Kirchhoff偏移与高斯束偏移对比研究

孔 雪,王 巍,刘 丹

(中国石油大学胜利学院 油气工程学院,山东 东营 257000)



Kirchhoff偏移与高斯束偏移对比研究

孔 雪,王 巍,刘 丹

(中国石油大学胜利学院 油气工程学院,山东 东营 257000)

随着对构造、岩性油气藏的精细勘探及碳酸盐岩的深入开发,高质量成像为地震解释提供重要保障。本文从理论上对比Kirchhoff偏移和高斯束偏移,并通过Mamousi模型试算分析两者的成像优势。分析表明:地层构造较简单时,采用高效的Kirchhoff偏移;构造较复杂时,需采用高精度的高斯束偏移方法进行成像。

Kirchhoff偏移;高斯束偏移;成像

积分法具有偏移效率高、易于获取共成像点道集、便于速度分析等优势[1]。目前常用的积分法偏移有两类:Kirchhoff偏移和高斯束偏移。Kirchhoff偏移效率高,但对速度变化要求高[2];高斯束偏移适应强速度变化,但耗时相对较多[3]。笔者对两类方法进行对比分析,对实际地震资料处理有一定的指导意义。

1 积分法偏移原理对比

Kirchhoff偏移的实现公式[2]如下

(1)

二维共炮点道集高斯束偏移公式[3]:

(2)

式中,I(x,xs)为成像值;T=Ts+TL为走时;Ts和TL分别为震源和波束中心的走时;T*″表示二阶导数;As和AL分别为震源和波束中心的振幅;psx、pmx、phx分别代表炮点、中点、炮检距慢度的水平分量。

2 射线路径对比

积分法偏移射线追踪时,需计算得到任意成像点位置处入射射线和出射射线的射线参数,射线追踪的精度影响了成像精度。图1为Kirchhoff偏移和高斯束偏移的射线追踪路径对比,图1(a)为Kirchhoff偏移追踪路径图,可以看出,基于几何射线理论求取高频渐近Green函数的Kirchhoff偏移仅保留了波场的运动学特征,对速度变化剧烈区适应性较差,比如:在低速区出现射线的焦散,在高速盐下存在呈现成像阴影,并且不能自适应处理多波至问题,降低了复杂构造区Kirchhoff偏移成像的质量。从图1(b)高斯束偏移射线追踪路径图看出,高斯束偏移用高斯波束叠加代替几何射线理论求取高频渐近Green函数,并利用局部倾斜叠加将波场分解到具有一定频率范围的射线束上。因此,高斯束偏移不仅能自适应处理多波至现象,并且克服了普通射线方法存在的焦散及阴影区等问题。

图1 不同偏移方法射线追踪路径对比[4]

3 模型试算

图2(a)为Mamous模型的速度场,3个高陡断裂使得该地区地层倾角多变,横向速度变化剧烈,深层高速岩体的存在,导致岩下成像困难。Kirchhoff偏移剖面(图2(b))中,平缓地层成像效果较好,但高陡倾角地区和岩下成像效果较差,这是由于Kirchhoff偏移自身难适应强速度变化造成的。而高斯束偏移较好地解决了高陡倾角成像和岩下成像问题,如图2(d)所示,3大断裂刻画清晰,岩下背斜成像精度大大提高,并与波动方程偏移精度(图2(c))相当,而且无需两点试射,效率高。

图2 Mamousi不同偏移方法成像结果对比

4 结 论

Kirchhoff偏移具有公式简单、计算效率高等优势,而高斯束偏移公式复杂、波场延拓速度慢、效率低。两种方法在构造简单区域成像效果相当;在构造复杂区域,Kirchhoff偏移成像精度大大折扣,高斯束偏移能够有效克服射线焦散等问题,提高成像效果。建议在地震资料处理时,简单构造区采用Kirchhoff偏移,复杂构造区采用高斯束偏移进行成像。

[1] 孔雪.非均质条件下绕射目标成像方法研究[D].青岛:中国石油大学,2012:10-15.

[2] 孙建国. Kirchhoff型真振幅偏移与反偏移[J].勘探地球物理进展,2002,25(6):1-5.

[3] 李振春,岳玉波,郭朝斌,等.高斯波束共角度保幅深度偏移[J].石油地球物理勘探,2010,45(3):360-365.

[4] HALE D. Migration by the Kirchhoff, slant stack, and Gaussian beam methods[C/L]. [2016-05-14].http://timna.mines.edu/researchpublications/CWPresearchreports.html#cwp100.

[责任编辑] 胡秋媛

[收稿日期] 2016-06-20

[作者简介] 冉 令(1986—),男,山东肥城人,中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院西部分院助理工程师,主要从事地质勘探研究。

doi:10.3969/j.issn.1673-5935.2016.03.002

2016-06-20

中国石油大学胜利学院春晖计划(KY2015003)

孔 雪(1985—),女,山东德州人,中国石油大学胜利学院油气工程学院讲师,博士，主要从事复杂介质成像研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2016.03.001

P631.4

A

1673-5935(2016)03- 0001- 02