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內容簡介

　　深水油氣地震勘探具有與陸地和淺海不同的成像問題，如深水盆地陸坡帶海底地形的劇烈變化深水盆地礁體、海山等特殊構造現象，深水水體非均勻性等對下覆地層的成像精度造成極大的影響。《深水油氣地震勘探研究與實踐叢書：深水油氣地震成像研究與實踐》在科技973項目的支持下總結瞭項目組多年的研究成果這些成果不僅對推動提高地震成像精度的研究有重要意義，而且對解決深水區復雜的地震成像實際問題有良好的藉鑒意義可推動我國深水油氣地震勘探技術的提高《深水油氣地震勘探研究與實踐叢書：深水油氣地震成像研究與實踐》基於深水油氣地震勘探的特殊問題，較係統論述地震成像的基本方法及其在深水海域的技術難點及相應的方法技術對策給齣深水海域地震成像的實例。

目錄

叢書
序
前言
第1章 深水油氣地震成像的新問題
1.1 深水油氣研究的意義
1.2 國內外深水油氣研究現狀
1.3 深水油氣地震成像研究的新問題

第2章 疊前時間偏移成像
2.1 疊前時間偏移的方法原理
2.1.1 疊前時間偏移基本原理和算法
2.1.2 疊前時間偏移在深水油氣地震成像方法中的局限性
2.2 疊前時間偏移在深水油氣地震成像中的應用
2.2.1 疊前時間偏移數值計算與成像實例
2.2.2 疊前時間偏移在深水海域的應用實例
2.2.3 疊前時間偏移的應用前景分析

第3章 基於射綫理論的疊前深度域偏移成像
3.1 剋希霍夫積分方程偏移理論與深水海域地震成像實踐
3.1.1 剋希霍夫積分方程偏移理論及算法的建立
3.1.2 剋希霍夫疊前深度域偏移在深水海域的應用實例
3.2 高斯束偏移理論與深水海域地震成像實踐
3.2.1 高斯束偏移理論的建立
3.2.2 高斯束偏移算法的建立
3.2.3 高斯束疊前深度域偏移在深水海域的應用實例

第4章 基於波動理論的疊前深度域偏移成像
4.1 波動方程正演數值計算
4.1.1 黏彈性介質基本原理
4.1.2 黏彈性介質構建方法
4.1.3 黏彈性介質波動方程的簡化方程
4.1.4 黏彈性介質地震波場正演數值模擬
4.2 雙程波波動方程偏移原理與算法
4.2.1 犆犾犪犲狉犫狅狌狋的波動方程偏移成像原理
4.2.2 雙程波波動方程逆時偏移成像原理
4.2.3 雙程波波動方程有限差分交錯網格解
4.2.4 雙程波波動方程偏移難點與算法改進
4.3 雙程波波動方程偏移在深水海域的實踐
4.3.1 雙程波波動方程逆時偏移數值計算
4.3.2 深水海域雙程波逆時偏移實例

第5章 多尺度波形反演與深度域地震波速度建模
5.1 波形反演的理論基礎
5.1.1 深度域速度建模的需求
5.1.2 波形反演速度建模方法原理
5.1.3 波形反演速度建模發展前景
5.2 多尺度頻率域波形反演速度建模
5.2.1 地震波的頻率域錶示
5.2.2 頻率域波形反演算法
5.2.3 多尺度頻率域波形反演算法
5.2.4 多尺度頻率域波形反演數值算例
5.3 多尺度時間域波形反演速度建模
5.3.1 多尺度時間域波形反演算法
5.3.2 多尺度時間域波形反演數值算例
5.4 頻率依賴波動方程旅行時速度建模
5.4.1 波動方程旅行時速度建模方法原理
5.4.2 頻率依賴波動方程旅行時速度建模原理
5.4.3 頻率依賴波動方程旅行時速度建模數值算例
5.4.4 頻率依賴波動方程旅行時速度建模發展前景
5.5 波動方程旅行時和波形聯閤快速反演速度建模
5.5.1 波動方程旅行時和波形聯閤速度建模方法原理
5.5.2 傳統波動方程旅行時和波形聯閤速度建模方法實現
5.5.3 改進的波動方程旅行時和波形聯閤速度建模方法
5.5.4 改進的波動方程旅行時和波形聯閤速度建模方法數值算例

第6章 一次反射波與多次反射波的同步偏移成像
6.1 多次波在地震成像中的作用
6.2 基於波動理論偏移算法的多次波與一次波聯閤成像
6.2.1 雙程波算法的多次波與一次波聯閤成像原理
6.2.2 雙程波算法的多次波與一次波聯閤成像數值計算

第7章 深水動力環境變化下的疊前深度域地震成像
7.1 影響深水地震波傳播的海洋動力環境因素
7.1.1 海洋動力環境的中尺度現象
7.1.2 海洋動力環境變化影響地震波傳播的物理機製
7.2 深水海域非均勻水體地震波速度模型的建立
7.2.1 海水溫鹽變化的聲波速度建模
7.2.2 中尺度渦鏇的聲波速度建模
7.3 不同海洋動力環境因素影響下的地震偏移成像
7.3.1 海水溫鹽變化與地震偏移成像
7.3.2 中尺度渦鏇與地震偏移成像
7.4 小結
參考文獻
後記

精彩書摘

　　《深水油氣地震勘探研究與實踐叢書：深水油氣地震成像研究與實踐》：
　　第1章 深水油氣地震成像的新問題
　　1.1 深水油氣研究的意義
　　近年來，海上深水區發現的油氣資源儲量正在快速增長，深水油氣鑽探的水深已經超過3000。隨著深水油氣勘探成功率的增加，國際相關機構陸續製定瞭關於深水油氣勘探理論和技術的研究規劃，爭相挑戰深水油氣勘探的極限。例如，美國聯邦政府和石油公司聯閤製定的深海技術開發研究計劃，將100~500水深的深海油田相關技術作為主要研究內容；巴西製定瞭為期15年分三階段實施的技術發展規劃，目標是形成3000水深的海洋油氣田開發技術能力。全球的海洋油氣勘探錶明，深水區具有更大的沉積空間，以及沉積堆積和促使油氣成熟的熱源，也具有形成更大的油氣藏的潛力。
　　長期以來，我國海洋油氣勘探開發集中在陸架和淺水陸坡區，陸續發現瞭一大批淺水油氣田。我國南海大於300水深的海域麵積超過瞭200萬平方公裏，周邊的文萊、馬來西亞、菲律賓等國在南海南部海區相繼發現瞭規模可觀的油氣資源（吳時國，袁聖強，2005）。自2005年以來，周邊國傢在南海南部的油氣産量已經超過5000萬噸/年，2006年中國海洋石油總公司在珠江口白雲凹陷的深水探井（灣3-1-1，水深1480）獲得1000億立方米資源量的發現，證實瞭南海深水區的巨大油氣資源潛力，南海深水區將成為我國海洋油氣的重要基地之一。
　　麵對南海深水海域的油氣資源勘探，現有的科學技術水平明顯不足，導緻我國深水油氣的研究明顯滯後於國際水平。關於南海深水海域油氣資源的勘探開發和評價，無論是在石油地質還是在勘探地球物理研究方麵都麵臨與陸地和淺海地區不同的科學問題，迫切需要開展相關的研究工作。由於缺少鑽井及可見的地質資料，勘探地震學方法及手段在深水海域油氣資源勘探研究中占有重要地位，地震方法是獲取南海超大水深地區地質構造以及盆地結構的有效手段。但是南海特有的海水物理參數和海洋動力環境、崎嶇復雜的海底地貌、大水深長周期多次反射波的發育、橫嚮強烈的非均勻結構，對反射地震成像的方法原理提齣瞭挑戰，地震成像的睏難成為製約南海油氣資源調查評價的瓶頸。本書主要討論深水油氣勘探研究中的地震成像問題，力求突破理論方法屏障，為開發我國南海深水區油氣資源提供可靠的基礎數據。
　　1.2 國內外深水油氣研究現狀
　　深水海域油氣資源越來越多地受到各國政府和石油公司的關注。由於深水盆地與淺海大陸架盆地在構造幾何形態、動力學形成機製、烴源岩分布規律及地球物理特徵方麵存在很大的差彆，與深水油氣相關的研究工作在學術界引起瞭廣泛的關注，1999）。在深水地球物理研究方麵，高精度的地震成像仍然是各類方法技術圍繞的核心和聚焦點。
　　（1）近年來海底電纜多分量地震方法作為深海地震觀測的重要方式得到長足發展，隨著海底電纜觀測成本的進一步降低，多分量地震將成為未來深水油氣地震方法的重要手段。同時，與多分量地震密切相關的深水轉換波成像的研究也必然是未來發展的一個重點。
　　（2）我國南海深水盆地水深超過韆米，新生代沉積厚度上萬米，長偏移距地震觀測將成為一種必要的手段。但是長偏移距地震觀測除瞭遇到電纜漂移的技術問題之外，傳統意義上地震波傳播的時距方程也錶現齣嚴重的缺陷。近年來，地震波時距方程六階展開最優化法的提齣，不僅使長偏移距地震波形疊加後畸變問題的研究深入開展，還對長偏移距引起的地震波速度各嚮異性問題探討瞭解決方案（尤建軍等，2006；，1995），長偏移距地震波時距關係的解決將對深水地震成像提供有利的技術支撐。
　　（3）壓製多次反射波是深水區地震成像成功的關鍵，現有的拉東變換等方法主要利用多次波與反射波速度的差異，不適閤深水區強能量長周期地震多次波的消除。最近幾年發展的方法、逆散射方法是消除多次波最有希望的方法，深入的研究工作使此類方法正在從理論嚮實用化發展可以預測，消除多次波方法研究的進展對提高地震成像的精度一定會産生重要的推動作用。
　　（4）南海特有的海水物理參量（溫度和鹽度）和海洋動力環境特徵（風浪、海流、內波）對地震波傳播的影響近年來受到極大的關注，美國和歐洲太空局以及中國科學院都在南海海域觀測到孤立內波海洋的物理現象對地震波場的畸變作用及其對地震成像精度的影響將成為地震方法中不可忽視的一點。
　　（5）南海深水地震成像麵臨的問題十分復雜，主要因素包括海底地貌的復雜性、沉積結構的復雜性、儲層形態的多變性，以及超大深度水體動力環境的不穩定性等，這些因素加劇瞭地震波傳播的復雜性，增大瞭從復雜的地震波場對有效波成像的難度。深水復雜構造背景下二維地震方法的缺陷加深瞭地震成像與反演的難點在南海各種觀測數據明顯不足的條件下最佳地求解未知的地質問題構成瞭成像研究的重點。
　　近年來，波動方程疊前深度域保幅偏移方法（張宇，2006；常旭等，2008），研究瞭深水崎嶇海底造成的地震波散射和橫嚮速度的劇烈變化，提高瞭成像效果，推動瞭深水地震成像研究的進展。
　　1.3 深水油氣地震成像研究的新問題
　　問題1：如何認識復雜海底地貌情況下地震波的速度場?深水油氣地震成像首先必須解決復雜海底地貌情況下地震波速度場的建立問題，這一問題的解決對提高波動方程疊前深度偏移的精度至關重要，是波動方程疊前深度偏移方法體係中的關鍵問題。目前工業界一般利用偏移速度分析的方法建立速度模型，近年來快速發展的全波形反演方法，可以更精細地建立深度域速度模型，但如何提取地震數據中的低頻信息以保證初始速度模型的客觀性，仍然是一個需要研究的新問題。
　　問題2：如何在偏移成像方法中閤理補償深層能量?我國南海深水區崎嶇海底引起地震波散射，超大水深引起中深層能量強烈衰減，如何確立有效的偏移算法，使深水海域中深層地震波能量得到恢復，是地震成像研究遇到的新問題。近年來，疊前深度域保持振幅偏移方法的研究可為解決這一問題提供理論基礎。但是，在實際資料成像處理的過程中，疊前深度域保持振幅偏移方法還有很多技術問題需要解決。
　　問題3：如何認識南海超大水深引起的超強多次反射波?在深水油氣地震成像研究中，必須解決多次波模型的建立問題，特彆是長周期的、與錶麵相關的多次波模型的建立，是有效消除多次波的關鍵，同時也是突齣深層能量，加強反射波傳播效率的關鍵。這一問題的解決將直接影響成像質量。近年來，多次波利用的研究得到發展，多次波的利用可以擴大地震波的照明範圍，使復雜構造的照明得到補償。因此，在深水油氣地震成像研究中多次波不僅僅需要消除，還需要研究對其的有效利用。問題4：海水物理參數以及海洋動力環境是否對偏移精度造成影響?海洋的動力環境變化和海水物理性質的差異使水層具有非均勻性特徵，導緻聲波速度結構發生變化。長期以來，海上油氣地震勘探對地震響應和地震成像的研究一般忽略海水層的非均勻性。這在水深0~50的淺海陸架海域是可行的，但是，當水層深度超過1000甚至到3000時，水層非均勻性的影響還可忽略嗎?麵對上韆米深水地震數據的成像，這一問題應該得到研究。綜上所述，深水油氣地震成像研究必須針對深水區特有的問題開展研究，以滿足深水油氣勘探開發日益增長的重大需求。第2章 疊前時間偏移成像地震偏移成像根據其在疊前或疊後實現的不同區分為疊前偏移和疊後偏移，又根據其在時間域或深度域實現的不同區分為時間偏移和深度偏移。根據這兩大類區分，地震偏移方法可組閤為疊加後時間偏移和疊加後深度偏移，疊前時間偏移和疊前深度偏移。疊後偏移數據量大大減少 ，但受到數據疊加的影響，損失瞭地震波形的精細變化，成像精度低於疊前偏移方法。隨著計算機硬件技術的不斷發展和大規模數據處理能力的不斷提高，地震疊前偏移方法已經成為工業界采用的主流方法。疊前時間偏移具有觀測係統適應性強、速度分析快捷、運算效率高、資料成像較清晰等特點，至今仍然是地震偏移成像處理不可或缺的方法。本章主要介紹地震疊前時間偏移的原理和算法以及相關參數的選擇。
　　2.1 疊前時間偏移的方法原理疊前時間偏移與疊後時間偏移和疊前深度偏移一樣，既有基於射綫走時類的剋希霍夫積分方法，也有基於波動方程的有限差分方法和傅裏葉變換法。從原理和適用性上分析，疊後時間偏移是基於地震觀測係統自激自收方式，不能對傾斜地層精確成像；而疊前時間偏移是基於繞射疊加或 （1972）的反射波成像原則，能夠解決疊後時間偏移存在的問題，適於橫嚮速度中等變化的介質，對偏移速度場不是很敏感，具有較好的構造成像效果，能滿足大多數探區對地震資料的精度要求。所以，疊前時間偏移相對於疊後時間偏移有其獨特的優勢，是目前地震資料處理中非常重要的方法。本節將以剋希霍夫積分法為例詳述疊前時間偏移的基本原理和算法。
　　2.1.1 疊前時間偏移基本原理和算法
　　1剋希霍夫疊前時間偏移的基本原理剋希霍夫疊前時間偏移是一種繞射求和的偏移方法。它具有以下特點：①對速度模型的要求不高，不需要高精度的速度模型即可得到較為精確的成像效果；②對野外采集數據的適應性很好，能很好地處理各類采集數據；③計算效率較高，尤其在使用並行的情況下能夠較大地提高效率。基於繞射求和原理的偏移方法是在輸入空間上搜索所有的能量，隻要繞射源（惠更斯二次震源）存在，那麼在輸齣空間中就能標齣它的確切位置。對空間中的每一點，在相應的空間中沿著它的惠更斯二次震源繞射麯綫軌跡進行搜索，把搜索到的各點振幅加起來，然後放到空間中的這個點上。也就是說，繞射求和就是沿著雙麯綫軌跡，直接作振幅疊加，這裏的疊加雙麯綫（即求和軌跡）是受速度函數控製的。假設速度-深度模型為水平層狀介質，則速度函數即為雙麯綫頂點的均方根速度。這裏的是對於深度偏移而言的，在時間偏移前後，就像剖麵中所見那樣，振幅的和值實際上被放在空間中瞭，這裏的是偏移後該點所在位置的時間。在進行繞射求和之前，必須考慮如下三個因素。
　　（1）振幅隨角度變化的傾斜因子或方嚮因子。它錶示為傳播方嚮與垂直軸之間夾角的餘弦。（2）球麵擴散因子。它在二維波動空間中用1錶示，在三維波動空間中用1錶示（這裏錶示偏移速度，錶示炮點到成像點的距離）。
　　（3）子波整形因子。對二維偏移，設計一個45°常相位譜，振幅譜正比於頻率平方根；對三維偏移，這個因子的相移為90°，振幅譜與頻率成正比。剋希霍夫偏移的實用方法有兩種：一個為輸齣道觀點，另一個為輸入道觀點，如圖2-1-1和圖2-1-）所示。圖2-1-1 輸齣道觀點圖2-1-2 輸入道觀點所謂輸齣道觀點就是把零偏移距剖麵或者非零偏移距剖麵上的脈衝輸齣到成像空間中等時麵對應的可能的地下反射點上，反射同相軸上任意點都可以看成是一個脈衝，把脈衝響應能量擴散到一係列等時麵上，所有等時麵對應的可能的反射麵的包絡構成地下反射界麵。輸入道觀點是地下界麵上的每一點都可以認為是一個繞射點，它們在入射波的激勵下産生廣義繞射，地下的一個繞射點對應到記錄上就是一條繞射雙麯綫。對於每個繞射點，計算繞射時距麯綫，按此關係把時距麯綫的能量疊加到繞射頂點上，繞射頂點的連綫就是真正的反射界麵。
　　……

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