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半个多世纪以来，反射地震学支撑了现代社会赖以生存和繁荣的工业命脉——石油，为人类所做的贡献功不可没。在反射地震学中，地震数据处理技术占有举足轻重的地位，它是根据反射地震学的原理与现代信息理论、信号分析原理、数学物理方法、人工智能、石油地质理论及计算机科学等其它学科相结合的一门交叉学科。反射地震数据处理方法涉及面之广、难度之大都很突出，与相应学科技术的发展密切相关。
回顾自上个世纪以来地震勘探技术的发展过程，今后地震勘探将立足于三维地震以及高分辨率勘探两大支柱上，当前石油工业的勘探技术发展方向主要是采用三维叠前深度偏移方法实现地下复杂构造的高精度地震成像，而叠前深度偏移技术的发展趋势是基于集群计算机系统，实现多种偏移方法并存的大规模数据并行处理。
波动方程叠前深度偏移因其成像精度高、能体现地震波的动力学特点而备受重视，代表了今后叠前深度偏移技术的发展方向，目前工业界广泛采用的是炮域波动方程偏移算法。建立精确的速度模型是叠前偏移成像的关键。速度模型的正确与否或其精度的高低，直接影响着成像的成败。特别是目前需要开展陡坡构造成像的地区通常是岩性变化巨大、地下构造非常复杂的地区。这样环境下采集的地震资料信噪比很低，要解决这种条件下的高精度速度模型建立问题是非常困难的，也是必须尽快解决的难题。
本文针对复杂构造地区地震资料成像不可靠的问题，开展正演模拟研究，分析陡坡带构造对地震动力学参数及成像精度的影响。基于趋势约束层速度反演、剩余速度分析、沿层剩余速度分析以及层析成像等技术建立精确的速度模型、使得层速度模型具有合理的地质意义。本文提出了加权最小平方算子，实现了炮域波动方程延拓法叠前深偏移。研究了提高叠前深度偏移的成像精度和计算效率的方法技术，包括提高成像精度的三种反假频算法、振幅保真、偏移孔径技术、延拓步长等，建立了适用复杂构造地区地震叠前深度偏移成像处理参数和流程，并获得了最佳偏移成像效果。
本研究主要完成以下几个方面工作：
(1)复杂构造理论模型对成像的影响研究及成像方法研究。研究选择射线追踪法地震正演模拟，分析复杂构造对下伏地层的地震波运动学和动力学特征及其对下伏地层成像的影响。
(2)速度精细建模方法研究。根据工区资料特点，研究各种速度建模方法，提出约束层速度方法及流程，结合剩余速度分析、沿层剩余速度分析以及层析成像等速度修饰方法，建立了三维精细偏移速度模型。
(3)偏移参数优选试验。在PC-机群上利用最终速度模型对工区共反射点道集地震数据实施Kirchhoff积分法叠前深度偏移处理试验；同时对工区共炮点炮集地震数据实施炮域波动方程延拓法叠前深度偏移处理试验。研究成像参数对成像效果的影响，优选处理流程和处理参数。
(4)实际数据处理。在PC-机群上利用最终速度模型及优选出的处理流程和参数对工区共反射点道集地震数据实施Kirchhoff积分法叠前深度偏移处理和对工区共炮点道集地震数据实施炮域波动方程延拓法叠前深度偏移处理。
本文的主要结论与成果如下：
(1)加权最小平方算子波场延拓算法稳定，适用于复杂速度场，并且计算精度高。在泌阳凹陷南部陡坡带复杂构造地区开展克希霍夫积分法、炮域波动方程延拓法叠前深度偏移的成像精度和计算效率的方法研究。偏移结果的纵、横向分辨率及振幅保真度较好，剖面的细节丰富，陡坡带项、底及内部反射层较清晰，对坡度构造的刻画有了明显改善。
(2)趋势约束层速度反演方法稳定，建立的速度模型精度高。将该技术应用于泌阳凹陷南部陡坡带复杂构造偏移速度建模，表明该方法克服了常规DIX公式换算得到的层速度数据体存在明显的振荡现象，使得层速度模型具有合理的地质意义。
(3)优选出了一套适用河南油田泌阳凹陷南部陡坡带复杂构造成像处理参数和流程。这套流程包括初始速度建模、kirchhoff积分叠前时间偏移和叠前深度偏移修正速度模型、基于修正后的速度模型进行炮域波动方程叠前深度偏移。除了速度模型的精度外，影响偏移效果的主要参数还包括旅行时计算步长、偏移孔径和偏移去假频距离。
(4)偏移孔径大小影响到成像的分辨率，通过试验，该区偏移孔径选为8000m。偏移去假频距离不仅影响到成像的横向分辨率，而且影响到成像的信噪比。偏移去假频距离太小，则偏移噪声越大，同相轴连续性差；偏移去假频距离太大，则同相轴面貌太呆板、连续性不自然，有很多假象。通过试验，该区去假频距离选为20m。
(5)陡坡带顶底界面上共中心点道集内反射点分散严重，分散范围达500m；反射波射线路径偏折较大，偏移现象严重这些都是导致常规成像精度低的原因。同时，共反射点道集内地表接收点关于共反射点非对称性严重，陡坡带底界面上共反射点覆盖次数和反射能量沿横向变化不均匀性严重，仅在局部地段达到满覆盖次数，故复杂构造对下伏地层反射动力学特征影响较大。
(6)通过比较叠后偏移、kirchhoff叠前深度偏移及炮域叠前深度偏移结果得到，叠前深度偏移陡坡带项、底及内部反射层较清晰，地层同相轴连续性变好、信噪比得到一定程度的提高。Kirchhoff叠前深度偏移结果的信噪比相对高一些；炮域波动方程叠前深度偏移结果的同相轴连续性显得较自然，层次感强；同时，炮域波动方程叠前深度偏移结果的纵、横向分辨率及振幅保真度要好一些，剖面的细节相对较丰富。
本论文创新点如下：
(1)引入了加权最小平方算子，实现了炮域波动方程延拓法叠前深偏移。该算法稳定，适用于复杂速度场，并且计算精度高。在泌阳凹陷南部陡坡带复杂构造地区开展克希霍夫积分法、炮域波动方程延拓法叠前深度偏移的成像精度和计算效率的方法研究。偏移结果的纵、横向分辨率及振幅保真度较好，剖面的细节丰富，陡坡带顶、底及内部反射层较清晰，对坡度构造的刻画有了明显改善。
(2)首次将趋势约束层速度反演技术应用于泌阳凹陷南部陡坡带复杂构造偏移速度建模。理论模型和实际资料试算表明该方法克服了常规DIX公式换算得到的层速度数据体存在明显的振荡现象，使得层速度模型具有合理的地质意义。