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Extensions and Applications of the Common-Reflection-Surface Stack Method

Jürgen Mann

ISBN 978-3-8325-0008-5
187 pages, year of publication: 2002
price: 40.50 €
Ein Ziel der reflexionsseismischen Abbildungsverfahren ist die Erzeugung eines strukturellen Abbilds des Untergrunds. Die Transformation vom Messdatenbereich in den Tiefenbereich bedarf jedoch eines zunächst nicht verfügbaren Modells der Ausbreitungsgeschwindigkeiten im Untergrund. Der Common-Reflection-Surface(CRS)-Stack stellt hingegen ein Daten-orientiertes Verfahren dar, das die explizite Parametrisierung des Tiefenmodells vermeidet: Unter Verwendung der inhärenten Redundanz der Messdaten werden die Reflexionsereignisse im Zeitbereich parametrisiert. Mit Hilfe von Kohärenzanalysen in den Messdaten kann die approximative kinematische Reflexionsantwort der CRS bestmöglich an ein tatsächliches Reflexionsereignis angepasst werden. Außer einer hochwertigen Zero-Offset-Simulation sind die Parameter des CRS-Summationsoperators, die sogenannten Wellenfeld-Attribute, an jedem Ort bekannt und erlauben eine Vielzahl nützlicher Anwendungen. Im Rahmen dieser Arbeit leite ich den CRS-Summationsoperator für 2-D Datenakquisition mittels des Konzepts von Objekt- und Bildpunkt aus der geometrischen Optik her. Ich führe eine neue, erweiterte Strategie zur Bestimmung der CRS-Parameter ein, die auch sich schneidende Ereignisse berücksichtigen kann. Durch die Kombination von Konzepten der Kirchhoff-Migration und des CRS-Stack ergeben sich neue Anwendungen der CRS-Parameter. Konventionelle Methoden und der CRS-Stack werden für drei marine Datenbeispiele verglichen und durch Anwendungen der CRS-Parameter ergänzt. Ich erörtere die Besonderheiten der Datenbeispiele wie Multiplen, dominierende Diffraktionsereignisse und starke Variation der Komplexität des Wellenfelds.

A common task in seismic reflection imaging is to generate a structural image of the subsurface. However, the transformation from the pre-stack time domain to the depth domain requires an a priori unavailable model of propagation velocities in the subsurface. The Common-Reflection-Surface (CRS) stack is an entirely data-oriented approach that avoids the explicit parameterization of the depth model: it makes direct use of the inherent redundancy in the pre-stack data and parameterizes the reflection events in the time domain. By means of coherence analysis in the pre-stack data, an approximation of the kinematic reflection response of the CRS can be determined that fits best the actual reflection event. In addition to a high quality zero-offset simulation, the parameters of the CRS stacking operator, the so-called CRS wavefield attributes, are available at any location and allow a variety of useful applications. In this thesis, I derive the CRS stacking operator for 2-D data acquisition based on the concepts of geometrical optics using object and image points. I introduce a new, extended strategy to determine the CRS parameters that also allows to handle intersecting events. Concepts of Kirchhoff migration and CRS stack are merged to obtain new applications of the attributes. I present an implementation of the extended CRS stack strategy including applications of the wavefield attributes. Conventional imaging methods and the CRS stack are compared for three marine data sets, accompanied by applications of the wavefield attributes. I discuss specific features of the data examples, e. g., multiples, dominant diffraction patterns, and strong variations of the wavefield complexity.

Keywords:
  • Explosion seismology
  • Wavefronts and ray tracing
  • Image forming and processing
  • Coherence
  • Edge and boundary effects; reflection and refraction

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