波动方程下接收函数叠后深度偏移成像：理论剖析与实践洞察.docxVIP

波动方程下接收函数叠后深度偏移成像：理论剖析与实践洞察

一、引言

1.1研究背景与意义

地球物理勘探作为勘探油气、矿产等地下资源的重要手段，在现代资源开发中占据着举足轻重的地位。其中，地震勘探利用地震波在地下的传播规律，通过研究地下地质结构、岩层特征和设立目标区域等信息，为寻找潜在的油气、矿产等资源提供了关键依据。在地震勘探的众多技术中，深度偏移成像技术尤为重要，它能够重构地下物质的速度和密度，还原地下地质结构，进而正确定位潜在资源，对整个勘探工作的成败起着决定性作用。

在实际的地下资源勘探过程中，地质构造往往极其复杂，传统的地震勘探成像方法在面对这些复杂情况时，常常难以准确地反映地下地质结构的真实形态和位置，导致对潜在资源的定位出现偏差，甚至遗漏重要的资源信息。例如，在一些具有强烈褶皱、断层以及横向速度变化剧烈的地质区域，常规成像方法得到的图像会出现反射界面模糊、归位不准确等问题，使得勘探人员难以从中获取精确的地质信息，从而增加了勘探的难度和成本，降低了勘探的效率和成功率。

基于波动方程的接收函数叠后深度偏移成像技术，为解决上述难题提供了新的有效途径。该技术通过对波动方程的深入研究和应用，能够更加准确地模拟地震波在复杂地质介质中的传播过程，从而实现对地下地质结构的高精度成像。与传统成像方法相比，它具有诸多显著优势。在处理复杂地质构造时，基于波动方程的接收函数叠后深度偏移成像能够充分考虑地震波的绕射、折射等现象，以及介质的横向速度变化，使得成像结果更加清晰、准确，能够真实地反映地下地质结构的细节和特征。这有助于勘探人员更精确地识别潜在的资源储层，提高勘探的准确性和可靠性，为后续的资源开发提供坚实的基础。

对于地球物理勘探从业者而言，本研究成果提供了一种全新且更有效的深度偏移成像方法。这种方法能够为勘探工作提供更可靠的地下结构信息，使他们在面对复杂地质条件时，能够更加自信地做出决策，选择更合适的勘探策略和技术手段，从而提高勘探工作的效率和质量。在油气储层、煤层气储层、水文地质等地下资源勘探的关键领域，该技术能够提供更准确的信息，帮助勘探人员更精准地定位资源位置，评估资源储量和质量，为资源开发的规划和实施提供科学依据。合理的资源开发规划不仅能够提高资源的开采效率，减少资源浪费，还能降低开发成本，提高经济效益，同时减少对环境的影响，实现资源的可持续开发利用。

基于波动方程的接收函数叠后深度偏移成像技术在地球物理勘探领域具有巨大的应用潜力和重要的研究价值，它有望为地下资源勘探带来新的突破，推动整个行业的发展和进步，为满足全球日益增长的资源需求做出重要贡献。

1.2国内外研究现状

在地球物理勘探领域，基于波动方程的接收函数叠后深度偏移成像技术一直是研究的热点。国外在这方面的研究起步较早，取得了一系列具有开创性的成果。早在20世纪80年代，Claerbout就提出了爆炸反射面原理，为波动方程偏移成像奠定了重要的理论基础，该原理认为每一个反射界面都可当作布满密度正比于界面反射强度的爆炸源，这一思想为后续的偏移成像研究提供了重要的思路。随着计算机技术和地震勘探技术的不断发展，学者们开始深入研究波动方程在接收函数叠后深度偏移成像中的应用。

Ryberg和Weber于2000年提出了接收函数偏移方案，首次将地震反射的偏移成像技术引入到接收函数成像中，为该领域的发展开辟了新的方向。他们采用基于射线的Kirchhoff高频近似方法进行波场延拓，实现了接收函数的偏移成像，在一定程度上提高了成像的精度和可靠性。然而，这种方法也存在一些局限性，例如对复杂地质构造的适应性较差，在处理横向速度变化剧烈的介质时，成像结果可能会出现偏差。

Pavlis在2003年提出了爆炸转换波源模型，并将其应用于接收函数成像，进一步推动了接收函数偏移成像技术的发展。该模型将接收函数的CCP叠加道集反向延拓至整个空间并在t=0时刻成像，使所有转换波能够偏移至产生转换波的相应地下速度间断面的真实位置处，从而提高了成像的准确性。

国内的相关研究虽然起步相对较晚，但发展迅速，众多科研团队和学者在该领域投入了大量的研究精力，取得了许多具有创新性和实用性的成果。陈凌、张耀阳等自2005年以来，借鉴勘探地震学中发展成熟的反射波偏移成像技术，发展了一种新的天然地震接收函数波动方程叠后偏移方法。该方法包括时间域CCP叠加和深度域波场反向延拓两个基本步骤，与传统的基于射线的方法不同，他们应用波动方程波场传播技术进行波场反向延拓，能够更好地处理复杂地质结构，提高成像的分辨率和精度。通过实际数据处理和模型试验，验证了该方法在复杂地质条件下的有效性和优越性，为国内基于波动方程的接收函数叠后深度偏移成像技术的发展提供了重要的参考和借鉴。

吴庆举、田小