三维并行合成震源记录叠前深度偏移

论文题目: 三维并行合成震源记录叠前深度偏移

论文类型: 博士论文

论文专业: 运筹学与控制论

作者: 赵景霞

导师: 冯恩民,张叔伦

关键词: 三维叠前深度偏移,合成震源记录,相位编码,宏观速度模型,剩余偏移速度分析,平面波

文献来源: 大连理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文围绕三维叠前深度偏移课题开展研究。论文内容包括共炮检距剖面相位移叠前时间偏移算法,三维合成震源记录叠前深度偏移方法及其并行算法,自适应空间分区裂步傅立叶延拓方法以及合成震源记录剩余偏移速度分析。共炮检距剖面叠前时间偏移算法根据地震几何学的理论,从简单的点绕射代数公式出发,用数值拟合方法在常速条件下把零炮检距剖面的叠后相位移公式推广到共炮检距剖面。理论上共炮检距剖面时间偏移的相位移公式只在常速下是精确的,运用平均速度或叠加速度可使公式适用于纵向速度变化,合成记录和野外资料试算表明,既使存在较大速度变化,共炮检距剖面叠前时间偏移方法也能有效成像。三维合成震源记录叠前深度偏移方法利用波动方程算子的三个性质合成炮震源及炮震源记录,从理论上统一了相位编码和面炮合成技术,推导出了包括面炮记录和相位编码的统一的合成震源和合成震源记录公式,并设计了几种不同功能的合成算子,使合成震源与震源记录设计更为灵活方便,理论更为完整;推导并实现了横测线方向和纵测线方向的联合编码,进一步提高效率数倍。设计、实现了基于MPI的三维叠前合成震源记录深度偏移的并行算法,算法并行效率和加速比理想。SEG/EAEG盐丘C3-NA数据模型上的试算结果和新疆三维起伏地表实际地震资料的处理结果进一步说明了三维叠前合成震源记录深度偏移方法是一个有效、实用、成像质量清晰适于复杂构造成像的偏移方法,同炮记录叠前深度偏移相比,合成震源记录叠前深度偏移在保持精度的同时具有更高的计算效率。自适应空间分区裂步傅立叶延拓方法根据全局速度变化和算法误差来选择参考慢度,同一个参考慢度所对应的速度构成一个分区,每一个空间分区可以由几个空间上不连续的子分区组成,从而有效地减小了参考慢度的个数。每一延拓步的参考慢度、参考慢度的个数和如何构建分区都是根据速度函数自动生成。为了消除速度场强间断产生的人为噪音,设计了简单有效的f-k域的光滑滤波。确定速度模型是叠前成像的关键步骤。本文在平面波剩余速度分析方法的基础上提出了基于波动理论的合成震源记录剩余偏移速度分析方法。剩余偏移速度分析在叠前深度偏移之后使用代数公式进行剩余深度校正来更新层速度,校正公式是解析的,减少了速度分析中的盲目性和人为性,计算速度快,可以交互实现。在复杂构造速度分析时,采用控制照明技术可校正平面波因复杂构造而引起的波前畸变,从而减小速度分析的误差。合成震源记录偏移方法用于速度分析,提高了速度分析中迭代偏移的计算效率和成像质量。模型和实际资料的试算结果验证了方法的有效性和正确性。

论文目录:

摘要

Abstract

图目录

1 前言

1．1 三维叠前深度偏移的进展

1．2 叠前深度偏移的速度分析方法

1．3 本论文的工作

2 共炮检距剖面相位移叠前时间偏移

2．1 零偏移距剖面相位移公式

2．2 共炮检距剖面相位移公式

2．3 数值拟合方法

2．4 合成记录和野外数据试算

3 三维并行合成震源记录叠前深度偏移

3．1 合成震源与合成震源记录原理

3．2 合成算子

3．2．1 平面波合成算子

3．2．2 相位编码的非平面波合成算子

3．2．3 混合相位编码的非平面波合成算子

3．2．4 线状震源合成算子

3．3 三维傅立叶有限差分法波场延拓原理

3．4 自适应空间分区裂步傅立叶波场延拓方法

3．4．1 自适应空间分区的裂步傅立叶方法原理

3．4．2 数值算例

3．4．3 最优参考速度

3．4．4 结论

3．5 三维合成震源记录叠前深度偏移的并行实现

3．6 试算结果与效果分析

3．6．1 三维SEG／EAEGC3-NA数据试算

3．6．2 克拉苏三维实际野外数据测算

3．7 结论

4 合成震源记录剩余偏移速度分析

4．1 时间域平面波合成震源波场和深度域平面波的关系

4．2 合成震源记录剩余偏移速度分析原理

4．2．1 速度分析准则

4．2．2 平面波的基本方程

4．2．3 剩余偏移速度分析原理

4．2．4 剩余偏移速度分析的实现

4．2．5 目标照明剩余偏移速度分析

4．2．6 实际资料的处理

4．2．7 结论

参考文献

攻读博士学位期间发表学术论文情况

论文创新点摘要

致谢

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图2．1 地下一绕射点和对应的绕射曲线

图2．2 地下一个绕射点

图2．3 ST_n(pk)曲线

图2．4 b_i(H_n)曲线

图2．5 速度场

图2．6 半炮检距h=200m的共炮检距剖面

图2．7 与图2.6对应的时间偏移剖面

图2．8 半炮检距h=400m的共炮检距剖面

图2．9 与图2.8对应的时间偏移剖面

图2．10 墨西哥湾海洋某测线共炮检距剖面，半炮检距h=1000m

图2．11 与图2.10对应的偏移剖面

图2．12 墨西哥湾海洋某测线共炮检距剖面，半炮检距h=1500m

图2．13 与图2.11对应的偏移剖面

图3．1 射线参数为225.0us／m的二维平面波震源波场

图3．2 与频率相关的相位编码合成震源波场

图3．3 与频率无关的相位编码合成震源波场

图3．4 混合相位编码合成震源波场

图3．5 海上数据采集示意图

图3．6 对第j束线，沿x(测线)方向合成震源

图3．7 将三个合成线震源经过相位编码生成一个新的合成震源示意图

图3．8 基于全局速度变化的空间分区

图3．9 一个三层模型深度偏移结果

图3．10 2D SEG AA'数据的偏移结果

图3．11 (a)平均参考速度SSF偏移结果(b)最优参考速度SSF偏移结果

图3．12 基于射线参数的并行方案简单流程图

图3．13 基于频率的并行方案的简单流程图

图3．14 (a)3D盐丘In-line方向x=6.46km的速度场(b)偏移剖面

图3．15 (a)3D盐丘_Cross-line方向y=7.64km的速度场(b)偏移剖面

图3．16 (a)3D盐丘深度z=2.12km的速度场(b)深度z=2.12km的偏移切片

图3．17 不同深度目标照明的试算结果

图3．18 不同深度目标照明的试算结果

图3．19 不同类型合成震源记录偏移结果

图3．20 与公开发表的国外结果的比较

图3．21 (a)三维盐丘速度模型(b)相应的偏移结果

图3．22 (a)三维盐体与速度模型(b)三维盐体与相应的偏移结果的契合

图3．23 KL2整体速度模型

图3．24 克拉2号井过井剖面481线速度模型

图3．25 克拉2偏移结果，388线偏移剖面

图3．26 克拉2偏移结果，481线偏移剖面

图3．27 克拉2偏移结果，627线偏移剖面

图3．28 克拉2深度z=4100m的偏移切片

图3．29 克拉2深度z=4500m的偏移切片

图3．30 克拉2的388线速度模型与偏移剖面叠合图

图3．31 克拉2的481线速度切片与偏移切片对比图

图3．32 481线的偏移剖面与4.1km深度切片的三维显示

图4．1 平面波合成震源

图4．2 不同时间延迟的点震源组成了平面波震源

图4．3 由多个点震源产生的波前面

图4．4 分别用三个不同的速度模型偏移得到的共成像点道集

图4．5 沿射线方向以常介质速度ν传播的平面波

图4．6 水平层介质模型中的射线路径

图4．7 上行波射线参数和下行波射线参数的关系

图4．8 两个倾斜层模型

图4．9 计算剩余深度校正量，把轴b向上拉平为轴a

图4．10 平面波震源记录剩余偏移速度分析流程图

图4．11 真实的速度模型

图4．12 使用真实速度的偏移结果

图4．13 初始速度为1.8km／s的偏移结果

图4．14 部分共成像点道集

图4．15 CIG 50(a)用初始速度偏移后的道集(b)校正后的道集

图4．16 对CIG 50进行剩余偏移校正时的逐层速度扫描谱

图4．17 第一次剩余偏移速度校正之后得到的(a)速度模型(b)对应的偏移结果

图4．18 第二次剩余偏移速度校正之后得到的(a)速度模型(b)对应的偏移结果

图4．19 迭代偏移和校正后的CIG 90

图4．20 迭代偏移和校正后的CIG 150

图4．21 迭代偏移和校正后的CIG 210

图4．22 一个初始速度模型

图4．23 CIG100(a)非控制照明偏移得到的道集(b)控制照明偏移得到的道集

图4．24 CIG140(a)非控制照明偏移得到的道集(b)控制照明偏移得到的道集

图4．25 CIG180(a)非控制照明偏移得到的道集(b)控制照明偏移得到的道集

图4．26 (a)初始速度模型(b)使用初始速度模型得到的偏移结果

图4．27 a经过第一次剩余速度分析校正后得到的速度模型

图4．27 b使用第一次校正后的速度的偏移结果，目标照明深度为0.28km

图4．28 a经过第二次剩余校正后得到的速度模型

图4．28 b用图1.4的速度模型得到的偏移结果

图4．29 迭代偏移和剩余深度较正后的CIG 150

图4．30 迭代偏移和剩余深度较正后的CIG 360

图4．31 迭代偏移和剩余深度较正后的CIG 460

发布时间: 2005-07-04

参考文献

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三维并行合成震源记录叠前深度偏移

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