VTI介质中井间地震三分量数据的波场特征

用波动方程的有限差分数值解法,模拟了井间地震观测到的VTI介质中传播的波场,合成井间地震共炮点的三分量记录,对比识别了野外实际井间地震三分量观测记录上的快纵波、慢纵波、快横波和慢横波,分析了各类波的传播速度和偏振特性,为井间地震数据的波场分离、不同类型波场的成像以及纵横波和快慢波的联合解释提供依据。      

碳酸盐岩喀斯特溶洞和裂缝系统的地震模拟与预测

提出了有助于确定碳酸盐岩裂缝带和喀斯特溶洞系统空间分布的地震正演模拟和预测方法。地震正演方法包含两个关键步骤，一是利用弹性波动方程计算含缝洞介质的有效弹性参数，另一步骤是根据有效弹性参数构成的等效地质模型，用单程声学波动方程进行波场延拓。数值模拟和实际地震数据的例子说明，将地震正演剖面与地震偏移剖面相结合进行对比分析有可能识别和预测碳酸盐岩地层中的缝洞发育带。     

基于L—BFGS算法的全波形反演Q值方法研究

估计地层品质因子Q对描述地下构造分布和油气预测都有着重要的意义。考虑到地震波在介质中传播时的黏滞吸收作用,笔者选择2D黏滞性声波方程全波形反演,将观测波场与正演模拟计算得到的波场构建一个目标函数,引入L--BFGS算法反演出地层品质因子。将该方法应用于异常体模型和Marmousi模型测试,结果均表明反演的模型与理论模型的相对误差较小,计算精度高,反演效果好。     

复杂地质构造波动方程数值模拟

利用全声波方程进行地震波场的数值模拟，虽然可以计算全声波波场值，但是也常常会出现层间多次波，给资料解释造成一定的困难。作者在本文中根据无反射声波方程，采用有限差分数值解法，实现了自激自收时间剖面的制作，避免了层间多次波的产生。本方法不但允许速度有纵向变化，而且允许速度有横向变化，这使得模拟复杂地质构造的地震响应成为可能。实际计算结果表明，该方法是一种行之有效的自激自收时间剖面的计算机数值模拟方法。     

正交各向异性介质中地震记录的有限差分数值模拟

本文首先介绍了正交各向异性介质弹性波动方程的建立过程,然后讨论了高阶有限差分算法的实现原理、算法的稳定性和收敛性以及吸收边界条件的选取,并对正交各向异性介质作了正演模拟。通过波场快照、共炮点地震记录和ＶＳＰ模拟记录等正演分析,结果表明该算法在模拟各向异性介质中弹性波的传播是有效的     

隐伏活断层地震勘探正演模拟方法

浅层高分辨率地震勘探是城市活断层探测手段中最有效、最可靠的方法之一,但是由于隐伏活断层勘探时存在着勘探深度浅、地层的属性差异小以及环境噪声大等因素,导致地震勘探数据信噪比低、反射信号弱等问题,严重影响地震数据的采集、处理和解释。采用一阶应力-速度方程的高阶交错网格有限差分方法, 结合完全匹配层(PML)的边界处理方法和通量校正(FCT)法消除频散的技术手段,对活断层模型地震勘探进行正演模拟,清晰直观地表现了断层处的细微差别,有助于地震勘探中对信号的分析与理解。结果表明,这些处理手段结合波动方程有限差分算法,能够有效实现薄层、弱反射的隐伏活断层模型的波场正演模拟,可有效识别隐伏活断层的断层倾角、断距、规模、跨越范围、断层深度以及断裂带影响范围,为分析这些参数对地震记录的影响提供有力帮助,同时结合实测地震数据的处理、解释,为防灾减灾提供具体有力的判据。     

井间地震串联滤波波场分离方法

本文根据井间地震波场响应以及多种波场分离方法的性能，采用基于Ｋ－Ｌ变换的特征向量滤波与中值滤波相结合的串联滤波方法分离井间地震观测到的上、下行反射波。数值计算结果表明：在波场分离过程中，由于同时综合考虑了地震波能量主分量分布以及反射波同相轴时差两个参数，使得分离效果明显、处理更为简便，具有滤波特征矢量的选取条件更为宽松、无需精确确定拉平轴的时间等特点。     

频率域单程方程三维叠前正演中的波场替换

利用定位原理进行三维叠前正演,仅靠单程声波方程的延拓即可形成复杂地质条件下的正演记录,运算效率高无多次反射出现。但速度模型中对于过大或过小的速度常使波场在延拓时有频率和波数成分的损失,这种损失引起波场畸变并严重影响正演记录的质量。本文采用波场替换技术,在每次延拓时用零相位子波形成一个同时保留了原波场的动力学特征与空间位置信息的新波场,然后用新波场取代原畸变波场并参与正演记录合成。在频率域单程方程三维叠前正演中特别适合做波场替换,因为震源脉冲与接收响应(均可视为点脉冲)的延拓波场在形态上相似,而且在延拓波场中每道记录之振幅包络只有一个极值点。理论试算结果表明,采用波场替换技术后最终正演记录质量比替换前有了很大改善。      

The physical Properties of marine sediments as inferred from Wavelet Correlation Analysis

Seismic waves traveling in the water/sediment or sub-bottom sediment interface have been the subject of considerable interest in underwater acoustics in recent years. Some progress has been made in understanding the propagation and attenuation characteristics of interface waves in different geological environments. However, the generating mechanisms are poorly understood. In particular, what is the acoustic-seismic energy conversion process? As seismic waves involve both time and space parameters it should be able to relate directly the propagation characteristics of the ocean bottom interface waves to the shear properties of the sediments over the propagation area. To address these problems we have applied the wavelet correlation method (WCR) to examine the variations of bottom characteristics and their role in coupling waterborne sound into the sea bottom. To confirm the validity of the developed modeling technique, we applied the wavelet correlation analysis for synthetic seismograms and field data. In this discussion paper we present images of the first and second shear modes and the interface wave component as a function of arrival time and frequency. We also discuss the possibility of inverting phase and group velocity information directly from the wavelet cross-correlation function and propose the way of using the WCR method to predict physical dynamic parameters of marine sediments.     

起伏地表条件下频率-空间域声波介质正演模拟

频率-空间域正演模拟是频率域及Laplace-Fourier域全波形反演的基础,起伏地表条件下波形反演算法的关键是正演算法中考虑起伏地表的影响。基于带PML吸收边界的声波波动方程,在已有最优9点有限差分正演算法的基础上构建了起伏地表条件下频率-空间域正演算法。通过应用变网格技术,进一步提高算法的计算效率、降低内存开销,使得大规模起伏地表模型的频率域正反演问题成为可能。理论分析及数值测试表明：通过对近地表区域进行局部网格加密,可有效地压制由于矩形网格离散引起的角点散射;结合变网格技术可较易获得5倍以上计算效率的提高及内存占用的降低,且随着模型尺度的增加及地表起伏高程差的减小,倍数将显著增加;在细网格与粗网格交界处产生的虚假反射振幅幅值控制在原始波场的2%以内,满足地震波场正反演的需求。     

基于时频域极化滤波的勒夫型槽波提取

矿井槽波地震勘探数据中,含有多种类型地震波,包括线性极化的纵波、横波、勒夫型槽波和椭圆极化的瑞利型槽波。由于槽波频散现象严重,不同类型槽波互相重叠,在地震记录上难以区分,合理地进行波场分离是槽波数据处理的重要环节。根据不同类型槽波振动极化特征,提出基于S变换的时频域自适应协方差矩阵极化滤波方法;在时频域中,针对槽波水平双分量信号建立自适应协方差矩阵;利用矩阵对应特征值和特征向量,计算椭圆率和方位角参数来描述槽波极化振动特征;依据极化参数建立极化滤波函数,对槽波地震信号进行波场分离。经过理论合成信号和实际数据测试表明,该方法可以有效地从槽波地震记录中提取出勒夫型槽波,避免其它类型地震波在槽波数据处理过程中产生的干扰,为槽波地震勘探数据处理提供新的技术手段。      

Pore Structure Parameters Influence on Various Types of Seismic Wave Propagation

For the case of seismic waves in a more complex architecture porous medium wave field occurs slightly changed with changes in the structure, several parameters characteristics of the structure of the media which influence on various types of seismic wave propagation were studied. Firstly, the article establishes the isotropic elastic porous medium model, derive the corresponding elastic wave equation, and uses high-order staggered-grid finite difference method for forward modeling, the article also analyze the pore structure parameters such as porosity, viscosity and penetration influence on the wave field characteristics were also analyzed. At the same time, the study analyze the influence of porosity, permeability and viscosity on phase velocity and attenuation coefficient was analyzed in the stady. The results showed that the influence on attenuation coefficient was more sensitive than that on phase velocity. This study helps to deepen the understanding of seismic wave propagation in the practical system of complex medium.     

井-震标定参数分析及薄层标定——以塔里木盆地哈得四油田为例

新疆塔里木盆地哈得四（HD4）油田的主要储层东河砂岩属于薄储层,其厚度小于1/4地震波长,根据地震数据难以分辨储层的顶界和底界。为了利用声波速度对薄储层进行有效的井-震标定,从井-震标定的原理出发,以哈得四油田的井-震标定为例,分析了标定过程中子波的主频、类型和相位及声波速度对合成地震道的影响,同时分析了声波速度与叠加速度转换的层速度之间的差别。提出以参考层为标准,并对声波速度进行微调的薄储层的标定方法。参考层在研究区是一套沉积环境相对稳定、厚度较大的地层,它对应于地震剖面上的一个振幅较强、反射轴连续并易于追踪的反射界面。利用上述方法,以哈得四油田二叠系火成岩及石炭系双峰灰岩为参考层,选取与研究区地震数据吻合性最好的子波,合理地调整声波速度,对哈得四油田的主要储层东河砂岩进行井-震标定,获得了较为理想的效果。     

微屈多次波正演模拟及其在中原油田深层地震资料解释中的应用

对微屈多次波的压制或利用是地震资料处理、解释中的一个难题。正演模拟是压制或利用微屈多次波的基础。笔者利用层状介质非线性模型理论,发展了一种正演模拟微屈多次波的方法。利用这一方法在中原油田深层地震资料解释中作了初步应用,取得了一些有用的成果。该方法也可以在地震子波分析处理和提高地震资料分辨率中发挥作用。     

RVSP弹性波数值模拟及传播特征分析

基于纵波、横波解耦的弹性波高阶有限差分方程和PML吸收边界条件,实现了RVSP观测统中弹性波数值模拟。采用完全弹性波波动方程进行数值模拟,可以得到纵波和横波的混合波场,且波场丰富,符合实际地震波的传播规律。该正演模拟方法纵波、横波自然解耦,产生全波场、纯纵波和纯横波模拟记录。通过对层状介质模型、凹陷模型,以及实际复杂介质模型的RVSP弹性波进行数值模拟,得到各模型不同分量下全波、纯纵波和纯横波的波场,并对弹性波传播特征进行了分析,为下一步的RVSP地震资料处理和解释工作奠定了理论基础。     

陆域冻土区天然气水合物多波地震数值模拟研究

多波地震勘探技术能够同时获得纵波和转换波资料,与常规的纵波勘探相比,能够提供更多的地下介质信息。且转换波对于埋深较浅的小断层、小幅度构造有更高的分辨率,充分利用多分量地震资料可以有效的提高地震勘探的精度。本文将多波地震技术引入到陆域冻土区天然气水合物勘探中,对陆域冻土区水合物进行多波地震数值模拟研究。采用弹性波有限差分方法进行多分量正演模拟,利用仿射坐标转换法将原始的多分量地震数据进行纵横波叠前分离,并通过多波高斯束偏移方法分别对波场分离后的PP波和转换PS波进行叠前深度偏移成像。根据我国祁连山冻土区水合物实际地震地质资料,建立逼近真实地质情况的天然气水合物数值模型。对上述水合物模型进行多波地震数值试算表明,多波地震勘探技术是一种有效的陆域冻土区水合物探测方法,充分利用多波地震资料有利于查明陆域冻土区水合物精细的地质构造,取得更好的勘探效果。     

煤层长波长地震各向异性的多尺度效应初探

在勘探地震频带范围内,我国陆相沉积的含煤地层均是典型的薄互层。含煤地层中各向同性薄层叠置,在不同地震波长尺度下呈现长波长地震各向异性特征,地震勘探中一般做横向各向同性(Transverse Isotropy with a Vertical Axis of Symmetry,VTI)等效或均匀各向同性(Isotropy,ISO)等效简化处理。但是针对不同弹性性质的地层,长波长等效理论的适用条件不同。以淮南煤田的含煤地层为例,利用钻孔声波和密度测井曲线建立二维水平层状薄互层模型,分析含煤地层的长波长地震各向异性的多尺度效应。通过不同平均长度均化测井曲线,重点分析了2种等效建模方法在不同平均长度下所建立的等效模型弹性参数的差异及其各向异性特征;最后通过不同等效模型弹性波场的数值模拟分析不同等效模型的适用性。结果表明：随着平均长度增加,等效模型的速度、密度和各向异性参数的单点数据异常减弱;ISO等效P波速度大于VTI等效;存在某个临界窗长(本次淮南含煤地层为λmin/L≈3)使等效模型的层状各向异性开始减弱;当平均长度与地层厚度比(L/d)和最小主波长与平均长度比(λmin/L)都满足长波长假...     

隧道地震预报波场的有限元数值模拟

在勘探地球物理领域中,能快速、有效地数值模拟2D和3D的地震全波场,包括同时模拟P波、S波、面波多分量波场特征的软件并不是很多;但在结构力学领域中,已有多种成熟的多波多分量有限元数值模拟大型商用软件用于求解弹性本构方程,如ANSYS,PLAXIS等。从方程结构来看,弹性本构方程与完全弹性波动方程相比,只多一项对时间的一阶微分项--阻尼项。因此,调整合理的介质参数--Rayleigh系数,令阻尼项近似为0,弹性本构方程就蜕化为完全弹性波动方程。隧道地震波场是在岩体中传播,具有弹性参数较好、无常规地震勘探中覆盖层等低速带干扰等的优点,采用ANSYS软件对隧道地震波场进行数值模拟,研究了频散、阻尼与吸收边界等数值模拟的相关技术。针对介质吸收,比较了数值模拟中有无阻尼的时间记录和波场快照,对隧道地震预报来说,将阻尼系数设定为0是一种合理的假设;比较了实例中不同网格长度与频散的关系,当网格长度小于波长的1/π倍时,才能消除频散;通过由波方程的推导,引入了黏弹性边界条件,通过实例计算证明它可以有效地吸收边界反射;最后对隧道地震预报进行了实例计算,算例表明采用ANSYS软件可以有效地模拟隧道复杂地质条件下全波场的激发传播过程。     

叠前面波干扰压制方法的研究与应用

结合大庆油田某工区面波能量的时间和空间的分布特点 ,分析归纳了面波的 3种主要类型。在重点考虑有效信号特征的基础上 ,充分利用计算机技术处理的交互功能 ,采用了视速度变换、奇异值分解、自适应振幅均衡等方法 ,研制开发了有针对性的处理软件模块。通过数据处理 ,获得了较好的实际应用效果。     

三维定位原理与三维反射波场模拟

在三维正演模拟定位原理基础上 ,以单程声波方程作为波场外推手段 ,实现三维叠前反射波场模拟 ,完全克服了全波方程模拟的 3个问题。在波场外推中 ,使用波动方程的混合解法 ,即以波动方程解析解 (相位移法 )为主 ,在介质速度横向变化的地方 ,用数值解 (45°有限差分 )作补充 ,使得整个算法精确、快速 ,既能处理复杂构造 ,又能适应速度的任意变化。