地震偏移

地震偏移成像西南石油大学2010年12月地震勘探研究内容涉及：数据采集、处理与解释2(Biondi,2006)地震数据处理基本流程1.GeometryDefinition观测系统定义2.TraceProcessing地震道处理3.GenerationofInitialVelocityModel初始速度模型建立4.ModelUpdatesbyTomography速度模型修改5.FinalFullVolumeMigration偏移成像3一、偏移概述1.偏移概念2.偏移的作用与分类3.偏移的基本问题4.成像原理与实现方法5.时间偏移与深度偏移6.叠后偏移与叠前偏移7.二维偏移与三维偏移二、应用及前景4地震偏移简史1921–在地震勘探过程中被初次应用1920/40–基于理论方法的人工实现1960/70–出现数字化的波动方程偏移技术1970/90及现在–在石油工业界被广泛采用51.偏移概念地震偏移:偏移:由一个位置移到另一个位置的运动6?1.偏移概念sintana偏移现象偏移方程反射界面记录同相轴象空间和地质(目标)空间的图像不一致71.偏移概念反射界面、反射同相轴、绕射点及绕射双曲线的关系图反射界面由许多单个的绕射点组成，各绕射双曲线的渐近线构成了反射同相轴81.偏移概念地震偏移:重排地震信息单元，使绕射波收敛、反射波归位到真实的位置，从而直观地展现地下构造的真实形态“Thegoalofmigrationistomakethestackedsectionappearsimilartothegeologiccross-section”OzYilmaz偏移:由一个位置移到另一个位置的运动9地震单炮记录水平叠加剖面深度偏移剖面叠前偏移叠后偏移102.偏移的作用与分类a.提高地震资料分辨率（横向）:使断点、尖灭点，地质体边缘、小异常体和地层、岩性变化部位清晰b.使波场正确归位:消除界面弯曲、倾斜等造成的各种假象（如回转波等）c.绕射波、倾斜界面反射波等的归位:能使干涉带分解，从而提高地震记录的信/噪比偏移是地震资料处理和解释的基本方法和步骤112.偏移的作用与分类设未经偏移的第一菲涅尔带宽半径为R，偏移后第一菲涅尔带宽半径为r，则式中为地震波主波长，为反射界面至地面的距离。偏移意味着，这时式中为地震波速度，为主频。242hRh0hF4V4r|R0hVF第一菲涅尔带半径R与传播距离h和波长λ的关系图地震勘探的横向分辨率122.偏移的作用与分类yRxrR—第一菲涅尔带半径（未做偏移）r—三维偏移后的第一菲涅尔带半径椭圆（长轴R，短轴r）为二维偏移的结果三维偏移使第一菲涅尔带由大圆（半径为R）变为小圆（半径为r）132.偏移的作用与分类混合域法（ω-X，k-τ等）上述各类方法的组合偏移的分类二维偏移与三维偏移时间偏移与深度偏移叠后偏移与叠前偏移有限差分法频率-波数域法（Stolt的F-K法和Gazdag的相移法等）克希霍夫积分（求和）法14偏移方法与地质问题之间的关系2.偏移的作用与分类水平层状反射叠加倾斜反射叠后时间偏移具有不同叠加速度的交叉倾斜反射叠前时间偏移具有三维特征的断面或地质体三维叠前时间偏移上覆构造复杂、强速度横向变化叠后深度偏移复杂的非双曲时差叠前深度偏移具有三维构造特征三维叠前深度偏移15目前技术常规技术2.偏移的作用与分类偏移技术发展历程163.偏移的基本问题深度图像层速度模型深度模型深度偏移地震表示反演正演时间图像RMS速度模型层状模型时间偏移地震表示反演正演地质模型、速度模型与偏移成像的相互关系是不确定的，存在“为了求答案必须事先给出答案”的“死结”问题，通常采用迭代或逐步逼近的思路和方法。时间偏移的基本模型深度偏移的基本模型173.偏移的基本问题实际地震剖面（偏移后）吻合程度建立最终地质模型地质模型建立地震正演地震偏移地质模型调整不吻合吻合地质、测井、钻井资料地震正演和反演的联合应用研究地震正演与反演结合、多源信息综合有利于储层的确定性解释和预测18零偏移距剖面深度剖面地震剖面(资料来自塔里木油田)速度模型地震正演和反演的联合应用研究194.成像原理与实现方法偏移有两个基本步骤：延拓与成像。延拓又称外推，是将地面记录的波场值通过运算，换算到地下，好像是把观测面布置在地下某一深度处所得到的记录。若在地面（z=0）安放了一个激发点和一个接收点，两者位置重合，接收到来自界面O点的反射波，当波的传播速度V保持恒定时，射线为直线。反射记录放在S的正下方A点处，旅行时间为VSAtSAtVSO/22/记录位置A和反射点O之间的距离称为偏移距。若将测线布置在地下z=z1处，为得到O点的反射，激发点和接收点必须放置在S’处，此时波的旅行时，反射记录放在A’处，且，新的偏移距为OA’.随着观测面向地下深处移动，具有特征：（1）偏移距愈来愈小；（2）旅行时间愈来愈短。当偏移距缩小为零，则实现偏移归位VSAt/2SOAS延拓与偏移的关系图204.成像原理与实现方法21接收排列在深度上的延拓过程(Yilmaz,1987)确定地下反射界面或绕射点的位置，需要利用成像原理。爆炸反射界面成像原理是最常用，最简单的一种成像原理，是由Leowenthal最先提出。假定在t=0时刻，所有的地下反射界面同时起爆，发射上行波到达地面各观测点，波的传播速度为ve。若利用波动方程式将地面测得的波场在深度上延拓，则t=0时的波场值就正确地描述了地下反射界面的位置。此成像原理适用于水平叠加的偏移处理。4.成像原理与实现方法爆炸反射界面成像原理(a)(b)反射界面模型.(a)自激自收反射界面模型(b)爆炸反射界面模型224.成像原理与实现方法爆炸反射界面成像原理(c)(d)(a)速度-深度模型(c)零偏移距响应（由垂直入射射线所得到）(a)(b)(b)水底爆炸反射界面数值模拟(d)等效于零偏移距剖面的时间剖面23(Yilmaz,1987)4.成像原理与实现方法测线下延成像原理测线SG向下延拓，意味着激发点S和接收点G都向下移动，当测线下延到反射点所在深度时，使旅行时和炮检距为零，即可获得反射点A的图像。设激发点S和接收点G布置在地面上，炮检距为2h，在G点接收到来自A点的反射波，若反射波传播速度v为常数，则波的总旅行时为。若将测线向下延拓到z1，这时G延至G’，S延至S’，总旅行时为，新的炮检距为2h’。显然有。若将测线进一步下延，直至到达反射点A时，波的旅行时间为零，炮检距也为零。炮检距2h和传播时间t均为零即可作为成像标志，并称为测线下延成像原理。此原理适用于有炮检距的地震记录。TVAGSA/)(VGAAST/)(hhTT22,244.成像原理与实现方法时间一致性成像原理时间一致性成像原理：反射界面存在于地下某地方，该处下行波D的到达或产生与上行波U的产生或到达在时间上是一致的。在B点因为无反射波产生故B点不是反射点，它不能成像。在F点上，上行波U的到达时间与下行波D的产生时间相同，故F点也是成像的反射点。同理C点也是反射点。适用于一次波和多次波，可在t=0时成象，也能在t＞0时成象。此原理适用于非零炮检距地震记录。254.成像原理与实现方法延拓过程:波自S至R时间为ts，R至G为tg。设震源的下行波D为脉冲，G点反向传播到深度z1的时间为tg1，则在z1深度上行波的时间应为ts+tg-tg1。此时上行波与下行波的时间不一致，因此该处不存在反射。在Z=Z2=ZR处下行波与上行波的时间相等，按成像原理此处存在反射点。再向下传至Z3，两波在时间上又不相同。在不同深度水平上将上行波U和下行波D进行零延迟互相关运算，在Z=ZR处将会出现极大值，而在其它深度互相关值很小。时间一致性成像原理延拓过程在时间域或深度域内完成265.时间偏移与深度偏移Qzv1v1iQ2vKizQ02x特征时间偏移深度偏移1、公式的应用只用绕射项同时利用绕射项和薄透镜项2、横向速度变化与速度模型不变或弱变，RMS速度，水平层状模型速度强变化，层速度速度-深度模型3、射线是否折射否是4、垂线标度时间深度（以150方程为例）绕射项+薄透镜项276.叠后偏移与叠前偏移28水平叠加剖面叠后偏移结果(Yilmaz,1987)6.叠后偏移与叠前偏移29叠前时间偏移成果叠后时间偏移成果(资料来自塔里木油田)a.为什么要做叠前偏移b.为什么要做叠前时间偏移c.如何做叠前时间偏移6.叠后偏移与叠前偏移30(1)消除水平叠加过程中速度不正确的影响。提高偏移归位和成像质量。水平叠加剖面质量如果存在问题，再好的偏移方法也无力回天；(2)消除水平叠加过程中的“倾角歧视”作用；提高横向分辨率，使陡倾角界面和断面得以显现；(3)叠前偏移的中间结果可以有多种用途：流体分析、各向异性检测；AVO、AVA、VVA、FVA分析等。a.为什么要做叠前偏移31a.为什么要做叠前偏移叠前偏移中间结果的多种用途对叠前道集做校正但不叠加，分析其剩余时差的分布和特征可获得流体、各向异性信息。是属性参数提取、解释的基础。(Martin,2002)32b.为什么要做叠前时间偏移从理论上看,叠前深度偏移要优于叠前时间偏移。做叠前时间偏移主要是从应用角度和偏移策略来考虑，因为：1.叠前深度偏移对速度模型的依赖程度高，若速度模型不正确，深度偏移效果比时间偏移的效果还差；2.叠前深度偏移的成本高，因为：a）要同时考虑绕射项和薄透镜项，计算时间长；b）速度模型的调整要多次迭代，反复进行；c）若速度出现强的横向变化，叠前深度偏移常采用有限差分法或频率-波数域法实现，但计算时间长。3.克希霍夫求和法属于时间偏移类，易处理起伏地形和三维偏移问题，且计算效率高；4.利用层替换和基准面延拓等技术也可用时间偏移处理强横向速度变化问题。33c.如何做叠前时间偏移层替换与波动方程基准面延拓技术(Yilmaz)基本作用：层替换技术是将复杂的上覆地层对下伏目的层的影响消除的一种解决横向变速的偏移方法基本思路：用单一的速度层替换有强烈横向速度变化的上覆地层，从而使下伏目的层正确成像基本方法：使用波动方程基准面延拓技术实现层替换包括叠前、叠后层替换并涉及层拉平、正演等技术。最后只做叠后时间偏移即可。34若上覆地层有强的起伏界面，使得1.出现强烈的横向速度变化；2.射线弯曲。则应采用深度偏移技术。但也可用层替换+时间偏移来解决此问题层替换技术35(Yilmaz,1987)层替换的基本思路将平界面3以上的含有起伏界面2的上覆地层用速度均一的地层代替，这就消除横向速度的变化（图b），再在图b的基础上做偏移（叠后时间偏移即可）36(Yilmaz,1987)墨西哥湾盐体成像.(a)叠前时间偏移成像，显示了高速盐体对下伏低速沉积成像的影响;(b)叠前深度偏移成像,成像质量有很大提高.(Young,1999)376.叠后偏移与叠前偏移(a)叠前时间偏移(b)3D模型(c)叠前深度偏移(来自CGG公司)386.叠后偏移与叠前偏移7.二维偏移与三维偏移2D和3D关于平面外绕射点的成像39(Biondi,2006)3D盐丘模型的立体图(SEG/EAGE)7.二维偏移与三维偏移40速度剖面反射系数剖面3D盐丘模型的Inline2007.二维偏移与三维偏移412D3DInline200零偏移距剖面7.二维偏移与三维偏移422D3DInline200深度偏移剖面7.二维偏移与三维偏移43二、应用及前景a.偏移方法1.圆法偏移2.绕射偏移3.相移法偏移4.克希霍夫积分法偏移5.频率-空间域叠后深度偏移6.叠前炮记录偏移7.高斯束偏移8.逆时偏移9.各向异性叠前偏移b.存在问题c.前景44时间1.圆法偏移圆法偏移原理.(a)未偏移零偏移距剖面上的一个非零采样;(b)偏移剖面,脉冲变换到所有可能的反射位置,对常速介质而言，它是一个半圆.(Yilmaz,1987)输入剖面的脉冲响应452.绕射偏移基于绕射求和的偏移原理。(a)均匀介质中只含有单个绕射点的理想速度剖面；(b)该速度模型相应的