岩性油气藏 ›› 2026, Vol. 38 ›› Issue (1): 115–125.doi: 10.12108/yxyqc.20260110

• 地质勘探 • 上一篇    

基于光流矢量的TI介质逆时偏移方法

冯彦苍1(), 刘文卿1, 张会星2, 吴杰1, 李东升1   

  1. 1 中国石油勘探开发研究院 西北分院， 兰州 730020
    2 中国海洋大学 海洋地球科学学院， 山东 青岛 266100
  • 收稿日期:2025-04-07 修回日期:2025-07-01 出版日期:2026-01-01 发布日期:2026-01-23
  • 第一作者:冯彦苍（1998—），男，硕士，助理工程师，主要从事地震资料处理、波动方程数值模拟及偏移成像方法等方面的研究工作。地址：（730020）甘肃省兰州市城关区雁儿湾路535号。Email：feng_yc@petrochina.com.cn。
  • 基金资助:
    中国石油天然气股份有限公司项目“三维VSP井地联合成像关键技术与软件研发”(2025ZG53)

Reverse-time migration in TI media based on optical flow vector

FENG Yancang1(), LIU Wenqing1, ZHANG Huixing2, WU Jie1, LI Dongsheng1   

  1. 1 PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development-Northwest， Lanzhou 730020， China
    2 Ocean University of China， Qingdao 266100， Shandong， China
  • Received:2025-04-07 Revised:2025-07-01 Online:2026-01-01 Published:2026-01-23

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11

摘要：

弹性波逆时偏移技术在面对复杂地质构造时，背向发育的反射波与正常传播的波场互相关易产生较强振幅的低频噪声。为了解决常规Poynting矢量的行波分离逆时偏移算法计算不稳定、行波分离精度不高等问题，开展了基于光流矢量的TI 介质逆时偏移方法研究，通过将光流学与各向异性介质弹性动力学相结合，经过多次迭代运算得到一个更逼近于真实波场传播方向信息的精确矢量，有效压制了偏移噪声。研究结果表明：①利用光流法相邻时间内波场不变的假设和在空间方向上波场光滑的假设得到的TI 介质的光流矢量可以有效避免Poynting矢量的不稳定隐患，能精确指示TI 介质中纵横波的传播方向。②基于光流矢量的行波分离方法可以精确地分离出波场的上、下、左、右行波。③基于光流矢量的TI 介质逆时偏移算法可以有效避免同路径波场的互相关成像，可压制偏移噪声。

关键词: TI 介质, 低频噪声, Poynting矢量, 光流矢量, 弹性波, 行波分离, 逆时偏移, 成像

Abstract:

When dealing with complex geological structures， the cross-correlation of back-propagated reflected waves with normally propagating wavefield in elastic reverse-time migration （RTM） generates strong-amplitude low-frequency noise. To address the issues of computational instability and insufficient accuracy of conventional Poynting vector-based traveling wave separation RTM algorithm， TI （transversely isotropic） media RTM method based on optical flow vector was proposed. By integrating optical flow theory with anisotropic elastic wave dynamics， through iterative computations， the proposed mothod obtains a more accurate vector that closely approximates the true wavefield propagation direction， effectively suppressing migration noise. The results show that：（1） The optical flow vector derived from the constant-wavefield assumption over adjacent time steps and the spatial smoothness assumption of wavefields in TI media eliminates the instability inherent in Poynting vectors， and accurately indicates the P-wave and S-wave propagation direction in TI media. （2） The traveling wave separation method based on optical flow vector can accurately decompose wavefields into up-， down-， left-， and right-traveling wave. （3） The optical flow vector-based TI media RTM algorithm effectively avoids cross-correlation imaging of wavefields along identical paths， and can suppress migration noise.

Key words: TI media, low-frequency noise, Poynting vector, optical flow vector, elastic wave, traveling wave separation, reverse-time migration, imaging

中图分类号: 

  • TE121.34

图1

均匀VTI介质的波场快照"

图2

均匀TTI介质的波场快照"

图3

均匀VTI介质纵横波解耦结果"

图4

均匀TTI介质纵横波解耦结果"

图5

均匀VTI介质100 ms波场的光流矢量"

图6

均匀TTI介质100 ms波场的光流矢量"

图7

均匀VTI介质100 ms波场的Poynting矢量"

图8

均匀TTI介质100 ms波场的Poynting矢量"

图9

双层速度模型"

图10

双层VTI介质240 ms波场的Poynting矢量"

图11

双层VTI介质240 ms波场的光流矢量"

图12

双层VTI介质240 ms波场快照"

图13

双层VTI介质中基于光流法行波分离结果"

图14

双层VTI介质中基于Poynting矢量法行波分离结果"

图15

双层模型逆时偏移结果 （a） 常规逆时偏移；（b） 常规逆时偏移 + Laplace滤波； （c） 基于Poynting矢量行波分离逆时偏移；（d） 基于光流矢量（1次迭代）行波分离逆时偏移；（e） 基于光流矢量（10次迭代）行波分离逆时偏移。"

图16

双层模型波数谱 （a） 常规逆时偏移 + Laplace滤波；（b） 常规逆时偏移；（c） 基于Poynting矢量行波分离逆时偏移；（d） 基于光流矢量（1次迭代）行波分离逆时偏移；（e） 基于光流矢量（10次迭代）行波分离逆时偏移。"

表1

单炮逆时偏移计算时间对比"

成像条件 时间/s
常规成像条件 35.03
Poynting矢量行波分离 40.81
光流矢量（1次迭代）行波分离 44.82
光流矢量（10次迭代）行波分离 60.62

图17

BP模型的各向异性参数"

图18

BP模型0.8 s时刻的波场快照 （a） 基于Poynting矢量法分离的上行波；（b） 基于光流矢量法分离的上行波；（c） 基于Poynting矢量法分离的下行波；（d） 基于光流矢量法分离的下行波；（e） 基于Poynting矢量法分离的左行波；（f） 基于光流矢量法分离的左行波；（g） 基于Poynting矢量法分离的右行波；（h） 基于光流矢量法分离的右行波。"

图19

BP模型纵横波解耦结果"

图20

BP模型震源波场准纵波行波分离结果"

图21

BP模型震源波场准横波行波分离结果 （a） 基于Poynting矢量法分离的上行波；（b）基于光流矢量法分离的上行波；（c） 基于Poynting矢量法分离的下行波；（d） 基于光流矢量法分离的下行波；（e） 基于Poynting矢量法分离的左行波；（f） 基于光流矢量法分离的左行波；（g） 基于Poynting矢量法分离的右行波；（h） 基于光流矢量法分离的右行波。"

图22

BP模型逆时偏移结果 （a） 常规逆时偏移；（b） 基于Poynting矢量行波分离逆时偏移；（c） 基于光流矢量（1次迭代）行波分离逆时偏移；（d） 基于光流矢量（10次迭代）行波分离逆时偏移。"

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