用一阶扰动理论计算各向异性介质中的走时

根据各向异性介质的扰动理论来计算走时。首先简述各向异性介质的扰动理论，并推导非退化和退化情况的相速度扰动公式，而走时扰动可表示为沿未扰动介质中的射线路径的积分；当未扰动介质选为均匀各向性介质时，计算就较为简化。所给的数值例了证明了相速度扰动公式和走时计算公式的正确性。     

裂隙型单斜介质中弹性系数的计算及波的传播特性研究

根据Hudson等关于裂隙介质弹性系数计算的扰动理论及Bond变换矩阵原理，给出了各向同性介质中含多组垂直裂隙时等效弹性系数的计算方法。计算了含两组斜交的垂直裂隙形成的单斜各向异性介质中的等效弹性系数，并根据Christoffel方程推导、得出水平面内平面波传播的相速度和群速度随方位变化的特性。     

基于快速匹配法的VTI介质走时计算

地震波全波形反演是当今地质构造反演的潮流。在层析成像等为其提供初始模型的预处理中,地震波初至走时是一个非常重要的物理量。因而,高效高精度且稳定的走时计算方法对于各向异性建模具有重要的研究意义。为实现高效高精度且稳定的走时计算,首先利用扰动理论及泰勒公式将具有垂直对称轴的横向各向同性（VTI）介质程函方程展开,得到走时解;然后引入各向同性快速推进法（fast marching method,FMM）,运用改进后的迎风差分格式求取差分格式黏滞解获取单点走时。结合窄带推进技术,得到了一种新的基于快速匹配法的VTI介质走时计算方法。通过对均匀弱各向异性模型计算结果和解析值的对比,评估了其误差,相对误差稳定于0.5%以下。针对该方法的有效性和稳定性,对层状介质模型和盐丘模型反射波走时进行了试算,取得了较好的效果。理论分析和模型试算表明,该方法对VTI介质走时计算具有较高的精度,能够应用于各向异性层析成像和全波场偏移等研究中。     

横向各向同性介质中群速度的计算

各向异性走时计算和走时反演常需计算群速度，群速度的表达式通常在弱各向异性假设下给出。本文就横向各向同性介质中几种常见的群速度表示法进行了研究，给出了相应的计算方法，用数值例子讨论了它们所能近的各向异性强度，并比较了相互的优劣，这对各向异性人是质走时计算和走时反演无疑很有意义。     

各向异性介质相速度、群速度与克利斯托费尔方程

本文详细回顾了克利斯托费尔方程(Christoffel)的推导.在此基础上,提炼出时空域和频率域克利斯托费尔方程,前者可作正演计算介质的相速度,后者可计算介质的群速度.并计算了横观各向同性介质的相速度和群速度.最后对无损耗各向异性介质的相速度和群速度的关系进行了简单讨论.     

利用Munk公式和海底反射走时反演深海水体速度:理论

为解决深海水体速度建模问题，建立了两个利用Munk公式和海底反射走时反演深海水体速度的反演理论，一个是射线走时反演理论，另一个是波动方程走时反演理论。具体地讲，是建立了地震波走时关于Munk参数的Fréchet导数和海森矩阵公式。为得到射线走时的Fréchet导数和海森矩阵，利用了3种不同的方法，即变分法、微扰法和Taylor级数展开法。这3种方法在理论上完全等价，其最终结果也完全相同。为得到波动方程走时反演理论中的Fréchet导数和海森矩阵，利用复合函数求导的链式法则对文献中的有关结果进行变换，以将其从面向速度本身的Fréchet导数和海森矩阵变换为面向Munk参数的Fréchet导数和海森矩阵。此外，还提出了实现利用Munk公式和海底反射走时构建深海水体声速剖面的5个策略，包括利用解析公式计算海底反射走时的由下至上的射线追踪策略，选用最简单的海底边界条件把数值模拟区域限定为水体的策略，用已知的深海声道轴深度和交替反演策略将四参数反演问题转简化为单参数反演问题的策略，由点到面，利用一维声速剖面公式实现深海水体的维速度建模的策略，以及用最简单的算法实现走时反演的最优化计算策略等。与常规走时反演相比，利用Munk公式进行的海底反射走时反演最多只需要反演4个参数，并可利用交替反演将四参数反演化为单参数反演，大大地减少了走时反演的计算量。     

基于VTI介质理论的P波速度分析和动校正

地震各向异性在沉积岩石中是广泛存在的,针对各向异性资料进行处理时,最大的困难就是如何从地面地震资料中恢复出速度场并估算地下介质参数.传统地震资料处理通常假设地下介质是各向同性的,这将大量浪费大排列处的地震信息,而且它提供的叠加速度及层速度通常无法满足钻前压力预测的需要.针对最常见的层状VTI介质,利用P波走时资料,根据非双曲时差理论,通过速度谱分析方法获得水平界面双曲时差速度和地层各向异性参数,并在此基础上对资料进行动校叠加.将该方法应用于理论模型和西部某探区实际资料后,可以看出当目标层埋深较大时,为改善叠加剖面质量,提高资料的分辨率和信噪比,更好的追踪层位,必须考虑各向异性对P波走时的影响.     

弱各向异性介质地震波传播特征分析

随着油气田勘探精度要求越来越高,各向异性已成为不得不考虑的重要因素,因此对地震波在各向异性介质中传播特征的研究具有一定的价值。利用Thomsen提出的弱各向异性理论,通过理论模型数值计算,分析了Thomsen各向异性参数对弱各向异性VTI介质中三种体波的影响。分析结果表明:①参数ε、δ分别影响qP波大角度、中小角度传播的各向异性;②参数(ε-δ)影响qSV波中等角度传播时的各向异性;③参数γ影响qSH波大角度传播的各向异性,且群速度的各向异性要比相速度的各向异性更明显,并会出现复杂的交会区。通过这些研究分析,进一步认识了弱各向异性介质相速度及群速度随各向异性参数变化的规律。     

TTI介质相速度理论研究

依据三维TTI介质的相速度表达式,模拟并分析了三维TTI介质相速度图像。并且考查了不同的各向异性系数对TTI介质相速度的影响,为三维的TTI介质相速度的分析提供了理论依据,具有一定的实际应用价值。     

含倾斜定向排列裂隙介质纵波特征

根据Schoenberg的含裂隙介质的线性滑移模型在弱各向异性近似条件下根据Bond变换获得了含倾斜定向排列裂隙介质的弹性系数矩阵。在将含倾斜定向排列裂隙介质视为倾斜横向各项同性（TTI）介质的基础上根据弱各向异性近似条件下TTI介质纵波相速度、弹性波阻抗以及反射系数的近似解析解,研究了裂隙倾斜角对含倾斜定向排列裂隙介质中纵波相速度、反射系数以及波阻抗的影响。研究发现含倾斜裂隙介质的纵波相速度、各向异性弹性波阻抗、反射系数三个参数具有类似方位各向异性特征：入射角大的时候,显示较强方位各向异性,但是这三个参数对入射角的依赖程度却不完全相同,反射系数对入射角的依赖程度最大。     

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。     

速度模型的光滑处理分析

针对速度模型光滑处理对地震波走时、射线路径以及振幅信息的影响问题,从射线追踪方程组成立的前提条件、射线理论成立的高频近似理论以及菲涅尔带的角度着手,分析了速度模型光滑的理论基础.通过对同一模型光滑前后射线路径的计算表明,在不额外增加射线初始角度的前提下,模型的光滑处理可以有效地提高射线追踪的覆盖率;通过对不同速度模型光...     

二维地层结构和速度的走时反演

介绍了在倾斜均匀各向同性层状介质情况下,根据地震反射走时反演二维地层结构和地层速度的地震射线层析成像方法——走时反演。正演模型射线追踪是根据Fermat原理实现的,即求解满足该原理的非线性方程组得到射线与界面的交点,进而计算相应的走时。反演是先假设一初始模型,用最优化方法使射线追踪走时与观察走时的残差极小。最后计算了分辨矩阵和信息密度矩阵,以评价反演结果。对有噪情形也进行了反演。     

浅层初至波旅行时层析并行算法及在地裂缝调查中的应用

随着浅层地裂缝等地质灾害问题精细探测需求的增大,采用初至波速度层析反演技术,可以提供较高精度的浅层速度场的纵横向异常变化,可为识别地裂缝等地质灾害现象提供依据.通常,在采集参数一定的条件下,其反演成像精度受算法、网格类型和剖分尺度的限制,在网格类型不变的条件下,要提高精度就必须加密正反演计算网格,改进算法,从而实现增量而不减速且高精度的效果.文中利用OpenMP的单机多核并行技术,探讨并实现了初至波层析成像并行算法,其中正演部分使用了改进的旅行时线性插值法,针对原有的按列计算,加入了按行计算,充分考虑到来自各方向的射线,使得计算出的旅行时最小,反演部分使用了能迅速稳定收敛的LSQR法以及正则化技术,通过理论和实际资料测试,其收敛速度快,反演结果较好.同时,在加密采样和缩小网格尺度的条件下,与常规串行算法相比,其运算速度和效率有较大提高,与商业软件比较,其运算效率差异不大,但反演结果的精度和可分辨性较好.     

基于非线性插值的地震波旅行时计算

地震波旅行时计算是射线追踪方法的核心问题,其精度直接影响着路径的精度和正演模拟的准确程度。在简要分析目前最典型的几种地震波旅行时计算方法(如有限差分法、线性插值法等)局限性的基础上,提出了一种基于非线性插值的地震波旅行时计算方法,并推导了其计算公式。通过模型的对比试算,不仅验证了所提出的旅行时非线性插值算法的正确性,而且还表明本算法计算旅行时的精度,比Asakawa[5]提出的线性插值算法的精度更高。     

井间地震走时波形层析成像方法

提出了井间地震走时波形顺序反演方法。该方法先利用井间地震走时反演得到速度模型的低频成分 ,然后用井间地震波形反演获得速度模型的高频成分。数值模型试验和实际应用结果表明 ,该方法反演稳健 ,提高了走时成像的分辨率 ,克服了波形成像易于陷入局部极小的缺陷 ,实现了快速高分辨率成像。     

投影解析速度建模

当今地球动力学的研究已逐步引起重视 ,尤其是高新探测技术的发展 ,将会大大加快其研究步伐。地球物理勘探作为重要的探测技术之一 ,已在该领域做出了重要贡献 ,比如能源探测、环境保护、防灾减灾工作中都需要物探技术。文中就地震勘探领域中地震波成像前沿技术———深度偏移的核心问题———速度模型的建立展开深入的研究。在分析现有方法缺陷的基础上 ,提出投影解析速度建模方法。该方法建立在两个重要事实依据之上 :(1)地震波旅行时误差是由描述地下反射界面的深度误差和描述地层的速度误差共同引起的 ;(2 )在反演中要保证零炮检距旅行时不变。在局部平面波前假设和拉东投影原理下 ,导出由旅行时误差计算界面深度误差和速度误差的解析公式。该方法可保证界面深度和层速度同步快速收敛。与现有方法相比 ,该解析法可以明显提高计算效率 ,且应用效果相当明显。