盐下复杂构造逆时偏移成像研究应用.pdfVIP

129 SPG/SEG 深圳 2011 国际地球物理会议论文集 盐下复杂构造逆时偏移成像研究及应用 ①② ② ② 刘文卿 雍学善 邵喜春 （①成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室；②中国石油勘探开发研究院西北分院） 摘要 盐下构造由于盐丘速度与围岩地层差异大，且厚度横向变化大，造成地震波场复杂及时间域构 造畸变等问题。针对陆地 H 区复杂盐丘的地质特征，对盐下畸变构造进行定量分析,采用层控建模技术 进行实体建模；针对盐下复杂构造成像,采用逆时偏移深度域成像技术,使高角度反射界面的反射波， 甚至超过 90o 盐丘侧翼界面的反射波精确成像。通过研究，提出了多信息约束地震速度建模技术;基于 有限差分方法提出了精确且高效的差分格式逆时波场外推算法。以 CPU/GPU 作为计算核心，将计算量 最大的波场逆时外推通过 GPU 实现。通过盐丘理论模型试算验证算法及方法的正确性。通过逆时偏移 成像方法，解决了盐下、盐丘侧翼的成像问题，实现了对盐丘边界及盐丘侧翼的准确归位，消除了盐 丘速度异常对下伏地层造成的时间域构造畸变，使得盐下地层在深度域能够准确成像。 关键词 盐丘 层控建模 多信息约束 逆时偏移 波动方程 GPU/CPU 协同计算 1 引言 随着盐下地震勘探的需求，要求成像技术 来，GPU/CPU 协同高性能计算使 3D 逆时深度 持续不断地进步。对于盐下复杂构造的成像， 偏移工业化应用成为可能。主要研究工作有两 常用克希霍夫积分法及单程波波动方程方法。 个方面：（1）波动方程的逆时外推算法；（2 ） 单程波波动方程偏移是基于双程波方程的单向 逆时偏移成像条件及计算方法。波动方程逆时 波分解，只有在速度变化不大的情况下成立。 延拓算法的研究主要包括波场延拓算子构造、 单程波方程在描述大角度传播时，相位和振幅 数值频散压制和边界条件构建等内容。波动方 都存在误差，不能对陡倾角反射精确成像。此 程逆时外推算法主要是基于有限差分方法求解 外，单程波方程不能对回转波等特殊波场进行 波动方程的算法。逆时偏移的瓶颈是计算量大， 成像。克希霍夫积分偏移能适应陡倾角成像。 在逆时偏移实现策略方面，国内外学者做了大 但克希霍夫积分偏移不能处理单成像点多值走 量 研 究 。 2007 年 ， Symes[5] 提 出 在 时的问题。另外，克希霍夫积分法只能描述波 Checking-Points 上记录两个时间层的波场。节 在光滑介质中的传播。因此，单程波波动方程 省存储外推的震源波场的硬盘空间。2009 年同 和克希霍夫积分偏移都无法对复杂地下构造特 济大学王华忠老师、中科院李博博士基于 GPU 别是盐下构造精确成像，地球物理勘探家将目 开展了逆时偏移研究[6~7]。应用随机边界思想， 光重新转向逆时偏移。 使波场外推过程不用考虑吸收边界条件，在 1978 年 Hereonl 阐述了有限差分法求解 GPU/CPU 平台上获得很高的加速比。本文在前 波动方程实现逆时偏移的思想 [1] ，1982 年 人研究基础上基于 GPU/CPU 平台，采用层控 Whitemore[2]真正提出逆时偏移实现方法。此 速度建模技术、序贯高斯模拟及趋势约束速度 后，Baysal、McMechan 等[3，4]将其应用于叠后 反演方法，解决了时间域速度异常问题，结