基于地震干涉技术虚拟源成像方法研究

【摘要】地震干涉技术是近些年非常热门的一种新的地震数据处理方法，它的理论基础是相关型和褶积型互易方程。其基本原理是将一对检波器接收到的地震响应互相关来得到这两个检波器之间的响应，然后将这个响应在所有物理震源上叠加，通过对原始的地震记录进行重建来合成新的地震记录，从而提高地震记录的信噪比和分辨率,而虚拟源法是地震干涉技术的一个重要的应用。在常规的地震勘探中，复杂上覆体的干扰使得我们不能够很好地对更深处的地下结构成像。覆盖层速度在空间各个方向上快速的变化会导致强散射，使得波形不管是向下传播到反射界面还是向上返回到地表都受到了严重的畸变。在这种情形下，传统的基于几何射线理论或者其他一些近似的方法都不能够精确地描述波的传播，因此成像效果欠佳。如果能得到准确的上覆体速度信息，波动方程成像会有比较好的效果，但是实际上我们无法高效地简化和精确地建立近地表速度模型，而这恰恰是所有成像方法的一个共同难题。虚拟源法提供了一个很有前景的解决办法。在复杂上覆体下，虚拟源法能够在上覆体速度和近地表变化未知的情况下来对上覆体以下的构造成像。当人们发现从传统地表地震成像中无法取得重大突破的时候，一些人将检波器放在了复杂上覆体之下，在地表放炮，然后运用时间反转技术在速度模型未知的情况下消除所有的近地表传播影响。每个检波器都转换成了虚拟震源。井下采集系统能够彻底地省去近地表速度模型的建立过程，而这正是传统地表成像中最薄弱的一个环节。运用虚拟源法将实际震源重置到水平井中，得到一个形同震源埋在检波器位置的地震记录，从而巧妙地避免了复杂上覆体的干扰，这就是虚拟源法的意义所在。不但如此，虚拟源法可以将震源重置到离目标体更近的地方，这能带来更好的成像分辨率。文本详细地介绍了地震干涉技术的方法原理。首先，阐述了旅行时转换和互相关之间的关系，并运用数学方法证明了它们的一致性；其次，运用格林函数推导了相关型互易方程，它是地震干涉技术的数学基础；最后，运用远场近似方法对相关型互易方程进行了简化处理，并运用静态相位法阐明了方程的物理意义。基于地震干涉技术的相关型互易方程，研究了地震干涉技术的一种特殊情况——虚拟源法。阐述了虚拟源成像方法原理，推导了虚拟源法的互易方程，并基于这个方程模拟了复杂上覆体情况下地表放炮水平井中接收的正演记录，运用虚拟源法将实际震源重置到水平井中，得到一个形同震源埋在检波器位置的地震记录，并运用克希霍夫偏移成像，验证了虚拟源法的可行性和优势。
【作者】王乐；
【导师】韩立国；
【作者基本信息】吉林大学，地球探测与信息技术，2014，硕士
【关键词】虚拟源；地震干涉；复杂上覆体；互相关；格林函数；

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