地震 开发地震 四维地震(VSP技术 P-S技术 井间地震 3D_AVO技术 4D地震 技术, 技术, 技术, 地震, 技术 技术 井间地震, 技术 地震 弹性波阻抗反演, 裂缝分析, 岩石物理, 弹性波阻抗反演 裂缝分析 岩石物理 地震相与地震属 性分析, 油藏描述等) 性分析 油藏描述等

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Reflection point smearing

= (h / D) cos ξ sin ξ2

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NMO_DMO _PostMig Correction

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三大处理技术: 三大处理技术反褶积、叠加、和偏移成像 反褶积、叠加、反褶积和叠加引自其它相关学科 偏移成像基于古典技术 偏移成像: 偏移成像1.具有地震勘探本身的特征。 具有地震勘探本身的特征。 具有地震勘探本身的特征 2.计算机使其研究由地震波运动学特征 计算机使其研究由地震波运动学特征 过渡到地震波动力学特征 3.提高地震空间分辨率和保真度 提高地震空间分辨率和保真度

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§1.1 偏移成像的基本原理一.偏移成像的概念偏移 反偏移反射地震方法: 反射地震方法 1.激发弹性波，2.记录反射波, 3.研究地质岩层结构和 物性特征。是一种反散射问题 是一种反散射问题。 是一种反散射问题 反射地震成像分做两步: 反射地震成像分做两步 1. 记录反射波，2. 处理反射波。地震偏移技术是使 地震偏移技术是使 反射界面最佳成像的一种技术。 反射界面最佳成像的一种技术

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1. 偏移成像的基本概念地震偏移: 叠前或/和叠后偏移 地震偏移 叠前或 和叠后偏移叠前偏移: 道集记录或COF道集记录中 叠前偏移 使CSP道集记录或 道集记录或 道集记录中的反射波归位, 绕射波收敛 的反射波归位

叠后偏移: 基于水平叠加剖面， 叠后偏移 基于水平叠加剖面，采用爆炸反射面概念实现倾斜反射层归位和绕射波收敛

偏移原理和偏移效果见下图

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偏移原理图

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偏移过程的定量分析图

dx = (v t tan θ t ) / 42

dt = t{1 [1 (v tan θ t ) / 4] }2 2 1/ 2

tan θ t = tan θ t /[1 (v tan θ t ) / 4]2 2

1/ 2

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2. 发展史1).古典的偏移技术(60年代前) ------反射点的空间位置成像; 2). 早 期 的 计 算 机 偏 移 技 术 (60~70年代)------ 定性和概念 性

地对反射波运动学特征成 像; 3).波动方程偏移技术(70年代 后)------定性或/和定量地对反 射波运动学或/和动力学特征 成像.

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波动方程偏移技术的发展1).有限差分法 有限差分法波动方程偏移：70年代初期，J.Claerbout教授首先 有限差分法 提出了用有限差分法解单程波动方程的近似式，用地面观测的地 震数据重建地震波在地下传播过程中的波场，从这些传播过程的 波场中提取使地震界面成像的那些数据，组成地震偏移剖面。由 于这种偏移方法在计算过程中要解波动方程或其近似式，所以被 称为波动方程法偏移技术 波动方程法偏移技术。 波动方程法偏移技术 2). Kirchhoff积分法 积分法波动方程法偏移：70年代中期，French和 积分法 Schneider等在绕射偏移法的基础上使用了波动方程解的Kirchhoff 积分公式，发展为地震偏移的波动方程积分法 地震偏移的波动方程积分法。使绕射偏移建立 地震偏移的波动方程积分法 在可靠的波的基本原理上。因而改善了偏移剖面，取得了良好的 效果。 3).富里叶变换法 富里叶变换法波动方程法偏移：70年代后期，Stolt和Gazdag等 富里叶变换法 又先后提出了在频率-波数域解波动方程，外推地震波场的方法。 这种方法被称为F-K域偏移方法 域偏移方法。由于该方法计算简单，效率高， 域偏移方法 因而很快得到了推广。

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3. 偏移方法分类

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二.基于射线理论的叠后偏移 与叠前偏移 经典的偏移方法和早期的计算机偏移方法 都是基于射线理论 射线理论 经典的偏移方法只研究到达时间。叠后偏移有圆 只研究到达时间。 只研究到达时间 弧切线法和线段移动法；叠前偏移包括椭圆切线 法和交会法等 早期的计算机偏移方法利用了波前、绕射等地震 波传播的惠更斯原理，尽管只是定性的、概念性 的，但与手工操作法相比偏移剖面除了归位精度 除了归位精度 提高外，还考虑了波形特征。 提高外，还考虑了波形特征。叠后偏移有波前模 糊法、绕射曲线叠加法; 叠前偏移有Rockwell偏 移叠加法和Paturet-Tariel偏移叠加法等。

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1. 叠后偏移叠后偏移: 叠后偏移 即叠加偏移，是对叠加后的地震记录做偏移。下面介绍圆弧切线法、波前模糊法和绕射曲线(面)叠加法。

1). 圆弧切线法一次反射波NMO后, 得到时间叠加剖面 由

1 z = vt 0 2*

(1.1.1)

得到视深度剖面 如果界面的倾角φ =0或者很小，例如只有 或更小，则视深度界面就 是真深度界面。如果界面倾角不可忽略，则应当进行倾角校正，以求出反 1o 射界面的真实位置。 校正的做法是以地面各点为圆心，以各点 下至视界面的垂直距离为半径做圆弧，其圆弧 族的切线即为校正后的

反射界面(v=cont)。

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当速度是深度的函数时，例如 v = v 0 (1 + βz ), β 为常数时， 则圆弧的圆心不位于地面上，而位于地面点的正下方某深度 上。这时，圆心的深度和圆弧的半径由下式求出：

1 z0 = [ch ( v0β t0 ) 1] β 1 r = sh ( v0β t0 ) β

(1.1.2)

2). 波前模糊法波前模糊法也可以称为波前切线法，它是对叠加后的地 震剖面进行偏移的方法。这个方法是反推反射界面上的波场。

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以地面接收点为中心，把相当于反射到达时间上的值送到 vt 以 2 = z 的深度为半径的圆弧上去。如果我们把深度z仍以双程时 间表示，就把反射数值送到以t为半径的圆弧上去(图1-4)。 把各道上的所有反射波值都按这个原则去做，并把送到同一点 的值叠加起来，就可以组成偏移剖面。把某道 x0 上某时间t上的 振幅值送到相邻各道上的时间 t i由下式算出：

2 xi t i = t 4 v 2

1 2

(1.1.3)

其中

xi = xi x0

用波前振幅叠加来求反射界面发出的波前实际上就是用这种 方法做切线。 要求：较密的地震道和较高的信噪比，以得到满意的偏移 剖面。

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3). 绕射曲线(面)叠加法 绕射曲线(绕射曲线或绕射曲面叠加法是把地震剖面上的波场振幅值按 绕射波时距曲线进行相加。因为绕射波时距曲线与所有反射波的 时距曲线形状相比较，其凸率最大，故亦可称它为最大凸率法。

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具体做法是，当要得到地震剖面上某个 ( x0 , t 0 )点的偏移后 的数据时，我们要计算一条以这点为顶点的绕射双曲线。它在 各道上的时间t由下式算出：2 2 xi t i = t 0 + 4 v 1 2

(1.1.4)

式中

xi = xi x0

在进行偏移时我们把各道上等于上式时间t的波场值取出 来叠加在 ( x0 , t 0 )点的波场值上，这就算完成了( x0 , t 0 ) 点的偏 移处理，如图1-5所示。

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无论是波前模糊法还是 绕射叠加法，其基本原理都 是根据惠更斯原理提出来的。 波前模糊法是把一个道 上的波场值送到各个道上去 叠加——输出道法 输出道法；而绕射 输出道法 叠加法是把各道上的相应值 取来在一道上叠加——输入 输入 道法。两者都符合反射波归 道法 位和绕射波收敛的要求，而 且它们的叠加值也相等。 波前弧或绕射曲线在x方向上的范围L称为偏移孔径 偏移孔径。L的 偏移孔径 范围是由最大实际倾角来决定的。倾角越大，L越大；有效波 越深，L也越大。L的大小可用下式来估算：

L ≥ 2vt 0 tan φ

(1.1.5)