Kirchhoff型反射地震数据变换实现方法与技术

发布时间：2017-10-06 15:53

  本文关键词：Kirchhoff型反射地震数据变换实现方法与技术

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【摘要】：近年来,反射地震数据变换理论广泛应用于反射地震数据处理和地震资料解释当中。根据定义,基于宏观速度场的地震数据变换理论最基本的思想是通过偏移与反偏移的串联实现各种地震数据体之间的变换,例如,从有限炮检距数据变换到零炮检距数据,P-P数据变换为P-S波数据等。实现数据变换的方法有很多种,现有的关于数据变换的理论方法主要有Kirchhoff型数据变换理论、波动方程数据变换理论以及基于最小二乘法数据变换理论等等。基于波动方程理论的数据变换算法虽然可以适应横向速度强烈变化条件下的复杂地质模型的地震波成像处理问题,但这种方法同时有着难以克服的缺点,即计算效率非常低、对计算机内存要求过高等。基于最小二乘原理的数据变换算法是通过迭代反演实现的,虽然可以很好的消除偏移/反偏移的假象,但在求解精确Hessian矩阵的过程中伴随大量的矩阵运算大大增加了数据运算量和数据存储空间,降低了算法的计算效率。而基于射线理论的Kirchhoff型数据变换理论,不仅计算效率高、易于实现,并且具有能满足大多数的地质条件下地质构造体成像的特点和优势。近年来对Kirchhoff型保幅成像技术的研究也可以看出其在构造成像和岩性成像中的巨大潜力。本论文采用Kirchhoff型叠前深度偏移与反偏移作为了地震数据变换的工具,将经过预处理后的反射数据经初始宏观速度场进行叠前深度偏移,将从时间域映射到深度域(成像域);接着再采用同一宏观速度场进行叠前深度反偏移,将深度偏移像场反映射回时间域的反射数据。根据不同的应用目的,在偏移/反偏移过程中,也可以改变测量系统、速度场以及基本波类型,得到所期望的输出数据体。同时,从级联的理论公式出发,通过稳相分析法推导了Kirchhoff型数据变换的单步实现公式。实现Kirchhoff型数据变换算法的关键在于偏移算法与反偏移算法的实现技术,根据偏移与反偏移算法的不同实现方式(面向输出和面向输入),通过选取合适的算法可以处理不同数据体的数据变换需求,从而提高计算效率、减少计算量。数据变换理论在地球物理数据处理中的应用涉及到多个方面,如炮检距延拓、再偏移、速度分析、静校正、方位角转换等都可以归为数据变换的范畴。在对Kirchhoff型数据变换理论及其算法实现的研究基础之上,将其应用到以下几个方面。首先,这种数据变换技术应用到炮检距变换(包括变换到零炮检距数据)的处理问题中。通过对层状模型、Marmousi模型以及Lingshui模型的数值计算,均得到了满意的反偏移结果。尤其在变换到零炮检距数据方面有着良好的实际应用前景。其次,将Kirchhoff型数据变换技术应用用于再偏移、速度分析当中。当将来自一组炮检距的数据变换到零炮检距数据时,同相轴将排成一条直线。它们不排成一条直线的程度,就同一组叠前偏移/反演的共成像点道集一样,可以给出相同类型的速度误差信息。并通过数值模型的计算验证了该方法的有效性。最后,由于偏移与反偏移的成像条件都隐含了求和运算,这种求和运算使得有效反射点能量得到加强,随机散射点能量得到衰减的机理,将Kirchhoff型数据变换技术应用于随机噪声压制,并给出数值算例。数值计算结果表明,数据变换技术可以有效改善反射波的连续性,并压制随机噪声。
【关键词】：Kirchhoff型 地震数据变换 偏移 反偏移 走时
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究现状13-16
• 1.2 存在的问题16
• 1.3 研究目的和意义16-17
• 1.4 论文研究内容17-18
• 1.5 主要创新点18-19
• 第二章 Kirchhoff型数据变换理论19-43
• 2.1 反射地震数据变换总论：基本思想及公式19-33
• 2.1.1 绕射叠加21-26
• 2.1.2 等时面（线）叠加26-29
• 2.1.3 Kirchhoff型数据变换实现：两步法29-30
• 2.1.4 Kirchhoff型数据变换实现：一步法30-33
• 2.2 Kirchhoff型数据变换各论：炮检距变换33-38
• 2.2.1 两步法33-35
• 2.2.2 一步法35-38
• 2.3 Kirchhoff型数据变换各论：再偏移38-41
• 2.3.1 两步法38-40
• 2.3.2 一步法40-41
• 2.4 小结41-43
• 第三章 Kirchhoff型数据变换算法及其实现技术43-67
• 3.1 偏移与反偏移的两种实现算法43-48
• 3.1.1 Kirchhoff型偏移的实现算法43-45
• 3.1.2 Kirchhoff型反偏移的实现算法45-48
• 3.2 地震波走时计算技术48-59
• 3.2.1 快速推进法48-52
• 3.2.2 旁轴射线追踪52-57
• 3.2.3 数值算例对比分析57-59
• 3.3 数据变换实现59-66
• 3.3.1 Kirchhoff型偏移算法与反偏移算法实现流程59-61
• 3.3.2 孔径的选取及算子反假频原则61-66
• 3.4 小结66-67
• 第四章 反射地震数据变换实例67-93
• 4.1 数据变换算子应用实例 1 —— 炮检距变换67-84
• 4.1.1 算法流程68
• 4.1.2 数值算例 1 —— V（z）介质模型模型68-71
• 4.1.3 数值算例 2—— 层状模型71-74
• 4.1.4 数值算例 3 —— Marmousi模型74-79
• 4.1.5 数值算例 4 —— 陵水模型79-83
• 4.1.6 小结83-84
• 4.2 数据变换算子应用实例 2 ——再偏移（速度分析）84-88
• 4.3 数据变换算子应用实例 3 —— 随机噪声压制88-92
• 4.3.1 数值算例89-92
• 4.4 小结92-93
• 第五章 结论与建议93-95
• 参考文献95-102
• 附录102-112
• 附录A：绕射表面与等时面的对偶性分析102-105
• 附录B：真振幅加权函数105-112
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果112-113
• 致谢113-114

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 张东良;均匀介质中的F-K反偏移：实现算法与应用[D];吉林大学;2008年

2 叶云飞;Kirchhoff型真振幅反偏移脉冲响应分析[D];吉林大学;2007年

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本文编号：983661