地震射线追踪法的模型研究与应用

论述了用数字方法设计出地层弹性波速度模型的原理和方法,阐述了地震射线追踪法的算法并用其对数字模型的反射、折射波时距曲线做了计算,通过实例分析了复杂速度结构与地震剖面的对应关系,可指导解释人员根据实际地质情况任意设计地层模型进行计算,很快得出结果.     

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。     

改进射线追踪算法的微震源反演

基于射线追踪理论,提出了一种改进的试射法路径追踪算法,可以较准确地模拟射线在层状介质中的传播,不但可计算出任意检波点能接收到的所有的反射波的旅行时及射线路径,而且具有快速、准确、适应复杂构造模型的优点。利用共扼梯度法,通过正演模型的修改迭代,研究微地震层状模型的反演算法。最后,对实际的检测资料进行反演,反演结果基本上和实际资料吻合。     

球坐标系下三维射线追踪的方法和应用

作者在文中详细地论述了适用于任意曲线坐标系的射线追踪系统的建立和重要公式的推导,并给出了该追踪系统在球坐标系下的具体应用,讨论了理论模型和实际三维模型下的射线追踪效果,球坐标三维射球追踪结果表明,该方法和弯曲法相比能更精确地反映介质的速度分布情况以及地震波在介质中的传播情况。     

没有射线追踪复杂介质的XSP—CDP作图

井间地震资料的ＸＳＰ－ＣＤＰ作图仍然是井孔之间成像反射的一种常用方法。成功的关键是反射同向轴正确地位于每个作图的道集,确保最佳叠加。为了完成这项任务必须利用准确的速度模式和反射层几何形态与作图算式（与模式匹配）结合。这些模式可以利用一系列不同的方式获得,包括旅行时层析,测线解释和模拟。我们提供一种以波前为基础的作图方法,它能够有效和准确地作出复杂介质的井间资料的图件。这种方法可以适合于处理倾斜／弯     

二维非均匀介质移动网格的射线追踪算法

１９８５年Ｌａｎｇａｎ等人提出的方法是一个非均匀介质射线追踪的有效算法，它广泛用于地震层析成像的正演过程中。计算时它需要对非均匀介质进行网格划分，射线追踪时需要确定追踪的下一个网格的编号，这使程序复杂化且耗费机时。在Ｌａｎｇａｎ方法的基础上，本文提出了一种移动网格的射线追踪算法，这种方法实际上不需要对介质进行网格划分，理论和实算均表明，该方法程序简单，节约计算机内存，在保证计算精度的条件下，提高了计算效率。     

井间地震高斯射线束正演方法

本文根据高斯射线束方法的基本原理和数学表达式，结合井间地震方法的特殊观测方式，开发了井间地震方法的正演模块，给出了不同观测条件下各种模型的试验结果。该模块在二维非均匀各向同性介质中，可以同时或单独计算直达Ｐ波、Ｓ波，上行反射Ｐ波、Ｓ波和转换波，下行反射Ｐ波、Ｓ波及转换波。计算出的地震波场不仅能反映波的运动学特性，还能反映波的高频动力学特征，是发展井间地震技术的重要工具     

复杂海底各种地震波的射线追踪与运动学特征

为了实现适应崎岖海底、大陡坡、海底火山等复杂海底地质条件且灵活、稳定、精度高的射线追踪方法,并基于该方法详细分析复杂海底条件下各种地震波型的运动学特征,综合多种算法的优势,实现了一种快速推进迎风插值射线追踪方法。首先,采用混合网格法剖分复杂海底地质模型;其次,通过融入迎风差分思想的线性插值策略来构建精度高、无条件稳定且灵活的局部走时和射线路径计算公式;然后,综合应用这些公式和多级次快速推进法,灵活计算整个模型各种类型地震波的走时,并基于逆向追踪方法计算射线路径;最后,对该方法进行了精度分析,发现其能够获得相对高的走时和射线路径计算精度,且反射波的计算精度远高于入射波。此外,计算实例分析显示,初至波中富含折射波和陡倾构造的反射波在很大偏移距还能被接收,崎岖海底各种波型传播路径复杂;基于此提出加大采集排列长度和采用直达波走时可提高复杂构造成像质量等复杂海底地震数据采集与处理方面的思考与建议。     

旅行时线性插值射线追踪提高计算精度和效率的改进方法

旅行时线性插值（LTI）射线追踪算法是基于线性假设的,在向前处理过程中仅用按行或按列扫描的方法来计算节点旅行时没有考虑逆向传播射线,导致其计算精度与网格剖分大小有关,在处理复杂介质时会使得追踪出来的射线路径不一定满足最短旅行时。因此,笔者提出了两点改进措施：在向前处理时需采用全方位循环的方法来计算节点最小旅行时;在网格边界加入次生节点。模型试算结果表明：采用全方位循环的LTI法考虑了来自各个方向的射线,可提高其对复杂模型的适应能力;在节点间距相同的情况下,网格边界插入次生节点的LTI法较传统的LTI法计算精度至少可以提高一个数量级,同时,计算速度也更快;随着节点间距剖分的越精细,计算耗时下降也越明显,计算速度较传统的方法可提高n~10n倍。     

基于P-SV波分离的VTI介质射线追踪方法

近年来,VTI介质参数建模和成像技术发展迅速,其中VTI介质射线追踪是基础,其精度和稳定性直接影响建模和成像的效果。VTI介质射线追踪大多通过前人提出的频散关系推导出程函方程和射线方程,该方法主要基于纵横波相互独立的假设,采用令横波速度等于零的手段,在某些特殊情况下精度较低、稳定性较差。针对其缺点提出一种新的射线追踪方法,该方法基于P-SV波分离得到的q P波频散关系,从而推导出程函方程和射线方程,提高了精度和稳定性。最后通过模型试算验证该方法的正确性和稳定性。     

正演模型在复杂地区观测系统设计中的应用

在复杂地区进行煤田地震勘探,受低速带变化剧烈、倾角大及构造复杂等因素影响,依靠经验设计的观测系统往往存在较大缺陷。利用Klseis软件,根据预先了解的目的层埋藏深度及构造发育情况,建立初始正演模型,设置相关参数,并通过观察不同参数下的射线分布情况及模拟时间剖面,直观地判断模型最佳设置,为观测系统设计提供依据。通过对大倾角目的层及新生界厚度变化剧烈的二维模型进行射线追踪模拟,发现大倾角地层的有效信号,若道距较大,其远端易受直达波干扰;新生界厚度变化剧烈的地震有效波,则存在远炮点严重干扰现象。     

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。     

叠前线性干扰自动追踪SVD压制方法

在原始地震资料中,由于强线性干扰波的存在,导致地震剖面信噪比降低,严重制约了地质资料的解释研究工作。为了消除线性干扰波,提高资料信噪比,提出了利用自动追踪奇异值分解(SVD,singular value decomposition)方法,在叠前消除资料中的线性干扰波。该方法通过自动追踪倾斜线性干扰波,利用小窗口技术恢复线性干扰信号,并进行奇异值分解计算,使原始地震记录与线性干扰信号相减,便可得到反射波有效信号。结合实际资料应用的结果表明,该方法能有效地消除线性干扰信号,达到提高地震资料信噪比的目的。     

射线层析静校正

在地形起伏剧烈和表层速度横向变化较大的地区,做好野外静校正是取得高质量叠加剖面的重要一步,而确定表层低速带速度是做好静校正的关键。常规的方法在复杂近地表条件下很难求得正确的低速带速度和静校正量。国内外现在都利用层析成像技术由初至波的到达时反演表层低速带速度并求得静校正量。作者在查阅相关的资料后对层析静校正中确定表层低速带速度结构环节中的射线追踪分类作一总结。     

三维地震建模与可视化

在地震模型与正演中利用已知资料或虚拟建立复杂的二维和三维地震模型, 对进行后续地震模拟和面元分析以及合理地设计观测系统等工作是非常重要的, 同时为地震资料处理解释提供了工具, 为反演方法提供了必要的基础.根据地震模型特点对地震模型建立及其在计算机上可视化的一些算法进行了简要阐述, 对能很好地实现三维地震模型可视化的克里格插值、Delaunay三角剖分算法的原理进行了分析研究.在SeisWay1.0“地震模型与正演”模块中根据以上算法所生成的模型数据生成三维地震模型.      

地震数学模型技术在煤矿采区地震勘探观测系统设计中的应用

根据安徽淮南某煤矿的地质构造特点及煤层赋存形态,在三维地震测区中部选择了一条典型地质剖面,据此建立了陡倾角二维地震数学模型,并从波动方程出发确立了模型的三维地震观测系统。通过对正演模拟得到的炮集记录、叠加剖面、偏移剖面上的波场特征的分析,确定了适合勘探区地质条件的采集和处理方法。对该二维模型数据的处理结果表明,叠后偏移手段不适合陡倾角区煤层地震资料的处理,而叠前时间偏移可有效保证陡倾角勘探区块的地质目标成像。根据陡倾角目的层及逆掩断层区域开展地震勘探的难点问题,提出了适当调整观测系统、提高空间采样密度等措施。根据多年在淮南矿区开展采区三维地震勘探的工作经验,认为该区最佳观测系统为方位角特性好、共面元道集内炮检距分布均匀的八线八炮制束状规则观测系统。