OBN宽频多分量地震资料的纵横波联合逆时偏移方法研究

Seismic data acquired with Ocean Bottom Nodes (OBN) has many unique features. OBN data is multicomponent, highly amplitude-preserved and has wide frequency band. Besides, OBN data has poor seismic wavefield continuity, yet can provide large offset information for imaging task. Existing data processing methods based on scalar seismic wavefield assumption cannot achieve such multicomponent amplitude-preservation. It is also difficult for scalar wavefield data processing to produce reliable images that ensure the stratigraphic consistency between P- and S-wave components. Meanwhile, existing elastic reverse-time migration (RTM) technique cannot appropriately handle OBN multicomponent data because of the wide frequency band in OBN data. This study therefore aims to explore highly accurate joint P- and S-wave elastic RTM method to image the wide-band OBN data. Specifically, this study will investigate several fundamental problems in OBN joint P- and S-wave elastic RTM including the generation mechanism of stretch effect in P- and S-wavelets and the method to correct such stretch, the generation mechanism of RTM noises due to discontinuous wavefield under OBN geometry and the method of suppressing such noises, the response characteristics of OBN joint P- and S-wave RTM and possible solutions to suppress numerical dispersions in OBN wide-band wavefield extrapolation, and the method to determine appropriate source wavelet for OBN wide-band RTM, etc. This study will result in one or several sets of parallel codes/software to realize the joint P- and S-wave elastic RTM of OBN wide-band data and provide novel methods and tools to improve the accuracy of marine seismic exploration.

OBN地震勘探资料具有频带宽、多分量、矢量保真性高、波场连续性差和偏移距大等特点，基于标量场理论的地震数据处理方法无法充分发挥OBN资料的矢量保真优势，并存在纵横波层位对比的难题，而现有的基于矢量场理论的弹性波逆时偏移技术则难以直接用于解决OBN宽频多分量数据的纵横波偏移成像问题。本申请以实现OBN宽频地震勘探资料的纵横波高精度成像为目标，研究适用于OBN数据的深度域纵横波联合逆时偏移方法，重点攻克OBN数据逆时偏移中的纵横波子波拉伸效应的产生机理与校正方法、由OBN观测系统下波场不连续造成的逆时偏移噪声的产生机理与压制方法、OBN宽频数据的纵横波逆时偏移响应特征与压制数值频散解决方案、逆时偏移子波的选取方法等关键理论与技术难题，在此基础上研发相应的并行软件，实现OBN资料的深度域纵横波联合偏移成像，为提高海洋地震勘探精度提供新的技术手段和工具。

地震勘探资料具有频带宽、多分量、矢量保真性高、波场连续性差和偏移距大等特点，基于标量场理论的地震数据处理方法无法充分发挥OBN资料的矢量保真优势，并存在纵横波层位对比的难题，而现有的基于矢量场理论的弹性波逆时偏移技术则难以直接用于解决OBN宽频多分量数据的纵横波偏移成像问题。基于此，本课题以实现OBN宽频多分量数据的纵横波联合逆时偏移成像为目标,在现有技术的基础上，就OBN数据逆时偏移中的几项关键技术展开了研究：根据震源子波对OBN数据逆时偏移成像影响效果，研究了震源子波对OBN多分量数据逆时偏移的影响机理与偏移子波设置方法，其中包括震源子波对多分量数据逆时偏移的影响规律分析以及OBN多分量数据逆时偏移震源子波的设置方法，解决了OBN数据逆时偏移中的震源子波设置问题；对不连续或连续性差的多分量数据在逆时偏移过程中产生的绕射干扰，提出波场连续性对OBN逆时偏移的影响规律及解决方案，包括波场连续性对多分量数据逆时偏移的影响规律分析，OBN数据叠前插值方法与插值参数的选择方法，以及OBN多分量数据逆时偏移中的噪声压制方法研究，压制了绕射干扰，提高了信噪比；针对波场延拓过程中产生的数值频散问题，在现有的空间高阶有限差分算法的基础上研究并采用弹性波逆时偏移中的FCT空间频散压制技术，以及时间高阶差分技术两项技术，实现了OBN宽频多分量数据逆时延拓中的空间数值频散和时间数值频散压制；研究了多分量地震波逆时偏移中纵横波拉伸的产生机理，多分量地震资料逆时偏移中纵横波子波拉伸的影响因素及影响规律，以及多分量地震资料逆时偏移过程中纵横波的拉伸校正方法，解决了OBN逆时偏移中的纵横波子波拉伸校正问题。基于上述研究成果，研发了对应的OBN资料逆时偏移并行软件，利用该软件进行Marmousi等模型数据的测试并据此完善相关算法，完成了多个区块的OBN多分量实测资料逆时偏移处理，实现了OBN资料的深度域纵横波联合偏移成像，为提高海洋地震勘探精度提供新的技术手段和工具。