偏移成像的概念
反射地震方法是根据在地面上以一定方式进行弹性波激发，并在地面的一定范围（孔径）内记录来自地下弹性分界面的反射波来研究地下地质岩层结构及其物性特征的一种方法。因此，也可以把它看作一种反散射问题。
就反射地震观测方式的特点，它的成像问题要分作两步，第一步是按照一定的方式记录到达地面的反射波，第二步用计算机按一定的计算方法对观测数据进行处理，使之成为反映地下地质分层面位置及反射系数值的反射界面的像。而地震偏移技术就是在第二步过程使反射界面最佳地成像的一种技术。
地震偏移可在叠前做也可在叠后做。叠前偏移是把共炮点道集记录或共偏移距道集记录中的反射波归位到产生它们的反射界面上并使绕射波收敛到产生它的绕射点上。在把反射波回投到反射界面上和绕射波收敛到绕射点上时要去掉传播过程的效应，如扩散与衰减等。最后得到能够反映界面反射系数特点的并正确归位了的地震波形剖面，即偏移剖面。叠后偏移是在水平叠加剖面的基础上进行的，针对水平叠加剖面上存在的倾斜反射层不能正确地归位和绕射波不能完全收敛的问题，采用了爆炸反射面的概念来实现倾斜反射层的正确归位和绕射波的完全收敛。地震偏移的效果见图1-1和图1-2。
地震偏移的类型见表1-1。
地震偏移技术在二十世纪六十年代以前是用手工操作的一种制图技术，只是用来求得反射点的空间位置，而不考虑反射波的特点。它是一种古典的偏移方法。早期的计算机偏移方法是在古典的偏移方法的基础上提出来的。其中有的成功了，有的失败了。成功的是那些符合波的传播特征的方法。尽管这些方法使用了波前、绕射等地震波传播的惠更斯原理，但只是定性的、概念性的。偏移剖面的质量虽然能够满足最基本的要求，但归位的精度和成像时的波形特征都不是很准确的。因此，研究更有效的地震偏移方法是很迫切的。二十世纪七十年代初J.Claerbout教授首先提出了用有限差分法解单程波动方程的近似式，用地面观测的地震数据重建地震波在地下传播过程中的波场，从这些传播过程的波场中提取使地震界面成像的那些数据，组成地震偏移剖面。由于这种偏移方法在计算过程中要解波动方程或其近似式，所以被称为波动方程法偏移技术。
以后，French和Schneider等在绕射偏移法的基础上使用了波动方程解的Kirchhoff积分公式，发展为地震偏移的波动方程积分法。使绕射偏移建立在可靠的波的基本原理上。因而改善了偏移剖面，取得了良好的效果。
图1-1 (a)共中心点叠加剖面，(b)偏移剖面，(c)明显的绕射波D、偏移前的倾斜同相轴B和偏移后的倾斜同相轴A。偏移使倾斜同相轴B归位到它的真实地下界面A，并使绕射波D收敛到其顶点P。点画线指出了盐丘的边界。
图1-2 偏移前(a)及偏移后(b)弯曲反射界面(向斜和背斜)的形状。详细情况见正文(模型据Union Oil Company)
在二十世纪七十年代后期，Stolt和Gazdag等又先后提出了在频率-波数域解波动方程，外推地震波场的方法。这种方法被称为F-K域偏移方法。由于该方法计算简单，效率高，因而很快得到了推广。
上述三种波动方程偏移方法是同时并存的，因为它们各有自己的特点，因而不能用一个方法来取代其它方法。使用时视具体条件和要求决定采用何种方法。
波动方程偏移方法在最近20年间迅速发展并不断完善，许多人对此做出了有益的贡献。其中，Loewenthal等人的爆炸反射面的概念对于理解叠加剖面的偏移成像具有很大价值，Hubral，Larner等人提出的深度偏移的概念具有很大意义，Berkhout提出的偏移过程是一个空间褶积的概念对于偏移的横向分辨力的理解很有益处，马在田院士提出的高阶方程的分裂算法对提高有限差分法偏移的精度有很大贡献，张关泉教授提出的低阶方程组大倾角差分偏移为解决大倾角问题提供了一种新方法，Yilmaz等提出的双平方根法为解决叠前偏移奠定了基础。现在仍有许多学者还在探索波动方程偏移技术，以期更加完善该方法。
表1-1 偏移方法分类
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类 型 |
论 述 |
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叠加 |
"font-size: 9pt; font-family: 宋体;">解释人员总是想要的剖面。 |
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法向射线深度转换 |
严格适用于没有构造倾角且速度只随深度变化的情况。 |
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时间偏移 |
适用于叠加剖面上有绕射波或构造倾角以及速度有垂向变化的情况；速度的横向变化不大时也能用。 |
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深度偏移 |
用于叠加剖面上有构造倾角和强横向变速的情况。 |
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叠前部分偏移 （PSPM） |
叠后偏移适用于叠加剖面与零炮检距剖面等价的情况，但不适合具有不同叠加速度的地层倾角不一致或强横向变速的地区，叠前部分偏移(倾角时差(DMO)校正)能够为叠后偏移提供更好的叠加剖面，但叠前部分偏移只解决具有不同叠加速度的地层倾角不一致的问题。 |
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叠前全时间偏移 |
输出偏移剖面，不产生未经偏移的中间叠加剖面，所以不太受欢迎，因为解释人员普遍喜欢既有叠加剖面又有偏移剖面的解释方式。但不论如何这是解决倾角不一致地层问题的最精确方法。叠前部分偏移是这种处理方法的一种简化。 |
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叠前深度偏移 |
用于严重横向变速的情况，这时已无法作合适的叠加处理。 |
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三维叠后时间偏移 |
用于叠加剖面上出现来自射线平面以外的倾斜同相轴( )的情况，这是叠后最常用的一种三维偏移方法。 "font-size: 9pt; font-family: 宋体;">即垂直测线方向 |
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三维叠后深度偏移 |
用来解决与三维地下复杂构造有关的强横向变速问题。 |
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三维叠前时间偏移 |
用于叠前部分偏移不适用且叠加剖面上有横向倾斜层反射的情况。 |
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三维叠前深度偏移 |
只要计算机机时允许，并且又能精确知道三维速度模型，这是人人乐于接受的处理方法。 |
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