地下岩石普遍具有粘性，地震波在传播过程中会产生振幅衰减和速度频散，导致深层及大偏移距反射能量减弱、波形畸变和构造位置偏差，进而影响复杂储层的地震成像质量。现有基于常Q模型的粘弹性逆时偏移方法通常借助分数阶拉普拉斯算子分离振幅衰减与速度频散，但每个时间步需要采用伪谱法或低秩分解处理混合域算子，计算与存储成本较高。广义标准线性固体模型虽然能够使用有限差分法高效求解，其衰减与频散项却相互耦合，难以直接实施稳定、准确的衰减补偿。
针对上述问题，我们从标准线性固体模型出发，通过消除记忆变量并对频率响应进行合理近似，建立了一种振幅衰减项与速度频散项相互解耦的新型各向同性粘弹性波动方程。该方程以常系数算子替代分数阶空间算子，可在时空域内直接采用有限差分法求解，并能够自然扩展至多个标准线性固体单元，在保持近似常Q衰减描述能力的同时降低数值实现难度。均匀模型实验表明，所构建方程能够分别控制衰减与频散效应，并较准确地再现完整粘弹性波场特征（图1）。
图1 不同控制机制下的波场对比：弹性、频散主导、耗散主导和完整粘弹性波场
在此基础上，研究团队通过反转振幅衰减项的符号实现传播过程中的能量补偿，同时保持速度频散项不变，以校正粘弹性介质引起的振幅损失和相位畸变。针对反传过程中高频能量可能异常增长的问题，研究进一步引入正则化项，对过度放大的波场能量进行约束，提高补偿传播的稳定性。结合矢量P波、S波分离方法和PP、PS成像条件，最终形成了适用于多分量地震资料的衰减补偿粘弹性逆时偏移流程。
研究采用三层模型和Marmousi复杂构造模型对方法进行验证，并分别比较了无衰减数据的弹性逆时偏移、衰减数据的弹性逆时偏移以及衰减数据的补偿粘弹性逆时偏移结果。三层模型实验显示，常规弹性逆时偏移处理衰减数据时，深部PP和PS成像振幅明显降低并出现相位偏移；采用所提方法后，深部反射振幅、相位和波数带宽得到有效恢复。Marmousi模型实验进一步表明，该方法能够增强深部弱反射、改善地层边界连续性，并使补偿后的PP和PS成像结果接近无衰减参考结果（图2）。
图2 Marmousi模型PP与PS成像结果对比：无衰减数据弹性RTM、衰减数据弹性RTM和衰减补偿ERTM
相较于依赖快速傅里叶变换的传统分数阶拉普拉斯方法，所提方法主要使用局部有限差分模板，减少了频繁的域变换及相关计算开销，也便于与GPU加速和MPI分布式计算结合。该研究为复杂粘弹性介质中的深层地震成像提供了一种兼顾衰减与频散解耦、补偿稳定性和工程计算效率的技术途径，并为后续三维工业化实现奠定了方法基础。
研究成果发表在IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing。论文第一作者为中国石油大学（华东）硕士研究生王永林，通讯作者为李卿卿副教授，合作者包括中国石化西北油田分公司高工高利君、中国石油大学（华东）硕士研究生于东傲。该研究获得新型油气勘探开发国家科技重大专项“超深层碳酸盐岩油气地球物理关键技术”、国家自然科学基金项目和新疆维吾尔自治区卓越工程师支持项目资助。
论文信息：Yonglin Wang, Qingqing Li, Lijun Gao, and Dongao Yu, 2026, An Efficient Methodology for Viscoelastic Reverse Time Migration Based on the Finite-Difference Approach. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 64, Art. no. 5918015. https://doi.org/10.1109/TGRS.2026.3725178。
