高斯射线束深度偏移理论应用.pdfVIP

109 SPG/SEG 深圳 2011 国际地球物理会议论文集 高斯射线束深度偏移理论与应用 蔡杰雄 方伍宝 杨勤勇 （中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院） 摘要 高斯射线束（高斯束）结合了波动方程和射线理论，是波动方程在射线附近的高频近似解。单 个高斯束通过运动学射线追踪获取射线轨迹，通过动力学射线追踪获取中心射线附近的高频能量分布。 利用相互独立的高斯束描述波场传播，既保持了射线方法的高效性和灵活性，又考虑了波场的动力学 特征。高斯束偏移利用相互独立的高斯束叠加并成像，是一种准确、灵活、高效的深度偏移方法，既 可以对陡倾角地层以及各向异性介质进行成像，且可以利用动力学射线追踪过程中得到的射线附近局 部走时场求得走时梯度，进而可提取角度域共成像点道集（ADCIGs）。本文从理论上分析了高斯束的基 本原理，从应用上探讨了其偏移过程的实现方案，并给出了角度道集的提取技术。理论数据及实际工 区的试验证明了该方法的有效性与优越性。 关键词 高斯射线束 射线追踪 深度偏移 角度域共成像点道集 1 引言 取角度域共成像点道集（ADCIGs ），而不需要 射线方法是地震数据处理的重要方法，它 波动方程偏移中由炮检距域向角度域的映射转 利用高频近似将波场分解到一系列射线上，通 换。该角度道集可用于 AVA 分析以及基于角度 过射线追踪获取射线路径和旅行时，模拟波场 道集的层析速度反演。 传播，从而实现正演与偏移。射线法的优点是 2 高斯束基本原理 效率高，灵活性好，没有成像倾角限制，并且 能够对带有起伏地表的复杂模型进行快速正演 高斯束是波动方程集中于射线附近的高频 和偏移。然而传统的射线追踪仅能反映地震波 渐近解。高斯束偏移就是利用高斯束近似描述 的运动学特征，而且存在射线阴影区、焦散区 波传播并利用一定的成像条件进行成像。因此， 和多值走时等问题，因而在复杂介质中处理效 单个高斯束是高斯束偏移中描述波传播的最小 果不十分理想。 单位。 为了克服传统射线法的缺点，提高射线方 2.1 射线中心坐标系 法的精度，20 世纪 80 年代初，Cerveny [1~5 ]将 高斯束是波动方程集中于射线附近的渐近 电磁学领域的高斯射线束（高斯束）方法引入 解，该解是在射线中心坐标系下得到的，射线 地球物理领域，并成功应用到波场正演中。随 中心坐标系的定义如图 1 所示（以二维为例） 后， Ross Hill[6~7] ，Dave Hale [8~9 ] 以及 。 [10-14] 射线中心坐标系中的高斯束波传播非常类 Popov 又将这一方法推广到偏移处理中并 似于球面波传播沿着一个特定的波矢量在局部 取得了较好的成像效果。另外，由于高斯束偏 点进行傍轴近似展开，就是沿射线中心坐标系 移利用动力学射线追踪得到射线附件的光滑走 进行傍轴近似方程的波