【正文】 地震成像原理與方法 第一章 偏移成像 第二章 三維疊前深度偏移成像理論與方法 第三章 共聚集點(diǎn)偏移 第四章 共反射面疊加 第五章 偏移速度建模 第一章 偏移成像 167。 偏移成像的基本原理 167。 波動方程偏移 167。 疊前偏移 167。 偏移速度分析 167。 深度偏移 167。 三維偏移 167。 二維和三維疊前深度偏移 地震技術(shù)的發(fā)展趨勢 : 1. 三維疊前深度偏移 (3DPSDM)地震成像 (波動方程法 3DPSDM, CRS疊加 , CFP偏移 ) 2. 四維地震 開發(fā)地震 (VSP技術(shù) , PS技術(shù) , 井間地震 , 3D_AVO技術(shù) , 4D地震 , 彈性波阻抗反演 , 裂縫分析 , 巖石物理 , 地震相與地震屬性分析 , 油藏描述等 ) ?? s i nco s)/( 2 Dh??Reflection point smearing NMO_DMO_PostMig Correction 三大處理技術(shù) : 反褶積、疊加、和偏移成像 反褶積和疊加引自其它相關(guān)學(xué)科 偏移成像基于古典技術(shù) 偏移成像 : 。 過渡到地震波動力學(xué)特征 一．偏移成像的概念 偏移 反偏移 反射地震方法 : ， , 物性特征 。 是一種反散射問題 。 反射地震成像分做兩步 : 1. 記錄反射波， 2. 處理反射波 。 地震偏移技術(shù)是使反射界面最佳成像的一種技術(shù) 。 167。 偏移成像的基本原理 地震偏移 : 疊前或 /和疊后偏移 疊前偏移 : 使 CSP道集記錄或 COF道集記錄中的反射波歸位 , 繞射波收斂 疊后偏移 : 基于水平疊加剖面，采用爆炸反射面概念實(shí)現(xiàn)傾斜反射層歸位和繞射波收斂 偏移原理和偏移效果 見下圖 1. 偏移成像的基本概念 偏移原理圖 4/)t a n( 2 ttvdx ??}]4/)t a n(1[1{ 2/122 tvtdt ????2/122 ]4/)t a n(1/[t a nt a nttt v ??? ??偏移過程的定量分析圖 2. 發(fā)展史 1).古典的偏移技術(shù) (60年代前 ) 反射點(diǎn)的空間位置成像 。 2). 早期的計算機(jī)偏移技術(shù)(60~70年代 )定性和概念性地對反射波運(yùn)動學(xué)特征成像 。 3).波動方程偏移技術(shù) (70年代后 )定性或 /和定量地對反射波運(yùn)動學(xué)或 /和動力學(xué)特征成像 . 1).有限差分法 波動方程偏移： 70年代初期 ， 提出了用有限差分法解單程波動方程的近似式 ， 用地面觀測的地震數(shù)據(jù)重建地震波在地下傳播過程中的波場 ， 從這些傳播過程的波場中提取使地震界面成像的那些數(shù)據(jù) ， 組成地震偏移剖面 。 由于這種偏移方法在計算過程中要解波動方程或其近似式 ， 所以被稱為 波動方程法偏移技術(shù) 。 2). Kirchhoff積分法 波動方程法偏移： 70年代中期 ， French和Schneider等在繞射偏移法的基礎(chǔ)上使用了波動方程解的 Kirchhoff積分公式 ， 發(fā)展為 地震偏移的波動方程積分法 。 使繞射偏移建立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).富里葉變換法 波動方程法偏移： 70年代后期 ， Stolt和 Gazdag等又先后提出了在頻率 波數(shù)域解波動方程 ， 外推地震波場的方法 。這種方法被稱為 FK域偏移方法 。 由于該方法計算簡單 ， 效率高 ，因而很快得到了推廣 。 波動方程偏移技術(shù)的發(fā)展 3. 偏移方法分類 二．基于射線理論的疊后偏移與疊前偏移 ? 經(jīng)典的偏移方法和早期的計算機(jī)偏移方法 ? 都是基于 射線理論 ? 經(jīng)典的偏移方法 只研究到達(dá)時間 。 疊后偏移有圓弧切線法和線段移動法；疊前偏移包括橢圓切線法和交會法等 ? 早期的計算機(jī)偏移方法利用了波前 、 繞射等地震波傳播的惠更斯原理 ， 盡管只是定性的 、 概念性的 ， 但與手工操作法相比偏移剖面 除了歸位精度提高外 ， 還考慮了波形特征 。 疊后偏移有波前模糊法 、 繞射曲線疊加法 。 疊前偏移有 Rockwell偏移疊加法和 PaturetTariel偏移疊加法等 。 1. 疊后偏移 疊后偏移 : 即疊加偏移，是對疊加后的地震記錄做偏移。下面介紹圓弧切線法、波前模糊法和繞射曲線 (面 )疊加法。 1). 圓弧切線法 一次反射波 NMO后 , 得到時間疊加剖面 由 （ ） 得到視深度剖面 如果界面的傾角 =0或者很小，例如只有 或更小，則視深度界面就是真深度界面。如果界面傾角不可忽略，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行傾角校正，以求出反射界面的真實(shí)位置。 0*21 vtz ?? ?1 校正的做法是以地面各點(diǎn)為圓心，以各點(diǎn)下至視界面的垂直距離為半徑做圓弧，其圓弧族的切線即為校正后的反射界面（ v=cont）。 當(dāng)速度是深度的函數(shù)時，例如 為常數(shù)時，則圓弧的圓心不位于地面上，而位于地面點(diǎn)的正下方某深度上。這時，圓心的深度和圓弧的半徑由下式求出： ?? ),1(0 zvv ??? ???????????????)(11)(100000tvshrtvchz（ ） 2). 波前模糊法 波前模糊法也可以稱為波前切線法，它是對疊加后的地震剖面進(jìn)行偏移的方法。這個方法是反推反射界面上的波場。 以地面接收點(diǎn)為中心 ， 把相當(dāng)于反射到達(dá)時間上的值送到以 的深度為半徑的圓弧上去 。 如果我們把深度 z仍以雙程時間表示 ， 就把反射數(shù)值送到以 t為半徑的圓弧上去 （ 圖 14） 。把各道上的所有反射波值都按這個原則去做 ， 并把送到同一點(diǎn)的值疊加起來 ， 就可以組成偏移剖面 。 把某道 上某時間 t上的振幅值送到相鄰各道上的時間 由下式算出： zvt?20xit2122 4?????????????? ???vxtt ii（ ） 0xxx ii ???其中 用波前振幅疊加來求反射界面發(fā)出的波前實(shí)際上就是用這種方法做切線。 要求：較密的地震道和較高的信噪比，以得到滿意的偏移剖面。 3). 繞射曲線（面）疊加法 繞射曲線或繞射曲面疊加法是把地震剖面上的波場振幅值按繞射波時距曲線進(jìn)行相加 。 因?yàn)槔@射波時距曲線與所有反射波的時距曲線形狀相比較 ， 其凸率最大 ， 故亦可稱它為最大凸率法 。 具體做法是，當(dāng)要得到地震剖面上某個 點(diǎn)的偏移后的數(shù)據(jù)時，我們要計算一條以這點(diǎn)為頂點(diǎn)的繞射雙曲線。它在各道上的時間 t由下式算出： ),( 00 tx21220 4?????????????? ???vxtt ii（ ） 0xxx ii ???式中 在進(jìn)行偏移時我們把各道上等于上式時間 t的波場值取出來疊加在 點(diǎn)的波場值上，這就算完成了 點(diǎn)的偏移處理，如圖 15所示。 ),( 00 tx ),( 00 tx 無論是波前模糊法還是 繞射疊加法，其基本原理都 是根據(jù)惠更斯原理提出來的。 波前模糊法是把一個道 上的波場值送到各個道上去 疊加 —— 輸出道法 ；而繞射疊加法是把各道上的相應(yīng)值取來在一道上疊加 —— 輸入道法 。兩者都符合反射波歸 位和繞射波收斂的要求，而且它們的疊加值也相等。 波前弧或繞射曲線在 x方向上的范圍 L稱為 偏移孔徑 。 L的范圍是由最大實(shí)際傾角來決定的。傾角越大， L越大；有效波越深， L也越大。 L的大小可用下式來估算： ?? tan2 0vtL （ ） 孔徑的中心，原則上 應(yīng)當(dāng)位于 處，但也 可以是不對稱的。 0x 圖 17是用繞射疊加偏移法處理前后的地震剖面 。 從對比中可以看出 ， 偏移后剖面上的地層層位關(guān)系得到了正確的反映 。有利于地質(zhì)解釋 。 0x2．疊前偏移 疊前偏移 : 即偏移疊加，是對疊加前的多次覆蓋的地震記錄先偏移，再疊加。下面介紹橢圓切線法、 Rockwell偏移疊加法和 PaturetTariel偏移疊加法。 1）橢圓切線法 當(dāng)給定 CSP記錄時，可用橢圓切線法 (圖 18)。反射點(diǎn) (2D)位于以炮點(diǎn)和接收點(diǎn)為焦點(diǎn)的橢圓上，這個橢圓的方程可表示為： 1442222222???ltvztvx （ ） 對每個炮檢距的記錄上的反射波畫好橢圓弧。做橢圓弧族的切線即為偏移后的剖面。 2） Rockwell偏移疊加法 Rockwell偏移疊加法實(shí)際上是疊后偏移所使用的波前模糊法的一個擴(kuò)展。 具體做法：把每個記錄道上任一 t時刻的采樣值 ， 在以炮檢距中點(diǎn)的地面點(diǎn)為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系中送到以 為長軸 ， 為短軸的橢圓與各個地震記錄道垂直線相交的各個點(diǎn)上去 ， 并且與其它地震道送至該交點(diǎn)上的采樣振幅值相加 ， 即得偏移疊加剖面 。 偏移疊加實(shí)質(zhì)上是用振幅疊加來做切線的。 2vt2)( 222 htv ?3） PaturetTariel偏移疊加法 1971年 PaturetTariel用相同炮檢距的剖面進(jìn)行疊前偏移，把所有相同炮檢距的偏移后的剖面疊加得到偏移疊加剖面。疊前偏移的原理如圖 19所示。 繞射點(diǎn) M所產(chǎn)生的繞射波到達(dá)時曲線為： 2121220220 2424 ?????????????? ????????????????? ???vhxtvhxttx（ ） 當(dāng)炮檢距 時，上式表現(xiàn)為： 0?h 210 22204?????? ??vxttx（ ） 式中 為從 M點(diǎn)到 A點(diǎn)的雙倍旅行時間。 和 的曲線表示在圖 19的右圖中。 為了進(jìn)行偏移，我們應(yīng)當(dāng)把 的曲線上的地震能量（即采樣點(diǎn)振幅）送到零炮檢距繞射雙曲線的頂點(diǎn) M上去疊加。這樣 , 把各個相同炮檢距的剖面偏移后疊加在一起即得偏移疊加剖面。 xt0t 0xtxt圖 110. 偏移疊加剖面與疊后偏移剖面對比圖 (a). 水平疊加剖面 (b). 疊后偏移剖面 。 (c). 偏移疊加剖面 三．基于波動方程的波場外推與地震成像原理 使用波動方程進(jìn)行偏移 ， 首先就是要 重建反射波的原來波場 。 反射界面上剛剛產(chǎn)生的反射波 ， 就認(rèn)為是該反射面的像 。 為進(jìn)行波場外推 ， 把波動方程分解為 上行波方程和下行波方程 。 1．上行波和下行波 波動方程有兩個解 , 一般表示為 。在地震勘探中一般 取深度方向向下為正 z的方向。 向正 z方向傳播的地震波稱為 下行波 ，即用 所表示的波。向負(fù) z方向傳播的波為 上行波 ，即用 代表的波。 下行波即入射波，上行波為反射波 。 rvrti /) ] }/({ e x p [ ?? ?rvrti