VSP逆时偏移方法研究

摘要

垂直地震剖面法是继地面反射地震法之后迅速发展起来的一种地震勘探新技术。由于它是在井内观测地震波场，即在地下的垂向研究波场的分布，因此比普通的水平地震剖面观测有许多独到的优点，也有着许多崭新的用途。但是，这种井中探测的特殊观测系统，对于井旁构造的成像却常常不甚适宜。VSP数据通常是共炮点道集的形式，偏移时要对入射波场和反射波场同时处理，这就比地面观测数据的偏移更为复杂，后者可以假设为爆炸反射模型，使波动方程简化为单程的，而VSP数据则不能作这样的简化。在地面观测的条件下，大家熟悉偏移中采用向下延拓的方法，自然会想到在VSP观测条件下，可能采用侧向延拓，但是，这里产生的问题是在VSP的检波器排列范围内速度多变，而水平排列的检波器往往可认为在向下延拓时处于相同速度的介质中，所以增加了其困难程度。
　　逆时偏移在业内被认定为对地下复杂构造进行成像的最好方法，但是它有个缺点就是需要庞大的存储空间。随着近年来并行计算机和存储设备的快速发展，使逆时偏移成为可能。
　　本文首先利用高阶交错网格有限差分法精确模拟VSP地震波场，同时加上完全匹配层边界（即PML）吸收边界反射。然后分别对VSP全波波场以及分离出来的上行波场进行逆时外推。最后根据成像条件进行成像。此外，通过对VSP近井和远井绕射点单炮逆时偏移成像，讨论了VSP逆时偏移在井的对称位置出现假象问题，而且，对地堑模型和半圆型隆起模型分别进行了上行波和全波场偏移以说明波场分离对偏移的必要性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的研究背景和意义

1．2 VSP特点及其发展现状

1．3 VSP偏移方法的发展概况

1．4 本文研究内容及成果

1．5 章节安排

2 VSP波场正演模拟

2．1 地震波场理论基础

2．2 基于高阶交错网格的有限差分法简介

2．3 声波一阶速度—应力方程的高阶交错网格有限差分格式推导

2．3．1 对时间的2M阶精度差分近似格式

2．3．2 对空间的2N阶精度差分近似格式

2．3．3 一阶速度—应力方程的高阶交错网格的有限差分格式推导

2．4 有限差分的数值频散问题

2．5 有限差分的稳定性问题

2．6 人工边界条件处理

2．7 VSP正演模型试例

2．8 VSP地震记录的波场分离

2．9 本章小结

3 VSP波场的逆时延拓

3．1一阶速度——应力逆时延拓声波方程

3．2 带PML边界条件的逆时声波方程的有限差分格式

3．3 VSP波场逆推的实现

3．4 本章小结

4 VSP数据的逆时偏移

4．1 逆时深度偏移方法简介

4．2 VSP逆时偏移成像条件

4．3 VSP逆时偏移的脉冲响应

4．4 本章小结

5 模型算例及分析

5．1 绕射点模型

5．2 地堑模型

5．3 半圆型隆起模型

5．4 本章小结

6 结论与建议

6．1 模型算例偏移结果结论

6．2 文中待解决的问题及后续工作建议

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢