Yoon Kwang Jin;Jang Mi Kyung;Suh Jung Hee;Shin Chang Soo;Yang Sung Jin;Ko Seung Won;Yoo Hae Soo;Jang Jae Kyung
Geophysics and Geophysical Exploration
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v.3
no.2
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pp.70-75
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2000
In the seismic migration, Kirchhoff and reverse time migration are used in general. In the reverse time migration using wave equation, two-way and one-way wave equation are applied. The approach of one-way wave equation uses approximately computed downward continuation extrapolator, it need tess amounts of calculations and core memory in compared to that of two-way wave equation. In this paper, we applied one-way wave equation to pre-stack reverse time migration. In the frequency-space domain, forward propagation of source wavefield and back propagration of measured wavefield were executed by using monochromatic one-way wave equation, and zero-lag cross correlation of two wavefield resulted in the image of subsurface. We had implemented prestack migration on a massively parallel processors (MPP) CRAYT3E, and knew the algorithm studied here is efficiently applied to the prestck migration due to its suitability for parallelization.
This paper presents numerical experiments on migration of synthetic seismograms using by $45^{\circ}$ wave equation. The seismograms used are zero-offset seismogram (corresponding to stacked section) on point reflectors, dipping plane reflector, faulted and folded layers. The seismograms are constructed by upward continuation of seismic source wavelets, exploading on subsurface reflection interfaces, to the earth surface. The synthetic seismograms are migrated by downward continuation and imaging. The upward and downward continuations are implemented by solving the $45^{\circ}$ wave equation with the finite-difference method. Migration of the synthetic data used in this study results in relatively accurate reposition of subsurface structures while the synthetic sections are quite different from the structures.
Reverse-time migration has no dip limitations and one of the most promising methods to preserve true amplitudes. We applied 3-D prestack reverse time migration based on a pseudo-spectral implementation of the acoustic wave equation to the SEG/EAGE salt dome synthetic data set. We were able to illuminate sub salt reflectors of the SEG/EAGE salt model that were barely observable in the Kirchhoff migration images. Using the pseudo-spectral modeling technique, we could implement reverse-time migration within the core memory, which could be equipped to a personal computer.
Recently, rapid developments in computer hardware have enabled reverse-time migration to be applied to various production imaging problems. As a wave-equation technique using the two-way wave equation, reverse-time migration can handle not only multi-path arrivals but also steep dips and overturned reflections. However, reverse-time migration causes unwanted artefacts, which arise from the two-way characteristics of the hyperbolic wave equation. Zero-lag cross correlation with diving waves, head waves and back-scattered waves result in spurious artefacts. These strong artefacts have the common feature that the correlating forward and backward wavefields propagate in almost the opposite direction to each other at each correlation point. This is because the ray paths of the forward and backward wavefields are almost identical. In this paper, we present several tactics to avoid artefacts in shot-domain reverse-time migration. Simple muting of a shot gather before migration, or wavefront migration which performs correlation only within a time window following first arriving travel times, are useful in suppressing artefacts. Calculating the wave propagation direction from the Poynting vector gives rise to a new imaging condition, which can eliminate strong artefacts and can produce common image gathers in the reflection angle domain.
As a single arrival traveltime, maximum energy arrival traveltime has been known as the most proper operator for Kirchhoff migration. In case of the model having the simple structure, both the first arrival traveltime and the maximum energy arrival traveltime can be used as the correct operators for Kirchhoff migration. However for some model having the complex and high velocity contrast structure, the migration using the first arrival traveltime can't give the correct depth section. That is, traveltime to be required in Kirchhoff migration is the maximum energy traveltime, but, needs considerably more calculation time than that of first arrival. In this paper, we propose the method for calculating the traveltime approximated to the maximum energy arrival using one-way wave equation. After defining the WAS(Wrap Around Suppression) factor to be used for calculating the first arrival traveltime using one-way wave equation as the function of lateral grid interval and depth and considering the delay time of source wavelet. we calculate the traveltime approximated to the maximum energy arrival. to verify the validity of this traveltime, we applied this to the migraion for simple structure and complex structure and compared the depth section with that obtained by using the first arrival traveltime.
Reserve-time migration (RTM) using a two-way wave equation is one of the most accurate migration techniques. RTM has been conducted by assuming that subsurface media are isotropic. However, anisotropic media are commonly encountered in reality. Conventional isotropic RTM may yield inaccurate results for anisotropic media. In this paper, we develop RTM algorithms for vertical transversely isotropic media (VTI) and tilted transversely isotropic media (TTI). For this, the pseudo-acoustic wave equations are used. The modeling algorithms are based on the high-order finite-difference method (FDM). The RTM algorithms are composed using the cross-correlation imaging condition or the imaging condition using virtual sources. By applying the developed RTM algorithms to the Hess VTI and BP TTI models, we could obtain better images than those obtained by the conventional isotropic RTM.
The one-way wave equation migration is much more computationally efficient comparing with reverse time migration and it can provide better image than the migration algorithm based on the ray theory. We have developed the prestack depth migration module adopting (GS) propagator designed for vertical transverse isotropic media. Since GS propagator considers the higher-order term by expanding the Taylor series of the vertical slowness in the thin slab of the phase-screen propagator, the GS migration can offer more correct image for the complex subsurface with large lateral velocity variation or steep dip. To verify the validity of the developed GS migration module, we analyzed the accuracy with the order of the GS propagator for VTI media (GSVTI propagator) and confirmed that the accuracy of the wavefield propagation with the wide angles increases as the order of the GS propagator increases. Using the synthetic seismic data, we compared the migration results obtained from the isotropic GS migration module with the anisotropic GS migration module. The results show that the anisotropic GS migration provides better images and the improvement is more evident on steeply dipping structures and in a strongly anisotropic medium.
A method and results of computations are presented for the 2-D seismic migration process in the frequency-wavenumber domain for the laterally and vertically inhomogeneous medium. In order to take the intrinsic attenuation effect into account in the migration process the complex-valued wave velocity is used in the wavefield extrapolation operator, improving the generalized frequency-wavenumber migration technique. The imaginary part of the complex-valued wave velocity includes the seismic quality factor Q value. In derivation of the solution of the wave equation for the medium of inhomogeneous wave velocity and anelasticity, the inhomogeneous medium is mathematically converted to an equivalent system which consists of a homogeneous medium of averaged slowness and an inhomogeneous distribution of hypothetical wave source. The strength of the hypothetical wave source depends on the deviation of squared slowness from the averaged value of the medium. Results of numerical computation using the technique show more distinct geologic images than those using the convensional generalized frequency-wavenumber migration. Especially, the obscured images due to the wave attenuation by anelasticity are restored to show sharp boundaries of structures. The method will be useful in the imaging of the reflection data obtained in the regions of possible petroleum or natural gas reservoir and of fractured zone.
A new fast algorithm for travel time calculation using mono-chromatic one-way wave equation was developed based on the delta function and the logarithms of the single frequency wavefield in the frequency domain. We found an empirical relation between grid spacing and frequency by trial and error method such that we can minimize travel time error. In comparison with other methods, travel time contours obtained by solving eikonal equation and the wave front edge of the snapshot by the finite difference modeling solution agree with our algorithm. Compared to the other two methods, this algorithm computes travel time of directly transmitted wave. We demonstrated our algorithm on migration so that we obtained good section showing good agreement with original model. our results show that this new algorithm is a faster travel time calculation method of the directly transmitted wave for imaging the subsurface and the transmission tomography.
To yield physically meaningful images through elastic reverse-time migration, the wavefield separation which extracts P- and S-waves from reconstructed vector wavefields by using elastic wave equation is prerequisite. For expanding the application of the elastic reverse-time migration to anisotropic media, not only the anisotropic modelling algorithm but also the anisotropic wavefield separation is essential. The anisotropic wavefield separation which uses pseudo-derivative filters determined according to vertical velocities and anisotropic parameters of elastic media differs from the Helmholtz decomposition which is conventionally used for the isotropic wavefield separation. Since applying these pseudo-derivative filter consumes high computational costs, we have developed the efficient anisotropic wavefield separation algorithm which has capability of parallel computing by using GPUs (Graphic Processing Units). In addition, the highly efficient anisotropic elastic reverse-time migration algorithm using MPI (Message-Passing Interface) and incorporating the developed anisotropic wavefield separation algorithm with GPUs has been developed. To verify the efficiency and the validity of the developed anisotropic elastic reverse-time migration algorithm, a VTI elastic model based on Marmousi-II was built. A synthetic multicomponent seismic data set was created using this VTI elastic model. The computational speed of migration was dramatically enhanced by using GPUs and MPI and the accuracy of image was also improved because of the adoption of the anisotropic wavefield separation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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