复杂条件下高精度三维逆时偏移方法研究

通过开展起伏地表、高陡构造、复杂速度场和复杂储层等复杂地质条件下多步法高精度三维逆时偏移研究，建立一套复杂条件下高精度三维逆时偏移的理论方法、优化算法和处理模块，形成一套适合高精度速度分析和保真成像的有效实用技术，满足复杂构造和岩性油藏地震成像的需求。基于逆时偏移无倾角限制、适应任意速度场、能够实现多波保幅成像，但对速度敏感和计算效率低的特点，研究内容主要包括：1.对研究区域基于速度场分布情况沿深度合理分块；2.研究局部复杂区块转向波或棱镜波层析速度分析、深层低信噪比资料深度聚焦速度分析和多资料约束速度建模等有效方法实现精细速度分析与建模；3.定量计算各分块的逆时偏移网格尺度提高计算效率；4.设计相应的高精度三维有限差分抗频散波动方程逆时偏移算法减小有限差分逆时偏移过程中的频散；5.推导成像条件中的三维倾角保真校正因子和能量照明补偿项消除逆散射效应及反射倾角对偏移振幅等动力学信息的影响。

逆时偏移用双程波动方程对波场进行延拓，避免了对波动方程的近似，不对波动方程做分解，将波动方程的解直接应用到波场延拓中，因此无倾角的限制，原理上讲可以成像回转波、棱柱波等，并使多次反射波收敛聚焦，是目前最有效的地震叠前深度成像方法，但其计算量和算法局限性限制了它的实用性。. 本报告介绍了逆时偏移的基本原理，利用高阶有限差分求解双程波动方程，推导了高阶有限差分波场延拓公式，并利用该公式实现了叠前逆时偏移。着重分析了逆时偏移成像方法的成像优势和计算瓶颈，研究了提高逆时偏移计算效率和改善成像效果的各种方法。针对逆时偏移庞大的计算量和存储量等问题分析了相应的计算策略，同时结合CPU/GPU并行算法对模型和实际资料数据进行了试算。通过模型数据试算测试了不同算法对计算效率的改进，并将逆时偏移结果与其他方法的成像结果做对比，证明了高阶有限差分逆时偏移方法的有效性和成像复杂速度模型的优势。对逆时偏移可以使用的不同成像条件以及成像噪声去除方法进行了详细的分析，并对各种方法进行了测试，最后将得到的结果进行了对比分析，验证了其不同的性能和对成像结果的改善作用。. 通过对复杂条件下3D速度分块、相应速度分析与建模和RTM网格计算方法、复杂地质条件下高精度3D有限差分抗频散波动方程RTM算法和新的3D保真成像条件进行研究，最终形成了一套复杂条件下高精度3D-RTM的理论方法、优化算法、处理流程和实用模块。