地质灾害井间地震层析成像研究

地质灾害体如岩溶、陷落柱、软弱层等的井间地震层析成像属于复杂模型或大扰动异常体的非线性成像，该文首次将小波多尺度思想纺入到蟛间层析成像，建立了小波多尺度井间地震层析成像方法，很好地解决了非线性成像的难题，大大地提高了图像的质量和分辨率，数值模型试验和实际工程应用证实了该方法的实用性和良好效果。     

基于神经网络的井间地震数据外推及多尺度反演

多尺度地震资料联合反演将地面地震、井间地震和VSP等资料有机结合在一起,充分利用了不同地震资料的优点,达到了提高反演分辨率的目的。但受观测系统的限制,井间地震获得的只是一段二维剖面的信息,而地面地震是地下三维数据体的综合响应,因此无法对整个工区进行联合反演。针对这一问题,基于地层对地震波吸收的非线性系统理论,提出了利用神经网络建立地面地震数据和井间地震资料映射关系的方法。由于神经网络具有层状结构且输入、输出之间的映射关系是非线性的,从而建立地面地震数据与已有的井间地震数据之间的非线性理论模型,再将此映射关系应用到整个工区,得到高分辨率的井间地震。然后利用模型测试研究了该方法的可行性和鲁棒性。最后,将该方法应用到实际地震资料中,所得的多尺度反演结果分辨率明显提高,证明了该方法的可靠性及适应性。     

行运算和二维数字滤波技术在钻孔电磁波层析成像中的应用

本文给出一种适用于现场实时处理的钻孔电磁波层析成像方法。该方法的特点是：（1）利用行运算（Row-Ation）技术，使得层析处理在仅有640K容量的DOS环境下也能运行自如；（2）反演过程中，采用直方图增强技术对灰度图进行后处理，提高信噪比和分辨率，改善了图像的质量。所设计的层析处理软件包在模型反演和野外实际资料处理中得到了比较满意的结果。     

初至波地震层析成像中自动生成初始速度模型的方法研究

初至波地震层析成像需要给定初始速度模型,给定的初始速度模型很大程度上影响层析反演的质量、反演是否收敛和收敛速度的快慢。使用层析成像反演近地表速度场时,这里提出了一种利用大炮初至时间自动生成初始速度模型的方法。假定大炮初至是由直达波和折射波构成的,然后用折射波法直接求取初始速度模型,该方法生成的初始速度模型可直接由程序自动实现,无需人为干扰。将该方法应用在理论模型和实际资料中,由此产生的初始速度模型采用层析成像技术进行迭代反演,结果表明,该方法建立的初始模型加快了反演收敛速度,反演结果和真实速度模型基本一致。     

高分辨率过井地震层析成像的级联算法及其应用

将过井地震层析成像的级连算法应用到垦71区井间地震资料处理中,得到了高分辨率、精确的井间纵波速度结构。首先根据初至出射角,旋转合成得到清晰的纵波波场,再精确拾取初至到时。初始速度模型是参考测井资料的分层模型,第一级反演算法为分辨率较低但稳定的BPT反演算法,为第二级高分辨率反演算法——阻尼LSQR迭代反演算法提供模型。层析结果显示出清晰的泥、砂互层,与测井参数构造解释对比,高、低速带与砂/泥岩层基本吻合,最高能分辨1/4地震波波长的薄层。研究证明级连算法能很好地兼顾高分辨率和高精度,大大提高了井间地震走时层析成像的质量,可以广泛地应用于油田的勘探和检测。     

行运算和二维数字滤波技术在钻孔电磁波层析成像中的应用

本文给出一种适用于现场实时处理的钻孔电磁波层析成像方法。该方法的特点是:(1)利用行运算(Row-Ation)技术,使得层析处理在仅有640K容量的DOS环境下也能运行自如；(2)反演过程中,采用直方图增强技术对灰度图进行后处理,提高信噪比和分辨率,改善了图像的质量。所设计的层析处理软件包在模型反演和野外实际资料处理中得到了比较满意的结果。     

地震层析成像方法综述

地震层析成像作为一种有效还原地下介质速度模型的方法,为全波形反演提供了可靠的初始速度模型,从原始的射线层析到相移旅行时层析和瞬时旅行时层析,实现了地震波传播的有限频特性;从声波方程到弹性波方程,从各向同性介质到VTI,TTI介质,实现了对真实地下介质情况的模拟。减缓层析反演的病态性也一直是研究热点,常用的方法有正则化,用高斯束层析的敏感核代替传统的射线层析敏感核等。此外,为了避免使成像结果的精度依赖于共成像道集上反射位的真实深度,角度域双差分反射层析可以稳定有效地收敛到精确的偏移速度模型。如今,层析成像逐步向各向异性介质过渡,使用的数据从VSP到WVSP,从单一波形到多种波形联合反演发展,然而,分辨率和计算效率的相关问题仍然需要得到关注。     

地震层析成像在工程勘测中的应用

目前,地震层析成像在许多工程勘测和矿产勘探部门开始试用,迫切需要有这方面的指南性的文章。本文综合介绍地震层析成象的原理、数据采集技术、图象重建的理论和方法,并通过一个成功的应用实例说明方法的应用效果。作为一种新的物探方法,地震层析成象的应用仍然存在许多问题,如非线性图像重建,文章对存在问题及对策作了详细讨论。     

井间地震时频域联合速度和衰减系数同步层析反演

井间地震资料中蕴含丰富的地下储层岩性和物性信息,利用井间地震直达波初至信息,通过层析反演可以得到两井之间的速度剖面。通过对井间地震直达波振幅衰减信息的处理,可以实现井间的吸收衰减层析成像。基于井间地震直达波射线路径的一致性,提出了井间地震时域直达波走时层析反演和频域质心频率衰减层析同步反演方法,增加了约束条件,增强了抗干扰能力。对模型和实际资料的处理结果表明,速度和吸收衰减同步反演方法,提高了速度层析反演精度,得到了对油气更为敏感的衰减属性,增强了井间地震在储层描述和油气预测中的应用能力。     

二维地层结构和速度的走时反演

介绍了在倾斜均匀各向同性层状介质情况下，根据地震反射走时反演二维地层结构和地层一地震射线层析成像方法－走时反演。正演模型射线追踪是根据Ｆｅｒｍａｔ原理实现的，即求解满足该原理的非线性方程组得到射线与界面的交点，进而计算相应的走时。反演是先假设一初始模型，用最优化方法使射线追踪走时的残差极小。最后计算了分辨矩阵和信息密度矩阵，以评价反演结果。对有噪情形也进行了反演。     

局部异常体井间地震走时层析成像研究

通过数值模拟试验 ,验证了利用井间地震走时层析成像方法技术可以分辨线性尺度为1个像元宽度的目标 ;讨论了表层低速带对基岩中异常体地震走时层析成像分辨率的影响 ;给出了高分辨率探测局部异常体井间地震走时层析成像方法技术 ,即最佳的观测系统、有效的数据采集技术、精细的数据预处理和优化的正反演算法。通过实际工程应用表明 ,该方法技术具有良好的效果     

Bayesian analysis of data and model uncertainty in 3D seismic travel-time tomography

We present a probabilistic analysis of seismic travel-time equations using the Bayesian Method. The assessment of models and data is crucial in 3D seismic travel-time tomography, and a method quantitatively assess the quality of both the data and the model is necessary in order to attain the most realistic results. The Bayesian method that we propose here is more effective than the frequentist approach, both in analysis time and uncertainty minimization, when processing large sets of tomographic data.     

Imaging granitic plutons along the IBERSEIS profile

The parameters used for the acquisition of the IBERSEIS deep seismic reflection profile in the SW Iberian Peninsula provide seismic images of the deep crust as well as a high resolution section of the shallow subsurface. A very dense array of sources and receivers allowed high resolution tomographic studies in zones of special interest (granitic plutons). The three dimensional tomographic inversion produced velocity models along a 500 m wide and 1000 m deep strip along the IBERSEIS transect in the areas of La Bazana, La Dehesilla, Feria and Villafranca. In these high resolution velocity models (sampled by 50 × 50 × 50 m cells), high velocity anomalies indicate the geology and extension of the granitic plutons at depth. This directly correlates with the surface outcrops. Moreover, tomographic models provided valuable information for the geometry and characterization of fractured and fresh domains in a rock volume. Furthermore, a piggy back seismic acquisition experiment using additional seismic instrumentation from the University of Paris Sud (40-channel DMT) provided perpendicular, offline recordings of the Vibroseis sources. This additional recording system was deployed perpendicularly to the main IBERSEIS seismic reflection line and provided additional 3D control.     

基于三参数小波变换的地震瞬时属性计算方法及应用

为提高地震瞬时属性的计算精度,针对薄层反射地震信号含有快速变化的振幅和频率分量的特点,研究了新的分析小波即三参数小波,基于三参数小波变换,提出了在相空间计算地震瞬时属性的方法。三参数小波有三个可调参数,对信号做小波分析时有很高的自由度,能够很好地匹配地震子波或给定的有效信号,三参数小波与BMSW小波或其他小波相比,具有更好的时域局部化性质。实际地震资料的应用效果表明,三参数小波变换地震瞬时属性比Hilbert变换瞬时属性有更高的信噪比和分辨率,基于三参数小波变换的地震瞬时属性分析方法是识别薄层砂体的有效手段。     

Advanced techniques in site characterization and mining hazard detection for the underground coal industry

Today's highly productive coal mining systems represent large capital investments. Careful geotechnical planning and design are essential to protect these systems and to help ensure their overall success. Too often, however, the ability of the mine operator to adequately characterize the geotechnical environment and keep up with changing geologic conditions lags the advance rate of the mining equipment. Seismic tomographic imaging, based on the same principles as medical Computer-Aided-Tomography (CAT) Scans, offers the ability to identify changing geologic conditions, loading patterns, and the location of nearby abandoned mine workings. Although seismic tomography has been used for many years in the oil industry, until recently its practicality in the mining industry has been limited because the processes involved interfered with mining productivity and were labor-intensive in terms of data collection and interpretation. New advancements in signal processing have greatly enhanced the speed, resolution, and range of applications of tomographic imaging in underground coal mine settings.Many tomography applications in the mining industry use seismic velocity and/or attenuation tomography within a volume enclosed by the seismic source and receiver array. Although results obtained using this geometry work well in many situations, recent developments in reflection tomography show promise in eliminating the requirement that the target volume be surrounded by sources/receivers. For example, in-seam seismic reflection tomography may now be used to image structures and/or old workings from one general location in the mine (e.g., face areas of mains and panel developments) well ahead of planned developments—largely eliminating the need to probe-hole drill on regular intervals. These new developments have greatly expanded the ability of the mine operator to cost-effectively characterize previously inaccessible areas of the property.This paper gives an overview of the theories and processes involved in seismic tomography applicable to coal mine settings. Recent examples are presented of tomographic imaging applied to a variety of coal mine ground control problems and old works detection in the United States and Europe. The applicability of both seismic refraction and seismic reflection tomography is discussed.     

井间地震层析成像分辨率研究

通过大量数值模型试验,并根据射线密度、射线正交性和点扩散函数,对井间地震层析成像的分辨率问题进行了研究。结果表明,井间地震层析成像的分辨率在空间上是可能性变的,垂直方向的分辨率好于水平方向,而且高速异常体和低速异常体的图像形态和分辨率是非一致的。高速异常体波形CT的图像水平方向最小分辨率距离为1/2波长,垂直分辨率最小分辨率距离为3/10波长;而低速异常体的波形CT图像的水平方向的最小分辨率约为2/5波长,垂向最小分辨率约1/5个波长;走时CT的图像水平方向最小分辨率为3个像元,垂直方向的最小分辨率距离为2个像元;当井深与井间距之比为2时,图像分辨率最高。     

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。     

复杂断层构造电磁波衰减系数层析成像模拟研究

传统矿井电磁波透视层析成像技术只考虑电磁波的传播距离而忽视传播的方向性,造成探测复杂构造时的层析成像分辨率较低。依据电磁波在煤岩介质中的传播规律推导出了与入射角有关的新振幅衰减常数。引用新振幅衰减常数并基于代数重建算法建立了层析成像数学模型,编制了程序软件。利用新振幅衰减常数层析成像算法分别对平行和交叉断层进行数值模拟。通过与传统衰减常数层析成像的效果进行对比,结果表明:改进后的新振幅衰减常数层析成像效果更好,对断层的位置、走向、延展长度等情况反映清晰准确;在介质背景衰减场不易确定的情况下,绝对衰减层析成像方式优于相对衰减层析成像方式;平行关系的断层构造分辨率要高于交叉关系的断层构造。通过在某采煤工作面的电磁波层析成像中成功圈定了一组隐伏的平行断层构造实例,说明采用新衰减常数的层析成像技术效果提高明显。     

蓝色滤波及其应用

反褶积是通过压缩地震子波以提高地震数据纵向（时间）分辨率的过程。地震数据可以用褶积模型来表示,即地层反射脉冲与地震子波的褶积。而地震脉冲（反射系数）包含了石油勘探和地震研究中必不可少的有关大地地球物理性质的信息,因此,从地震数据中得到反射系数就变得非常有意义。蓝色滤波通过对反射系数有色成分的模拟,得到与反射系数有色成分有关的蓝色滤波算子。然后对经反褶积处理后的地震数据进行褶积运算,就能获得比常规反褶积方法好得多的结果。通过对合成地震记录和实际地震数据的试验,证明了本方法在高分辨率处理方面具有较好的效果。