地震空间分辨率的定量计算与高分辨率成像研究

摘要

地震分辨率问题己经研究很久了。但是，多数论文作者仅局限于垂向分辨率的研究与单个地震道垂向分辨率提高上。由于对垂向分辨率的研究是在时间域进行的，因此也被称为时间分辨率，而将水平方向上的分辨率称为空间分辨率。实际上，无论是原始地震观测道的分辨率还是偏移成像地震道的分辨率在不同的方向上都是不相同的。 在这里我们导出适用于计算各种地震道在空间任意方向上的分辨率的表示式，在这个表达式中表示垂向和水平方向上分辨率的公式只是它的两个特例，我们称这样的地震分辨率为广义空间分辨率，然后从观测地震道的广义分辨率公式的推导开始，求出二维和三维地震成像分辨率表达式，本文给出了原始地震道和成像地震道的广义空间分辨率的定义和定量计算式，讨论了它们的特性和影响分辨率的量化因素。从地震成像分辨率的表达式可以看出，一个成像点的分辨率决定因素有像点的深度、地震子波视波长、偏移孔径、最小和最大炮检距范围和所求分辨率的空间方向，并总结了成像分辨率的几大特征：成像点的空间方向与垂直轴Z的夹角β不同。同一个观测地震道在此方向上的分辨率也不同。这个β角等于地层倾角，它是垂直反射面方向与Z轴之间的夹角。在所有的成像孔径内的地震道中空间分辨率最大，即可分辨的距离最小λ/4的空间位置位于xM=Z0tanβ（二维）和lM(α=0，π)＝Z0tanβ（三维）。当h＝const时，所有的成像孔径内的观测地震道的空间分辨率表现为以xM（二维）或lM（三维β角的方位角α＝0或π)为极值的类双曲线（二维）或类双曲面（三维），但是它们并不对称于通过xM点的平行Z的轴线。随着h的增大，同一个炮检距中点的地震道的分辨率随之减小。偏移孔径增大，成像分辨率降低，即可分辨的最小距离增大。 偏移剖面上的空间分辨率相对于观测地震道的分辨率是提高了，还是降低了？关于这个问题过去都是从偏移剖面与原始地震记录或水平叠加剖面的比较中得出结论的。多数人认为，横向分辨率提高了，垂向分辨率降低了。有人从点脉冲偏移响应看到了除原始脉冲子波所在道外其它偏移后的地震道上的子波却被拉伸了。而且离原始脉冲道越远拉伸越大。因此偏移剖面上的子波拉伸现象被提了出来，所以偏移后分辨率降低了。但是这些都是以垂向分辨率进行定义的。如果以其它方向来定义分辨率，那就不是这样的情况了。本文对此做了广泛意义上的成像分辨率分析。本文对叠前和叠后成像分辨率的分析表示，在相同的条件下，二者的分辨率基本是相同的，并不像前人认为那样，叠前成像分辨率高于叠后成像分辨率，或者相反。 为了在实际的偏移成像结果中得到较高的分辨率，本文根据上述的理论，对影响分辨率的各个因素做了具体的分析和研究，将影响分辨率的八大因素λ、x或d，z， h，β，hm，Dx或dm和α，分为三类，即观测几何、偏移孔径和显示方向。根据不同类型的影响因素，提出了在实际数据处理中所能采取的两大类方法：相位校正和正确选择孔径。其中，相位校正的方法可以用来有效消除动校拉伸的问题，提高成像道集中非最大分辨率的成像的分辨率。而选择合适的孔径进行偏移的方法能够有效而快速地提高整个成像结果的分辨率。本文通过对三组不同模型的成像操作，提出了提高分辨率具体有效的方法和其实施的策略。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言——地震成像分辨率的研究内容及研究的现状

第二章 成像分辨率的定量表达式与基于此表达式的理论研究

2.1二维成像分辨率的定量表达式

2.1.1二维地震道的空间分辨率

2.1.2二维成像地震道的空间分辨率表达式

2.2二维情况下影响成像分辨率的因素分析

2.2.1二维地震道的空间分辨率的行为特征

2.2.2二维地震成像分辨率分析

2.3三维地震成像的空间分辨率表达式

2.3.1三维地震道的空间分辨率

2.3.2三维地震成像空间分辨率表达式

2.4三维情况下影响成像分辨率的因素分析

2.4.1三维地震道的空间分辨率行为分析

2.4.2三维地震成像分辨率分析

2.5叠前偏移成像分辨率与叠后偏移成像分辨率对比分析

2.6结论

第三章 提高地震成像分辨率的方法、策略及实例

3.1利用相位校正提高地震成像分辨率

3.1.1相位校正消除动校拉伸的负面影响

3.1.2对成像道集中非最大分辨率的成像道进行相位校正

3.1.3偏移成像后的数据要放置到正确位置

3.2合理地选择偏移孔径

3.2.1孔径选择的重要性

3.2.2如何选择最合适的偏移孔径

3.2.3变孔径的偏移方法

第四章 结论与展望

4.1结论

4.2进一步工作的方向

致谢

参考文献