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。     

综采工作面随采地震的采煤机震源模拟

为了分析以采煤机作为震源接收到的随采地震数据的波场特征,从正演模拟的角度出发,通过将采煤机截割方式及滚筒的受力情况转换为震源力函数的形式,以不同时间不同位置的荷载分布作为震源对波动方程进行加载,采用高阶交错网格有限差分法对波动方程进行求解,得到正演单炮数据。最终,数值模拟得到的随采地震数据显示出,采煤机震源激发的波场中,横波能量占据主导地位,纵波能量较小,且在高频数据中,y分量上有明显的槽波存在,其极化特征显示出该槽波为Love型槽波。最终,模拟数据与实际采集的y分量数据对比表明,二者在波场成分及分布方面具有较高的相似性。      

等时叠加波动方程叠前正演

非零炮检距地震正演模拟在复杂区叠前地震资料处理和解释中有着重要意义。通常使用射线追踪法和全程波动方程法来实现这一模拟。通过提出等时叠加原理和数学检波器表达式，形成了非零炮检距地震正演的新一类方法——单程波动方程法。该方法与射线追踪法相比能保持波的动力学特征，正演结果与实际地震记录相似性好。并且在计算过程中，人工干预的程度低，操作简便。与全程波动方程法相比，该方法计算效率高，且不产生直达波、多次波等干扰，信噪比高，与目的层相对应的一次波突出，波型识别难度不大。因此，单程波动方程法特别适合于复杂油气藏反射地震资料的正、反演研究。     

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     

粘弹性介质中跨孔波场的交错网格有限差分法正演模拟

井间地震正演模拟技术是研究地震波在井间传播规律的重要手段之一,可以帮助认识井间地震的复杂波场.从二维井间地震波传播波动方程出发,结合初始、边界条件,推导出了交错网格任意偶阶精度差分格式,阐述了非均匀差分网格的实现方法.在此基础上,编制了跨孔波场交错网格有限差分正演程序,并应用该程序对半空间粘弹性跨孔模型进行了正演计算,得到了震源在不同位置时的波场快照及地震记录图.这对于跨孔模型波传播规律的研究,具有重要意义.     

基于PML边界下的弹性及黏弹性TTI介质波场模拟

基于一阶速度-应力波动方程,采用高阶交错网格有限差分数值模拟方法,对弹性及黏弹性TTI介质进行正演数值模拟。模拟时采用完全匹配层吸收边界条件(PML)消除边界反射。同时设计了层状介质模型、断层模型,通过模型的正演计算,得到了不同时刻的地震波波场快照及合成地震记录,分析其波场运动学及动力学特征。模拟结果表明,交错网格有限差分法可以很好地完成对复杂介质的波场模拟,具有较高的精度和可靠性。     

点扩散函数深度域反演

当前地震勘探领域缺乏深度域反演的有效方法,无法直接利用深度偏移后的地震数据进行储层预测。为解决这一问题,本研究采用基于点扩散函数的深度域反演方法对深度域地震数据进行反演,该方法借鉴光学领域的点扩散函数的概念,在偏移速度场中加入均匀分布的点散射体,然后使用波动方程有限差分的方法进行正演模拟,在此基础上进行叠前声波波动方程逆时偏移,得到点扩散函数。并且本研究依据最小二乘理论推导了点扩散函数深度域声波阻抗反演的公式,最后使用该反演方法在Marmousi模型和实际的地震资料上进行了测试。反演测试结果表明：该深度域反演方法反演结果精度高,稳定性好。     

基于ADIPI的单程波三维VSP正演模拟方法

三维VSP正演模拟在三维VSP观测系统设计、三维VSP波场分析及三维VSP偏移成像方法研究中均有重要的作用。以三维单程波动方程为基础,采用基于正交方向加插值(ADIPI)的傅里叶有限差分(FFD)算子,实现了三维VSP正演模拟。克服了对三维算子的双向正交分裂所导致的方位各向异性误差,既保证了模拟精度,又提高了计算效率,还可根据实际需要单独模拟上行波或下行波。模型试验结果证明了方法的有效性。      

可控力源激发EDA介质中横波分裂现象正演模拟研究

在研究了各向异性介质中波动方程的正演模拟现状的基础上,对波动理论进行了总结,并采用FCT有限差分法对EDA介质中的波动方程进行了数值模拟,得到了EDA介质中横波分裂的波场快照,并对波场特性进行了分析。     

地震波的有限差分法正演模拟

基于波动方程的地震波正演模拟能够准确揭示波在介质中传播的振幅、频率与相位变化,真实地反映出波的动力学特征。有限差分法因其精度高、计算效率高而成为波场数值模拟的一个重要方法。根据地震波的近似方程———声波方程,采用二阶有限差分网格数值算法,利用透明边界条件,设计典型地质模型,进行地面波场的地震记录模拟。通过稳定性条件分析、震源子波优选以及频散抑制,成功合成了倾斜地层模型与正断层模型的地面共炮点波场记录,直观地显示出直达波、反射波、绕射波等丰富的波场信息,获取各模型的波场快照。结果表明,有限差分法结合透明边界条件对于获取介质丰富的波场信息具有很大的优势。     

煤田陷落柱特殊波对陷落柱解释的影响

对典型陷落柱建立圆锥状陷落柱数学模型,采用波动方程法对陷落柱模型进行地震射线追踪和波场模拟。模拟结果说明:由于陷落柱构造形态的特殊性,在陷落柱附近形成了正常煤层反射波、断陷点绕射波、延迟绕射波、延迟反射波及柱顶绕射波组成的纵波波场。在此基础上,模拟野外放炮,然后对生成的单炮记录进行常规处理,形成叠加、偏移剖面。通过对正演剖面和实际揭露资料分析,认为陷落柱特殊波的存在,是判别陷落柱构造的一个重要特征,但又造成了实际揭露陷落柱规模往往小于地震资料解释结果。将研究结果用于实际勘查,效果较好。     

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。      

斜井VSP共反射点交互叠加成像方法

叠加可以压制噪声提高地震资料信噪比,是地震数据处理中十分重要的环节之一。采用逐段迭代算法进行波场正演,计算地震波反射点的位置。在利用Qt语言编制的波场对比交互软件界面上,进行正演记录与实际资料的波场特征对比,建立速度场模型。将共炮点道集数据搬家至反射点真实位置形成共反射点道集记录,以一定的面元尺寸叠加。应用斜井VSP(垂直地震剖面法)共反射点交互叠加方法对W地区进行成像研究,结果表明,该方法可以有效地反演地下地质结构特征,为地震数据的处理与解释提供了准确的依据。     

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。     

反射率法波场正演模拟及其在惠州某区薄储层地震响应模拟中的应用

惠州某区薄储层发育,波场特征复杂,前人研究表明,常规正演模拟方法难以解决薄层模拟精度问题。鉴于此,采用了基于薄层的反射率法地震模拟,推导了相应的计算公式,并编制了计算程序,该方法模拟的地震记录中包含反射波、转换波、多次波信息,符合薄储层地震波传播规律。通过对理论模型正演模拟研究表明,地震波场中包含多次波、转换波信息,且得到了走时验证,证明该方法是可行的;通过应用该方法对惠州某区实际资料的正演模拟,揭示了薄砂体的展布及连通关系,得到了HZ-X井的钻井验证,取得了较好的应用效果。     

探地雷达波波动方程研究及其正演模拟

探地雷达广泛应用于地下水勘探，工程地质调查、城区地面土木工程、考古探测以及矿产资源开发等。本文着重讨论探地雷达在地下传播时的各种动力学特性（振幅，速度等），从本质上说明探地雷达波波动方程与地震波波动方程的一致性，从而为借用地震处理中的所有处理方法（迭加，偏移等）奠定理论基础，为探地雷达的成果解释提供新的途径。最后，以探地雷达波满足的波动方程为基础，正演模拟了探地雷达波在地下二维介质中的传播。实例表明：正演结果所得到的二维剖面与实际模型吻合，证实了探地雷达波波动方程的正确性。     

VSP高斯射线束法叠加成像

叠加是地震数据处理的核心环节,可以有效地压制噪声提高信噪比。在VSP地震勘探中,常规的叠加方法在复杂构造中成像精度受到极大的限制。文中采用高斯射线束方法对复杂构造进行正演模拟,将得到的波场特征与实际资料波场特征进行对比,调整参数获得合适的速度场;在叠加过程中采用逆高斯的思想,对实际地震资料共炮集数据进行反射波场归位,得到共反射点道集数据,选择合适的面元尺寸进行叠加获得复杂构造的叠加波场特征。通过大量模型测试,VSP高斯束叠加方法可以有效地反演地下结构特征。应用该方法对M地区进行成像研究,结果表明该方法能够准确反演地下结构特征,为数据处理与解释提供依据。     

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。     

模型正演技术在煤田复杂地质体识别中的应用

根据波动方程正演模拟的基本原理,模拟某矿的地质条件,建立以实际地层速度为基础的深度域层速度模型,在该地质模型中共设计了6个直径为15~120 m、高度不等、影响层位不同的陷落柱。通过对正演合成记录的叠前、叠后数据处理得到的正演剖面进行分析,发现陷落柱在模型正演叠加剖面均表现绕射波发育,在叠加和偏移剖面上表现为反射能量变弱,同相轴扭曲或中断,相位发生变化,叠前深度偏移技术更有利埋藏较深、高度较小的偏移成像。通过实际地震数据和模型正演数据的对比分析,有助于在地震剖面上识别陷落柱等复杂地质体以及验证地震解释成果的正确性。     

基于波动理论的近地表散射噪音衰减

基于波动理论,可将地震波场分为入射波场和散射波场。在一定的假设基础上,通过波阻抗差函数可把入射波场和散射波场联系起来。利用波阻抗差函数,可对地震数据中的散射波场进行预测,进而达到去除散射噪声的目的。经正演模型和对实际数据的应用,显示了该方法对衰减近地表散射噪声的优越性。