各向异性介质中地震干涉技术被动源成像数值模拟研究

Seismic interferometry refers to a new range of method where the inter-receiver wavefields can be synthesized from the signals recorded at two random receivers, as if one of them acts as a virtual source . We can use the signals directly from the underground, like the random noise, for imaging without the artificial sources. So the cost of production can be reduced drastically. With this method, we can find useful information from the complicated signals and extract the information that can reflect the structure of the subsurface from noise. Considering the limitation that the studies of the seismic interferometry are always based on the isotropic medium, this project will investigate the propagation characteristics of seismic waves in the anisotropic medium for random passive sources, the passive seismic imaging for the anisotropic medium and its applicability with seismic interferometry. We will study the impacts that the surface receiving conditions, surface noise and the feature of passive source have on the seismic inerferometry imaging for the anisotropic medium. Investigate the impacts that the complicated structure of the subsurface and the anisotropic medium make on the seismic inerferometry imaging. Finally provide an effective method for fine imaging for the complex structure of deep stratum and exploration of deep oil and gas fields.

地震干涉技术能让我们将任意两个接收器接收到的数据合成在这些检波器之间传播的波，就好像他们其中的一个检波器作为一个虚拟震源来发挥作用。这种观测的优势是可以不依赖于人工震源，而直接对接收的地震记录- - 如背景噪声，进行实时处理及成像，从而能大大的降低生产成本。它可以从混沌无序的地震信号中发现有用的信息、从地震噪声中提取能够反映地震波穿过的地下介质的地质构造等信息。鉴于以往对地震干涉成像的研究多基于对地下介质各向同性假设的局限性，本项目将研究各向异性介质中随机被动源波场传播特征；研究地震干涉技术在各向异性介质中的被动源成像方法及其适用性；研究地表接收条件、表层噪声及被动源特性对各向异性介质地震干涉成像的影响；研究地下复杂构造、介质各向异性对干涉成像的影响。为地层深部复杂介质构造精细成像及深部油气田的勘探提供有效的手段。

被动源地震干涉技术是近年来发展起来的一门前沿地震勘探技术，这种观测的优势可以不依赖于人工震源，而直接对接收的被动源地震记录——如背景噪声、微震、天然地震数据，进行实时处理及成像，大大降低生产成本。同时，鉴于地下介质多呈现为地震各向异性，本项目将各向异性介质中的被动源地震干涉成像理论及方法技术作为研究目标，主要在以下方面进行了研究并取得成果：①各向异性介质中被动源波场传播特征数值模拟研究。一方面，我们推导出改进的复杂TTI各向异性介质纯P波方程，并用于复杂TTI介质的被动源正演模拟。另一方面，实现了各向同性介质、HTI和VTI各向异性介质的高效弹性波被动源模拟，为后续工作提供理论数据。②各向异性介质中地震干涉技术的方法研究。对于声波各向异性介质，我们完成了从脉冲型被动源记录和噪声型被动源记录中提取虚震源炮集记录时所需的技术（包括互相关、逐道反褶积、多维反褶积和Radon域多维反褶积）。然后把互相关方法和逐道反褶积方法应用到弹性波各向异性介质，分析了应用效果。③被动源地震干涉成像的影响因素分析。分析了声波和弹性波各向异性介质中不同地震干涉技术和震源特性（包括空间分布，震源子波类型和接收时间）对虚震源炮集记录重建的影响。④复杂介质情况下的地震干涉技术被动源成像研究。通过选择经典的Hess VTI复杂模型，测试了地震干涉技术应用效果，并对提取的虚震源反射波进行偏移成像处理，得到较好的地下构造剖面。另外，还完成了虚震源炮集记录的去噪技术和被动源数据的一次波估计技术，有助于我们更好的利用被动源噪声数据对地下构造进行成像。. 总体上，项目顺利地完成了研究内容。把地震干涉被动源成像技术拓展到各向异性介质，形成了一套完整的（从被动源记录到最终构造成像）各向异性介质被动源地震干涉偏移成像技术，为丰富对地震波传播规律和性质的认识、探索利用天然地震或微震进行深部构造精细成像提供支持，具有很强的理论和实际意义。