波场延拓反Q 滤波的正则化方法

基于波场向下延拓的反Q 滤波是补偿大地衰减效应的一种常用方法,但其振幅补偿的不稳定性限制了该方法在中、深层地震资料处理中的应用。针对于此,提出波场延拓反Q 滤波的正则化方法,该方法不仅较好地解决了地震波能量补偿的不稳定问题,同时对经过品质因子较低地层的深层地震波有着较好的能量补偿效果。模型试验和实例应用均表明: 与常规稳定的反Q 滤波方法相比,基于正则化法的反Q 滤波不仅具有较强的抗干扰能力和较好的振幅补偿能力,而且有效地提高了中、深层地震资料的分辨能力。     

叠前PS 波Q 值提取与稳定高效的反Q 滤波算法

多波多分量地震勘探是进行岩性油气藏和隐蔽油气藏勘探的一种非常有潜力的方法。但由于实际地层是黏弹介质,造成地震波能量衰减和波形畸变,导致地震资料信噪比和分辨率难以满足油气勘探的精度要求。为更好地利用纵横波信息,需要对PP 波和PS 波进行振幅和相位补偿。通过解析法推导出一种从叠前转换波共炮点道集中提取横波Q 值的方法,将叠后稳定高效的反Q 滤波算法推广到叠前纵波和转换波的反Q 滤波中,改进了沿着纵波和转换波的传播路径进行补偿的叠前反Q 滤波算法,并进一步将常Q 层内的纵波和转换波反Q 滤波振幅补偿算子解耦为时间项和频率项的乘积,在保证补偿效果稳定的前提下,计算效率得到显著提高。     

基于振幅谱能量误差最小原则的品质因子提取方法研究与应用

品质因子Q是衡量地震波传播过程中能量衰减的重要参数,对含油气储层识别和地震波衰减补偿具有重要意义。谱比法是实际资料处理中最常用的方法之一,但容易受到时窗、频带范围选取等人为因素的影响,使品质因子反演结果存在不稳定性。这里提出基于振幅谱能量误差最小原则的品质因子提取方法,该方法充分利用整个频带范围内振幅谱的信息,通过构建衰减前、后振幅谱能量随Q变化的目标函数估算品质因子,有效地解决了频谱直接相除和频带拟合区间选取等引起的影响。零偏VSP模型测试表明,基于振幅谱能量误差最小原则的品质因子提取方法比谱比法具有更高的精度,并在实际资料应用中取得了较好的效果。     

基于波场延拓的反Q滤波方法比较

波场延拓法是最常用的反Q滤波方法,但其振幅因子的不稳定性致使深层的高频信息放大,从而影响反Q滤波的效果。本文通过推导证明了完全稳定振幅补偿只和Glim(增益限制)有关难以提高深层地震波分辨率,系统分析了波场延拓反Q滤波算法中不同振幅补偿算子的滤波特性,增益控制法对某一频率之后既不放大也不压制,正则化滤波和迭代滤波法不仅具有较强的抗噪声干扰能力,而且对深层地震波具有较好的振幅补偿能力。通过对理论模型和井间地震实际资料应用不同振幅补偿算子,发现正则化振幅补偿因子和迭代法振幅补偿因子不仅对高频干扰有较强的压制效果,而且对于地震记录的中深层部分和低Q能量衰减严重的地震记录,都有较好的补偿效果。     

地震反射数据Q值估计及其在油气勘探中的应用

油气地震勘探中,地震波在实际介质中传播时会产生明显的吸收衰减现象,导致地震信号中的主频向低频移动,频带宽度变窄,相位发生畸变,制约了地震勘探识别薄层的分辨能力。为了获得更高分辨率的地震成像,文章介绍了一种在地震反射数据成像域进行Q值估计建模的方法与流程,并利用估计出的Q值通过偏移成像对数据进行衰减补偿,实现高分辨率成像。该方法在时间域引入等效Q值的概念,首先在初步黏弹性时间偏移成像域的时窗内,通过数据在时窗内的补偿效果来确定时间域的等效Q值参数,接着通过在深度域层速度上计算成像射线获得时深转换关系,进而对转换到时间域层Q值的等效参数进行时深转换,完成最终深度域Q值建模,最后将该关键参数作为黏弹性叠前深度偏移的输入,进行复杂构造的黏弹性补偿成像。同时使用中国东部某实际地震数据来验证方法的有效性,验证结果表明发展的流程和方法可较好实现深度域负责构造Q值建模和成像域补偿,实现复杂构造高分辨成像。      

地震波衰减及补偿方法

地震波在地下介质中传播时,由于地下介质的吸收衰减作用,地震波的部分弹性能量不可逆转的转化为热能而发生耗散,使得地震波的能量发生衰减,相位产生畸变,降低了地震资料的分辨率和信噪比。为了实现对地震波的吸收衰减进行补偿,国内外许多学者在这方面做了大量的研究工作。笔者简单介绍了地震波的衰减机制和影响地震波衰减的主要因素,重点概括了各种地震波衰减补偿的研究方法,如反Q滤波方法、时频分析方法和反Q偏移方法,分析了各种补偿方法的优缺点。最后用黏声波逆时偏移方法对地震波衰减进行了补偿,并预测了地震波衰减补偿研究的发展趋势。     

强反射能量屏蔽补偿在渤海C构造中的应用

在渤海海域西南部广泛分布着新生界的溢流相火成岩,高速层的能量屏蔽是造成火成岩发育区下覆地层地震波场信号弱的主要原因之一。传统的自动增益控制方法(AGC)在分时窗滑动补偿下覆地层被屏蔽的弱信号的同时,破坏了火成岩与下覆地层的能量关系,且时窗内火成岩层之间的弱信号也无法得到有效恢复。这里从反射系数与振幅补偿的关系出发,基于模型论证了利用射线追踪提取地震波传播路径上的反射系数来求取补偿因子,进而开展相对振幅补偿过程的有效性。在渤海油田多个构造的振幅补偿结果,较好地恢复了火成岩屏蔽地层的能量损失,且地层间的振幅关系也得到相对保持,取得了较好的实际应用效果。     

井控处理中的真振幅恢复与Q补偿方法及应用

在地震资料处理中,可以使用井控地震处理技术,即通过井资料求取球面扩散补偿因子和Q补偿因子。在获得的Q值附近进行扫描,将不同Q补偿的偏移剖面与井资料进行匹配分析,最终获得精确的Q值。实际资料真振幅恢复和Q补偿结果表明,该方法有效地实现了地震资料真振幅恢复和Q补偿,并取得了满意的结果。     

绕射波与一次波联合黏声最小二乘逆时偏移

由于照明不足,小尺度断层和孔洞的成像是一个难题,地下衰减导致地震波振幅损失和相位畸变,在成像过程中忽略这种衰减会造成偏移振幅模糊。基于黏声最小二乘逆时偏移(QLSRTM)能够优化小尺度构造的成像,但这需要大量的迭代和计算成本。为了提高小尺度构造的成像效果,提出了一种充分使用绕射波的面向地质目标的的黏声LSRTM(J-QLSRTM)。在该方法中,构建了新的目标函数和梯度公式,并基于反演理论和伴随理论,推导了一次波和绕射波的Q补偿波场传播算子、Q补偿伴随算子和Q衰减反偏移算子。数值实例证明了J-QLSRTM比传统QLSRTM和声波J-LSRTM更有优势。     

基于S变换求取地层的品质因子Q值

地层的品质因子Q对衡量地震波传播过程中的能量衰减以及预测油气具有重要意义.生产中最常用的方法是通过频谱比法求品质因子Q值,但是传统的频谱比法面临时窗选取等问题.利用S变换优越的时频分析特性以及与傅里叶谱直接相联系的特性,提取地层上下界面对应的瞬时频谱,然后通过拟合频率与振幅比的关系,得到地层的品质因子Q值.通过数值模拟证明了该方法的有效性.     

二维地震波场快照放映机制的VC++实现

地震波的传播是一个与时间相关的动态过程,可以通过求解波动方程,分析得到的波场快照来研究地震波传播过程。波场快照的连续放映使得离散数据与时间的相关性得以恢复,有助于全面认识地震波传播过程。这里给出了二维波场快照放映的程序实现过程,提出数据加载并成像到内存设备环境的方法,以及处理定时器消息实现放映的方法,并对快照数据的存储格式和其它数据加载成像方法进行了讨论。基于上述方法,利用VC 的MFC工具编制了一个程序实例,实例的应用效果验证了该方法的有效性。     

定向延迟组合激发正演照明方法及应用

基于波动方程照明分析原理和组合震源激发理论,对二维声波波场进行规则网格有限差分正演模拟,并给出组合震源照明度的计算方法,对于多个震源组合激发,通过改变相邻两个震源之间的激发时间,激发所产生的地震波场会沿着某一确定的方向传播,可以增强地下特定的区域的地质体的照明分析。模型试验结果表明,震源数目越多,激发的地震波最大能量指向越集中,改变震源之间的延迟时间,可以调整波场的传播方向,该方法对于分析简单的二维模型以及复杂的逆冲推覆构造模型和marmousi模型的照明能量分布均适用,对于指导炮点的设计有借鉴意义。     

运用Hartley变换模拟地震波在正交各向异性介质中的传播

在地震传播理论中,地震波场的正演数值模拟一直是研究的热点。而在正演数值模拟方法的研究中,计算精度和计算效率是评价此方法的有效性及优越性的二个关键问题。伪谱法在计算精度与计算效率方面优越性十分明显,常用的有Fourier变换法和Hartley变换法;虽然Hartley变换法在求取导数时较Fourier变换法复杂,但由于Fourier变换法的计算同时涉及复数的实部与虚部,在计算速度和占用内存方面不如Hartley变换法。这里详细地阐述了利用Hartley变换求解正交各向异性介质波动方程的数值方法,并模拟了多种正交各向异性介质模型,对比分析了地震波在各向同性介质与正交各向异性介质中的传播差异。结论表明,该方法能正确、高效、直观地反应地震波在正交各向异性介质中的传播规律。     

基于保幅波动方程的广义高阶屏地震偏移成像方法

原始地震数据中饱含丰富的反映相位的走时信息和反映反射率的振幅信息。基于波场延拓理论的波动方程保幅地震偏移成像,是在给出正确构造成像位置的同时也给出真实反射振幅的有效完善。基于全声波方程,利用严格的解耦理论进行单程波动保幅分解,得到一个由波场传播项与振幅补偿项构成的,在走时与振幅上满足全声波方程对应的程函方程与输运方程的保幅单程波动方程;利用摄动理论进行单平方根算子渐进展开,推导出基于保幅波动方程的广义高阶屏地震偏移算子方程。模型测试和实际资料处理表明,该方法不但可以凭借更准确的相位归位和散射能量聚焦提高构造成像精度,而且输出了能更正确反映地下反射属性的能量信息,从而可以为更深层次的勘探开发,提供地球物理技术支撑。     

粘弹性介质地震波传播特征及反射特征研究

理想弹性介质并不能解决许多复杂的实际问题。在实际介质中,地震波的传播过程存在吸收作用,使地震波能量发生了损耗、频带变窄、相位延迟、频率降低,尤其是高频部份。这种特性可以用传播矢量和衰减矢量来表示,衰减矢量越大,介质的吸收越强。这里通过引入广义平面波、纵横波品质因子以及衰减角,利用应力应变关系和连续性条件,推导了粘弹性介质精确的Zoeppritz方程,并通过求解精确的Zoeppritz方程,分析了粘弹性介质中传播矢量、衰减矢量、纵波反射系数、转换波反射系数与频率、衰减角、入射角、品质因子、速度等物理量之间的关系,详细地了解了粘弹性介质中地震波传播特征及反射特征,为粘弹性介质中储层预测问题的研究提供了理论基础。     

基于小波包的地下洞室群地震响应及其频谱特性研究

基于有限差分数值模拟,在合理选择地震动力分析阻尼参数的条件下,开展白鹤滩水电工程13#机组剖面地下洞群围岩地震响应研究,并结合小波包变换方法从加速度峰值及振动能量角度评价了地震波在岩体中的传播规律及洞室群不同区域地震响应的频谱特征。结果表明：地震波传播过程中强度随高程增加而增加,层间错动带有一定减震作用;小波包分解可以较全面地给出地震响应成分的频率分布;地震波的高频分量在岩体传播过程中逐渐衰减;在地下洞室群附近,岩体地震响应的加速度峰值和振动能量频谱特征以1～3 Hz频段为主,其他频段对岩体地震响应影响较小。     

采动微地震波传播与衰减特性研究

为分析采动地震波煤岩响应及其波场特性,构建顶板岩层和煤层2种传播介质接收采动地震波的多通道微震监测系统,研究2种介质采动地震波的传播和衰减特征。研究结果表明：顶板岩层接收到采动地震波的平均波速、加速度均高于煤层,2种介质中的地震波加速度均与爆破装药量成正相关,与传播距离、介质密度负相关。采动微地震波能量、信号时长随传播距离分别呈指数、线性衰减,近爆心处煤层传播微地震波能量、信号时长均高于顶板,超过一定距离后顶板高于煤层;采动微地震波传播距离有限,顶板的有效传播距离高于煤层,地震波有效传播距离与爆破装药量线性正相关。采动地震波低频部分的品质因子高于高频部分,顶板岩层的品质因子高于煤层。研究成果有助于地震波传播介质选取、检波器布设优化。     

谱模拟频谱比法反演品质因子稳定性分析

地震波在粘弹性介质中传播的一个基本特征是能量的衰减及地震波的瞬时波形变化。从广义上说,衰减可分为两类：一类是与地震波传播特性有关的衰减|另一类是反映介质内在属性的地层本征衰减,地层的本征衰减通常用品质因子来度量。反演品质因子的方法有多种,常用的是谱模拟频谱比法。笔者的主要目的是通过模型试算来分析评价该方法在反演品质因子时对干涉和噪声的稳定性,得出有益的结论,用于指导反演计算。     

Effects of seismic wave propagation on a long and narrow building: Body wave and surface wave propagation

In the case of the dynamic analysis of the structures using the recorded earthquake ground motions, it is usually assumed that the ground motion consists of body waves propagating vertically. However, the response of a long and narrow structure may be influenced by the oblique propagation of body waves and the dispersion of surface waves. In this paper, the effects of the seismic wave propagation on the response of this kind of structure are investigated. The characteristics of the wave propagation were verified using the recorded motions and soil information at the building site. The ground motion at every input point of the building was evaluated using the difference of arrival time of seismic waves calculated by assuming the velocity and the direction of the wave propagation. Using these ground motions, response analyses of the lumped mass model for the structure were performed. By considering the characteristics of the seismic wave propagation, the average response decreased but the local response increased around the end of the roof. Further studies of the structure were also performed in order to restrain the response around the end of the roof.     

地震层析成像方法及其在岩体结构研究中的应用

根据岩体结构理论 ,软弱结构面对岩体变形与破坏具有优先控制作用 ,它与围岩在地震波传播性质 (波速与衰减特性 )上的差别 ,可以利用地震层析成像技术 ,对它进行空间定位 ,进而研究岩体的内部结构特征。针对岩体结构研究的特点 ,本文提出将地震波走时成像方法与地震波衰减成像方法 (振幅与脉冲宽度 )集成到一个处理流程中 ,实现了岩体结构的综合成像方法。