有限差分法探地雷达波动方程偏移成像

在探地雷达（Ground-Penetrating Radar,简称GPR）剖面中，由于绕射波的存在，使得资料的处理解释十分困难，其结果的准确性与真实度也会降低。针对这一问题，作者提出了探地雷达有限差分波动方程偏移法，首先进行了理论模型的实验分析，在此基础上我们对实测GPR剖面资料进行分析处理，取得了较好的成果。     

VSP资料波动方程偏移的理论计算

本文用波动方程反时偏移法实现了变速介质中VSP资料的波动方程偏移归位.方法的优点是:1)不需要对VSP资料作上、下行波分离和动校正处理,就可直接用VSP资料进行反时延拓成象;2)适用于变速介质和任意倾角;3)本方法既可用于井中共炮点地震资料偏移,也可用于地表共炮点地震记录的偏移。最后给出的二维理论试算结果表明,若对多个偏移距VSP资料作偏移处理后,再实现真共反射点迭加,则可得到更好的偏移成象结果。     

逆时偏移在探地雷达数据处理中的应用

探地雷达(GPR)作为一种浅部地球物理探测技术,在工程检测中得到广泛应用。为提高雷达资料的解译精度,本文将逆时偏移算法应用于实测数据处理和解释。首先,从Maxwell方程组出发推导了二维TM模式下电磁波时域有限差分(FDTD)方程、给出了CFL数值稳定性条件和数值频散关系。在此基础上,阐述了GPR逆时偏移成像原理及零时刻成像条件公式,并编制了相应GPR逆时偏移程序。为验证逆时偏移对提高成像精度的有效性,设置了两个典型空洞模型,将逆时偏移程序应用于空洞模型GPR正演数据的处理,并与克希霍夫偏移结果进行对比分析。结果表明:相比于克希霍夫偏移结果,逆时偏移剖面中反射波归位更加准确,绕射波收敛更加完全。最后,将逆时偏移算法应用于实测数据处理中,精确圈定了地下管线的空间位置,为道路的后续施工与处置提供了科学依据。     

波动方程辛几何算法三维叠前深度偏移在集群式并行机上的实现

波动方程三维叠前深度偏移研究,已成为近年国内外众多油气勘探科研单位的研究焦点,其关键问题之一是借助于软硬件及其匹配的进步,以求解决计算量庞大的障碍。作者在本文中从油田实际出发,提出了一套并行波动方程辛几何算法三维叠前深度偏移方法与处理流程,运用32节 点集群式并行机,完成了XJWZ地区150km的二维和WJT地区126km^2的三维地震资料波动方程叠前深度偏移处理。其成像的效果,在信噪比、分辨率、深层复杂构造成像等方面均获得了显著改善。     

波动方程叠前深度偏移的GPU技术

偏移成像是地震资料处理流程中重要的一环,目前工业界所采用的方法是克希霍夫时间偏移,该方法的优点在于计算效率高,模型易于获取。但因其基于高频近似,难以适应多次到达,欠照明影响及横向变速剧烈的地质情况。波动方程叠前深度偏移则能较好地解决这些问题,但其计算成本远高于克希霍夫偏移方法,这也成为其在实际生产应用中的瓶颈之一。这里将利用GPU技术,研究波动方程叠前深度偏移的高性能计算方法,使之能够满足生产中海量数据处理的需要。     

偏移速度分析与偏移成像

偏移速度分析和偏移成像是地震资料处理的两个重要组成部分.目前时间偏移技术比较成熟,而深度偏移技术也在逐步完善,时间域偏移成像主要推崇叠前时间偏移法.采用沿层叠加速度分析技术可获得层面上准确的叠加速度,并通过倾角校正、叠前时间偏移和CRP反偏移速度分析逐步优化速度,得到一个符合地质规律、准确的均方根速度场;通过深度偏移方法的研究,总结了建立精确偏移速度场的方法,并提出了一种地震资料处理的思路,即基于射线追踪的Kirchhoff偏移和基于波场延拓的波动方程偏移的结合,使偏移速度分析和偏移成像在应用效果和效率上得到了很大的提高.     

Kirchhoff 叠前偏移在天然气水合物准三维地震资料处理中的应用

在针对天然气水合物的准三维地震资料处理中,由于受观测系统不规则、横向覆盖次数变化剧烈以及空间假频的影响,叠后偏移难以取得良好的效果。本研究从目前天然气水合物准三维地震资料偏移成像研究现状入手,总结了叠后偏移成像存在的问题,对比分析了Kirchhoff叠前偏移和波动方程叠前偏移的原理和特点,认为Kirchhoff积分法受观测系统不规则和横向覆盖次数变化剧烈的影响较小,适合于天然气水合物准三维地震资料叠前偏移处理。并将Kirchhoff积分法叠前偏移应用到南海北部神狐海域天然气水合物准三维地震资料处理中,同叠后偏移处理相比,Kirchhoff叠前偏移处理获得了更好的效果。     

曙光4000A上三维叠前深度偏移并行计算的应用设计

波动方程叠前深度偏移在地震勘探成像处理方面起着不可替代的作用。随着高性能大规模并行计算机技术的发展,波动方程叠前深度偏移计算在地震勘探中的应用有了很大进步。在波动方程叠前深度偏移处理中,庞大的数据规模与海量计算对计算性能提出了很高的要求。曙光4000A超级计算机系统是我国目前峰值速度最快的商用超级计算机系统,无论是硬件平台建设还是应用软件的配置方面,都具有良好的应用性能。基于该系统设计的三维波动方程叠前深度偏移(炮域)PSDM软件,采用动态负载平衡并行计算模式,具有较高的计算效率,高度的可扩展性和可靠性。     

探地雷达有限元数值模拟及衰减特性探讨

从Maxwell方程组出发,推导了带衰减项与不带衰减项的探地雷达(GPR)有限元波动方程。利用matlab平台编译了二维GPR有限元正演模拟程序。通过对典型模型例子的模拟分析,给出了GPR电磁波衰减比的概念及其计算公式,加深理解了GPR电磁波在不同介质中的传播特性。在GPR正演模拟中,必须考虑衰减项的吸收作用,得到的模拟结果更符合GPR电磁波在地下介质中的传播规律,更有助于理解和掌握地下介质中探地雷达波的传播规律,对探地雷达资料的地质解释具有更好地指导意义。     

地震波场叠前零偏移距化算法研究

在能源地震勘探中,为了更好地实现叠前倾斜地层的时差校正,提高速度分析和叠加的精度,提出了一种快速实现叠前部分偏移的算法,即零偏移距化（MZO）算法。该算法应用波场外推的技术及波动方程偏移的有限差分算法,可在共偏移道集上实现,对于3D资料须应用同方位角共偏移距道集。经实际资料测试,其计算速度比同类的DMO方法快一倍,且处理效果相当。      

频率补偿技术在提高探地雷达分辨率中的应用

电磁波传播理论与弹性波的传播理论有许多类似的地方,两者遵循同一形式的波动方程,因此可以把石油地震勘探的高频补偿技术引入到探地雷达的资料处理中。但该技术是在对近地表微测井直达波资料分析的基础上对叠后地震数据进行高频补偿的一种方法,而在实际的探地雷达探测中一般都不会同时去做一套微测井资料。基于这样的情况,通过对探地雷达反射子波的分析,总结一套直接利用探地雷达的原始记录就可以做频率补偿的方法,从而达到提高数据分辨率的目的。     

探地雷达时域有限差分法正演模拟

在以往雷达波的正演模拟中,借鉴地震波中成熟的正演模拟方法,均采用模拟声波方程的方法,精度不够高。因此从麦克思韦方程组出发,采用目前电磁场理论中最常用的时域有限差分法,对探地雷达进行了正演模拟。为了进一步说明其正确性,对正演模拟的结果又进行了偏移处理,从结果看出该方法的正确性及可行性。     

应用复小波定义探地雷达相位

Hilbert变换为基础的信号分析方法丰富了探地雷达的观测参数,为数据处理提供了更多依据。Hilbert变换针对的是“窄带”信号,对噪声非常敏感,而探地雷达信号不可避免存在噪声,且在频散介质中传播发生频散,其信号有一定的带宽。应用时一频性质较好的小波变换定义相位,较好的克服了这些问题,该方法采用连续复小波变换将探地雷达信号分解为实部和虚部,进而定义相位。     

2D有限差分偏移技术在探地雷达信号成像中的应用

由于绕射波的存在,很难准确估计探地雷达剖面中目标的尺寸,因此,对目标进行成像研究具有重要意义和应用价值。采用2D有限差分偏移技术对典型的合成记录及实测探地雷达剖面进行了成像处理,结果表明,偏移可以大大提高探地雷达资料的横向分辨率。在实际资料处理中,通过对点目标绕射波的准确归位,可以简单估计地下介质的电磁波速度。讨论了工程处理中速度模型的建立,实际数据的非零偏等偏移处理中的核心问题。      

有耗介质探地雷达波传播衰减特性的研究

探地雷达是利用超高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种浅层地球物理勘探方法,探地雷达超高频、宽频带脉冲电磁波在地下有耗介质中的衰减特性是一个十分复杂的过程。本文从电磁波传播的麦克斯韦方程出发,较为系统地研究和分析了雷达脉冲电磁波在有耗介质中传播的衰减特性,对研究雷达脉冲电磁波在地下有耗介质中的传播机制有指导意义。     

偏移方法用于探地雷达图像处理的有效性研究

从克希霍夫积分偏移和绕射扫描偏移的基本原理出发，通过对探地雷达（GRP）实测资料进展对比处理，说明偏移处理能够使地下及空中绕射归位收敛，用改变偏移速度的方法识别空中绕射有的特殊效果，从而为解释提供依据并提出了解释精度。     

基于MATLAB小波分析的软地基加固探地雷达检测处理方法

从小波分解出发，利用多尺度分解对探地雷达波进行分析，并基于MATLAB的小波分析对深圳市公安局某工地强夯土石墩地基的检测结果进行处理，提出了具体的处理方法。