叠前深度偏移技术及其应用的发展历程

叠前深度偏移技术及其应用的发展历程

引言

地震偏移技术是现代地震勘探数据处理的三大基本技术之一，其目的是实现反射界面的空间归位和恢复反射界面的波场特征、振幅变化和反射系数，提高地震空间分辨率和保真度。随着油气勘探开发的进一步深入，油气勘探的重点转向复杂地表和复杂地质条件的区域。复杂构造区地震资料质量通常较差, 且横向速度变化剧烈,叠前时间偏移成像往往得不到精确的地下构造形态, 叠前深度偏移是解决复杂构造成像的有效工具。近年来，随着计算机的发展，尤其是并行计算机的出现，使得计算量庞大的三维地震资料叠前深度偏移成为可能。叠前深度偏移在解决复杂地质构造成像问题的同时能够提高资料信噪比和分辨率，压制多次波以及突出深层反射；不仅如此，与传统的时间域地震剖面相比，深度域成像的地震剖面更具地质意义。叠前深变偏移的广泛研究和应用，对于在复杂地质环境中提高地震勘探的能力将是极大的促进。

一、叠前深度偏移技术发展

常用的时间偏移技术是基于横向速度变化弱的水平层状介质模型产生的，而深度偏移技术是基于横向变速的真实地质深度模型发展而来的。因此时间偏移不能解决速度横向变化引起的非双曲线时差问题，当横向速度变化大、超出常规时间偏移所能适应的尺度时，偏移的成像精度大为降低(这一现象由Hubral P于1977年首次发现)。这个问题立即引起国际勘探地球物理学界的关注，并开始对非均匀介质偏移方法的研究。波动理论的引入促进了深度偏移技术的发展。2O 世纪7O年代，Claerbout 首次把波动方程引入到地震波场偏移成像中，Schneider 提出了基于波动方程积分解的克希霍夫积分法偏移，Gazdag 和Stolt 分别提出波动方程频率一波数域偏移方法，应用的都是简化形式的抛物线波动方程，即单程方程和爆炸反射面模型。2O世纪8O年代出现了全波动方程偏移、逆时偏移成像等算法，但由于当时计算机效率低，对速度模型要求苛刻等原因，未能得到广泛应用。到了9O年代，菲利普斯石油公司首先于1993年宣布使用叠前深度偏移技术在墨西哥湾盐下勘探获得成功，拉开了克希霍夫积分法叠前深度偏移技术成功应用的序幕，将叠前偏移技术的发展推向一次新的发展高潮。PC机群技术得到快速发展(速度达每秒万亿次以上)，偏移算法不断完善，使叠前深度偏移技术规模化应用成为可能。

1、为什么要做叠前深度偏移技术

油气开发所依据的地质模型是深度域的，而地震观测和处理一般是在时间域中进行。由于空间速度变化特别是横向速度变化使地震波能量传播严重畸变，而地质构造在时间域和深度域中的表现又是不一样的，特别是在复杂构造或横向变速情况下其差异很大。因而，在复杂构造或横向变速情况下，时间域处理无法正确地揭示深度一层速度场信息，时间偏移不能正确处理速度界面产生的绕射，从而导致同相轴的错位和不聚焦，以至不能产生正确反映反射层位置的成像，甚至有时根本得不到反射信号的成像；相比之下，叠前深度偏移成像能够对非常复杂的数据进行信号的成像，可以修正陡倾地层和速度变化产生的地下图象的畸变。其主要原因是：常规时间域处理的正常时差校正和共中心点叠加假定中未计及由大速度差引起的射线路径弯曲效应，这时时间域处理步骤有损于有效信号；叠前深度偏移可作弯曲射线的校正，能使反射能量聚焦，正确确定同相轴的空间位置。叠前深度偏移可用于解决断层阴影、逆掩断层、发杂断块、高倾角构造、盐丘、盐下构造、基地构造、礁体、近地表问题、复杂速度场、低幅度构造、高速层下的弱反射、浮动基准面和水底不规则的地质现象的成像问题。

2、叠前深度偏移技术在国内应用

目前国内应用的叠前深度偏移技术基本上可以概括为两类:基于波动方程积分解的克希霍夫积分法叠前深度偏移和基于波动方程微分解的叠前深度偏移技术。

20世纪90年代以前，叠前深度偏移技术研究基本上是针对克希霍夫积分法。随着多年来持续不断地改进和完善，克希霍夫积分法叠前深度偏移已成为一种高效实用的叠前深度偏移法，具有高角度成像、无频散、占用资源少和实现效率高的特点，能适应不均匀的空间采样和起伏地表，比较适合复杂构造的成像。目前国际上有多种较为成熟的积分法叠前深度域成像软件，是当前实际生产中使用的主要叠前深度偏移方法。但是波动方程的积分解难以描述复杂的地震波场成像过程，射线理论偏移成像存在焦散和不适应多路径等问题，在地下介质速度横向变化剧烈的情况下，成像效果不好。为解决射线理论偏移成像的不足而发展的基于波动方程微分解的波场外推偏移成像方法，通常被简称为波动方程叠前深度偏移。根据波场外推算子估算方法不同，偏移计算方法主要分为两类：一类为有限差分偏移方法；另一类为频率一波数偏移方法。两类偏移方法各有特点，既可以分开使用，也可以联合使用(所谓的混合偏移)。波动方程叠前深度偏移方法理论上比较完善，没有高频近似，保幅程度高，但对观测系统变化的适应性差、运算效率低。目前在国内的应用还处于试验阶段。

二、叠前深度偏移的应用

1 叠前深度偏移预处理

叠前深度偏移所需要输入的地震资料是常规处理中提供的CMP道集，该道集处理质量的好坏将直接影响叠前偏移最终成果的质量，所以做叠前偏移时决不能忽略前序的常规地震资料处理。

在常规地震资料处理中，必须严格做好野外静校正、叠前去噪、振幅补偿、反褶积、速度分析和剩余静校正等基础工作，严格按地震资料处理规范把好质量关。这里特别要强调的是一定要做好叠前去噪，因为噪音的影响将使偏移的划弧现象严重，影响偏移效果。所以应尽量在叠前利用不同域的去噪手段消除噪音，提供一个最佳的CMP道集，为叠前偏移打好基础。

2 克希霍夫叠前深度偏移的基本原理

假定某空间（x，y，z）有一个输出位置，对于任一给定的输入道，如果在该输出位置有一个点散射，那么它出现在检波器位置的记录上的旅行时间等于从震源到散射点并返回到检波器的旅行时间之和。为了获取该散射点偏移后的图象，首先要计算出该旅行时间，然后再用旅行时间将输入道振幅(相位和振幅调整之和)加到输出深度点位置。所有输入道都重复这个处理过程，如果一同相轴确实在输出位置，那么将这些振幅相加，便产生叠前深度偏移图象。该技术建立在叠前的精细预处理和反复的速度模型叠代基础之上，其技术关键是射线追踪走时的计算和偏移成象。因此，建立正确的深度域层速度模型是该技术应用成功的保证。

在构造复杂区，速度纵横向变化大，叠后偏移不满足Snell定律，因此不能进行正确的反射波偏移成像；而叠前深度偏移能解决速度纵横向变化剧烈的地震资料准确成像的问题。

复杂地区地震成像遇到的主要问题首先是地表高程变化大，低速层速度横向不稳定；其次是地下构造复杂、高陡倾角地层、逆冲断裂带和断层屏蔽区、新老地层交错，速度模型难以建立。要建立一个合理的地质模型保证正确成像，在叠前深度偏移处理中，必需建立合理的时间模型，求取准确的层速度场，以提高剖面成像效果。时间模型是以地震资料为基础，通过处理解释而产生。利用射线追踪方法计算理论道集记录，并把它与实际道集进行相关，通过最大相关道求取层速度进而确定层速度——深度初始地质模型。有了初始速度模型后，确定射线的路径和分布范围，并以此范围为控制边界，计算射线分布范围内各射线的偏移方向和偏移量，在此基础上选用克希霍夫积分求和法进行叠前深度偏移，并生成共反射点道集，再利用剩余延迟分析、层析成像等技术，修改和优化层速度一深度

模型。最后，用优化后的模型对数据体进行叠前深度偏移，从而得到最终的叠前深度偏移成果。

2.1 模型的建立

叠前深度偏移成像的基础是建立一个准确的层速度一深度地质模型。为了求取层速度，首先要建立时间层位模型。复杂构造区，由于在叠加剖面上回转波、绕射波、断面波等纵横交错，很难拾取时间层位，将直接影响层速度求取的精度和成像效果。在此情况下，一般先在叠后时间偏移剖面上拾取速度界面，建立时间偏移层位模型，再将其反偏到叠加剖面上。叠后时间偏移因受偏移速度和偏移方法的限制，绕射波不能完全收敛，断点也不是很清楚，所以常常采用先做叠前时间偏移处理，然后在叠前时间偏移剖面上解释时间偏移层位，最后将其用作叠前时间偏移时的均方根速度反偏到叠加剖面上，得到时间层位模型，从而保证了时问模型的准确性。

在深度偏移处理中，偏移成像的效果在很大程度上依赖于层速度模型的正确性。层速度的求取是借助于时间界面、CMP道集、叠加速度、均方根速度来完成的。它们分为层速度相干反演法、叠加速度反演法、均方根速度转换3种。对低信噪比地震资料常常通过这3种方法和成像速度扫描相结合的办法求取层速度。

模型正反演相结合求取速度的原理和方法与常规地震资料处理中所用的，通过双曲线动校获得CMP道集的最大叠加能量，来求取速度的方法(速度谱法)有本质的不同。速度谱法是在一个道集长度内，地下为水平层状或单倾的均匀介质，对其进行描述的时距曲线方程都是建立在这一基础之上的。显然，这些时距曲线方程不能合理地描述在一个道集长度内地层倾角变化较大、单层速度不均一的地下实际情况。故而，采用此速度谱方法求出的速度，只是一个大致的近似值。在层速度分析中，对有一定信噪比的资料主要使用层速度相干反演方法，因它是非双曲线条件下正反演方法直接求层速度，不受地层倾角的限制，精度高。具体方法是在每个层位选定一个CMP位置，给一个层速度范围和偏移距范围，计算相干值，其最大相干值对应的层速度就是所求层速度。层速度分析是由浅到深逐层完成的。

在工区内资料信噪比低，旅行时拾取困难，无法求得一个准确的相干反演层速度结果时，可用叠加速度反演法近似求取。有时可采用叠加速度反演和均方根转换相结合，并参考成像速度扫描结果来确定层速度。

用层速度模型对时间层位进行射线偏移，就得到该层的深度，即深度界面模型。这样从浅到深逐层分析得到各层的层速度，再将深度界面用层速度内插到深度域，得到初始的层速度一深度模型，以此为基础做叠前深度偏移。

2.2 模型的优化

利用初始的地质模型为输入模型，进行叠前深度偏移，以此重新认识工区的地质情况和验证模型的合理与否，进而修改时间模型，直到模型和偏移成像结果基本吻合，即时间模型基本符合地下地质情况，才能取得较好的成像效果。

对构造复杂地区，采取以下几种方法优化和修改层速度模型和深度模型：

a．分别利用CMP道集和叠加速度进行反演。由于地震资料信噪比很低时，通过CMP道集做相干反演几乎得不到有效的速度谱。对于这样的资料，可采用多种方法结合分析层速度，相互补充，相互控制，以提高层速度的精度。

b．利用剩余速度分析，层析成像对层速度一深度模型修改优化。

需要说明的是，以上方法是基于层位来求取、修改层速度的。但对本地区而言，速度横向变化大，某一层上的速度很难完全反映层问速度。为此，应用纵向延迟分析来求得速度在层间的误差值，并把它回补到了层速度一深度模型中。在此基础上，再在叠前深度偏移剖面上拾取可以追踪的同相轴进行网格层析成像，进一步优化速度模型，可以保证其在层间的速度也是正确的。简单地讲，先用沿层层析成像优化修改速度，同时在此基础上用网格层析成像来调整层间速度变化，得到新的速度一深度模型。利用多种方法得到的速度一深度模型，对每一条目标测线进行反复迭代，直到其延迟量最小、CRP道集拉平、成像效果达到较好的速度一深度模型做叠前深度偏移。

3 叠前深度偏移的影响因素

虽然叠前深度偏移技术在很多构造复杂、速度变化比较强烈的地区已经有所应用，但是这种技术的处理质量和精度目前仍然受到多种因素的影响。除了其自身的偏移算法外，主要的影响因素有：

（1）野外施工因素

排列长度与目标地层埋藏深度之间必须匹配恰当，才能保证速度分析的精度和灵敏度，并且确保深度偏移所需信息的完整和正确。如果所研究的目标区为深层构造，则野外采集时要确保深层低频信息的获得。同时，一个较大的覆盖次数、较大范围且均匀的方位角和高信噪比的采集数据也是必须的。

（2）高精度的预处理技术

静校正技术解决静校正问题虽然有折射波、层析等低降速带静校正方法和初至波、反射波等剩余静校正方法，但面对地表问题十分突出的地区，如玉门的

窟窿山、塔里木的西秋等，仍无法真正满足叠前处理的要求。基于水平层状均匀介质假设、以叠加成像为目的的反射波剩余静校正方法，对地震资料中所含的地形、构造和速度等信息有伤害作用，需要进一步改进，才能真正适合叠前深度偏移的需要。

高信噪比叠前深度偏移技术对叠前地震资料信噪比的要求是相当高的。高信噪比的叠前数据有利于提高速度分析的精度，加快迭代逼近速度，同时可以障构造解释的准确性，所以在叠前深度偏移之前必须做好时问域处理工作。

（3）层速度一深度模型的精度

层速度一深度模型的精度是叠前深度偏移处理的关键。为了建立高精度的速度一深度模型，归纳起来必须做好如下几点：

①层位模型以地质模型为基础但不是地质模型本身，且要符合地球物理的要求。

②在信噪比不太高的情况下，一两次速度迭代的精度是不够的，要做细致的工作才能有效果。

③在速度变化剧烈的区域，时间偏移上的解释层位形态会有较大误差，应在深度偏移的基础上再做深度域的层位解释，也就是我们所说的“界面迭代”。

④叠前深度偏移可分为二维叠前深度偏移和三维叠前深度偏移。二维叠前深度偏移不能区分侧面反射波，不能解决侧面折射问题，对于较复杂的地下构造来说，无法在空间上解决速度建模问题，最终导致深度偏移的失败。在这种情况下，可以得出如下结论，即二维叠前深度偏移基本无用，必须进行三维叠前深度偏移

4 生产中常用的叠前深度偏移技术

常见的叠前深度偏移方法有两类：第一类是基于绕射扫描叠加原理的Kirchhoff积分法偏移；另一类是基于递推波场延拓的波动方程有限差分偏移方法。

（1） Kirchhoff叠前深度偏移

Kirchhoff 积分法叠前深度偏移被认为是一种高效实用的方法，目前依旧是叠前深度偏移的主流方向。积分法具有高偏移角度、无频散、占用资源少和实现效率高的特点，并且能够适应变化的观测系统和起伏的地表，优化的射线追踪法和改进的有限差分法能够在速度场变化的情况下，快速准确地计算绕射波和反射波旅行时，从而使积分法能够适应复杂的构造成像[10]。

Kirchhoff积分法是以Hagedoorn“绕射最大凸度曲线”的概念为基础建立起来的叠前深度偏移方法，它符合Snell定律，遵从波的绕射、反射和折射定律。Schneider、Berryhill等人都曾提出基于常速拟层状介质假设的Kirchhoff偏移方法，即采用均匀介质中的格林函数，采用递归的办法逐层进行偏移。Keho等人认为，上述偏移方式不能很好地满足于叠前偏移的需要，因此，他们提出1种基于傍轴射线追踪技术的非递归Kirchhof叠前偏移方法，这就是目前大多数基于Kirchhof积分的叠前偏移的算法原型。该方法将地表的地震记录直接延拓至成像点，其核心是复杂介质中的旅行时计算。

为了得到绕射叠加偏移剖面，需要计算出剖面上每个点的绕射曲线，。将未偏移剖面中绕射曲线上的每个点的数据都加在一起就得到了在偏移剖面上这个点的值，如果这个点是真正的绕射曲线的顶点，则相加的结果就是与这个点有关的真正能量，如果此处只存在噪音，沿着绕射曲线的正负值基本抵消，则相加得到的结果就很小。实际上绕射叠加偏移将未偏移剖面上的每一小段都认为是绕射的一部分，即将反射层认为是一序列距离很近的绕射点的叠加。采用Kirchhoff 积分法需要考虑2个问题：一是在沿绕射累加之前应该如何消除倾斜和扩散对振幅的影响，一是“偏移孔径”问题。

目前常用射线追踪和直接解程函方程来计算三维旅行时，其精度能满足大多数情况下的实际要求，但当地下存在复杂地质构造时，会遇到入射角的微小变化导致最终结果很大变化、由于阴影区和焦散区存在而引起大小不一的空白区和多值区，以及速度变化剧烈而无法得到正确射线路径等诸多问题。董臣强等人借助迎风有限差分三维旅行时计算方法则有效地解决了这些问题，提高了计算结果的精度和计算方法的稳定性。偏移孔径要定义的问题是绕射双曲线积分应该延伸多远，通常，绕射双曲线的减弱与偏移孔径成反比，孔径宽度较小可以有效消除陡倾角的同相轴，所以可以把孔径宽度当作倾角滤波器。这里需要考虑信噪比与分辨率的问题。很明显因为随着深度的增加，绕射波越来越平坦，其偏移孔径也随着深度的增加而变大，但是如果孔径过宽就会将水平噪声偏移成同相轴，其横向的分辨率也会降低。Sergey等人提出最小方差Kirchhoff偏移，实现了Kirchhoff 叠前深度偏移过程中的分辨率的估算。其基本思路是：采用线性非约束最优化方法(如动态梯度法、Paige的ISOR法)，得到Kirchhoff偏移的正反演初始模型，并在迭代过程中获得分辨率的值。这为解决由于偏移孔径过大导致信噪比与分辨率降低的问题提供了有效的途径：即Kirchhoff积分法在偏移的过程中，对偏移孔径进行适时的监控，并修改偏移孔径。当然在具体的操作过程中还存在信噪比和分辨率目标函数的建立、偏移孔径修改量等诸多值得探讨的问题。

目前，Kirchhoff还存在着一些问题，由于其偏移的理论基础是把Kirchhoff

积分中的格林函数用它的高频近似解（由射线追踪得到）替代。这种近似处理决定了Kirchhoff 方法本身存在如下一些缺陷。首先，Kirchhoff 偏移的分辨率会随着深度的增加而逐渐变差，从而影响中深层的成像质量；其次，Kirchhoff 偏移用射线追踪建立旅行时表时常对速度场做平滑处理，这样不适应复杂构造或强变速条件下的地震成像；另外，常规Kirchhoff 偏移方法所携带的成像信息中缺乏正确的振幅信息，原因在于复杂介质中通常会有焦散、多路径和干涉等复杂波现象，利用一般的射线方法很难在这种介质中获得正确的振幅信息。

（2） 单程波波动方程有限差分法叠前深度偏移

波动方程有限差分法基于20世纪70年代初Claerbout 教授首先提出的使用有限差分法解单程波动方程的近似式，它利用波场连续性的特征，假设波场满足拉

普拉斯方程20φ?=，通过将标量方程分解为上、下行波方程，经算子展开后对

上、下行波方程作不同程度的近似，然后利用有限差分方法解近似方程，对地震波进行向下延拓成像。在地下速度模型已知的前提下，波动方程叠前深度偏移在某种程度上可视为地震波在地下传播过程的计算机逆模拟，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。目前分步傅氏方法、傅氏有限差分法、广义屏方法和频率一空间域的有限差分法都是共炮道集非常有效的叠前深度偏移方法。

从Stolt 引进的傅氏变换法出发，则二维标量方程为：

2222221x z v t φφφ???+=???

如果令't jvt =，并假设是简谐波，则变量方程可写为：

22222222222210'x z v t x z t φφφφφφ??????+-==++??????

即将波动方程写成拉普拉斯方程的形式，地表的波场已知(z=0)，应用波动方程有限差分法进行叠前深度偏移，关键问题是如何将波场向下延拓，确定当检波器在任意深度时的观测果。向下延拓需要逐步进行，延拓步长的选择是关键，关系计算成本和偏移精度。如果步长过大，会导致偏移不足，反射波同相轴会扭曲与频散，如果步长过小，则会增加计算成本。

有限差分法虽然能较好地适应地下速度横向变化，既可以在时间一空间域进

行，又可以在频率一空间域实施，但由于其运算方面的效率问题，使之在目前大数据量的3D叠前深度偏移的应用上还存在一些困难。近年来，波动方程叠前深度偏移不同的改进及其变种方法被提出来。其中，基于Born近似的叠前深度偏移和基于波动方程的广义屏叠前深度偏移成像等方法正逐步进入实用化阶段。

Huang把线性Born近似应用于波场递归外推过程中的散射波场计算，提出了扩展的局部Born傅氏偏移方法。这种方法在波场递归外推过程中利用Born近似计算速度扰动引起的散射波场，不仅考虑了速度扰动引起的相位变化，而且还包含了速度扰动引起的振幅变化。但没有考虑到由于强横向变化的速度模型导致的不稳定性问题，在复杂地区Born傅氏偏移无法得到正确的偏移结果。陈生昌等人提出了基于拟线性Born近似的叠前深度偏移方法，该方法使用了一个更加稳定的散射场计算公式，在解决波场外推过程中的奇异性问题时，提出使用Pade展开代替Taylor展开，扩大了基于拟线性Born近似偏移方法的应用范围，进一步提高偏移波场外推中散射波场的计算精度和保证偏移结果的稳定性。

Moshertf等人提出了1种共照射角成像条件。这种成像条件是从延拓波场中，抽取零时刻而且炮检距射线参数为某一常数(共照射角)的波场值作为成像结果，对不同的照射角进行成像就可以得到共照射角道集，相当于同一地面点的r—p 域偏移结果。这一成像条件可用于炮检距域的平面波偏移和共方位角偏移．由于照射角和炮检距的内在联系。共

照射角道集为AVO分析、偏移速度建模等提供了有力工具。金胜汶等人在此基础上提出一种基于共照射角成像条件的炮检距域的广义屏偏移算法。该方法根据广义屏算子理论，并结合共照射角成像条件，对于正确的偏移速度，能够给出充分校平的共成像点道集。该方法不仅有相移法和裂步傅里叶法效率高的优点，而且能够适应于强横向变速介质。但该方法要真正达到实用化的程度，其计算速度还有待进一步提高，计算成本还需要大幅度降低[11]。

对比以上两种叠前深度偏移方法，可以得出结论：Kirchhoff积分法的主要优点在于计算效率高，便于目标处理，对陡倾角底层较为适应，并允许根据地层倾角和相干性进行加权与道切除，是石油界主流的偏移方法，缺点为不是保幅偏移成像方法，不利于叠后的属性分析和油藏描述；波动方程有限差分法利用有限差分方法解近似方程，对地震波向下延拓成像，成像过程中具有在低信噪比的地方比较有效、偏移结果噪声小、适应强横向变速等优点，但其偏移的地层倾角最大为60°，且各级近似方程都有倾角限制，计算效率低。

叠前时间偏移与叠前深度偏移

叠前时间偏移与叠前深度偏移 摘要：偏移使倾斜反射归位到它们真正的地下界面位置，并使绕射波收敛，即可以提高空间分辨率。按所处理的地震资料是否做过水平叠加划分为叠后偏移和叠前偏移两大类。这里主要讨论叠前偏移。偏移方法分为时间域和深度域两类，时间偏移技术是基于横向速度变化弱的水平层状介质模型产生的，而深度偏移技术是基于横向变速的真实地质深度模型发展而来的。这里主要介绍克希霍夫积分法叠前时间偏移、有限差分法叠前时间偏移、Fourier变换法叠前时间偏移三种叠前时间偏移方法。在叠前深度偏移上面，主要根据其技术的发展历史，现状，及未来趋势进行叙述，并进行了不同偏移技术的成像对比。 关键字：叠前时间偏移叠前深度偏移克希霍夫积分法 正文： 一、引言 偏移使倾斜反射归位到它们真正的地下界面位置，并使绕射波收敛，即可以提高空间分辨率。 按所处理的地震资料是否做过水平叠加划分为叠后偏移和叠前偏移两大类。 偏移方法分为时间域和深度域两类。时间偏移技术是基于横向速度变化弱的水平层状介质模型产生的，而深度偏移技术是基于横向变速的真实地质深度模型发展而来的。 从当前技术发展的状况看，目前国内应用的叠前偏移技术基本上可以概括为以下两类。一种是基于波动方程积分解的克希霍夫积分法叠前偏移。这种技术，在20世纪90年代以前就在研究，目前，随着多年来持续不断地改进和完善，已经成为一种高效实用的叠前偏移方法，它具有高角度成像、无频散、占用资源少和实现效率高的特点，能适应不均匀的空间采样和起伏地表，比较适合复杂构造的成像。目前国际上有多种较为成熟的积分法叠前成像软件，是当前实际生产中使用的主要叠前深度偏移方法。一种是基于波动方程微分解的波动方程叠前偏移。这种技术目前在国内的应用还处于试验阶段。 叠前时间偏移与叠后时间偏移和叠前深度偏移一样，都是基于三大数学工具，即克希霍夫积分、有限差分和Fourier变换。

地震叠前时间偏移处理技术

文章编号:100020747(2006)0420416204 地震叠前时间偏移处理技术 王喜双1,张颖2 (1.中国石油勘探与生产公司;2.中国石油勘探开发研究院) 摘要:叠前时间偏移处理技术对速度场精度的要求较低,在构造复杂但速度横向变化不大的情况下有较好的成像效果,近年来在中国石油天然气股份有限公司各探区得到高度重视和推广应用。对叠前时间偏移处理的关键技术(叠前去噪、振幅补偿、反褶积、静校正、速度建模)进行了分析总结,并对其在富油凹陷整体评价、复杂断块精细勘探、碳酸盐岩岩溶地形识别、岩性地层油气藏勘探等方面的应用效果进行了分析,实践证明,叠前时间偏移是一项具有明显技术优势、应用前途广阔的地震精确成像技术,适合于在横向速度变化不大地区的地震资料处理。图6参7 关键词:叠前时间偏移;克希霍夫法;反褶积;静校正 中图分类号:TE122.3 文献标识码:A Seismic pre2stack time migration techniques WAN G Xi2shuang1,ZHAN G Ying2 (1.Pet roChina Ex ploration&Production Com pany,B ei j ing100011,China;2.Research I nstitute of Pet roleum Ex ploration&Development,Pet roChina,B ei j ing100083,China) Abstract:Prestack time migration processing does not require highly of velocity fields.It can get a good imaging result in the circumstance of a complex structure and smooth lateral variation of velocity field.Thus it has gained much attention and wide applications in prospect areas in PetroChina.The key techniques involved in prestack time migration processing such as prestack noise attenuation,amplitude compensation,deconvolution,static correction and velocity model building are summarized,and their application effects are also analyzed in the overall assessment of oil2abundant sags,the elaborate exploration of complexly faulted blocks,the identification of carbonate karst topography and the exploration of stratigraphic reservoirs.The results prove that prestack time migration is an accurate seismic imaging technique with an evident technical preponderance and broad application prospects,being suitable for seismic data processing in the areas of smooth lateral variation of velocity field. K ey w ords:pre2stack time migration;Kirchhoff;deconvolution;static correction 0引言 随着油气勘探程度的不断提高,地震勘探对象越来越复杂。叠前深度偏移是复杂地质构造成像最好的方法,但其对速度场精度的要求太高,现有的建模技术难以达到要求,制约了其大范围推广应用。与叠前深度偏移相比,叠前时间偏移对速度场的精度要求较低,在构造复杂、速度横向变化不大的情况下有较好的成像效果。因此,叠前时间偏移是现阶段更为合适的地震成像技术,近几年来叠前时间偏移技术迅速发展,在国外已成为一项常规处理技术。中国石油天然气股份有限公司从2003年开始,针对复杂构造勘探、岩性地层油气藏勘探,相继选择了渤海湾盆地大民屯凹陷、南堡凹陷和塔里木盆地轮南地区作为叠前时间偏移技术推广应用试验三大示范区。目前,叠前时间偏移处理技术在中国石油各探区均取得了较好的应用效果,如冀东滩海数亿吨储量规模大油田的发现就直接归功于南堡凹陷叠前时间偏移处理技术的应用。本文对中国石油探区内叠前时间偏移处理技术及其应用进行了总结,以便推动这项技术的更广泛应用,取得更好的油气勘探成果。 1方法原理 克希霍夫积分偏移法和递归偏移法是叠前偏移的两种方法,但是前者更容易实现,计算成本低,对观测系统的适应性强,所以在叠前偏移应用中率先得到推广。克希霍夫叠前时间偏移的基础是计算地下绕射点的时距曲面,根据克希霍夫绕射积分理论,时距曲面上的所有样点信息叠加就得到了该绕射点的偏移结果。因此,克希霍夫叠前时间偏移大多假设震源点到绕射 614 石　油　勘　探　与　开　发 2006年8月 PETROL EUM EXPLORA TION AND DEV ELOPM EN T Vol.33　No.4

叠前时间偏移与叠前深度偏移1

叠前时间偏移与叠前深度偏移 1、叠前偏移从实现方法上可分为叠前时间偏移和叠前深度偏移。 从理论上讲，叠前时间偏移只能解决共反射点叠加的问题，不能解决成像点与地下绕射点位置不重合的问题，因此叠前时间偏移主要应用于地下横向速度变化不太复杂的地区。 当速度存在剧烈的横向变化、速度分界面不是水平层状时，只有叠前深度偏移能够实现共反射点的叠加和绕射点的归位，叠前深度偏移是一种真正的全三维叠前成像技术，但它的成像效果必须依赖于准确的速度-深度模型，而模型的迭代和修改是一个非常复杂和费时的过程，周期长，花费也相当昂贵。 1．1 叠前时间偏移 叠前时间偏移是复杂构造成像和速度分析的重要手段，它可以有效地克服常规NMO、DMO和叠后偏移的缺点，实现真正的共反射点叠加。叠前时间偏移产生的共反射点（CRP）道集，消除了不同倾角和位置的反射带来的影响，不仅可以用来优化速度分析，而且也是进行AVO地震反演的前提。 Kirchhoff叠前时间偏移方法的基础是计算地下散射点的时距曲面。根据Kirchhoff绕射积分理论，时距曲面上的所有样点相加就得到该绕射点的偏移结果。具体的实现过程就是沿非零炮检距的绕射曲线旅行时轨迹对振幅求和，速度场决定求和路径的曲率，对每个共炮检距剖面单独成像，然后将所有结果叠加起来形成偏移剖面。

1．2 叠前深度偏移 实际上，叠前时间偏移可认为是一种能适应各种倾斜地层的广义NMO叠加，其目的是使各种绕射能量聚焦，而不是把绕射能量归位到其相应的绕射点上去，它基于的速度模型是均匀的，或者仅允许有垂直变化，因此，叠前时间偏移仅能实现真正的共反射点叠加，当地下地层倾角较大，或者上覆地层横向速度变化剧烈，速度分界面不是水平层状的条件下，叠前时间偏移并不能解决成像点与地下绕射点位置不重合的问题。 为了校正这种现象，我们可以在时间剖面的基础上，再做一次校正，使成像点与绕射点位置重合，这就是做叠后深度偏移的目的，但叠后深度偏移有缺点，主要是无法避免NMO校正叠加所产生的畸变，而且在实现过程中缺少模型叠代修正的手段，因此叠后深度偏移一般作为叠前深度偏移流程的一部分，用于深度域模型层位的解释。 叠前深度偏移理论是建立在复杂构造三维速度模型基础之上的，叠前深度偏移方法符合斯奈尔定律，遵守波的绕射、反射和折射定律，适用于任意介质的成像问题。它与常规叠后时间偏移处理相比有以下优点：（1）符合斯奈尔定律，成像准确，适用于复杂介质；（2）消除了叠加引起的弥散现象，使得大倾角地层信噪比和分辨率有所提高；（3）能够综合利用地质、钻井和测井等资料来约束处理结果，还可以直接利用得到的深度剖面进行构造解释，方便与实际的钻井数据进行对比。

叠前时间偏移技术浅析

偏移使倾斜反射归位到它们真正的地下界面位置，并使绕射波收敛，即可以提高空间分辨率。按所处理的地震资料是否做过水平叠加划分为叠后偏移和叠前偏移两大类。其中，叠前时间偏移技术受到广泛的重视和关注。主要的特点：①实现这种技术所需的软硬件成本合理。②对偏移速度场无过高的要求。③配套技术比较成熟和完善。 方法原理：叠前时间偏移与叠后时间偏移和叠前深度偏移一样，都是基于三大数学工具，即Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ积分、有限差分和Ｆｏｕｒｉｅｒ变换。从原理和适用性上分析，叠前时间偏移是基于绕射叠加或Ｃｌａｅｒｂｏｕｔ的反射波成像原则，是一种成像射线成像（ＤＭＯ是法向射线成像）。下面详细叙述有关叠前时间偏移的各种方法。该方法一般在共炮点道集上进行，对二维和三维叠前偏移做法是一致的。 （１）该方法的步骤是将共炮点记录从接收点上向地下外推。外推时要先确定本道集可能产生反射波的地下空间范围，这个范围可以根据倾角、记录长度和道集的水平范围进行估算。这个过程实际上是一个估算偏移孔径的反过程。对向地下延拓的空间范围做一些模拟估算是必要的。外推时使用一般Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ积分表达式： （１） 式中Ｒ为从地下（ｘ，ｙ，ｚ）点到地面点（）的距离。 这样求出的结果，等于从地面某个炮点激发，在地下（ｘ，ｙ，ｚ）点上接收的反射波记录。在这个记录上有（ｘ，ｙ，ｚ）点产生的反射波和ｚ深度以下的界面产生的反射波。我们应当做的是把（ｘ，ｙ，ｚ）点处的反射波放到该点上。但是，在该点的记录还有很多其它深度点上的反射波。因此，如何从这个点用积分公式延拓计算出地震道ｕ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ），并从中取出用于在该点成像的波场值，这就是下一步的工作。 （２）计算从炮点Ｏ到地下Ｒ（ｘ，ｚ）点的地震波入射射线的走时。这可以用均方根速度去除炮点至地下Ｒ点的距离近似求出。或者用射线追踪法求取，就更准确。用求出的下行波的走时到ｕ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）的延拓记录的时刻取出波场值做为该点的成像值。 （３）将所有的深度点上的延拓波场都如第二步那样提取成像值，组成偏移剖面就完成了一个炮道集的Ｋｉｒｃｈｈｆｆ积分法偏移。 （４）将所有的炮道集记录都做过上述三步处理后进行按地面点相重合的记录相叠加的原则进行叠加，即完成了叠前时间偏移。在三维情况下，反射点轨迹变为一个旋转椭球面，该椭球是绕炮检距方向由二维条件下的椭圆旋转而成。如果取炮检距方向为ｘ方向，则椭球面的方程为： （２） 通过波动方程的频散关系或波动方程的象征方程以及Ｆｏｕｒｉｅｒ变换，可以得到对应的三维波动方程： （３） 如果炮检距方向与观测纵测线的方向成一定的角度时需要进行 坐标变换。新坐标系下的方程为： （４） 用有限差分法解（４）式有一定的难度，但它是可解的。因此对三维面积观测的数据体用该方法进行叠前时间偏移在理论上是可实现的，目前尚未使用。虽然各个方向的共炮检距道集也可以用（３）式进行偏移而且容易实现。但是由于要在不同的方向上抽取新的共炮检距道集，并要重新采样，同时剖面长度会长短不等，因此对处理效率会有影响。（３）式虽然容易求解，但在炮检距方向有转角 时，首先要将数据沿方向和垂直方向进行内插重排，这样内插重排后的三维数据体的水平切片将是某种菱形，造成纵横测线长短不一，给处理带来不便。如果仍按原坐标进行三维叠前偏移处理则必须用（４）式进行偏移。频率－波数（ｆ－ｋ）域叠前偏移是实现叠前时间偏移的一种有效方法。Ｌｉ（１９９１）用一组常速实现了叠前偏移。用横向不变的速度偏移常炮检距数据可以在Ｆｏｕｒｉｅｒ域进行，与Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ偏移相比，它具有成像速度快，能处理陡倾角且不会产生算子假频（是一宽带算子）的特点。另外，该算子考虑了由于通过层状介质而发生折射弯曲所造成的相位和振幅变化。另外，Ｆ－Ｋ偏移算子可以分解为ＮＭＯ＋ＤＭＯ＋ＺＯＭ，在常速偏移下，分解正确。若速度随深度变化，这种分解对ＮＭＯ＋ＤＭＯ部分只是近似值。二维情况下，Ｆ－Ｋ域叠前时间偏移的向下延拓波场为： （５） 对层状ｖ（ｚ）介质，传播算子 由下式给出： （６） 其中， （７ａ）（７ｂ）（７ｃ） ｖ是层速度。（７）式是常速频散关系的一扩展形式。三类叠前时间偏移方法分为有限差分法、克希霍夫积分法和频率－波数域法。它们是各自独立发展起来的并在不断地进行自我完善。 多数情况下有限差分法波动方程偏移是求解近似波动方程的一种近似数值解法。一般来说，网格剖分越细，精度越高，但这势必会增加计算量。和其它两种偏移方法相比，有限差分法简单，理论和实际应用都较成熟；由于采用递推算法，在形式上能处理速度的纵、横向变化。缺点是受反射界面倾角的限制；此外还要求等间隔剖分网格。 克希霍夫积分法偏移建立在物理地震学的基础之上，该方法能适应任意倾斜角度的反射界面；对剖分网格要求较灵活。缺点是费时；难以处理横向速度变化；偏移噪声大，“划弧”现象严重；确定偏移参数较困难。 频率－波数域偏移求解波动方程是在频率－波数（）这种技术Ｆ－Ｋ１ Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ积分法叠前时间偏移 ２ 有限差分法叠前时间偏移 ３ Ｆｏｕｒｉｅｒ变换法叠前时间偏移 ４ 结语 ｊ （转１５０页） 康勇 冯万馨 （中国地质大学（武汉）资源学院石油系） 叠前时间偏移技术浅析 摘要关键词随着石油勘探程度的不断加深，一些复杂的构造隐蔽油气藏受到广泛重视和关注，与此同时偏移方法由叠后向叠前发展。本文介绍了叠前时间偏移的常见三种实现方法：克希霍夫（Ｋｉｒｃｈｏｆｆ）法、有限差分法和傅立叶（Ｆｏｕｒｉｅｒ）变换法，对它们的原理做了简要讨论，并进行了优缺点分析。 叠前时间偏移积分法差分法变换法

第2章-叠前时间偏移

第二章叠前时间偏移 地震波成像在油气勘探中占据重要位置。它的作用是使反射波或绕射波返回到产生它们的地下位置，从而得到地下地质构造的精确成像。 从二十世纪60年代偏移过程由计算机实现以来，已从常规偏移即叠后时间偏移发展到了目前的叠前深度偏移。偏移方法的研究和应用是受油气勘探的实际需求驱动的，同时它又受到人们对偏移成像的认识程度和计算机处理能力的制约。常规偏移（即叠后时间偏移）在以往的油气勘探过程中起到了重要作用，但随着勘探难度的提高，在构造较为复杂或/和强横向变速的地区，基于常规偏移的处理方法再也难见成效。究其原因，一方面是由于常规处理是先叠加后偏移，水平叠加过程受水平层状介质假设制约，在复杂地质构造条件下，这种叠加过程很难实现同相叠加，这样会对波场产生破坏，所以用这种失真了的叠后数据去进行偏移处理难以取得好的成像效果就很自然了。为了克服非同相叠加给后续偏移带来的麻烦，人们提出使用叠前偏移，即先偏移处理使波场归位，再把同一地下点的偏移波场相叠加。这样，在横向速度中等变化的较为复杂构造成像中叠前时间偏移可以弥补常规偏移的不足。另一方面是由于时间偏移是建立在均匀介质或水平层状介质的速度模型的基础上的，当速度存在横向变化，或速度分界面不是水平层状的情况下，常规偏移不能满足Snell定律，因此不能进行正确的反射波的偏移成像。为了解决这个问题，出现了深度偏移。这样，在强横向变速的一般构造成像中，叠后深度偏移可以弥补常规偏移的不足；而在强横向变速的复杂构造成像中，叠前深度偏移可以弥补常规偏移的不足。迄今为止，人们已对叠前时间偏移进行了20多年的研究工作，而对叠前深度偏移也进行了十几年的研究和探索工作。本章重点讨论叠前时间偏移。叠前深度偏移将在第四章和第五章讨论。 近年来，随着叠前时间偏移方法和技术的不断成熟和与之配套技术的不断完善以及计算机性能的不断提高，实现叠前时间偏移已成为现实。目前，国内外有多家地球物理处理公司和计算中心已进行叠前时间偏移处理，部分公司还把叠前时间偏移作为常规处理软件加入到常规处理流程中，使之成为常规处理的一个重要内容。叠前时间偏移技术之所以受到如此重视和关注，主要是因为这种技术相对叠后时间偏移和叠前深度偏移技术有如下的几个特点：1）实现这种技术所需的软硬件成本合理，多家处理公司和计算中心都能接受和承受。 2）叠前时间偏移相对叠前深度偏移而言，对偏移速度场无过高的要求，假设条件少，经对常规法进行简单的改进或/和修正使之能够适应中等横向变速的介质，由此可以满足大多数探区的精度要求；相对叠后时间偏移来说，更适用于复杂构造，对目的层和储层的成像有较好的保幅性，所得结果能够更好地进行属性分析、A VO/A V A/A VP反演和其它参数反演。 3）实现叠前时间偏移的配套技术比较成熟和完善，如静校正和去噪等。 上述特点充分说明了我们应用叠前时间偏移技术的可行性、必要性和重要性。下面就叠前时间偏移的基本情况、方法原理、方法技术、应用和与其它技术的比较以及应用该技术的可行性和必要性等做详细讨论和分析。 §2.1 概述 叠前时间偏移已进行了多年研究，上世纪九十年代初期开始初步应用，中后期在不少探区的地震勘探中发挥了重要作用，进入本世纪后开始了较为广泛的应用，目前部分处理公司和计算中心已把该技术作为常规软件加入到常规处理流程中，成为获取保幅信息实现属性分析、A VO/A V A/A VP反演和其它参数反演的重要步骤和依据。 自从上世纪九十年代以来，叠前时间偏移在国外取得了很大发展。在理论研究方面，

KIRCHHOFF叠前深度偏移处理流程样本

经过仔细的试验和分析, 我们确定了本次的时间域处理流程, 常规处理流程简图如下:

1 、深度偏移处理主要技术措施 1．1、相干反演 相干反演是用来建立初始速度―深度模型的常见手段。 其主要思路是: 用射线追踪产生的旅行时曲线, 沿该曲线的时间窗口计算叠加道的相干值, 用不同的层速度进行相同的处理, 取最大相干值对应的层速度为期望的速度。输入的是未叠加的数据(如共中心点道集或共炮点道集), 输出的是初始速度模型。该模型一般是基于附近的井信息和叠加剖面的解释。反演是一层一层进行, 在迭代中完成。该方法依赖于: ①介质模型的解释; ②射线追踪算法; ③目标函数的选择; ④找最大目标函数方法。 1．2、层析成像 初始模型(速度模型和深度模型)往往是粗糙的, 要得到精确的深度域结果, 就要综合利用各种技术方法不断调整、优化层速度模型, 直至每一个共偏移距的成像结果一致为止, 使之与地下地质情况最佳吻合。层析成像技术, 是速度模型优化的主要手段, 在地震学和地震勘探的研究工作中, 人们引进了医学上的CT技术(Computerized Tomography), 就是利用X射线检查人体内部的技术。在医学上X射线是直线路径, 而地震波在地球内部传播是沿着弯曲的路径。层析成像模型修改也是重复迭带进行的。 1．3 、射线偏移 对地下倾斜界面, 在地表记录的地震资料经处理获得的剖面, 在横向和垂向位置以及倾角都与真实情况有差异, 只有经过层位偏移后才能恢复到真实位置。将时间域零炮检距剖面上层位转化为深度域层位, 称之为射线偏移。输入的是零炮检距剖面上解释的时间层位(一般在叠加剖面上解释)和层速度。输出的是深度域层位。 1.4 共反射角Kirchhoff叠前深度偏移 Paradigm的具有专利技术的从目标成像点向地面进行射线追踪的共反射角偏移。广泛用于目标区的偏移成像。 1.5 波动方程叠前深度偏移

KIRCHHOFF叠前深度偏移处理流程

经过仔细的试验和分析，我们确定了本次的时间域处理流程，常规处理流程简图如下：

1 、深度偏移处理主要技术措施 1．1、相干反演 相干反演是用来建立初始速度―深度模型的常用手段。 其主要思路是：用射线追踪产生的旅行时曲线，沿该曲线的时间窗口计算叠加道的相干值，用不同的层速度进行相同的处理，取最大相干值对应的层速度为期望的速度。输入的是未叠加的数据(如共中心点道集或共炮点道集)，输出的是初始速度模型。该模型通常是基于附近的井信息和叠加剖面的解释。反演是一层一层进行，在迭代中完成。该方法依赖于：①介质模型的解释；②射线追踪算法；③目标函数的选择；④找最大目标函数方法。 1．2、层析成像 初始模型(速度模型和深度模型)往往是粗糙的，要得到精确的深度域结果，就要综合利用各种技术方法不断调整、优化层速度模型，直至每一个共偏移距的成像结果一致为止，使之与地下地质情况最佳吻合。层析成像技术，是速度模型优化的主要手段，在地震学和地震勘探的研究工作中，人们引进了医学上的CT 技术(Computerized Tomography)，就是利用X射线检查人体内部的技术。在医学上X射线是直线路径，而地震波在地球内部传播是沿着弯曲的路径。层析成像模型修改也是反复迭带进行的。 1．3 、射线偏移 对地下倾斜界面，在地表记录的地震资料经处理获得的剖面，在横向和垂向位置以及倾角都与真实情况有差异，只有经过层位偏移后才能恢复到真实位置。将时间域零炮检距剖面上层位转化为深度域层位，称之为射线偏移。输入的是零炮检距剖面上解释的时间层位(通常在叠加剖面上解释)和层速度。输出的是深度域层位。 1.4 共反射角Kirchhoff叠前深度偏移 Paradigm的具有专利技术的从目标成像点向地面进行射线追踪的共反射角偏移。广泛用于目标区的偏移成像。 1.5 波动方程叠前深度偏移 Paradigm的二维F-X波动方程叠前深度偏移有利于复杂速度场及复杂构造和陡倾角成像。

第6章-起伏地表条件下的叠前深度偏移

第六章起伏地表条件下的地震成像 §6.1 概述 叠前深度偏移与山地等起伏地表资料处理技术，已受到人们的高度重视，特别是地质家们，对叠前深度偏移技术寄予了较高的期望，希望通过叠前深度偏移处理解决他们所要解决的各种地质问题。叠前深度偏移技术究竟要解决什么问题呢？回答比较简单：是要解决上覆地层速度横向变化剧烈时下伏地层界面反射如何正确偏移成像的问题。因为在这种情况下，运用时间偏移成像技术是不能正确成像的。要作好叠前深度偏移，达到预想的效果，就必须解决好以下几个问题：（1）基准面问题。现有的偏移程序，大都建立在激发点和接收点位于同一个水平面上，这与我们需要进行叠前深度偏移处理地区的实际观测条件不相符合。过去我们用静校正技术来解决这个问题，从波场延拓角度上来说，静校正使波场产生了畸变，再深度偏移时就会生成一系列的误差，严重影响深度偏移的效果。当前，深度偏移效果明显的地方是墨西哥湾海上资料，在那里不存在偏移基准面不符合的问题。对于陆上资料，而且是山地等起伏地表资料，这个问题就比较严重，必需想办法解决好这个问题。（2）静校正问题。叠前深度偏移也是一个叠加的过程，从运动学的概念上来讲，偏移是把每一个信息按照一定的轨迹叠加到各个点上去。我们在计算轨迹时是不考虑静校正量的，当存在静校正量时，偏移轨迹就混乱了，达不到叠加的效果，也就不能实现正确的偏移成像。要作好叠前深度偏移,首先必需解决好静校正问题。 由于山地等起伏地形和近地表速度变化对成像影响很大，传统的校正方式是将观测面校正到一个平滑后的浮动基准面上，但由于山地等复杂地表高程起伏大，基准面校正时差较大，引起波场较大的畸变，同时近地表速度模型对实际地下介质速度的改造也较大，使波场产生较大的畸变，不符合波场传播的规律。因此从起伏观测面上直接进行叠前深度偏移还是被人们接受了。要实现从起伏观测面直接进行深度偏移，必须首先用射线追踪或层析成像法反演出近地表速度，再进一步利用这种速度作深度偏移，替代的一种方法是先用近地表速度做波场延拓，转化到一个平滑的基准面，再用现有的方法作深度偏移。目前，国内外都在极力研究这个问题。准确的方法是先用初至层析法求出近地表速度，建立起近地表速度模型，将此速度模型合并到整个的总模型中，从起伏观测面直接进行深度偏移。 在做偏移处理时，一般要求偏移基准面是水平的，且偏移的零点应在激发和接收的地表。在高差较大的复杂地区，很难同时满足这些要求，为了解决这些问题，钱荣钧在复杂地表区偏移基准面问题研究一文中提出以近地表斜面或圆滑面为偏移参考面的处理方法，然后在资料解释时再进行基准面转换，把以近地表斜面为参考面的资料转换为某一水平面为基准面的资料。 地表高差较大地区偏移基准面的选取问题一直是影响偏移处理效果的重要原因。长期以来，不少人对这一问题作了研究，并提出一些解决办法。主要的方法有：静校正法、零速度层法和波场延拓法。 静校正法是用静校正时移的方法把地震资料校正到一个水平基准面上。由于只做了垂直方向的时移，没有考虑波的传播方向，因此改变了原时间剖面上绕射波的双曲线性质，偏移后收敛较差。由于该方法仅满足基准面水平的条件，而没有考虑偏移原点应在地表这一因素，故这种方法是近似的，只能在地表与基准面的高差较小时使用。零速度层法的基本思路是：先在近地表的参考面上做叠加，然后选择一个高于地表的水平基准面，给出一个填充速度（零或接近零），用静校正的方法把叠加剖面数据校正到这个水平基准面上。然后从水平基准面开始做偏移处理，其中在水平基准面和地面之间所用的偏移速度为零或接近零，地表以下用

基于Rytov近似的叠前深度偏移方法

2001年12月 石油地球物理勘探 第36卷　第6期 基于Rytov近似的叠前深度偏移方法 陈生昌 曹景忠　马在田 (同济大学海洋地质重点实验室) 摘 要 陈生昌,曹景忠,马在田.基于Ry tov近似的叠前深度偏移方法.石油地球物理勘探,2001,36(6): 690～697 本文在频率—波数域和频率—空间域实现了一种基于R ytov近似的叠前深度偏移方法,并在二维空间作了M armo usi模型炮集数据的处理。通过与Split-Step Fourier和Phase-Screen等叠前深度偏移方法的比较,我们认为基于Ryto v近似的叠前深度偏移方法不仅在效果上优于前两者,而且还能更好地处理速度横向变化。 在散射波场的计算中,我们使用了一个比Huang L等(1999)[3]的方法更稳定的散射波场计算公式,扩大了Ryt ov近似的应用范围,使基于R ytov近似的叠前深度偏移方法能够适应更剧烈的横向速度变化。 关键词　叠前深度偏移　Ry tov近似　散射波场　速度横向变化　波场外推　G reen函数 ABSTRAC T Chen Shengchang,Cao Jingzhong and Ma Zaitian.Prestack depth migration method based on Rytov approximation.O GP,2001,36(6):690～697 In this paper,a prestack depth migration method based on Ry tov approx imation is carried out in frequency-w avenum ber domain and frequency-space domain,and is used to process comm on shot g ather data for Marmousi m odel in2-D space.T hroug h com-parison w ith split-step Fourier m igration method and phase-screen m igration methods, w e considered that the prestack depth migration method based on Rytov approximation not only can produce better m igration result than previous tw o methods,but also can better handle lateral velocity variation. During calculation of scattered wavefield,w e use a more stable formula for scat-tered w avefield than that used by Huang L et al.It extends the range of Rytov approx-imation,and makes the prestack depth mig ration method based on Rytov approx im a-tion can adapt strong lateral velocity variation. Key words:prestack depth migration,Ry tov approx imation,scattered w avefield,lat-eral variation of v elocity,wavefield extrapolation,Green function Chen S heng chang,Department of M arine Geology and Geophysics,T ongji University,Shan gh ai City,200092,China 本文于2000年10月20日收到。

叠前时间偏移与叠前深度偏移的特点

1.指出叠前时间偏移和叠前深度偏移的相同和不同之处，分析两者的特点和各 自的优、缺点？ 叠前时间偏移主要是指kirchhoff叠前时间偏移，叠前深度偏移包括kirchhoff叠前深度偏移、单程波波动方程偏移、逆时偏移、以及beam类偏移方法。kirchhoff叠前时间偏移与kirchhoff叠前深度偏移都是基于kirchhoff 积分原理和绕射叠加思想。kirchhoff叠前时间偏移与其他叠前深度偏移方法则相同性较小。 从理论上讲叠前时间偏移只能解决共反射点叠加的问题不能解决成像点与地下绕射点位置不重合的问题因此叠前时间偏移主要应用于地下横向速度变化不太复杂的地区。当速度存在剧烈的横向变化、速度分界面不是水平层状时只有叠前深度偏移能够实现共反射点的叠加和绕射点的归位。叠前深度偏移是一种真正的全三维叠前成像技术但它的成像效果必须依赖于准确的速度。 叠前时间偏移是复杂构造成像和速度分析的重要手段，它可以有效地克服常规NMO、DMO和叠后偏移的缺点，实现真正的共反射点叠加。叠前时间偏移产生的共反射点CRP道集，消除了不同倾角和位置的反射带来的影响，不仅可以用来优化速度分析而且也是进行AVO地震反演的前提。 Kirchhoff叠前时间偏移方法的基础是计算地下散射点的时距曲面，时距曲面的计算可以依靠双平方根公式或弯曲射线走时公式。时距曲面的斜率是由均方根速度决定的。根据Kirchhoff绕射积分理论时距曲面上的所有样点相加就得到该绕射点的偏移结果。Kirchhoff叠前时间偏移方法的计算效率很高。然而叠前时间偏移适用的速度模型是均匀的或者仅允许有垂直变化，因此叠前时间偏移仅能实现真正的共反射点叠加。当地下地层倾角较大或者上覆地层横向速度变化剧烈时，叠前时间偏移并不能解决成像点与地下绕射点位置不重合的问题。为了校正这种现象我们可以在时间剖面的基础上再做一次校正，使成像点与绕射点位置重合，这就是时深转换的目的。但时深转换的缺点主要是无法避免叠加所产生的畸变，而且在实现过程中缺少模型叠代修正的手段。

叠前深度偏移技术及其应用的发展历程

叠前深度偏移技术及其应用的发展历程 引言 地震偏移技术是现代地震勘探数据处理的三大基本技术之一，其目的是实现反射界面的空间归位和恢复反射界面的波场特征、振幅变化和反射系数，提高地震空间分辨率和保真度。随着油气勘探开发的进一步深入，油气勘探的重点转向复杂地表和复杂地质条件的区域。复杂构造区地震资料质量通常较差, 且横向速度变化剧烈,叠前时间偏移成像往往得不到精确的地下构造形态, 叠前深度偏移是解决复杂构造成像的有效工具。近年来，随着计算机的发展，尤其是并行计算机的出现，使得计算量庞大的三维地震资料叠前深度偏移成为可能。叠前深度偏移在解决复杂地质构造成像问题的同时能够提高资料信噪比和分辨率，压制多次波以及突出深层反射；不仅如此，与传统的时间域地震剖面相比，深度域成像的地震剖面更具地质意义。叠前深变偏移的广泛研究和应用，对于在复杂地质环境中提高地震勘探的能力将是极大的促进。 一、叠前深度偏移技术发展 常用的时间偏移技术是基于横向速度变化弱的水平层状介质模型产生的，而深度偏移技术是基于横向变速的真实地质深度模型发展而来的。因此时间偏移不能解决速度横向变化引起的非双曲线时差问题，当横向速度变化大、超出常规时间偏移所能适应的尺度时，偏移的成像精度大为降低(这一现象由Hubral P于1977年首次发现)。这个问题立即引起国际勘探地球物理学界的关注，并开始对非均匀介质偏移方法的研究。波动理论的引入促进了深度偏移技术的发展。2O 世纪7O年代，Claerbout 首次把波动方程引入到地震波场偏移成像中，Schneider 提出了基于波动方程积分解的克希霍夫积分法偏移，Gazdag 和Stolt 分别提出波动方程频率一波数域偏移方法，应用的都是简化形式的抛物线波动方程，即单程方程和爆炸反射面模型。2O世纪8O年代出现了全波动方程偏移、逆时偏移成像等算法，但由于当时计算机效率低，对速度模型要求苛刻等原因，未能得到广泛应用。到了9O年代，菲利普斯石油公司首先于1993年宣布使用叠前深度偏移技术在墨西哥湾盐下勘探获得成功，拉开了克希霍夫积分法叠前深度偏移技术成功应用的序幕，将叠前偏移技术的发展推向一次新的发展高潮。PC机群技术得到快速发展(速度达每秒万亿次以上)，偏移算法不断完善，使叠前深度偏移技术规模化应用成为可能。 1、为什么要做叠前深度偏移技术