0-2-叠前-深度-三维偏移成像.

§1.3叠前偏移迄今为止所讨论的所有偏移理论都是基于爆炸反射面的概念，即以零炮检距为基准。但对具有不同叠加速度的不一致倾角来说，叠后偏移是不正确的，为此必须做叠前偏移。同其它偏移方法一样，叠前偏移也需预知速度，它对速度误差的影响是敏感的。地层倾角越陡，这些影响就越严重。顾名思义，叠前偏移提供的是偏移剖面，而不提供中间产品——未偏移的叠加剖面。解释人员喜欢既得到偏移剖面，又有未偏移的叠加剖面，部分是因为速度估计的精度有限，偏移剖面作为解释的唯一依据欠可靠。图1-31是一个例子。图1-31野外数据叠前部分偏移（PSPM）水平NMO更好的叠加剖面零炮检距偏移（叠后偏移）一．叠前部分偏移（DMO）能否通过改进常规处理方法得到更好的叠加剖面？也就是由改进常规方法获取保留全部倾角的未偏移剖面，回答是肯定的，叠前部分偏移（PSPM）可以获取保留全部倾角的未偏移剖面。下面是对常规处理流程作了改进的考虑叠前部分偏移的流程：什么是PSPM？常规叠加剖面存在倾角不一致所出现的问题------叠后偏移是不正确的。为说明PSPM，必需重新考虑单倾向反射的NMO方程（Levin,1971）：22222cos)0()(vxtxt（1.3.1）若将时差项分成两部分，则有2222222sin)0()(vxvxtxt（1.3.2）时差项的第一部分代表水平正常时差（NMO）,第二项代表倾角时差（DMO），它跟反射界面的倾角有关。DMO过程可用PSPM来实现。与在CMP道集中实现NMO项不同，DMO项需要在能识别出倾角的道集中算出，比如在共炮检距道集中。从方程（1.3.2）较易估计DMO项的性质。首先，不论倾角如何，不会影响零炮检距数据（x=0）；其次，倾角愈大，改正量愈大；第三，速度愈低，改正量愈大；第四，炮检距愈大，改正量也愈大。因此，对陡倾角的浅层远道，该项的作用最为显著。针对倾角不一致问题，Hale（1983）在f-k域中列出了常速介质DMO方法的算式，它适用于各种倾角和炮检距，只要速度的垂直梯度不太大，该方法仍能精确使用。考虑到Hale法在常速条件下的精确性，我们用它来定性地描述DMO过程。改写方程（1.3.2）：2222)0()(pxtxtn（1.3.3）式中和是射线参数。2222)0()(vxtxtnvp/sin在f-k域中，。此处是与双程零炮检距反射时间t(0)有关的转换变量。只要NMO校正后的共炮检距数据在中心点方向作了傅氏变换，DMO项中的倾角和速度参数就显然已经消除。因此，在f-k域中，DMO校正过程就不需要具体标明倾角和速度信息了。02/xkp022px用图1-32深度模型来说明DMO处理过程和有关的实际问题。该模型在共中心点（CMP32）下方有六个散射点，它的共炮检距剖面示于图1-33（a）中，炮检距的范围从50m到1550m，间距增量为50m。众所周知，在大炮检距时出现非双曲线的平顶轨迹。图1-33（b）表示图1-32模型的CMP道集，图中只显示了共中心点道集右边部分，因为共炮检距剖面对中心点（CMP32）是对称的。注意这时位于中心点的波至时间是真正的双曲线，远离中心点的CMP道集的波至时间越远越不象双曲线，以下按顺序描述这些数据的DMO处理过程：图1-32常速介质中六个散射点的深度模型星号表示散射点所在位置图1-33图1-32深度模型的非零炮检距地震合成数据进行DMO处理的各中间结果（1）图1-33(c)表示经拉伸切除后的NMO校正道集，校正所用的介质速度为3000m/s；这是随后作DMO校正[方程(1.3.2)]的必要条件，其结果使位于中心点（CMP32）以及附近的同相轴经NMO校正之后拉平，偏离中心点的同相轴随偏离程度而过校正。（2）从这些道集(图1-33(c))推导出的叠加剖面示于图1-34(b)，因为是用介质速度作NMO校正，叠加响应对零倾角最佳，沿陡倾角翼部很差；相应的理想剖面是图1-34(a)的零炮检距剖面。（3）从作过NMO校正的道集（图1-33（c））选出共炮检距剖面准备作DMO处理，这些剖面示于图1-33（d）。（4）对每个共炮检距剖面分别作DMO校正（图1-33（e）），DMO的效果表示出：a.DMO是部分偏移处理，它将非双曲线轨迹的翼部向上倾方向移到看起来正好象零炮检距的双曲线轨迹一样，结果使每一个经过NMO和DMO校正后的共炮检距剖面近似等于零炮检距剖面（图1-34（a））；b.DMO跟常规偏移稍有差别，DMO的作用是愈浅愈强；c.DMO也随x增大而加强，它对零炮检距剖面不起作用；d.最后，类似于常规偏移，对越陡的同相轴，部分偏移也越大，而水平同相轴保持不变。（5）经DMO校正后的数据重新抽回到CMP道集(图1-33(f))，与未作DMO校正的CMP道集(图1-33(c))比较，DMO非但保持零倾角同相轴不变（CMP32和它附近），而且使远离中心点的CMP道集陡倾同相轴获得充分的校正。现在所有CMP道集的同相轴都拉平了。由于DMO校正是类似偏移的一种处理，能量沿着上倾方向从一个道集向相邻道集转移，图上CMP63以外没有其它道集贡献能量，所以远离中心点的CMP道集能量减弱。（6）NMO和DMO校正过的道集(图1-33(f))经叠加产生剖面(图1-34(c))，它比未经DMO校正的叠加剖面(图1-34(b))更接近零炮检距剖面。在图1-34(c)中可见陡翼的叠加响应加强了(剖面都用相同显示增益)。图1-34（a）图1-32深度模型相应的零炮检距剖面；（b）从图1-33(c)的CMP道集得到的叠加；（c）从图1-33(f)的CMP道集得到的叠加图1-35由图1-34叠加得到的偏移结果（7）图1-34剖面的偏移结果示于图1-35。注意到未作DMO校正的结果聚焦质量相当差(图1-35(b))，另一方面，作了DMO校正的叠加剖面的偏移结果，其质量可以达到相当于零炮检距剖面偏移结果。据此，NMO+DMO+叠加+叠后时间偏移的效果近似等价于叠前完全时间偏移。上述都基于常速假设，为实用起见，DMO必须要适应存在速度梯度的数据，利用图1-36所表示的深度模型来验证具有垂直速度变化时的DMO校正。该深度模型在中心点（CMP32）之下有三个散射点，介质是水平层状速度结构。图1-36垂直变速介质中三个点散射体的深度模型（*表示散射体位置）该模型的共炮检距剖面和CMP道集分别示于图1-37(a)和图1-37(b)中。采用与常速模型相同的处理顺序(图1-33)。DMO校正前，先用图1-36中的均方根速度作NMO校正。基于图1-36速度模型，将作了DMO校正的和未作DMO校正的叠加剖面，连同该模型的零炮检距剖面一起示于图1-38。尽管对CMP道集作了NMO和DMO校正，同相轴仍未完全对齐(图1-37(f))，但DMO校正改善了叠加质量(比较图1-38(b)和1-38(c))。在图1-37看到的远炮检距同相轴未对齐现象是由于Hale方法局限于常速介质之故。Hale(1983)表明，如果垂直速度梯度较平缓，常速DMO校正可以满足一般要求。如果采用错误速度作NMO校正，将出现什么样的情况？DMO处理要求输入NMO校正后的数据[方程(1.3.2)]，因此，对野外数据，尽量从剖面最平坦部分提取速度函数作NMO校正,而不用最佳叠加速度，因为最佳叠加速度依赖于倾角。然而，叠加速度都是由常规速度分析得来的，经常出现这样的情况，在DMO校正之前无法获得不依赖于倾角的精确速度来对输入数据作NMO校正。利用图1-32常速模型来验证这个问题。图1-37图1-36深度模型的非零炮检距合成地震数据DMO处理过程的各种中间结果图1-38（a）图1-36深度模型零炮检距剖面；（b）从图1-37(c)的CMP道集获得的叠加；（c）从图1-37(f)的CMP道集获得的DMO叠加图1-39图1-32深度模型的非零炮检距合成地震数据DMO处理过程的各种中间结果假设用于NMO校正的速度比应采用的介质速度高出20%。从图1-33(b)CMP道集开始，用了不正确速度(3600m/s)作NMO校正，结果示于图1-39(a)。注意此时由于采用速度偏高，有些道集显出欠校正。按前所述顺序，我们得到图1-39各种结果。经过第一次NMO和DMO校正之后，同相轴没有对齐(图1-39(d))。因此，从这些道集获得的叠加不比图1-39(a)的道集用常规叠加获得的结果好。该叠后剖面示于图1-40。DMO校正后重选速度或许会改善CMP道集的叠加效果，为验证这种设想，我们研究下面的过程。首先，使用在第一次NMO校正阶段（图1-39（a））所用过的速度函数对道集做反NMO校正（图1-39（e）），然后，假设我们选出了正确的速度函数，并用它作第二次NMO校正（图1-39（f）），道集叠加后见到有明显改善（图1-41（c））。为了对比清楚，参看图1-41（b）用重选速度3000m/s所作的常规叠加剖面。虽未图示，采用偏低速度在DMO前作NMO校正也会得出类似的结果，但从这些试验，我们得出如图1-42所示的DMO处理流程。图1-40（a）图1-32深度模型的零炮检距剖面；（b）从图1-39(a)的CMP道集获得的叠加；（c）从图1-39(d)的CMP道集获得的DMO叠加图1-41（a）图1-32深度模型的零炮检距剖面；（b）从图1-33（c）的CMP道集获得的叠加；（c）从图1-39（f）的CMP道集获得的DMO叠加野外数据↓速度分析↓利用水平同相轴的速度作NMO校正↓DMO校正↓利用第二步中用过的速度作反NMO校正↓速度分析↓利用第五步中求得的速度作NMO校正↓叠加↓偏移图1-42DMO处理流程现在来检验倾斜同相轴，图1-43表示一个零炮检距剖面，它由倾角范围从每隔递变的一系列倾斜同相轴组成，介质速度为常速（3500m/s）。从它的偏移剖面（图1-44（a））看，倾角同相轴斜交于一个水平界面，由此模拟地层尖灭。沿着该测线用几种方法作速度分析，图1-45（a）是其中一例，注意到跟倾角有关的峰值，利用密点速度分析拾取最佳叠加速度，对CMP道集作NMO校正，然后叠加（图1-43（b））。除了A点倾角不一致以外，叠加响应接近零炮检距剖面（图1-43（a））。DMO处理要求先用介质速度作NMO校正，当倾角增大时仍用该介质速度，则所得的叠加响应明显恶化（图1-43（c））。通过对NMO校正的道集应用DMO校正，我们获得改善的叠加剖面示于图1-43（d）。DMO之后的叠加最接近零炮检距剖面（图1-43（a））。45~05图1-43倾斜同相轴的DMO处理（a）零炮检距剖面，介质速度=3500m/s；（b）采用最佳叠加速度作叠加；（c）采用介质速度作叠加；（d）DMO校正作叠加A点的速度分析图图4-44（a）图4-43(a)剖面的偏移结果；（b）图4-43(b)剖面的偏移结果；（c）图4-43(c)剖面的偏移结果；（d）图4-43(d)剖面的偏移结果；（e）倾斜同相轴模型的叠前偏移图4-45速度分析（a）DMO前，（b）DMO后最佳叠加剖面时与图1-43(b)DMO还能给出倾角校正速度函数，它可以用来做叠后偏移。参照图1-45（b）中的速度分析，注意在3500m/s处同相轴全部都有相应的峰值，这是该模型数据集的介质速度。图1-43剖面的偏移结果示于图1-44。从叠加剖面（图1-43）和它们的偏移剖面（图1-44）可见，DMO的改进作用有时接近CMP道集。现在见图1-46（a）中的野外数据例子，紧接DMO校正，在2.35s处拾取速度的二重性消除了，通过速度分析对速度进行了倾角校正。PSPM处理的叠加剖面示于图1-46（b）。该剖面的偏移结果（图1-47（c））可以跟叠前全偏移结果（图1-47（a））媲美。利用DMO处理后不仅获得了较好的叠加剖面（比较图1-46（a）和1-46（b）），而且能得到经过倾角校正的速度，从而取得良好的叠后偏移效果（比较图1-47（b）和图1-47（c）），它的成象质量相近于叠前全偏移结果（图1-47(a)）。从3-D倾斜平界面的Levin方程（4.2.9）