宽方位高密度深层地震保幅成像新技术的应用研究与示范

Recently， the acquisition technique of simultaneous source has been widely used to obtain 3D wide-azimuth and high-density data. These new seismic data provided unprecedented excellent opportunities to resolve the seismic imaging problems at deep region, such as the issues of noise and illumination during the migration. However, conventional single source imaging technique is too expensive to be used for the 3D wide-azimuth and high-density data. Therefore, the oil industry urgently needs to have new suitable technologies for the true amplitude seismic imaging with wide-azimuth and high-density data from simultaneous source acquisitions. In this proposed project, we will develop new techniques to deal with the problems in the topics of 3D simultaneous source data reconstruction with amplitude preserved，wavefield separation，true amplitude migration of nonlinear inverse scattering GRT and Gaussian beam, and validate them by real data examples. These new techniques will be implemented on the GEOEAST seismic data processing platform so that they can be applied to daily production, and have stronger competitiveness in the international seismic exploration.

近年来，同时震源采集方法在石油工业界被广泛应用于获取宽方位、高密度地震数据。这些新数据为解决深层地震成像问题，例如偏移噪声和照明补偿，提供了前所未有的机遇。然而，常规单源地震成像技术对海量三维宽方位高密度地震数据处理和偏移成像的成本太高，不适合在日常生产中广泛应用。因此，如何降低技术成本，有效地对宽方位高密度地震数据进行精确的保幅成像是当前急需解决的前沿性课题。我们针对现有的偏移反演技术不能满足复杂深层地质结构中油气勘探需求这一问题，对3D高阶Radon变换同时震源地震数据保幅重建、同时震源波场分解、同时震源3D非线性逆散射保幅偏移和高斯束保幅偏移成像做系统的研究和分析，尝试提出相应的数据处理和成像新方法, 并示范性地应用于实际数据处理。我们计划将新算法在中石油东方物探技术研究中心的GEOEAST平台上实现产品级工程化以便具有大批量生产能力，进而增强我国地震勘探技术在国际市场上的竞争力。

为了解决深层和复杂地质条件下的地震成像问题，一些新的宽方位高密度地震数据采集方法相继出现,其中混合震源和同时震源采集方法在工业界已得到广泛应用。这些新数据为解决深层地震成像问题提供了前所未有的机遇。然而传统的处理和成像技术不适用于同时源数据。因此，如何有效地对同时源地震数据进行精确的保幅成像是工业界急需解决的问题。针对此问题，本项目系统地完成了与混合震源地震数据有关的波场分离，直接成像，保幅重建，非线性逆散射和高斯束保幅偏移的方法研究和算法实现。 其重要结果可概括为下面6个方面：1）首次实现了三维高阶高分辨率Radon变换地震数据保幅重建技术，与传统抛物Radon变换相比，高阶抛物Radon变换能够更准确地拟合AVO数据，达到保幅效果；2）将滤波方法与反演方法相结合，在不同域中建立匹配滤波算子，发展了迭代自适应同时震源数据分离方法。采用Curvelet变换实现了由实际数据合成的混叠数据的高精度分离，并能够有效地保护弱信号；3）首次提出利用激发振幅成像条件和加权构造增强最小二乘偏移算法实现了同时震源数据直接成像，该方法在成像过程中能够有效地压制混叠炮的串扰噪声，大大地提高了计算效率。4）基于局部二次Born散射原理和逆广义Radon变换，我们首次提出各向同性声波多参数的二阶非线性逆散射保幅反演算法，创新突破了传统小扰动参数反演的局限性；5）发展了三维弹性波高斯束偏移成像技术，准确推导了三维多波多分量高斯束波场延拓和偏移的表达式，多波型波场分离在延拓和偏移过程中自动实现，并推广到各向异性和起伏地表数据偏移；6）所有计算代码以C++程序在linux平台上实现并进行了CPU/GPU并行加速。研究成果无缝对接中石油GeoEast地球物理勘探软件平台，实现了地震成像与反演技术的自主创新，为国家油气增产提供技术保障。本项目已超额完成了预期目标，发表基金项目标注的论文52篇、授权发明专利4个和软件著作权1个、提供中石油新技术软件模块4个、获得实际数据应用证明2份。