地震资料处理——（七）地震偏移处理

地震偏移处理

地震偏移处理的目的是提高地震空间分辨率和地震保真度。

地震偏移的定义：地震偏移是一个重构地震剖面的过程，可以让反射波同相轴偏移到正确的空间位置。

当地质构造比较复杂，水平叠加地震剖面上倾斜界面就会存在偏移的问题。

地震偏移处理的目的：

需要进行地震偏移处理的情况：

在倾斜界面情况下，震源激发的地震波，来自A点自激自收的反射波，放在接收点和接收点的中点正下方B点处，其实B点已经偏离了真实的反射点A点的位置：

用圆规来演示这个过程，以第一个激发点为圆形，以垂直于倾斜界面的长度为半径画圆，激发点正方向的长度与自激自收法向方向射向的长度刚好相等：

对激发点2、3、4、5、6做同样的工作，这些记录点的连线就是地震剖面上倾斜界面反射波同相轴：

可以看出倾斜界面反射波同相轴的位置相对真实的地层界面下倾了，倾角小于真实地面的倾角。地震偏移处理就是要把倾斜地震反射波同相轴归位到正确的位置。
下图展示了实际的倾斜断面与对应的地震响应之间的偏移的差异：

其实地下的一个点，在水平叠加剖面上并不是一个点，根据惠更斯原理，是一条形状是双曲线的绕射波，必须利用一定的偏移方法让该绕射波收敛到一个点：

在地震勘探中，把地震波在传播中遇到地层剧烈变化的地方所引起的波称为绕射波，可以看作是以些点作为一个新的震源产生振动，并向周围以球面波的形式传播：

广义的讲，地下地层界面的每一点都产生绕射波，这些绕射波的双曲线会相互抵消，但是在那些地层不连续的点处抵消不了，会残留下绕射波的尾巴：

从这张水平叠加地震剖面上可以看到，断点处就残留下了绕射波的尾巴：

假设地下有一个凹界面，在凹界面的曲率半径小于界面深度的地方或者当速度梯度很大的时候，其时距曲线会成为叠掩交叉状的反射波，这个波称为回转波：

时距曲线出现叠掩交叉状的原因——是凹界面两侧及平界面的反射波都到达地面上的同一点，并且时距曲线上到达该点的次序和它们对应的各反射点的次序是相反的。
回转波的特点：

• 视速度比较小；
• 在回转点处振幅增大；
• 总是与正常的反射波相伴而生，并且互相干涉。

凹界面的地质模型与其水平叠加地震剖面上的回转波：



凸界面的情况：


更复杂的情况：

在水平叠加剖面上的一些特征：


经过偏移处理后，绕射波得以收敛，回转波收敛后恢复了凹界面的真实形态，地震不整合面能够得到比较好的解释：

地震偏移方法

按照地震数据维数，可以分为二维偏移和三维偏移：

假设沿着粉红色的截面进行二维地震数据采集，经过处理得到的水平叠加地震剖面，该剖面上绕射波和侧面波比较严重。经过二维偏移处理后，来自于侧面的黄色的侧面波仍然存在，但经过三维偏移处理后，侧面波得到了归位，可以很清晰的描述地下地质特征。

早期的两步法三维数据偏移：

一步法三维数据偏移：
按照输入数据的类型不同，可以分为叠后偏移和叠前偏移：

叠后偏移是建立在水平层状介质横向速度变化不大的假设之上，对水平层状地层的地区，有较好的效果。对于界面倾角大，横向速度变化剧烈时，叠后偏移效果不好，需要使用叠前偏移。

同时，利用叠前偏移的道集进行速度分析，可以获得偏移本身所需要的速度模型。
按照处理横向变速能力的不同，可以分为时间偏移和深度偏移：

时间偏移假设地震波速度是常数，地震射线走的是直线；深度偏移的地下速度模型考虑了速度的横向变化，地震射线走的是折线，符合费马时间最短原理。
对比：


实例：在叠后零炮检距的地震剖面上，绕射波、回转波等异常波比较严重，通过时间偏移以后的剖面上，不整合面以下的倾斜地层并没有得到很好的成像，通过深度偏移以后，不整合面以下的倾斜地层全部得到成像，比较客观的反映了地下真实特征：

几种偏移方法的适用情况：


叠后深度偏移和叠前深度偏移的异同：


根据偏移所用的域不同，还可以进行划分：

根据偏移所用的理论不同，还可以进行划分：


按照波动方程数值解的方式不同，还可以划分为：

按照偏移所用的算法不同，还可以划分为：

延拓的方向有两种：



有限差分法向下延拓反射点归位的原理示意图：来自倾斜界面A1点的反射，水平叠加处理以后，放在A点的正下方A2点，A2点偏离了A1点较大的距离。如果将观测面向下延拓，在B点自激自收，来自A1点的反射放在B点的正下方B1点，B1点偏离A1点的距离明显减小。以此类推，当观测面延拓到A1点的时候，就可以对A1点成像：