单程波法地震波衰减特征数值模拟分析

在非均匀粘弹性介质中,地震波衰减研究能够有效揭示地层吸收特性对地震波的影响。这里从单程波方程出发,结合粘弹性介质中的复波数理论,考虑介质的横向变化,采用分步傅立叶波场延拓技术,推导出适用于横向变速介质的带Q地震记录计算公式,最后将此方法应用于四个不同含Q地层模型。试验表明：单程波法计算速度快,波场信息简单清晰,易于深入分析和反演算法的建立。并且,Q值对地震波波形、能量、频率等都产生了较为明显的影响,对实际资料能量补偿、地震资料分辨率的提高,以及利用衰减特征进行储层识别有一定指导价值。     

f-x域预测反褶积在多次波衰减中的应用

多次波是海洋资料处理中最主要的噪音,目前有多种多次波压制方法,但每一方法均有其优势和局限性,任意一种单一的方法均难有效地消除各种多次波,常采用SRME、拉冬、分频去绕射多次波组合的方法进行多次波的去除。在某些工区,即使采用上述组合方法仍然有能量强、频带宽的残余多次波,用常规的方法难以对其进行去除,对这类残余的多次波,这里提出运用f-x域预测反褶积的方法进行去除。该方法主要在共偏移距道集上进行处理,是基于f-x域信号的可预测性进行多次波的衰减,首先追踪出待消除多次波对应有效波的层位,再以此层位信号为依据,在f-x域内进行预测反褶积,压制多次波后,再将其共偏移距道集进行成像。通过理论数据模拟与实际资料验证得出:该方法对压制资料残余的强能量多次波,具有很好的压制效果。     

吸收介质中射线路径,走时与振幅计算——基于一阶扰动方法

实际地层由于波前扩散、地层吸收和散射等原因发生衰减,为得到更加详细的地下信息和分辨率更高的图像,基于波前构建法的射线追踪,实现了吸收介质中对射线路径,走时与振幅的计算。计算表明吸收介质中的波动属性是复值;当Q为5~20时,衰减是可见的,明显的;而当Q30时,衰减微弱,为弱衰减介质。对吸收介质中的射线追踪进行计算,可提高地震波的分辨率,得到更清晰的地震记录。     

基于加权指数型子波的质心频移法估算品质因子

吸收衰减是引起地震资料分辨率降低的一个重要因素,品质因子的估计是地震波吸收衰减研究的重点和难点。相比VSP等观测资料,基于地面地震记录可以估算得到整个工区的品质因子分布,具有一定的可行性和较好的经济性。常规方法一般根据地震记录的时频谱,采用谱比法或质心频移法提取品质因子,易受复合干扰的影响。针对复合波对时频谱的影响,这里采用相似背景分离技术,弱化复合干扰。基于加权指数型子波的质心频移法,是一个较为稳定的Q值估算方法,但理论精度局限于地震子波谱假设的限制。这里采用改进的拟合方式,获得比常规方法理论精度更高、更稳定的Q值。模型仿真实验和实际资料测试表明,基于加权指数型子波的质心频移法能较好地提取地层品质因子,具有一定的可行性和实用性。     

黏弹介质槽波超前探测数值模拟与波场分析

目前常用槽波超前探测掘进工作面前方隐伏断层,而实际煤层具有黏弹性,对槽波有吸收衰减作用。为研究黏弹煤层介质中槽波超前探测的波场特征和传播规律,基于Kelvin-Voigt一阶速度-应力方程,建立了三维含断层煤系地质模型,进行了三维有限差分数值模拟。结果表明：黏弹介质中反射槽波能量衰减大,其传播与衰减特征比完全弹性介质更符合实际煤层反射槽波传播特征。煤层Q值越大槽波超前探测效果越好,煤层Q值过小时,槽波超前探测效果差,可利用x分量的反射横波与z分量的P-S波超前探测。断层落差小于煤厚时,y和z分量的槽波超前探测效果都较好;落差大于煤厚时,可利用y分量进行槽波超前探测。断层夹角大于60°时,可利用y和z分量进行槽波超前探测;夹角小于60°时,可利用x和y分量进行槽波超前探测。研究结果可为煤矿槽波超前探测提供理论支持。     

气云区全波形反演约束Q场建模技术

复杂的浅层气云使地下波场严重扭曲,地震剖面呈现模糊带,影响工区的构造认识和储层描述。品质因子Q是地震波在地层中的衰减属性,Q深度偏移是考虑了地层吸收衰减的偏移成像技术,是提高气云区成像质量的有效方法;但是当浅层气云和深层底辟构造复杂发育时,常规Q场建模的精度往往不能满足Q偏移精细建模的需求。为解决以上难题,本文创新性地提出了全波形反演（full wave inversion, FWI）约束Q场建模技术思路：基于常规网格层析建立初始速度模型,利用FWI技术精细刻画速度异常进而约束Q模型的建立。这一“常规层析-FWI-Q反演”迭代的技术思路在白云凹陷Q深度偏移成像中得到成功应用,不仅提高了气云模糊区的成像质量,而且避免了油气勘探认识的多解性,证明了FWI约束Q场建模和Q深度偏移技术方法对改善复杂气云发育区的成像有效性。     

陆上地震数据多次波压制策略

在陆上地震勘探中,多次波反射与其他干扰波一样,干扰了有效波反射信号并降低了资料的信噪比。根据陆上地震数据中多次波与一次波所表现的不同特点,提出利用动校正叠加技术和频率-波数(f-k)滤波方法相结合的策略以压制地震数据中的多次波。使用一次波速度的动校正叠加技术可以衰减地震数据中的一部分多次波能量;根据叠加剖面确定包含剩余多次波的CMP范围,将f-k滤波方法应用于这些CMP道集上进一步压制多次波。模型试算和实际数据处理结果表明,所提出的多次波压制策略,不仅能有效地衰减多次波能量,而且在处理过程中可以减少对有效波信号的伤害。     

谱比法的影响因素研究及应用效果分析

地层吸收衰减是高分辨率地震勘探面临的一大难题。品质因子Q是描述岩石弹性性质的重要参数之一,也是地层含油气性的重要标志,谱比法是实际运用中最为广泛的Q值估计方法。这里详细阐述了谱比法的基本原理,结合最小二乘拟合方法,使用雷克子波作为地震子波,从建立的理论地质模型中提取品质因子Q值,并分析了层厚度、噪声、时窗长度、拟合频带范围等因素对谱比法应用效果的影响。多层模型分析结果和实际地震资料含油气检测证明,谱比法能有效估计Q值变化情况,并能与实际钻井结果相吻合,因此运用谱比法可作为一种有效含油气检测方法。     

南海南部深水多次波模拟分析与压制处理

南海南部陆缘构造复杂多变,海底崎岖不平,造成该区多道地震资料多次波十分发育且混杂复杂绕射波。为了识别深层有效反射信息、压制多次波,首先通过正演模拟分析深水条件下多次波的传播规律和特征,然后对复杂理论Pluto模型进行详细处理并试验了几种典型多次波压制方法,寻找到一套有效的多次波压制处理思路:通过表面相关多次波衰减(SRME)法降低多次波能量级别,运用τ-p域预测反褶积压制周期规律的近中道多次波,再在此基础上灵活运用高分辨率抛物线Radon变换对共反射点道集(CRP)进行中远道多次波压制。理论模型和礼乐盆地海区的实际资料处理结果表明,该方法能够较大程度上压制深水资料多次波并增强对深部有效信息的识别。     

VSP井控Q值提取和补偿方法在玛湖地区的应用

地层的吸收衰减作用是降低地震分辨率的一个主要因素,准确地提取地层的品质因子Q和进行稳定而有效的Q补偿是非常困难的。这里采用改进的谱比法技术系列从VSP下行波场资料中提取准确的Q值,利用井控约束建立三维Q场,最后使用稳定的反Q滤波对叠前地震数据进行处理,补偿后的地震剖面分辨率得到提高,地质现象更为清晰,取得了满意的效果。     

A simple empirical optical model for simulating light attenuation variability in a partially mixed estuary

Representation of the subsurface light field is a crucial component of pelagic ecosystem and water quality models. Modeling the light field in estuaries is a particularly complicated problem due to the significant influence of high concentrations of dissolved and particulate matter that are derived from both terrestrial and estuarine sources. The goal of this study was to develop a relatively simple but effective way to model light attenuation variability in a turbuid estuary (Chesapeake Bay, United States) in a coupled physical-biological model. We adopted a simple, nonspectral empirical approach. Surface water quality data (salinity was used as a proxy of chromophoric dissolved organic matter [CDOM]) and light measurements from the Chesapeake Bay Program were used to determine the absorption coefficients in a linear attenuation model using regression methods. This model predicts K_c (specific attenuation due to phytoplankton/chlorophylla [chla]), K_t (specific attenuation due to total suspended solids), and K_s (a function of specific attenuation coefficients of CDOM in relation to salinity). The Bay-wide fitted relation between the light attenuation coefficient and water quality concentrations gives generally good estimates of total light attenuation, K_d. The direct inclusion of salinity in the relationship has one disadvantage: it can yield negative values for K_d at high salinities. We developed two separate models for two different salinity regimes. This approach, in addition to solving the negative K_d problem, also accounts for some changes in specific light absorption by chla, seston (nonphytoplankton particulate matter), and CDOM that apparently occur in different salinity regimes in Chesapeake Bay. The resulting model predicts the statistical characteristics (i.e., the mean and variance) of K_d quite accurately in most regions of Chesapeake Bay. We also discuss in this paper the feasibility and caveats of using K_d converted from Secchi depth in the empirical method.     

精确的频率空间域黏声波有限差分数值模拟

在时间空间域,模拟吸收衰减效应时对计算机内存需求大,计算效率不高、非常难以进行模拟吸收衰减;频率空间域通过引入品质因子和复值速度,使用经验物理、数学公式进行数值模拟吸收衰减就容易多了。笔者使用十分节省计算机内存需求的嵌套剖分法,使用Kjartansson模型高效率地进行模拟吸收衰减。数值试验证实吸收衰减影响地震场的所有频率、对高频的影响最为明显,降低了地震记录的质量;频率空间域非常容易模拟吸收衰减效应,为黏声波全波形反演实际地震资料而奠定很好的基础。     

粘弹介质叠前四参数同步反演及应用

叠前地震资料中包含纵波速度、横波速度、密度和吸收衰减系数等弹性及粘弹性信息,其中吸收衰减属性对储层物性及流体性质尤为敏感。本文从粘弹介质精确Zoeppritz方程出发,基于介质分解理论通过公式推导及近似,建立了包含纵波速度、横波速度、密度和吸收衰减系数的纵波反射系数特征方程,利用贝叶斯反演框架,实现了叠前纵波速度、横波速度、密度、衰减四参数同步反演。模型与实际资料反演效果均表明了该方法的可靠性。该方法较好应用于胜利油田东部海上探区的油气识别,相比于常规弹性介质流体因子,四参数同步反演方法得到的吸收衰减系数能更准确地表征油气的分布。     

基于改进广义S变换二次时频谱反褶积在南海工区的应用

传统的时频域反褶积模型虽然吻合地震子波在粘弹性介质传播过程中的衰减特征,但受拟合函数和时频分析窗函数的影响,使得其算法缺乏稳定性和准确性。为了避免这一问题,推导出一种基于改进广义S变换二次时频谱反褶积方法。利用改进广义S变换的灵活性来获取非平稳地震记录时频谱,再对其傅里叶变换得到二次时频谱,从而以一种低通滤波的方式提取子波时频谱,实现二次时频谱反褶积。经理论模型论证和实际数据处理结果表明,利用二次时频谱提取子波具有较高的准确性,同时能够有效地分辨薄层,在不用考虑Q值的条件下直接恢复地震波被地层吸收所引起的衰减。     

矿井无线电波透视法在唐家会矿井61101工作面隐伏断层探测中的应用

选择310 kHz作为YDT175型无线电波透视仪的工作频率,采取恰当的抗干扰方法,对准格尔煤田唐家会矿井61101首采工作面隐伏断层进行了探测试验,使用无线电波透视CT软件对采集数据进行反演处理与显示。结果在工作面回风巷770~1 370 m段发现3处电磁波衰减带,解释为断层。经已有地质资料以及巷道实际揭露验证,这3处衰减带内的确存在3条正断层,说明选择适当的无线电波透视频率能够较可靠地探测工作面隐蔽地质异常体,无线电波透视法是保障矿井工作面安全高效生产的有效技术。      

声波速度-频移衰减联合层析成像检测技术

混凝土构件中存在的诸如松散、空洞、缝隙夹层等缺陷,不仅造成声波速度的变化,而且对声波具有较强的吸收衰减作用,利用声波速度CT和衰减CT联合检测技术是检测混凝土构件工程质量的有效方法。介绍了声波速度CT检测原理和SIRT算法、接收波信号频移与介质衰减吸收系数的关系,导出了适用于CT成像反演算法的介质吸收因数沿射线路径的积分与频移参数的关系表达式。对存在松散和空洞缺陷的两种混凝土构件模型的声波检测结果,分别进行了速度CT和频移衰减CT处理,处理结果表明,声波速度和频移衰减联合层析成像检测技术能够获得更加准确可靠的检测效果。     

PML吸收边界条件影响因素分析

影响完全匹配层方法吸收效果的主要因素有吸收层厚度和衰减系数,笔者通过地震波场数值模拟,讨论了吸收层厚度和衰减系数对吸收效果的影响。研究表明,在衰减系数一定时,吸收层厚度越大,边界反射越弱。吸收层的厚度一般在12～20道较为适当,在吸收层的厚度比较小时,随着衰减系数的增大,边界反射逐渐减弱甚至完全没有边界反射,但是若再进一步增大衰减系数则又会逐步出现边界反射。因此,在实际应用中应该注意衰减系数的选择,衰减系数一般在500～2 000之间,衰减系数较大反而影响其效果。     

石膏矿岩三轴压缩蠕变特性试验研究

石膏矿开采多采用房柱法,其蠕变特性对采空区稳定性有重要影响。以荆花石膏矿为背景,利用RC-2000微机控制岩石三轴蠕变试验机,结合具体工程情况,对荆花石膏矿岩进行围压分别为0、2.5、5.0、7.5 MPa的蠕变试验。分析了所得的蠕变试验数据,选取合适的模型对试验曲线进行拟合,利用等时应力-应变曲线簇法求得在不同围压下的长期强度。分析可知,荆花石膏矿蠕变包含衰减蠕变和等速蠕变2个阶段,轴向应力较小时只出现衰减蠕变,轴向应变增大到一定程度时将出现衰减蠕变和等速蠕变2个阶段。选择西原模型对试验曲线进行拟合结果表明,西原模型能较好地描述石膏矿的蠕变力学特性,拟合相关系数R均大于0.9;在不同围压情况下长期强度与蠕变强度的比值为0.89～0.95,即围压对长期强度的影响不大。研究结论能为石膏矿采空区的稳定性分析提供依据。     

基于Cerjan衰减函数的PML吸收边界条件

在Cerjan吸收边界和PML吸收边界的基础上提出了基于Cerjan衰减函数的PML吸收边界.通过两种吸收边界条件下地震波场模拟计算比较表明,后者具有吸收更干净且能够吸收各种角度的边界反射等优点,并且保留了前者操作简单的特点,计算时间少,适用于二维情形下的地震波数值模拟.