单程波法地震波衰减特征数值模拟分析

在非均匀粘弹性介质中,地震波衰减研究能够有效揭示地层吸收特性对地震波的影响。这里从单程波方程出发,结合粘弹性介质中的复波数理论,考虑介质的横向变化,采用分步傅立叶波场延拓技术,推导出适用于横向变速介质的带Q地震记录计算公式,最后将此方法应用于四个不同含Q地层模型。试验表明：单程波法计算速度快,波场信息简单清晰,易于深入分析和反演算法的建立。并且,Q值对地震波波形、能量、频率等都产生了较为明显的影响,对实际资料能量补偿、地震资料分辨率的提高,以及利用衰减特征进行储层识别有一定指导价值。     

TTI介质拟声波方程数值模拟

TTI介质qP波数值模拟方法因为考虑了倾角因素,可以比VTI介质qP波数值模拟方法更加准确地描述各向异性介质中地震波场的传播规律。文中用拟声波方程对TTI介质中的地震波场进行了高阶有限差分数值模拟,在改进衰减函数分布方式后,通过坐标变换,利用改进的完全匹配层(perfectly matched layer,PML)边界控制方程对波场边界进行吸收处理,取得了良好的效果;然后分析了拟声波方程数值模拟中的稳定性问题,并对波场中的伪横波进行压制。通过对不同模型的数值模拟,验证了文中使用的TTI介质拟声波波动方程的稳定性以及所采用的PML边界控制方程的可靠性和适用性。     

双复杂介质条件下的反Q滤波偏移延拓算子研究

地下介质的非弹性吸收衰减效应造成地震资料中深层信号频带窄、能量弱、成像困难,因此需要对地层的非弹性吸收衰减进行补偿。在已有的补偿方法基础上,基于单程波方程,采用与品质因子和频率相关的复速度代替介质真实速度,将粘滞传播算子在频率—空间域采用连分式展开,得到相移项和补偿项,针对连分式的误差,在频率—波数域进行补偿校正,并用逐步累加法解决起伏地表问题。该方法提高了成像精度,有效补偿了由于地层非弹性吸收造成的振幅和频率损失。模型试算和实际资料处理表明,该方法具有一定的适应性和实用性。     

Kelvin—Voigt黏弹性介质地震波场数值模拟与衰减特征

利用高阶交错网格有限差分模拟Kelvin-Voigt黏弹性介质中传播的地震波,同时将完全匹配层吸收边界条件引入到其边界处理中。数值模拟结果表明,完全匹配层吸收边界效果好,高阶有限差分能模拟得到的黏弹性介质波场精度较高。对模拟的黏弹性波场进行分析,表明介质的粘滞性使地震反射波的能量变弱,高频衰减明显,并比低频衰减得快,主频向低频方向移动,有效频带变窄,即降低了地震波的分辨率;并且反射转换波比反射纵波要衰减得快;而且还随着传播距离的增加,其峰值频率也逐渐降低。通过数值模拟分析具有不同的粘滞系数介质对地震波的吸收和衰减,结果表明随着粘滞系数的增大,地下介质对地震波的吸收衰减更明显。     

补偿吸收衰减的地质雷达数据叠前偏移方法

讨论能补偿吸收衰减的麦克斯韦方程叠前偏移方法。从麦克斯韦方程组出发,得到补偿吸收衰减的频率-波数域波场外推算子。为能处理介质有横向变化的叠前偏移问题,波场外推在空间-频率域中进行。用能补偿吸收衰减的地质雷达资料的叠前偏移方法处理了合成和野外采集的实际地质雷达资料。对比了考虑和不考虑吸收衰减的野外实际地质雷达资料偏移叠加剖面的差异,补偿吸收衰减的偏移叠加剖面中反射同相轴具有更好的连续性。     

黏滞声波高斯束叠前深度偏移

高斯束偏移不仅具有接近于波动方程偏移的成像精度,而且保留了Kirchhoff 积分法高效、灵活的优点,可以对复杂介质准确成像。由于实际地下介质具有黏滞性,因此研究黏滞声波叠前深度偏移具有一定的现实意义。笔者采用高斯束偏移方法对地震数据进行吸收衰减补偿。首先给出共炮域高斯束叠前深度偏移原理;然后在此基础上推导补偿吸收衰减的表达式,校正品质因子Q引起的振幅衰减和相位畸变,实现基于吸收衰减补偿的高斯束叠前深度偏移;最后用两层模型和气云模型对偏移方法进行了测试。结果表明,在考虑地下介质的黏滞性时,黏滞声波高斯束叠前深度偏移比声波高斯束叠前深度偏移具有更高的成像分辨率。     

地震波衰减及补偿方法

地震波在地下介质中传播时,由于地下介质的吸收衰减作用,地震波的部分弹性能量不可逆转的转化为热能而发生耗散,使得地震波的能量发生衰减,相位产生畸变,降低了地震资料的分辨率和信噪比。为了实现对地震波的吸收衰减进行补偿,国内外许多学者在这方面做了大量的研究工作。笔者简单介绍了地震波的衰减机制和影响地震波衰减的主要因素,重点概括了各种地震波衰减补偿的研究方法,如反Q滤波方法、时频分析方法和反Q偏移方法,分析了各种补偿方法的优缺点。最后用黏声波逆时偏移方法对地震波衰减进行了补偿,并预测了地震波衰减补偿研究的发展趋势。     

基于L—BFGS算法的全波形反演Q值方法研究

估计地层品质因子Q对描述地下构造分布和油气预测都有着重要的意义。考虑到地震波在介质中传播时的黏滞吸收作用,笔者选择2D黏滞性声波方程全波形反演,将观测波场与正演模拟计算得到的波场构建一个目标函数,引入L--BFGS算法反演出地层品质因子。将该方法应用于异常体模型和Marmousi模型测试,结果均表明反演的模型与理论模型的相对误差较小,计算精度高,反演效果好。     

波场延拓反Q 滤波的正则化方法

基于波场向下延拓的反Q 滤波是补偿大地衰减效应的一种常用方法,但其振幅补偿的不稳定性限制了该方法在中、深层地震资料处理中的应用。针对于此,提出波场延拓反Q 滤波的正则化方法,该方法不仅较好地解决了地震波能量补偿的不稳定问题,同时对经过品质因子较低地层的深层地震波有着较好的能量补偿效果。模型试验和实例应用均表明: 与常规稳定的反Q 滤波方法相比,基于正则化法的反Q 滤波不仅具有较强的抗干扰能力和较好的振幅补偿能力,而且有效地提高了中、深层地震资料的分辨能力。     

逆时偏移中的归一化加权互相关成像条件及应用

成像条件是决定声波方程叠前逆时深度偏移效果的重要因素。常规的归一化互相关成像条件能补偿深部地层的反射波能量,但无法压制地震波逆时偏移过程中产生的偏移噪声。针对归一化互相关成像条件的主要缺陷,从二维声波方程出发,在交错网格空间中推导了声波方程逆时延拓的高阶有限差分格式和PML吸收边界条件,进而在对常规互相关成像条件分析的基础上对其进行改进,给出了一种加权互相关成像条件,即在成像过程中利用炮检波场的夹角进行加权校正,以实现只利用炮点下行波场与接收点上行波场进行成像的目标。模型数据和实测资料偏移结果表明,归一化加权互相关成像条件成像效果明显优于常规归一化互相关成像条件。     

基于能量变化率法自动拾取场地剪切波速

提出了一种提高单孔法剪切波速测量精度的新方法--能量变化率的自回归曲线法。首先把剪切波的时程曲线变换为能量变化率时程曲线;然后对能量变化率时程曲线进行长短平均处理,拾取各测点P波和S波的大致初至;最后提出采用一种二次方自回归模型对初至附近的能量变化率曲线进行二次方自回归处理,精确拾取出各测点P波和S波的精确到时。采用此方法、互相关函数法和人工拾取法对某场地的剪切波速进行了对比分析。分析结果表明：此方法相比互相关函数法,具有更好的噪声抑制能力,不仅能精确地自动拾取出各测点的S波的到时差,也能更准确地自动拾取出各测点的P波的到时差。以人工拾取结果为参考,此方法在实际测试中具有很高的准确率和稳定性。此方法丰富了场地剪切波速分析方法。基于此方法、互相关函数法和人工拾取法,设计了一套剪切波波速的测试系统,此系统能自动分析出各测点的剪切波速和形成完整的报告。     

四川盆地火成岩发育区地震波传播规律及成像方法

多口钻井证实四川盆地西南部地区发育火成岩,火成岩主要分布在龙潭组内部,火成岩发育区地震资料存在岩下地震同相轴连续性较差、反射能量弱等现象,火成岩下屏蔽效应机理不清、岩下地震反射井震标定能量相位差异大,明确火成岩区地震波传播规律是地震资料采集、处理解释的基础。这里从地震波反射透射基本原理出发,阐述了火成岩地层的反射透射能量及对下伏地层的屏蔽机理,利用波动方程地震模拟及偏移,分析了不同火成岩分布模型对下伏地层地震信号的屏蔽作用,采用低频补偿、逆时偏移等方法改善岩下成像质量。结果表明:火成岩发育会不同程度导致下伏地层地震透射能量的衰减,纵向多套火层岩发育时,下伏地层屏蔽效应明显,发育区地震表现为类似生物礁的外形隆起、内部杂乱反射特征,下部多次反射较多且能量较强。通过低频优势频带保护处理、利用全波场波动方程偏移成像等方式可以改善岩下地震成像质量。     

基于保幅波动方程的广义高阶屏地震偏移成像方法

原始地震数据中饱含丰富的反映相位的走时信息和反映反射率的振幅信息。基于波场延拓理论的波动方程保幅地震偏移成像,是在给出正确构造成像位置的同时也给出真实反射振幅的有效完善。基于全声波方程,利用严格的解耦理论进行单程波动保幅分解,得到一个由波场传播项与振幅补偿项构成的,在走时与振幅上满足全声波方程对应的程函方程与输运方程的保幅单程波动方程;利用摄动理论进行单平方根算子渐进展开,推导出基于保幅波动方程的广义高阶屏地震偏移算子方程。模型测试和实际资料处理表明,该方法不但可以凭借更准确的相位归位和散射能量聚焦提高构造成像精度,而且输出了能更正确反映地下反射属性的能量信息,从而可以为更深层次的勘探开发,提供地球物理技术支撑。     

定向延迟组合激发正演照明方法及应用

基于波动方程照明分析原理和组合震源激发理论,对二维声波波场进行规则网格有限差分正演模拟,并给出组合震源照明度的计算方法,对于多个震源组合激发,通过改变相邻两个震源之间的激发时间,激发所产生的地震波场会沿着某一确定的方向传播,可以增强地下特定的区域的地质体的照明分析。模型试验结果表明,震源数目越多,激发的地震波最大能量指向越集中,改变震源之间的延迟时间,可以调整波场的传播方向,该方法对于分析简单的二维模型以及复杂的逆冲推覆构造模型和marmousi模型的照明能量分布均适用,对于指导炮点的设计有借鉴意义。     

一种改进的近岸波浪破碎数值模型

提出一种基于完全非线性Boussinesq方程的改进波浪破碎模型,用于模拟近岸浅水波浪破碎.模型借助水滚的概念,提出一种确定k方程紊动模式中紊动源项的计算公式,通过解k方程计算Boussinesq方程中的涡黏系数,实现对破碎波的模拟.岸边界采用窄缝法,使得模型可用于波浪爬坡的计算.用实验室实测波高和增减水资料对模型进行了验证,得到了一致的结果.紊动源、紊动动能以及紊动耗散率的计算结果表明:①在破波点处紊动源项值最大,随着波浪向岸边传播,逐渐减小;②破波点处,水平方向的对流和扩散在紊动能量输移中发挥重要作用;③岸边附近紊动源与紊动耗散接近平衡.     

二阶弹性波动方程高精度交错网格波场分离数值模拟

给出了一种等价的二阶弹性波动方程,以解决弹性波场中完全弹性波动方程不能完全分离耦合的纵、横波波场问题.应用高阶交错网格有限差分法求解该波动方程,并使用通量校正技术(FCT)进一步压制频散,采用均匀介质模型和层状介质模型进行波场分离数值试验,精确得到了混合波场、完全分离的纯纵波及纯横波波场.数值结果分析表明,本文方法在均匀介质情况下准确可靠,在分离后的纯纵、横波波场中可观察到较为丰富的能量转换信息,这对认识复杂弹性波的传播规律及弹性波理论具有重要意义.     

基于屏方法的弹性波叠前深度偏移

弹性波成像是多分量地震勘探需要解决的关键技术之一。借鉴声波方程中傅立叶有限差分算子中的有限差分补偿方法,对弹性波相屏传播算子进行了大角度校正。在求取成像值时,采用了矢量成像条件,即通过极化矢量,将各分量投影极化方向,然后再成像,从而使波场中的信息得到充分利用,同时解决了P-SV波成像过程中的极性不一致问题。这样,便可以叠加多炮的成像结果,从而提高成像质量。利用模型数据,对大角度相位校正后的弹性屏延拓算子和矢量成像条件进行了试验,成像效果理想。