利用钻孔资料反算地震波传播速度

本文介绍一种用遂次逼近法反算地震波传播速度的方法。该方法利用孔旁地震反射波全程时间与钻孔深度多次叠代计算,使所求速度误差小于0.5％。计算时,因受检于偏移后的深度,因而又保证了所求速度用于时深转换时的深度误差最小。     

基于程函方程反演的跨孔地震岩溶探测数值模拟研究

岩溶探测对于岩溶发育地区的工程建设有重大意义,跨孔地震波探测是工程勘察有效的地球物理探测技术。本文旨在利用基于程函方程的初至旅行时层析方法,实现对跨孔地震波岩溶探测的反演,并通过多个工况的数值模拟验证其有效性,探索其适用性和局限性。首先,基于波动方程的时域有限差分对跨孔地震岩溶探测进行正演模拟;然后从模拟的地震记录中提取初至旅行时,最后以基于程函方程的初至层析方法反演得到钻孔间的地层速度模型。本文设置了单一溶洞,单一断层,溶洞断层组合及多溶洞组合4种工况,通过数值试验得到了地震记录、旅行时、反演图像、迭代残差等结果。结果表明基于程函方程的初至旅行时层析反演方法对溶洞位置、大小,断层的方位反演较为准确,对于复杂地质条件,多溶洞和裂隙组合反演较为稳定,相互之间干扰很小,能定性区分对溶洞填充物的速度与地层背景波速的高低。但岩溶异常体中的反演速度较真实速度有偏高,纵向分辨率比横向分辨率高。相比溶洞,该方法对断层较不敏感。考虑到基于程函方程的跨孔层析反演在多个岩溶地质体共存的复杂地质条件下依然保持高效和稳定,该方法可以为实际工程提供重要勘察信息。     

物探新技术——微动探测技术介绍

微动探测技术是中国科学院地质与地球物理研究所副研究员徐佩芬博士等近年来在传统微动测深的基础上研究发展的一种探测新技术,并率先应用于国内多个勘探领域。该方法是利用拾震器在地表接收各个方向的来波,通过空间自相关法提取其瑞雷面波频散曲线,经反演获取S波速度结构的地球物理探测方法。该方法不受电磁及噪声干扰影响,探测深度大,虽然当前仍存在一定的局限,但其显示的优越性表明该技术是一种很有前景的新技术。     

高信噪比、低覆盖次数煤炭地震勘探技术探讨

在地震地质条件复杂地区,因资料信噪比低,其勘探效果难以满足现代化矿井集约高效、安全高产的要求。大排列、小道距、高覆盖、高信噪比的精细地震勘探虽可提高勘探精度,但成本较高,为此针对煤炭行业的现状及现有经济技术条件提出了高信噪比(不小于2)、低覆盖次数(低于常规覆盖次数的1/3)的地震勘查方法。该方法在比现有市场单价稍高的情况下,也能获得高信噪比的原始资料。地震波激发技术是该方法的重要和关键环节,具体攻关方向为共振技术、载波技术等。该技术的应用效果比常规勘探具有一定的比较优势,除将显著提高煤炭地震勘探的精度外,其在陆上部分油气勘探领域、深部地震反射剖面探测、活断层探测中也会有较好的应用前景。     

高精度人工地震波层析成像技术勘探地下构造

应用人工爆破地震波层析成像方法勘探地下速度结构。在海域、山地多种地质条件下进行了地震波层析成像方法定量勘探研究。依勘探目标体而异,通过设计震源频率、震源和观测仪器布局,提高观测分辨率,实现定量高精度速度结构勘探研究。勘探最大深度可达Moho界面;山地最高分辨率可达3 m。结果显示了该方法在近海区域和山区不同地质条件的适用性及不同勘探深度与勘探精度的实用性。在日本九州近海地域勘测中,同时使用了反射与折射2种走时资料,可以同时改善水平及垂向的分辨率。成像图显示了地下结构详细特征,如任意斜向的凹凸形状,或高角度逆冲错断构造,分辨率达到10 m。同时显示出这些复杂几何体的埋藏深度。结果表明,诸如地下断层形状,资源矿藏储舱结构异常体的复杂几何形状,都可期望在层析成像技术的勘探分辨能力之内。它对于地下结构研究,矿产资源勘探,工程环境地质研究都有重要意义。结果也显示了成像方法的运算收敛速度和计算稳定性在结构勘探中是适用的。     

基于球面波近似算法的地震射线追踪改进

射线追踪是一种重要的地震数据处理工具,而地震波旅行时的计算是射线理论的核心问题。平面波近似旅行时计算方法精度低,且对于介质速度的适用性弱,因此本文在精度较高的球面波近似旅行时计算方法的基础上,对射线追踪算法提出了改进。数值模拟结果表明了该算法的正确性,能够有效地处理速度畸变界面,在不影响计算精度的情况下提高计算效率。     

基于多目标函数的黏弹性全波形反演

全波形反演是勘探地球物理领域兴起的核心技术之一,不但可以构建地下速度结构,也能够反演衰减参数(品质因子Q)模型,有助于识别地下介质类型和构造(如流体和煤层陷落柱),对煤和油气等自然资源的勘探和开发有重要意义。参数串扰是黏弹性全波形反演的关键难点,受速度误差影响,反演的Q模型会包含非常强的串扰噪声。针对该问题,提出了基于多目标函数的黏弹性全波形反演理论与方法,首先通过旅行时反演速度结构,再通过中心频率目标函数反演Q模型,最终使用波形差目标函数同时反演速度和Q模型。由于中心频率主要受衰减影响,因此,可有效减弱速度误差对Q反演的影响。最后,通过数值模拟验证了算法可有效地反演速度和Q模型。     

速度误差对时间偏移和深度偏移的影响分析

地震数值计算表明:地震速度模型出现误差,对时间偏移和深度偏移有不同的影响,且深度偏移结果的误差往往大于时间偏移的误差,影响了深度偏移方法的广泛应用。根本原因在于时间偏移使用的是均方根速度,而深度偏移使用的是层速度,因此在速度模型相同的情况下,层速度的变化远大于均方根速度的变化。地震数值模拟分析同时说明,深度偏移结果的误差还取决于地下介质的结构和岩性。当界面二边速度差异比较大时,速度摄动值δ引起深度偏移结果的误差,远大于界面二边速度平缓变化的情况。深度成像的误差等于速度摄动值δ和界面二边速度对比度vi+1/vi的乘积。     

微动探测：地层分层和隐伏断裂构造探测的新方法

微动探测作为地层分层和隐伏断裂构造探测的物探新方法,已成为盆地结构调查、地热井位选址和隐伏地质构造探测的重要物探手段.微动测深确定岩性差异较大的地质界面,如新生界地层底界、侏罗系与二叠系地层分界面、二叠系-石炭系灰岩顶界面等,深度误差可控制在5％左右.断层破碎带/隐伏断裂构造在微动视S波速度剖面上显示为低速异常或明显的速度差异,易于识别、解释.二维微动剖面技术已在探测隐伏地质构造(断层、陷落柱等)方面取得较好地质效果.本文介绍其原理、方法和应用实例.     

地震层析成象的BG方法初步研究

基于连续地球模型的ＢＧ理论，系统地研究了地球物理反问题，描述了地球物理反问题高度的非唯一性，给出了构造和评价解估计的一系列准则和方法。根据ＢＧ方法的一般原理，针对地震勘探等一类具体问题，利用地震走时，实现了地震波速度重建。     

速度模型误差给叠前深度偏移成像带来的假象

这里借助简单地质模型数值模拟的地震记录,采用分步傅立叶方法进行叠前深度偏移,给出了几种误差速度模型给偏移成像带来的影响。波动方程叠前深度偏移目前是解决地质复杂地区地震成像的一种有效手段,但是速度模型的精确程度,直接影响着成像结果的可信度。局部速度误差影响成像质量,而区域速度误差不仅影响成像质量,更重要的是影响成像的构造形态。所以在应用偏移成果时,一定要根据速度模型的可靠程度进行谨慎解释。     

工程地震折射波解释方法研究进展

地震折射波勘探是工程与环境地球物理中应用最为广泛的方法之一。作为一种简洁方便又经济实惠的勘探方法,它可为工程地质提供近地表地层起伏变化和速度横向变化以及潜水面变化资料等。随着工程地质勘查和城市地质勘探工作的发展,工程地震折射波法数据处理与解释变得尤为重要。本文主要介绍了浅层地震折射波法的发展历程、应用条件,并总结和讨论了几种主要折射波解释方法的原理。在此基础上,比较并讨论了各种方法在应用中的优势和不足,阐述了近年来国内外浅层地震折射波法的发展现状及趋势,并着重介绍了作为研究热点的折射层析成像方法。研究表明：当探测深度较浅且分界面足够平整、界面倾角较小时,最方便的解释方法是截距时间法;当勘探目标的深度达到25 m时,t₀差数法最为适用;勘探目标埋深超过25 m时,应当使用广义互换法。随着勘探精度要求越来越高,使用折射波走时层析成像技术可以满足纵横向速度变化的近地表地层,包括大倾角地层、隐伏层、界面起伏层等。     

层析反演静校正

表层模型层析反演是一种非线性模型反演技术,它利用地震初至波射线的走时和路径反演介质速度结构,不受地表及近地表结构纵横向变化的约束。根据正演初至时间与实际初至时间的误差,修正速度模型,经反复迭代,最终达到要求的误差精度。求取静校正时采用射线法计算炮点到检波点的旅行时,从而得到基准面校正量。     

共聚焦点道集偏移速度建模

偏移速度建模可在多种道集实现.基于等时原理和差异时移分析,提出了共聚焦点道集偏移速度建模方法.偏移速度的更新是利用约束参数迭代反演实现,模型的参数化主要依据实际情况而定.为适应横向变速,选用了垂直速度梯度参数.模型试算表明:偏移速度相对误差在0.25%范围内,反射层深度误差小于10m.     

地震波走时计算的逆风差分算法

快速精确地旅行时计算在地震资料的叠前偏移与层析反演中起重要作用。利用逆足差分格式求解程函方程，首先在波阵面上寻找全局极小点，然后计算该点周围各点的地震波初至走时，同时，采用局部算法以确保计算的稳定性。该算法对于任意复杂地质模型都具有较高的精度。     

偏移速度分析与偏移成像

偏移速度分析和偏移成像是地震资料处理的两个重要组成部分.目前时间偏移技术比较成熟,而深度偏移技术也在逐步完善,时间域偏移成像主要推崇叠前时间偏移法.采用沿层叠加速度分析技术可获得层面上准确的叠加速度,并通过倾角校正、叠前时间偏移和CRP反偏移速度分析逐步优化速度,得到一个符合地质规律、准确的均方根速度场;通过深度偏移方法的研究,总结了建立精确偏移速度场的方法,并提出了一种地震资料处理的思路,即基于射线追踪的Kirchhoff偏移和基于波场延拓的波动方程偏移的结合,使偏移速度分析和偏移成像在应用效果和效率上得到了很大的提高.     

火山岩盖层下地震找矿技术试验

火山岩的密度和地震波传播速度一般高于相同深度的沉积围岩,与围岩具有较明显的密度和速度差,由于火山岩与围岩界面形态及产状复杂,导致地震波成像困难.笔者结合澧水火山岩盆地地震勘探试验工作,讨论了适合于火山岩盖层下寻找深部金属矿的地震勘探技术.采用小道间距、长排列、高覆盖次数、火山岩顶界面(或火山岩内部)激发的采集方式,有助于获取火山岩内部及其下伏地层界面产生的反射波.     

利用特色叠前深度偏移技术消除崎岖海底影响——以珠江口盆地番禺—流花地区应用为例

叠前深度偏移技术可有效地进行复杂构造成像,针对不同的地质条件,需要应用不同的处理技术。针对陆架坡折带崎岖海底造成的地震成像差、构造畸变等问题,选择使用了如下叠前深度偏移技术:通过海平面叠前深度偏移技术得到精确的海底成像;通过约束速度反演、加入断层控制建立初始速度模型;采用百分比扫描速度分析对速度模型进行迭代修改,进而快速得到较为收敛的速度体;在此基础上再采用Kirchhoff积分法进行偏移。在珠江口盆地番禺—流花地区应用上述技术,基本消除了崎岖海底对下伏地层的影响,改善了断层和地层成像,并落实了该地区的构造圈闭。     

厚黄土覆盖地区有利激发层位选取方法

合理选取激发层位可有效提高巨厚黄土覆盖地区原始地震数据信噪比及分辨率,而单一的浅层折射、瞬态面波、微测井等手段常因复杂的浅表层地质条件,难以分出黄土层中的高速小层或薄层。利用微测井约束的瑞雷波反演方法,可以准确的划分浅表层速度界面的深度,进而确定激发层位的位置。以山西万荣、洪洞二项目为例,介绍了该方法的地质效果：其中万荣勘探区解释速度界面深度分别为27m、37m与45m,确定激发层位为37m深的高速粘土层,地震资料解释成果经3口钻孔验证,钻遇煤层最大相对误差约3%;洪洞勘探区以2、3层的粘土（15~18m）作为激发层位,其资料解释成果经1口钻孔验证,钻遇煤层相对误差约5%。