『壹』 多分量聯合偏移技術
杜啟振
（中國石油大學（華東）地球科學與技術學院，山東青島 266555）
多分量地震波場滿足矢量彈性波場傳播規律，能全面記錄地下介質彈性和地層岩性信息。充分利用 多分量地震記錄，可有效地減少常規縱波勘探的多解性，改善某些縱波資料成像不好地區的構造成像； 通常情況下，對多分量地震波場的偏移都是採用先波場分離，然後用標量偏移方法對縱波和轉換波分別 偏移。這種處理方式雖然簡單易於實現，但在波場外推過程中不能很好地保持地震波的彈性矢量性質。逆時偏移是地震偏移方法的重要發展。逆時偏移基於全波方程，全波方程允許波在全方位傳播，因而不 存在傾角限制，並且是對所有波現象的真實模擬，這是常規單程波偏移方法難以做到的。因此，隨著多 分量地震勘探的發展，研究多分量聯合逆時偏移方法是非常必要的。
1 地球等效介質模型建立
為了檢測偏移和速度估算技術處理的能力，必須採用精度較高的正演模擬方法來構建數據集進行測 試，同時偏移成像過程中涉及成像時間計算的正演過程，因此正演模擬是多分量聯合成像研究的重要環 節。而正演模擬必須針對一定的地球介質模型，理想的地球介質模型應該能夠盡可能體現出岩石的各向 異性、黏彈性和孔隙流體等特徵，為此建立了裂縫-孔隙介質模型：
將裂縫介質假設為在含有孔隙的雙相各向同性介質背景岩石上由於構造運動形成的近乎垂直的平行 裂縫，即為裂縫-孔隙介質模型（又稱雙孔隙介質模型）。研究過程中採取將Biot雙相介質理論與 Schoenberg線性滑動理論相結合的研究思路，建立了裂縫-孔隙介質模型的本構關系式。
2 多分量聯合偏移速度分析
地震偏移成像成功與否的關鍵因素除了偏移成像方法以外，速度模型的准確與否也很重要。因此地 震偏移成像技術的發展，首先應該是在偏移速度分析和偏移速度模型的建立上有較大的突破。
以矢量波場延拓公式為基礎，引入表徵反射縱波及轉換橫波在成像點處射線方向的單位矢量，導出 了矢量波場彈性Kirchhoff偏移方程。基於該方程，對反射數據進行Fresnel帶偏移，可以有效降低多波 以非原波型速度傳播造成的成像假像和有限孔徑接收造成的偏移假像。
對炮域疊前數據進行彈性Kirchhoff偏移，提取多波局部共偏移距域共成像點道集；應用Fourier域 徑向道變換將多波局部共偏移距域共成像點道集變換為以P波入射角為參數的縱波角度域共成像點道 集和PS轉換橫波角度域共成像點道集。
分別推導了縱波和PS轉換橫波角度域共成像點道集速度更新方程；在此基礎上，聯合應用多分量 地震波場數據進行了地震多波聯合偏移速度分析。在偏移速度分析過程中，通過多波成像深度一致性原 則的應用，聯合利用多波角度域共成像點道集的構造信息（成像深度），實現了多波聯合對縱波、橫波 偏移速度約束。通過聯合多波角度域共成像點道集使得縱波偏移速度場與橫波偏移速度場相互約束，達 到更加准確求取偏移速度場的目的。
採用本方法對Marmousi2模型進行了多波聯合偏移速度分析方法的測試，測試結果表明了方法的可
3 多分量聯合逆時偏移
偏移是確定構造形態必不可少的環節，疊前深度偏移是對復雜構造成像的有效方式，疊前逆時深度 偏移更是其中較為准確的方法。當前，多分量地震勘探技術逐漸成為研究熱點。多分量地震資料包括一 個垂直分量和兩個水平分量地震數據，其波場滿足彈性波傳播規律，因此，可以更加全面的反映地下介 質彈性和地層岩性信息，充分利用多分量地震記錄可有效減少常規縱波勘探的多解性。
疊前逆時偏移方法中，成像時間的計算是偏移結果准確的前提。對彈性波一階速度-應力方程進行 高階交錯網格離散化，可得到高精度正演外推運算元。根據這一運算元重建激發波場，同時依據各時刻波場 振幅值提取各節點的成像時間。根據波動理論重建的地震波場能最大限度逼近實際，取得的成像時間將 更加准確。
逆時波場的重建是體現逆時偏移高精度特點的關鍵。根據高階交錯網格思想，建立了彈性波一階速 度-應力方程的逆時外推運算元。利用這一運算元，並聯合利用多分量地震記錄，可以重建多分量接收 波場。
成像條件能否提取正確成像值將直接影響最終成像的質量和精度。常規的成像條件會在模型分界面 以上產生強振幅低頻假像，影響界面上方的成像精度。由於逆時偏移採用雙程波動方程，因此在震源波 場和檢波波場進行重構中，遇到速度分界面就會發生反射。在成像中，正向傳播的震源波場與背向反射 的檢波波場進行互相關，或者背向反射的震源波場與正向傳播的檢波波場進行互相關，都會產生不期望 的低波數假象。這些低波數假象表現為震源波場與檢波波場的波矢量的夾角為超大角度時會產生沒有物 理意義的成像結果，尤其是夾角為180°（入射角為90°）的情況。互相關成像時進行低通角度域濾波即 可壓制低波數假象。低通角度域濾波可以在每個時間片成像中利用Poynting矢量構造角大角度衰減因 子，也可在成像後應用Laplace濾波以cos2θ進行衰減。採用該方法可以在保證雙程波成像優勢的基礎 上消除低頻干擾，進一步提高成像精度。
基於本方法對單點繞射模型、楔形體模型、凹陷模型分別進行疊前逆時深度偏移處理。從結果中可 以看出，水平分量和垂直分量在深度上對應一致，與模型對比，地層界面位置准確，繞射點收斂很好，解析度高，斷層明顯，關系清楚，模型處理取得了良好的效果。
為了進一步測試方法對復雜模型的適應能力，基於上述方法對Marmousi2模型進行了疊前逆時深度 偏移處理。對比PP波、PS轉換波和SS波的成像結果，結果相互印證，說明成像結果是准確的。多分 量聯合偏移成像結果說明多分量聯合逆時偏移能夠適用於復雜的構造成像。
4 結束語
（1）建立了更接近地球介質實際的等效介質模型，並據此完善了地震波傳播理論。
（2）基於多波多分量聯合偏移速度分析和多分量聯合逆時偏移方法初步形成了多波多分量聯合成 像方法。
（3）多分量聯合偏移成像處理任重道遠，需要更多的同行深入研究。
5 致謝
新世紀優秀人才支持計劃（資助號：NCET-07-0845）、山東省自然科學傑出青年科學基金（JQ201011）、山東省自然科學基金重點項目（批准號：ZR2009EZ002）和國家自然科學基金（批准號： 41074087）聯合資助。
參考文獻
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