VSP直达波和反射波波动方程走时联合反演

地面资料全波形反演采用低波数回折波敏感核和高波数偏移等时线恢复地下模型的长波长和短波长分量.当回折波的穿透深度有限时,很容易陷入局部极值.波动方程反射波走时反演采用反射波的透射敏感核更新速度模型.当浅层速度存在较大误差时,仍无法得到满意的反演结果.VSP资料中直达波是一种透射波,穿透深度大,可用于井旁背景速度场建模.本文发展了针对VSP观测方式的波动方程走时联合反演(直达波和反射波)方法.采用全局优化参数反演法实现VSP上下行波和纵横波分离,构建了基于下行直达波和上行反射波走时残差的混合目标函数,推导了相应的伴随状态方程和梯度公式,给出了背景速度和反射系数分步反演流程.理论和实际VSP资料应用表明：直达波和反射波走时联合反演可以得到运动学特征精确的速度模型,为后续全波形反演提供可靠的初始模型;联合反演比单独直达波/反射波走时反演的精度高,比直达波和反射波走时级联反演的耗时少.     

基于井下摆天然地震数据测量首都圈近地表波速结构

收集了首都圈数字化地震遥测台网58个井下摆2003-2008年记录的102次M≥3.0地震的数据.通过鉴别直达波及对应地表反射波的波形,发现两者到时差与震中矩和方位角无关.基于斯涅尔定律,分析获得了这些台站上方厚约300 m浅地表土层P波和S波平均速度结构以及波速比.结果表明,首都圈区域近地表P波和S波平均速度分别约为...     

南阳淅川喀斯特地貌区地震记录特征

分析河南测震台网记录的南阳淅川喀斯特地貌地区地震波形特征,从初动方向、AS/AP振幅比、反射波PmP与Pg到时差、直达波Pg视速度,与河南省汝阳矿区工程爆破记录波形进行对比分析,发现二者波形特征较为相似,但喀斯特地貌地区地震仍具有典型地震特征,如:初动方向呈四象限分布,振幅比远大于3,反射波记录较弱,Pg波视速度较高。     

利用井下摆近震记录研究华北盆地沉积层速度结构

收集了2015—2018年首都圈地区M1.0以上地震的波形数据,选取近场井下地震计观测记录,通过拾取直达P、S波及相应地表反射波的到时并测量其到时差,获得了台站下方地壳浅部300 m的P波、S波平均速度,并分析了波速的水平分布特征,结果表明,华北盆地近地表P波平均速度约为1.98 km/s,S波平均速度约为0.46 km/s,平均波速比约4.3;利用不同速度模型对27个地震事件进行定位,结果显示:沉积层模型可有效改善华北盆地地震定位精度。     

双偶极源反相激励压制井中直达波的横波远探测方法研究

偶极横渡远探测测井仪器工作时,存在很强的井中直达信号干扰,严重影响了井外反射声波信号的测量.为解决这一问题,本文提出了一种双偶极源反相激励的声波远探测测井方法.与传统方法相比,这一方法采用两个具有相反相位的偶极声源,通过延时激励的方式,可以从数据采集环节压制直达信号,提高反射波的信噪比.理论模拟结果表明,双源反向延迟在不考虑井中偶极弯曲波的频散效应时,虽然直达波的信号大幅降低,但仍存在较强残余直达信号干扰;而考虑弯曲波的频散效应时,可以更好的压制因频散效应残余的直达波成分.对现场实测数据的处理分析表明,采用双偶极源反相激励的思路和方法,直达波信号的幅度可以被大幅度地压制,从而明显提升井外反射声波信号的信噪比.这一技术的可行,使得偶极横波远探测测井有了更广阔的应用空间.     

低渗砂泥岩地层的声波测井波形特征

用于低渗砂岩油气开发的压裂需要地层的纵横波时差参数;压裂形成的人工裂缝或砂泥岩中的自然裂缝是油气流入井中的主要通道.声波测井是测量地层的纵横波时差、探测连通裂缝的有效方法.本文给出了新设计的偶极子组合声波测井仪器在低渗砂泥岩地层所测量的波形.新仪器利用声波在井内传播的固有频率设计探头,利用探头阻抗随频率的变化曲线设计匹配电路,有效地提高了声发射功率,在井下采用16位A/D转换器提高了原始波形的采样精度.测量的波形比通常的声波测井波形所含的地层信息丰富.单极子长源距声波测井波形中除了通常的纵、横波和Stoneley波外,还发现了起始于纵波首波的反射波以及随深度改变其到达时间的后续波.通过与其它测井曲线综合对比发现:其反射波与井眼扩径有关,使测量的声波时差加大;后续波在显示地层特征的同时,与横波混叠在一起,使横波时差的提取变得困难.另外,在偶极子所测量的低频波形中也发现了明显的反映地层连通裂缝的反射波,该反射波可以用于指示低渗砂岩地层中的连通裂缝.     

数据域特征波反射走时反演

地震波的运动学信息(走时、斜率等)通常用于宏观速度建模.针对走时反演方法,一个基本问题是走时拾取或反射时差的估计.对于成像域反演方法,可以通过成像道集的剩余深度差近似计算反射波时差.在数据域中,反射地震观测数据是有限频带信号,如果不能准确地确定子波的起跳时间,难以精确地确定反射波的到达时间.另一方面,如果缺乏关于模型的先验信息,则很难精确测量自地下同一个反射界面的观测数据同相轴和模拟数据同相轴之间的时差.针对走时定义及时差测量问题,首先从叠前地震数据的稀疏表达出发,利用特征波场分解方法,提取反射子波并估计局部平面波的入射和出射射线参数.进一步,为了实现自动和稳定的走时拾取,用震相的包络极值对应的时间定义反射波的到达时,实现了立体数据中间的自动生成.理论上讲,利用包络极值定义的走时大于真实的反射波走时,除非观测信号具有无限带宽(即delta脉冲).然而,走时反演的目的是估计中-大尺度的背景速度结构,因此走时误差导致的速度误差仍然在可以接受的误差范围内.利用局部化传播算子及特征波聚焦成像条件将特征波数据直接投影到地下虚拟反射点,提出了一种新的反射时差估计方法.既避免了周期跳跃现象以及串层等可能性,又消除了振幅因素对时差测量的影响.最后,在上述工作基础之上,提出了一种基于特征波场分解的新型全自动反射走时反演方法(CWRTI).通过对泛函梯度的线性化近似,并用全变差正则化方法提取梯度的低波数部分,实现了背景速度迭代反演.在理论上,无需长偏移距观测数据或低频信息、对初始模型依赖性低且计算效率高,可以为后续的全波形反演提供可靠的初始速度模型.理论和实际资料的测试结果证明了本文方法的有效性.     

由剪切波VSPs分析方位各向异性

用四分量剪切波资料(两个正交的水平分量剪切振源和两个正交的水平分量接受器)来分析剪切波各向异性的主方向是可行的。为此要提出几个不同判据,大致可归类为:一是主分量和正交分量振幅的分析,二是两个主剪切波分量的相关性分析。这两类判据的各种方法用两组VSP资料进行了对比,关于这些实际资料,人们认识到了每种方法的优缺点.本文还强调了影响分析方法的主剪切波分量中使人感兴趣的特性. 文中还探索了确定各向异性程度的补充方法.这包括主剪切波分量的全波形反演和反射波场的振幅分析.一个包含直达波和反射波场的全波形反演方法和仅使用两个剪切波分量间走时差方法相比,前者将给出更明确的结果.     

地震转换波测深中二次反射波震相的识别和利用

二次反射波震相的识别和利用对于进一步发展地震转换波测深法有重要意义。本文利用合成地震图方法,分析研究了短周期远震三分量初始30秒记录中主要震相的运动学和动力学特征。文中集中分析了PPP和PPS型二次波震相的振幅、波形和到时差等特征,及其与震中距、界面两侧波速差、界面结构和介质吸收等因素的关系。讨论了综合利用PS波和二次波震相的到时差资料测定介质速度参数的方法,并介绍了应用实例。     

用单台四震相法讨论唐山大震的波速异常

本文提出一个用单台相对时间测定地震波速度比的简单方法--四震相法,它是利用地方震记录上经常出现的莫霍界面反射波与直达波到时差求得的。 利用该方法测定了1976年7月28日唐山7.8级大震前后的波速比,发现震前经历了波速低值-恢复和高值-二次下降三个阶段;根据波速变化的时、空特征,结合地质背景与地震活动,对唐山大震的孕育过程作了初步探讨。     

基于重构激发信号的电磁式可控震源相关检测参考信号方法研究

针对电磁式可控震源地震数据的相关检测,研究发现,在地下结构复杂、基板-大地耦合不佳时,常规方法——基于震源控制信号或基板附近信号作为参考信号检测得到的地震记录中,存在子波到时误差和虚假多次波问题.本文分析了上述问题的理论原因,并提出基于重构激发信号的相关检测参考信号方法(Correlation Detection Reference Signal Based on the Reconstructed Excitation Signal,CDRSBRES).首先,利用直达波与其他地震波到时不一致的特点,从震源基板附近信号中分离、提取直达波.然后,利用直达波重构震源激发信号并作为参考信号对地震数据进行相关检测.最后,应用谱白化技术提高检测结果质量.数值模拟研究表明,重构激发信号与理想激发信号的相关系数为0.9869,达到高度线性相关,CDRSBRES方法检测的地震记录在子波到时和波形特征上均与模型相符.随后,在某金属矿区开展了可控震源对比实验.与液压式可控震源MiniVib T15000检测结果相比,电磁式可控震源PHVS 500的检测结果中:基于震源控制信号的检测结果存在子波到时误差约0.012s,对应垂向精度误差约11.16m;基于基板附近信号的检测结果部分区域出现虚假多次波,信噪比降低;而CDRSBRES方法的检测结果子波到时误差约0.001s,对应垂向精度误差约0.93m,波形特征一致,相同区域无虚假多次波.综上,本方法适用于电磁式可控震源地震数据的高精度检测,尤其对于地下结构复杂区域的高分辨率地震勘探具有重要意义.     

抛物线Radon变换方法在压制地震多次波中的应用

多次波的存在会降低地震资料的信噪比,影响地震资料处理效果和后续的地质解释精度,压制多次波干扰是地震资料处理中的一个重要环节。利用有限差分方法正演模拟几个典型地质模型的地震波场,之后进行动校正,再通过抛物线Radon变换方法把t-x域一次反射波和多次波变换到τ-q域,由于存在速度的差异,Radon域记录中的一次反射波和多次波的能量互相分开,在Radon域对多次波的能量切除,保留反射波的有效信息,达到压制多次波的效果,提高资料的信噪比。通过对实际地震数据进行抛物线Radon变换结果也进一步验证了该方法在压制多次波中的应用效果。      

Seismogram Analysis and Fitting of Three Earthquakes,West Papua,Recorded at Stations ENH and KMI,China

The S wave velocity structure of the earth below Eastern Southeast Asia has been investigated by analyzing the seismogram from surface wave to multiple depth waves in the time domain and three Cartesian components simultaneously. The wave passes across the front area of subduction zone between the Philippine plate and the Asian plate. The main data are waveform comparisons, instead of the arrival times. The synthetic seismogram is calculated using the GEMINI method. The synthetic seismogram constructed by PREMAN global earth model deviates greatly from the measured one. To solve this problem, corrections are needed for the β speed structure. Corrections cover the gradient change of βh, which turns from negative to positive in upper mantle layers as in the PREMAN, change of earth crust depth and change of zero order coefficients of β velocity function in all earth mantle layers. So, the fitting is obtained, as well as the arrival time or the waveform of Love and Rayleigh surface waves, the S wave and the repetitive depth waves ScS2 and ScS3. This result reveals that the Southeast Asia, being stretched due to tectonic release, has a mantle in some parts with negative anomaly of S wave velocity and vertical anisotropy in all earth mantle layers.     

一种利用多次波求取反射系数的新技术

传统地震资料处理将多次波视为干扰波进行压制,而多次波是有效波在地层中来回传播的反馈,因此它携带了地层反射系数信息。本文从多次波成因出发,推导出反射系数公式(反射系数等于一阶多次波与一次反射波的反褶积)。理论模型实验证明了该方法的正确性。对实际海洋单道地震资料进行处理,求取的反射系数与有效波基本吻合,但由于资料信噪比、子波及反褶积算法等局限性,该技术有待进一步研究。      

利用GPS网观测反射海啸波引发的电离层扰动

震中产生的海啸波传播到海岸或者遇到水下障碍时会发生反射,从而形成反射海啸波.本文利用稠密的日本GEONET网,首次在电离层扰动图中观测到2011年3月11日Tohoku地震引发的反射海啸波信号.观测到的电离层扰动与海平面的反射海啸波具有相似的波形、水平速度、方向、周期以及到达时间等传播特征,表明观测的电离层扰动为反射海啸波所引起,本文的观测结果表明反射海啸产生的大气内重力波也能向上传播到电离层与等离子体作用.     

柱状多层准弹性介质中声压波形的数值计算与分析——声法测井理论研究（Ⅱ）

为逼近油井实际情况,本文处理圆柱状（任意）多层介质中弹性波的传播问题。采用与文[1]相同的物理模型和二维FFT算法,给出了任意层数柱状准弹性介质中全波声压波形的计算方法和程序。 对多种参数进行了声压波形的数值计算,考察了串槽对全波波形的影响,着重分析了两个胶结面串槽引起初至波的变化。结果表明,串槽导致套管滑行纵波幅度明显降低,固、流界面的反射波是影响串槽时初至波特征的一个重要机制。     

近震震相识别与三要素计算程序

台站地震观测中,有时会记录到在同一个近震中多个不确定震相与清楚震相并存的波形,这就需要在多个不确定近震震相中分辨出准确的震相.与《中国地区深度0.0 km近震走时表》中的理论震相到时差进行比较,两者到时差相似,说明假设的震相定位准确.     

High‐resolution Radon transforms for improved dipole acoustic imaging

Imaging using dipole acoustic logging reflections has become a research topic of increasing interest in recent years. Extracting reflections from the whole waveform is both important and extremely difficult because the reflections are obscured by large‐amplitude direct waves. A method of wavefield separation based on high‐resolution Radon transforms has been applied to separate the reflected waves. First, an analysis of the common offset gathers shows that the linear Radon transform can be used to separate the direct and reflected wave fields. However, traditional linear Radon transforms cannot focus the wave event using the least squares method. An improved high‐resolution linear Radon transform is achieved using the principles of maximum entropy and Bayesian methods based on previous studies. The separation method is tested using synthetic data for hard and soft formations, a void model, and a fault model. The high‐resolution Radon transform method is used to process a field dataset and exhibits improved results compared with those of the standard method.