散射波成像及应用分析

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摘 要 本文简单回顾了地震散射波的概念，介绍了共散射点道集的形成方法，并对散射波成像剖面和传统水平叠加剖面进行了对比分析。

关键词 地震散射波 共散射点道集 等效偏移距

1地震散射波及其研究意义

散射波是普遍存在的。我们知道地下介质是以点为基础构成的三维非均匀体，任何由三维非均匀性介质引起的地震波变化，在广义上都称为散射波。因此地震散射波是一种广义的地震波，几何地震学中的反射波、折射波、绕射波、直达波、回转波等都是散射波在不同非均匀性情况下的一种特殊形式，用散射波可以解释任何地震波场。因此利用散射波研究地质问题具有重要的现实意义和应用前景，其理论研究和应用技术研究是目前地震勘探领域的前沿课题。

2共散射点道集的形成

等效偏移距（EO）的概念最早是由 Bancroft 和 Geiger（1994）提出的。此方法根据散射波理论和克希霍夫叠前时间偏移原理，将地震散射波的双平方根旅行时公式用一个等效偏移距的概念转换成了方根公式。假设地下介质是各向同性的，且由无数的散射点构成，任意散射点的时距曲线公式可以表示为地面震源S到散射点P的旅行时与散射点到地面接收点R的旅行时之和。又假设地面存在一点E，从震源S到散射点SP再到接收点R的旅行时等于从E点到散射点再回到E的旅行时，我们将E点到散射点之间的水平距离定义为等效偏移距（EO），用he表示，则这个关系可以表示为：

由此可见，其转换后没有发生数据时移。Fowler（1997）证明 DSR 方程可以简化成多种双曲线形式，但 EO 方法是唯一没有引起时间改变的转换方法，因而我们可以利用方根方程将满足上式的所有输入道的采样点以散射点为中心，映射在给定的等效偏移距道上，这个道集称为共散射点（CSP）道集。它相对于共中心点（CMP）道集具有更高的覆盖次数和更大的偏移距范围。

3散射波成像

对于散射波成像方法基本均采用 Kirchhoff 积分偏移原理，如基于等效偏移距的等效偏移距偏移成像（EOM），以及共等效点（CEP）道集的叠加和叠后偏移等。然而，通过测试，EOM 方法适合任何形式的 CSP 道集，而 CEP 道集的叠加和叠后偏移方法只能应用在水平地形散射波成像中，若要在起伏地形和垂直接收阵列记录中应用后两种方法，可采用先静校正的办法，将炮点和检波点均校正到一个水平基准面后，再形成 CSP 道集，然后成像。

4实际应用

下图为青海共和县某地区地质资料，所采用的观测系统为单边放炮，48道滚动接收。在常规处理基础上，分别采用水平叠加和散射波成像两种方法形成最终的成果剖面。

由所示时间剖面图可见，散射波成像剖面的抗噪声性能以及关于深隐伏层段的成像能力似乎明显强于常规水平叠加方法。就方法原理而言，散射波成像技术属叠前成像方法类，当速度参数具有较高精度时，其成像结果能够更精细的揭示隐伏构造的真实形迹。而水平叠加方法则不然，仅当地层倾角较小或水平地层情况下，其叠加剖面才可能达到高精细度地震图像的质量品质，否则其地震图像将向其上倾方向偏移（倾角越大偏移量越大）。

5结语

总体而言，散射波成像相较于传统水平叠加具有明显优势。但就目前散射波成像方法研究及初步应用研究来看，当地表速度横向变化大或地形校正问题不能很好解决时，散射波成像方法在超浅层段的适应性变差。

参考文献

[1] 吴如山，[美]安艺敬一.地震波的散射衰减[M].北京：地震出版社，1993.

[2] Bancroft J.C. and Geiger H.D. Equivalent offsets and CRP gathersfor prestack migration[C].64th.Ann.Internat.Mtg.，Soc.Expl.Geophys.， Expanded Abstracts，1994，672-675.

[3] 王伟，尹军杰，刘学伟等.等效偏移距方法及应用[J].地球物理学报 ，2007，50（6）： 1823-1830.