南海北部陆坡崎岖海底区地震成像:OBS旅行时反演

深水陆坡油气资源丰富,是油气勘探的重要领域.由于陆坡水深变化较大、海底地形崎岖、地质构造复杂,地震成像存在诸多难点,其中,速度模型的建立是最大的难题之一.利用OBS(ocean bottom seismometer)数据上丰富的折射初至信息,采用旅行时反演方法建立崎岖海底区速度模型.OBS数据由广州海洋地质调查局在南海北部陆坡珠江口盆地东部海域采集,数据质量良好,存在大量的初至折射波.地震成像结果表明,在深水崎岖海底区,利用OBS的初至旅行时能够获得地震成像所需要的背景速度场.受限于高频近似的假设,初至旅行时反演结果分辨率较低.全波形反演可以提供精度更高的速度结构,初至旅行时反演结构可用作全波形反演的初始模型.     

地震层析成像方法综述

地震层析成像作为一种有效还原地下介质速度模型的方法,为全波形反演提供了可靠的初始速度模型,从原始的射线层析到相移旅行时层析和瞬时旅行时层析,实现了地震波传播的有限频特性;从声波方程到弹性波方程,从各向同性介质到VTI,TTI介质,实现了对真实地下介质情况的模拟.减缓层析反演的病态性也一直是研究热点,常用的方法有正则化,用高斯束层析的敏感核代替传统的射线层析敏感核等.此外,为了避免使成像结果的精度依赖于共成像道集上反射位的真实深度,角度域双差分反射层析可以稳定有效地收敛到精确的偏移速度模型.如今,层析成像逐步向各向异性介质过渡,使用的数据从VSP到WVSP,从单一波形到多种波形联合反演发展,然而,分辨率和计算效率的相关问题仍然需要得到关注.     

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。     

基于松鼠搜索算法的跨孔电阻率溶洞探测

针对在基建工程前期探测中,传统物探反演方法对溶洞等不良地质条件的探测精度低的问题,提出了一种基于松鼠搜索算法的跨孔电阻率溶洞探测反演方法,用于改善传统的基于Tikhonov正则化的灵敏度迭代法对初值、噪声敏感、容易陷入局部最优等缺陷。采用小型、大型和串珠状溶洞3种数值算例,对不同智能搜索算法和灵敏度迭代法的探测结果进行了对比分析,并开展了室内模型试验和现场实验验证。研究结果表明:基于松鼠搜索算法的反演方法收敛速度快、精确度高,可显著提高跨孔电阻率溶洞的探测精度。     

跨孔地震CT技术在地铁工程施工溶洞探测 方面的应用

本文介绍了在南京地铁4号线某区间应用跨孔地震CT技术进行现场数据采集的方法,并运用Matlab语言编制程序,通过最小二乘法对大型线性稀疏矩阵方程进行求解,由生成的三维网格数据绘制波速等值线图,从而实现了孔间介质波速层析成像的功能。根据成像图中低速带范围及波形分析确定了溶洞位置和充填情况,经checkerboard测试,并与钻探资料和地质雷达影像对比分析,结果表明跨孔地震CT技术用于地下岩溶探测时可靠性高,能够实现对孔间岩溶发育状况的超前预报。     

一种快速建立层析反演初始模型的方法

建立近地表层析反演模型时,通常利用射线追踪方法来计算模型初至旅行时,再与观测的初至实际旅行时进行比较,反复修改模型直到计算值与观测值的误差达到最小。因此,初始模型建立的质量直接影响到层析反演的精度、收敛速度和迭代次数。通过模拟近地表模型,利用时间项反演方法快速建立初始模型,提高了层析反演的精度,加快了收敛速度,减少了迭代次数。     

综合物探方法在广州市金沙洲岩溶地面塌陷、地面沉降地质灾害调查中的应用

综合运用跨孔地震CT、探地雷达、高密度电阻率法、浅层地震反射波、土壤氡浓度和波速测试6种物探方法,对广州市白云区金沙洲岩溶地面塌陷、地面沉降地质灾害进行探测,查明了该区的溶洞、土洞及构造破碎带的分布。介绍了各种方法技术,对综合物探成果进行总结,结合实例说明综合物探方法在该区的应用取得了显著效果,为地质灾害防治提供了基础地质资料。在广花盆地岩溶发育区,首次应用跨孔地震CT探测建筑物地下岩溶分布,为评价受岩溶地质灾害影响的建筑物安全提供依据。     

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.     

基于构造导向滤波的高斯束层析速度建模方法及其应用

高斯束层析速度建模方法利用高斯束传播算子计算层析核函数,能够提高速度模型反演的精度与稳定性,但尚未引入地质先验信息有时会导致反演结果缺乏地质意义。基于此,通过引入预条件模型正则化算子,推导得到构造导向滤波约束下的高斯束层析速度建模方法,该方法的关键是构造导向滤波算子的构建。本文通过地震剖面计算构造的结构张量,利用各向异性光滑算子加入地质构造特征作为反演的正则化约束条件。该方法完全基于数据驱动,实现了对层析反演的"软约束",既缓解层析反演求解的多解性,同时又提高反演分辨率,得到更加符合地质认识的高精度速度模型。数值模拟实验及实际数据应用验证了构造导向滤波下的高斯束层析速度建模的有效性与实用性。     

基于井间电磁CT探测的岩溶空间分布特征

岩溶是桥梁桩基施工中的安全隐患之一,探明桥梁范围内岩溶的空间分布特征对桥梁安全尤其重要。岩溶勘查目前多以钻探与物探方法相结合,但特定的岩溶勘察需要根据具体情况选择合适的物探方法,常用的地质雷达等方法由于受限于各自的适用范围,往往不能精确地确定局部范围内溶洞的边界。井间电磁波CT探测技术主要依据电磁波在不同介质中传播时的吸收差异,重建井间介质吸收系数的分布图像,形象而直观地展现地质体内部结构,具有分辨率高,勘探距离小的特点,特别适合于探测桥墩等局部范围内的溶洞分布情况。以惠州S119线水西大桥主桥墩溶洞探测为例,介绍了电磁波法CT探测技术的原理、工作方法及应用效果,结果表明井间电磁波CT探测技术有较高的精度和可信度,可全面清晰地揭示场地岩溶的空间分布,为工程设计提供可靠的地质资料。     

路基下伏地质缺陷弹性波数值模拟

针对我国西部黄土地区特殊的地形地貌、近地表条件和地下浅层目标体,开展了路基下伏地质缺陷地震探测技术的应用研究。为检验不同地震方法的探测能力,设计了一个综合地质地球物理模型,包含凹陷、断层、地裂缝、地下低速体、软弱夹层及滑坡等典型地质缺陷,利用有限差分波场模拟,计算出多分量反射地震记录和面波地震记录,分别进行了反射波成像和高阶面波反演横波速度成像。数值模拟结果表明,反射波成像和高阶面波反演横波速度成像技术对真实模型中的凹陷、断层、浅层低速体、软弱夹层及滑坡等主要地质缺陷均能清晰成像,验证了地震方法探测路基下伏地质缺陷的可行性。数值计算结果表明,不同的地球物理探测方法对地质缺陷的探测效果和适用范围不同。     

浅层高密度主被动源综合地震勘探试验研究

为了研究“孤石”、溶洞、地下管线等城市不良地质体的高效高分辨率综合勘察技术,尝试采用纵横波综合地震方法。在标准试验场地进行了三维高密度主被动源综合地震数据采集,分析研究纵横波高分辨率处理、背景噪声成像反演地下三维速度模型、纵横波综合地质解释,探索了不良地质体的综合地震探测技术。结果表明：三维高密度纵横波联合地震勘探对试验场地的地下管线有较好的反应,在纵波剖面上表现为系列清晰的绕射波,SH波剖面上管线区域能量变弱,并且对浅层界面分层刻画得更细致,高密度纵横波综合地震勘探是探测浅层地质异常体的有效手段。     

岩溶探测中的弹性波CT方法

弹性波CT方法,又称地震波层析成像技术.这种技术利用大量的地震波速度信息进行专门的反演计算,得到测区内岩土体弹性波速度的分布规律.利用这种方法探查岩溶的分布、形态及连通性与其它测试方法比较,分辨率高、效率高、空间位置准确.在岩溶发育地区进行工程勘察,采用常规钻探与弹性波CT成像相结合的勘察方法,可消除工程安全隐患.     

跨孔地震CT层析成像在岩溶勘察中的应用

指出了在岩溶发育地区采用常规工程地质勘察方法的不足,简述了跨孔地震CT层析成像进行岩溶勘察的原理及工作方法技术,介绍了一个工程勘察实例,指出了跨孔地震CT层析成像在岩溶,勘察中的应用前景。     

综合物探方法在岩溶探测中的运用分析

物探方法在铁路、公路线路岩溶探测中起着重要作用.岩溶探测物探方法种类多,本文以某铁路勘察项目为例,通过运用高密度电法、电磁波和弹性波跨孔CT三种方法,分别对岩溶较发育的铁路隧道进行勘察,查明工区内灰岩埋深、岩溶及可能与岩溶发育有关的断裂发育情况,并结合地质钻探等资料从施工参数试验、方法改进等方面综合比对分析,总结出各类...     

基于贝叶斯理论的反射率法煤田地震波阻抗反演

地震波阻抗反演可以直接提供地下介质的弹性信息,为后续的煤层识别,水通道预测以及陷落柱识别等提供可靠的资料。在面对复杂地质条件时,现有的波阻抗反演方法精度较低,不能满足实际勘探的需求。反射率法通过求解弹性波动方程获得弹性参数信息,能够模拟全波场响应以及地震波的各种传播效应,能更精确地考虑透射损失、多次波等引起的地震波振幅和相位变化,精度较高,且计算效率高于其他波动方程求解方法。因此,基于贝叶斯框架,建立了反射率法的反演目标函数并通过引入柯西分布作为先验分布提高反演结果的分辨率,形成了一种基于贝叶斯的反射率法波阻抗反演方法。将该方法应用于布尔台煤矿地震数据中,获得的波阻抗反演结果与测井资料匹配度较好,相比于常规方法分辨率更高,精度高,能够有效识别薄煤层和深部煤层分布,有效验证了新方法的可行性和有效性。该方法能为利用地震反演技术识别煤层及陷落柱等小构造,预测顶底板水分布提供有力的资料。     

基于分维和相关性的自动初至拾取技术及应用

初至拾取是近地表反演的基础数据,采集的原始数据呈指数增长,尤其对于复杂山地采集的低信噪比单炮地震记录,越来越需要具有较高精度的自动初至拾取技术来完成巨大的工作量。这里采用了空变炮内和炮间的初至拾取时窗,实现了基于分维和相关性相结合的初至自动拾取技术。首先根据分形维的变化特征来判别地震波的初至走时;然后再根据拾取的是波峰、波谷,或过零点进行细微的调整,而对于山地采集的低信噪比单炮资料,还不能调整为最优;最后,在此基础上,将相关性技术应用于局部的初至最优化。实际资料的初至拾取结果表明：该方法能有效地改善初至拾取的精度。使用拾取的初至时间进行层析反演,并计算层析静校正量,可用于后续的处理。     

准南双复杂区高精度叠前地震成像关键影响因素研究

准噶尔盆地南缘安集海背斜为典型双复杂油气勘探区,近年来多轮次二、三维地震叠前偏移成像均基于CMP浮动面。中、下组合资料偏移画弧严重,无法精准反映安集海背斜中下组合圈闭特征。通过大偏移距初至近地表结构反演和优势偏移距初至层析静校正相结合,解决了时间域高精度静校正问题,为后期深度速度模型提供了精确近地表模型。首次详细分析了浅地表方位各向异性对地震成像的影响,针对性采取基于地表小平滑面的时间域-深度域一体化、分方位处理成像对策,开展处理基准面试验、井控全深度速度建模的速度融合方法等,取得了理想的地震成像效果。地震成像质量明显提升,准确反映安集海背斜中下组合圈闭特征,对准噶尔盆地南缘各复杂探区高精度地震成像具非常重要的参考和推广价值。     

利用初至时距进行相位改正的波动方程析射线法

我们利用初至时距改正非线性波动方程反演方法中的相位畸变问题，从而改善了大变量速度层析射线重精度，并帮助解决了波动方程反演的不适当问题，当速度分布变化较大时，普通的非线性波动方程反演严重不适定，对于这样严重的非线性问题，不能获得正确的反结果。     

地震CT的新技术及在工程地质中的应用

地震CT方法是近年来发展起来的地球物理探测技术。它的基本原理是利用地震波穿透地质体,通过波的走时和能量变化的观测,经计算反演重建地质体内部的结构图像。它是现代地球物理数值观测技术与计算技术紧密结合的最新成果,是工程地球物理探测技术的新发展。它分辨率高、可靠性好、图像直观、信息量大,很受工程界信赖,应用越来越广,已作为工程勘察的重要手段。