【摘要】：各向異性地震速度建模與成像的研究對(duì)地下介質(zhì)精確成像有著非常重要的意義,在當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件迅速發(fā)展及寬方位地震數(shù)據(jù)采集日益普遍的情況下,成像必須考慮介質(zhì)的各向異性。逆時(shí)偏移是基于波動(dòng)方程理論的精確的數(shù)值解的成像方法,所以相對(duì)于其它地震成像方法,它具有很大的優(yōu)勢(shì),譬如不受反射界面的傾角限制、成像速度準(zhǔn)確時(shí)能夠使超過(guò)90度的倒轉(zhuǎn)構(gòu)造精確成像。在各向同性介質(zhì)中,可使用標(biāo)量波方程來(lái)模擬波場(chǎng)。而在各向異性介質(zhì)中,P波和SV波是相互耦合的,即不存在單純的標(biāo)量波傳播,通常利用能代表耦合波場(chǎng)中P波分量運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的擬聲波(qP波)進(jìn)行偏移成像。本文中,我們提出了一套基于測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與全方位角度道集聯(lián)合的各向異性速度建模方法。首先,通過(guò)全方位共反射角偏移方法構(gòu)建全方位角度道集,基于全方位反射角道集可獲得準(zhǔn)確的方位各向異性時(shí)差信息。然后,提取井點(diǎn)處的局部各向異性參數(shù)。最后采用全方位角度域網(wǎng)格層析成像技術(shù)進(jìn)行各向異性參數(shù)迭代反演,建立精確的各向異性速度模型。通過(guò)實(shí)際地震數(shù)據(jù)對(duì)此方案進(jìn)行了驗(yàn)證,在裂縫探測(cè)及地震成像方面取得較好效果,證明了該方法的適用性和有效性。同時(shí),本文基于Christoffel方程從相速度/頻散關(guān)系出發(fā)推導(dǎo)出qP方程,令該方程中沿對(duì)稱軸方向的剪切波速度為0,可以得到一個(gè)簡(jiǎn)化的波動(dòng)方程。這個(gè)退化的方程可以提高求解的效率,并且在ε-δ≥0的VTI介質(zhì)中是穩(wěn)定的。也對(duì)該方程的偽橫波問(wèn)題進(jìn)行了研究,針對(duì)波場(chǎng)傳播中對(duì)偽橫波校正不保幅的問(wèn)題,提出了新的基于橢圓介質(zhì)背景擾動(dòng)場(chǎng)的校正方法,數(shù)值試算證明了該方法的有效性。接著進(jìn)行了HESS模型和實(shí)際資料的逆時(shí)偏移試算,試算結(jié)果表明,對(duì)于鹽體、鹽下地層及陡傾角斷層的成像,VTI(Vertical Transversely Isotropic)介質(zhì)各向逆時(shí)偏移成像效果優(yōu)于各向同性逆時(shí)偏移;同時(shí),在實(shí)際資料先導(dǎo)試驗(yàn)中VTI介質(zhì)各向異性逆時(shí)偏移成像結(jié)果的井震關(guān)系更合理,成像精度明顯改善。若將其推廣到TTI(Tilted Transversely Isotropic)介質(zhì),在速度模型復(fù)雜時(shí)存在數(shù)值計(jì)算的不穩(wěn)定問(wèn)題。針對(duì)TTI介質(zhì)qP控制方程不穩(wěn)定的問(wèn)題,本文從基本的胡克定律和運(yùn)動(dòng)方程出發(fā),推導(dǎo)得到了新的TTI介質(zhì)二階擬聲波方程。該方程可采用顯式有限差分格式進(jìn)行求解。通過(guò)聲學(xué)近似,若沿對(duì)稱軸方向的剪切波速度為零,對(duì)于對(duì)稱軸方向不變且ε≥δ的模型來(lái)說(shuō),我們可得到穩(wěn)定的數(shù)值解。但對(duì)于TTI介質(zhì)來(lái)說(shuō),由于沿對(duì)稱軸方向各向異性參數(shù)是變化的,聲學(xué)近似會(huì)引起波場(chǎng)傳播及數(shù)值計(jì)算的不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定性主要是物性對(duì)稱軸角度參數(shù)變化的空間導(dǎo)數(shù)問(wèn)題,是一種隨時(shí)間線性增長(zhǎng)的弱不穩(wěn)定問(wèn)題。因此,我們提出了正則化有限橫波的方法,很好地解決了這一問(wèn)題。最后,給出了Foothill模型的測(cè)試結(jié)果及某探區(qū)實(shí)際資料試算結(jié)果,我們?cè)贔oothill TTI模型的正演和逆時(shí)偏移試驗(yàn)表明,在波場(chǎng)傳播步數(shù)較多時(shí),常規(guī)的有限橫波方程也開(kāi)始出現(xiàn)計(jì)算不穩(wěn)定的現(xiàn)象,通過(guò)正則化的方式,選擇合理的正則化系數(shù)壓制不穩(wěn)定的高波數(shù)成份,最終使得整個(gè)波場(chǎng)計(jì)算穩(wěn)定。我們提出的方案在三維TTI介質(zhì)實(shí)際資料中也能得到非常好的效果。在模型參數(shù)劇烈變化的區(qū)域,上述方法仍然會(huì)產(chǎn)生SV波。為了進(jìn)行P波偏移,這些SV波被看做是噪聲。但在實(shí)際資料偏移中,我們并沒(méi)有在最終偏移的剖面上發(fā)現(xiàn)來(lái)自這些SV能量的污染,可能是SV能量相對(duì)于P波能量比較弱的緣故。因此,采用這個(gè)方程進(jìn)行復(fù)雜TTI模型正演和高質(zhì)量逆時(shí)偏移成像結(jié)果同樣也證實(shí)了該方法的正確性和實(shí)際資料應(yīng)用中的有效性。
【圖文】：

圖 1-1 各向同性（a）與各向異性(b)偏移方法對(duì)某鹽丘側(cè)翼成像對(duì)比總之，，將各向異性引入到地震參數(shù)建模與成像中能夠更好地描述復(fù)雜地況，更接近于實(shí)際地球介質(zhì)，也能得到更好的成像結(jié)果。圖 1-1 展示了各向逆時(shí)偏移與各向異性逆時(shí)偏移對(duì)鹽丘側(cè)翼成像效果對(duì)比，由圖可看出各向同

圖 1-2 2008~2014 年度 SEG 國(guó)際會(huì)議展示的各向異性成像發(fā)I 介質(zhì)各向異性參數(shù)建模已逐步成熟，包括基于聲波測(cè)δ的方法策略、三維方位各向異性速度掃描的快速算
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P631.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2620432