随着油气勘探目标由简单构造向复杂构造、深层—超深层及特殊储层拓展，单纯依赖P波资料在气云区、复杂近地表和小尺度构造识别中存在一定局限。S波对岩石骨架、裂缝及储层流体变化的响应与P波不同，同时具有波长较短、分辨率较高等优势。近年来，主动S波震源技术的发展为直接获取S波地震资料创造了条件，但与之配套的逆时偏移成像理论仍不完善，特别是震源波场中的波型混杂和接收波场中的P、S波串扰问题，制约了S波资料的高质量成像应用。
针对上述问题，太阳成tyc7111cc杜启振教授团队提出了一种基于解耦方程的S波震源弹性逆时偏移方法。该方法从非转换弹性波理论出发，引入辅助变量，推导出可由交错网格有限差分直接求解的一阶纯S波方程，并采用水平集中力方式模拟实际S波震源，在震源端直接外推纯S波波场；接收端利用一阶速度—应力弹性波方程反传多分量地震记录，并在每个时刻通过解耦算子提取P波和S波矢量波场，最终采用矢量点积互相关成像条件获得SS和SP标量成像结果。该流程从震源端抑制P波成分、从接收端降低波型串扰，为主动S波资料的弹性逆时偏移建立了完整技术路径。
图1. S波震源弹性逆时偏移成像流程
在均匀模型和双层模型中，纯S波方程得到的波场与传统一阶速度—应力方程中解耦出的S波在到时、相位和极性方面保持一致，验证了所推导方程及震源加载方式的正确性。在非均匀介质中，所构建波场能够保持直达、反射和透射S波的传播特征，同时不包含S—P转换成分，可作为S波逆时偏移的震源波场。
研究进一步在双层模型和修改后的Marmousi2复杂模型上开展成像试验。双层模型的SS与SP成像均准确恢复界面深度；在Marmousi2模型中，该方法清晰刻画了水平层、倾斜层、断层、陡倾构造、尖灭体及含气区等复杂目标。由于S波波长较短，SS成像能够分辨更精细的小尺度构造以及S波速度模型中的油水边界，SP成像则对较大尺度构造表现出良好的连续性。数值结果表明，该方法能够充分利用S波及转换波信息，提升复杂构造和储层相关目标的成像能力。
图2. Marmousi2模型成像结果：（左）SS成像；（右）SP成像
该成果构建了“纯S波震源波场外推—接收波场弹性反传与解耦—SS/SP矢量成像”的一体化方法，弥补了现有逆时偏移技术主要面向P波震源或常规弹性数据的不足，为主动S波震源资料处理、复杂构造高分辨率成像及储层流体识别提供了新的理论与技术选择。研究还指出，后续可在现有SS、SP成像基础上扩展至PP、PS、SP和SS全弹性成像，并进一步开展三维与实际资料应用。
研究成果发表于地球科学与遥感领域国际重要期刊 IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing（TGRS），第63卷，文章编号5903507。论文于2024年12月27日在线发表，2025年1月17日发布当前版本。研究获得国家自然科学基金项目（41930429、42374159）和中国石油天然气集团有限公司基础研究项目（2023ZZ05）资助。
论文第一作者为tyc7111cc太阳成集团、深层油气全国重点实验室博士研究生任丽娜，主要从事弹性波成像研究。杜启振教授和Tijmen Jan Moser博士为通讯作者。论文合作者还包括山东大学未来技术学院张树奎博士、太阳成tyc7111cc吕文浩博士研究生以及中国石油集团东方地球物理公司邹振。该成果由高校、科研团队和企业联合完成，体现了弹性波成像理论研究与油气地球物理应用需求的紧密结合。
论文信息：Lina Ren, Qizhen Du, Shukui Zhang, Wenhao Lv, Zhen Zou, and Tijmen Jan Moser, 2025, “Decoupling-Equation-Based Elastic Reverse Time Migration Using S-Wave Source,” IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 63, Art. no. 5903507. DOI: 10.1109/TGRS.2024.3523354
文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10817644
