含衰减的零偏移距VSP正演模拟及Q值的提取

VSP资料的特点是信噪比高,分辨率高,勘探范围小;三维地震资料勘探范围大,信噪比分辨率却低于VSP资料。因此最佳勘探方式是实施井中(VSP和井间地震)地震方法与地面地震数据联合采集与处理的方式,利用井中资料的分辨率来拓展地面地震分辨率。本文研究的是含衰减零偏移距VSP地震波场正演模拟,为利用VSP资料提取衰减信息,拓展三维地震频带提供基础理论数据。在正演模拟算法上采用了层状介质构造的波场递推理论,通过一系列理论地质模型模拟了零偏移距VSP合成记录,同时为了验证所做的正演模拟的正确性,用谱比法对理论模型中的Q值进行了提取。     

斜井三维VSP多波射线正演方法

基于费马原理和 Snell 定理,对三维 VSP两点射线追踪问题作了研究,给出了三维逐段迭代射线追踪算法的计算公式;同时考虑射线入射到界面时能量分配问题,探讨了三维介质条件下射线追踪计算方法。对斜井VSP三维任意起伏层状介质中多波进行正演模拟,结果表明:该方法可行性和有效性较高,计算速度快,且计算精度高。      

井中地震VSP观测系统正演模拟

在分析井中VSP地震观测系统特点的基础上,对观测到的地震波类型和特征作了阐释,分析了几种VSP模型(水平界面模型、倾斜界面模型、变偏移距模型、不同深度检波点模型)的射线追踪记录以及合成记录,利用射线追踪方法进行正演模拟,得到正演结果,并研究地震波的运动学特征.得出一些规律:钻孔穿过地层的数量等于合成记录上上行波和下行波的交点的数量;利用P波进行射线追踪和用转换波追踪其合成记录有差别,即转换波对VSP合成记录有影响;不同倾角的岩层对VSP上行波、下行波的走时特征和能量特征有影响;VSP合成记录的水平分量上会出现反极性现象,这与理论相一致.     

VSP技术在工程勘查中的应用研究

垂直地震剖面(VSP)是一种有效地进行工程地质调查的方法技术。本文根据工程勘查的特点,从正演模拟问题入手,结合上海市第二越江隧道工程VSP勘查实例,讨论了工程VSP方法技术和应用效果,使用了多道井下仪器和电火花震源开展工作。在资料处理中,使用两次f-k滤波可有效地分离上、下行波场。     

波场延拓法VSP正演模拟

波场延拓法模拟VSP,可以根据具体情况的需要同时对上、下行波场进行模拟,也可以只模拟上行波场或下行波场。对多次波能够有效地控制,通常在只关注一次波的情况下,可以不对多次波进行模拟。该方法相对其他波动方程正演模拟方法,有更高的计算效率。采用分步Fourier法延拓波场,既保证了延拓过程的稳定性,又不失较为复杂模型的模拟精度。模型试验表明,该方法能够有效地对VSP波场进行模拟,模拟的结果正确、可靠。     

基于傅氏变换有限差分的三维波动方程正演模拟并行算法

傅氏变换有限差分(即FFD)混合波场延拓法波动方程正演模拟精度高,但三维FFD因其计算复杂、数据存储巨大而难以推广。这里提出三维FFD一步法正演模拟并行算法,把一个串行的大规模频率循环分割成并行的多个小规模频率循环,并发执行多个波场延拓来提高运算速度,并通过由给定的资源设定并行数,以及适时重排三维数据,大大增强了算法的适应性和时效性。通过对比并行和非并行正演实验,验证了算法的有效性。     

高斯束线性正演模拟方法研究

Born近似描述了介质扰动引起的一次散射现象,是线性化地震反演的重要基础。笔者基于Born近似,利用高斯束传播算子表征格林函数,推导得到基于地下慢度扰动的一次反射波场理论公式,称这种反射波场的模拟为高斯束线性正演。在编程实现方法的基础上,通过对绕射体模型、复杂砂砾岩体模型以及起伏地表模型进行数值模拟,并对模拟产生的多炮记录进行偏移试验,结果表明:(1)高斯束线性正演能够准确地模拟出不含直达波和多次波的一次反射波信息;(2)对高斯束线性正演产生的多炮记录进行偏移能够恢复模型构造特征;(3)高斯束线性正演易于实现面向目标的数值模拟。     

含直立裂隙介质的弹性波动方程正演模拟

从具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质中的弹性波动方程出发,在交错网格空间中采用高阶差分算子对弹性波动方程进行差分离散,得到了HTI介质中地震波正演的高阶有限差分格式,研究并实现了PML吸收边界条件。在此基础上实现了HTI介质中弹性波方程的多波正演。数值算例表明,该方法能够精确模拟弹性波在复杂各向异性介质中的传播过程,得到高精度的正演记录。     

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     

积分方程法三维模拟井地电法并行算法研究

在积分方程法模拟三维电磁响应原理的基础上,对井地电法三维正演模拟并行算法做了研究。同时,还利用Fortran 6.5和消息传递接口(MPI)开发了井地电法三维正演模拟并行计算程序。在求解大型线性方程组时,采用的是稳定的双共轭梯度(BICGSTAB)算法,单机正演程序与并行正演程序的计算结果有着很好的一致性,这说明了并行算法的正确性,为进一步开发井地电法三维反演并行程序奠定了基础,也为井地电法三维正、反演程序实用化提供了技术支持。     

地震波场正演模拟中的有限单元方法

本文介绍了地震波场正演模拟中的有限单元方法。首先从粘弹性波动理论出发,推导了满足粘弹性介质的有限元方程,其次用不含阻尼矩阵的有限元方程模拟了地震记录。地表实例是自由界面的瑞雷面波。VSP记录有水平层、倾斜层;有零井源距和非零井源距;有线状和对称震源。 在程序中采用了超压缩存贮和分块计算措施,对降低有限元法要求计算机内存和运算速度的苛刻条件上做了有益的尝试。     

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。      

井源距VSP资料在煤层气勘探中的应用研究

对于非零井源距VSP三分量数据,通过旋转和域变换进行波场分离、拾取初至旅行时反演地层层速度、利用基于Fermat原理的射线追踪算法进行深度域纵横波成像、综合利用地震波的运动学和动力学特征估算吸收系数等手段,在山西某井区非零井源距VSP数据处理过程中对储层进行更深入和精细的研究和解释,取得了良好的效果。      

沁水盆地黄土塬区三维地震勘探激发层位试验研究

沁水盆地黄土塬区地表黄土覆盖厚度不均，地震波速度差异较大，对地震勘探的激发有较大的影响.针对区域地表地层特点，设计地震地质模型，分析不同激发层位地震正演记录.结合试验区现场试验，对比分析了正演模拟记录.结果表明，合理的激发层位能够有效压制干扰波，突出目的层位反射波，提高黄土塬区三维地震原始资料的品质.     

沁水盆地黄土塬区三维地震勘探激发层位试验研究

沁水盆地黄土塬区地表黄土覆盖厚度不均,地震波速度差异较大,对地震勘探的激发有较大的影响.针对区域地表地层特点,设计地震地质模型,分析不同激发层位地震正演记录.结合试验区现场试验,对比分析了正演模拟记录.结果表明,合理的激发层位能够有效压制干扰波,突出目的层位反射波,提高黄土塬区三维地震原始资料的品质.     

高柳区块四维地震可行性分析

冀东油田高柳构造带为了勘探的需要进行过二次三维的采集,具备了四维地震研究的良好经济可行性,但四维地震研究还必须进行技术可行性分析。这里通过波阻抗差异分析和正演模型分析,发现高柳区块油层被水淹后引起的波阻抗相对增加了30%,远远超过经验法则所要求的4%。在正演模型中,油层段变成水层引起的差异振幅为上、下围岩段无波阻抗差引起差异（相当于噪音）振幅的4倍～5倍,说明本地区地质条件,油藏条件,地震采集条件能够满足四维地震的关键要求,四维地震技术是可行的。