基于干涉成像条件的粘声VTI介质逆时偏移研究

摘要

随着地震勘探对象日趋复杂，适应起伏地表、高陡构造、速度分布复杂和复杂储层的地震成像技术——逆时偏移（RTM）得到了不断地完善和发展。以双程波波动方程为理论基础的逆时偏移技术，存在着固有的低频成像噪声，且分辨率有限，无法提供准确的振幅信息，深层成像振幅能量弱且分布不均衡等，这就制约了深部复杂构造储层高精度成像技术的发展。另外，地球介质普遍存在着粘滞性和各向异性。粘滞性体现在地震波在地下介质传播过程中会对能量有一定的吸收衰减；而地下岩石中，如大多数沉积岩中，尤其是层理结构明显的页岩、灰岩薄互层、大块岩石定向排列的垂直裂隙中，都存在着各向异性，如果将地下介质都仅简单视为各向同性介质，将有可能会忽略有效地震信息，导致地震波成像不准确，进而影响后续的地震解释。因此，在目前的精细勘探开发阶段，如何解决地下地质构造更加复杂，粘滞性、各向异性介质、非均质复杂储层普遍存在等问题具有重要意义。 针对以上问题，本文主要做了以下几方面的工作： 首先从一般声波方程出发，基于标准线性固体（SLS）模型的粘滞性介质理论，推导出粘声介质波动方程；在做逆时偏移成像时，需要将衰减项变号，用以补偿地下介质在传播过程中的吸收衰减作用。 根据各向异性介质下的弹性波方程，基于Alkhalifah提出的“声学近似”的理论，推导出VTI介质下的拟声波方程，可以用于描述各向异性介质下的准P波运动学特征。将粘滞性和各向异性结合起来，推导出粘声VTI介质下的拟微分方程。采用伪谱法构建正向波场及逆传波场算子，提高了运算效率，减少了内存耗费；引入完全匹配层（PML）边界条件来吸收边界反射。 最后，成像条件的好坏决定了逆时偏移成像的最终效果。当地下介质有明显小尺度速度变化时，传统的成像条件无法完整描述地下地震响应，于是，本文引入一种新的成像条件——干涉成像条件，改善由于速度模型不精确所导致的地震假象。对比传统的互相关成像条件，本文采用Wigner分布函数（WDF）滤波来衰减波场中存在的随机噪声。将基于WDF滤波的干涉成像条件引入粘声VTI介质逆时偏移，使得成像结果更加清晰，准确。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1粘滞性介质偏移成像研究现状

1.2.2 各向异性偏移成像研究现状

1.2.3成像条件研究现状

1.3 主要研究内容与创新点

第二章 粘介质声波方程

2.1地震波的衰减机制

2.1.1 喷射流动理论及BIOT理论

2.1.2 散射理论

2.1.3 粘介质衰减理论

2.2品质因子Q

2.3粘介质波动方程

2.4伪谱法数值模拟技术

2.5 小结

第三章 基于粘声VTI介质拟声波方程

3.1 各向异性介质的分类

3.2 Thomsen参数

3.3 各向异性介质弹性波方程

3.3.1 本构方程

3.3.2 运动微分方程(纳维尔方程)

3.3.3 几何方程

3.3.4 各向异性介质波动方程

3.3.5 各向异性介质的Christoffel方程

3.4 VTI介质拟声波方程

3.5粘声VTI介质拟声波方程

3.6 小结

第四章 逆时偏移及干涉成像条件

4.1 逆时偏移基本原理

4.2 逆时偏移的边界条件

4.2.1 多次透射边界条件

4.2.2 阻尼衰减边界条件

4.2.3 混合边界条件

4.2.4 PML吸收边界条件

4.2.5 随机边界条件

4.3 逆时偏移成像条件

4.3.1 激发时间成像条件

4.3.2 互相关成像条件

4.3.3 上下行波振幅比成像条件

4.4 干涉成像条件

4.4.1 干涉成像条件原理

4.4.2 模型试算

4.5 逆时偏移低频噪声压制

4.5.1 波场外推法

4.5.2 成像条件方法

4.5.3 成像后去噪方法

4.6 小结

第五章 模型试算

5.1 粘声VTI介质逆时偏移模型试算

5.2 基于干涉成像条件的粘声VTI介质逆时偏移模型试算

结论与认识

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢