钻孔电磁波法多重全息数字成象效果的改进

本文对电波勘探多重合成全息探测数字成象方法做了三点修改。水槽模型实验资料和野外实测资料的电算结果证实,经过这些修改,成象效果有了显著的改善。此外,讨论了用修改后的方法处理野外实测资料时必将遇到的一些问题,并提出了解决这些问题的某些初步设想。     

多频合成全息探测成象

本文分两个部分。第一部分从理论上探讨了全息成象应用于探测时的特点,提出了“全息探测成象”的概念。指出对地层介质使用弹性波或电磁波时,关键问题是纵向分辨力低。作者从信息论和天线阵理论的观点探讨了单频全息成象,研究全息成象和相关检测、匹配滤波以及相控阵之间的联系,提出了多频合成全息探测成象作为解决纵向分辨力的一个方法。探讨了它的原理,指出了它和“脉冲全息成象”的关系,导出了纵向分辨力公式,并给出了二维理论模型计算的结果,以说明方法的可行性和应用前景。 第二部分为实验部分,叙述了多频合成微波全息探测成象的试验。采用二维干涉型全息图做了简单模型的水槽试验,由计算机成象的结果证实了多频合成法的高分辨力和良好的成象质量。     

全息成象的一种近区快速算法

本文研究了利用快速褶积进行全息成象近区快速数字重现的方法,并和角谱法进行了对比.这种方法速度慢于角谱法,但它和直接算法结果完全相同,是一种精确的快速算法.另外,这种方法还可用于成象面大于全息图面的情况,这时可使用分块快速褶积法.     

钻孔应变观测干扰及异常分析

怀来台体积式钻孔应变仪安装于1988年,以应变固体潮为主要观测目标.多年来,取得了连续完整高质量的观测资料.本文列举了怀来钻孔应变的台址背景及仪器观测条件;分析了实际观测中钻孔应变资料受仪器零漂、气压、水位、降雨等因素的干扰;研究了钻孔应变在本区及邻区震前出现的记录曲线畸变、潮汐因子异常、应变固体潮畸变等不同形式的异常变化并对其进行特征分析.研究表明,钻孔应变观测是获取构造活动异常变化信息,进行地球物理研究、地震预测预报的有效途径.     

“宽频带、宽方位和高密度”陆上三维地震观测系统聚焦分辨率分析

近年来,"两宽一高"——宽频带、宽方位和高密度——三维地震采集技术极大地提升了地震勘探的能力和精度,在岩性油气藏地区取得了明显的应用效果,也对地震采集观测系统设计提出了更高的要求.如何在现有的成本限制和装备条件下,根据具体工区的地质地球物理条件来选择合适的"两宽一高"采集观测参数以实现最佳的勘探效益,已成为当前地震勘探中迫切需要解决的瓶颈问题之一.基于此,本文首先回顾了点绕射聚焦分析的基本原理,随后给出一种新的复杂介质多频率快速聚焦分辨率定量分析方法.基于该理论,我们以一个典型的陆上三维地震勘探采集方案和速度模型为例,系统地研究了"两宽一高"地震资料偏移成像分辨率随着关键采集参数的变化规律,给出了不同条件下分辨率的理论极限值及其所对应的采集参数的临界点值.此外,我们也提出了一种新的采集参数和子波频谱的交汇定量分析方法,进一步阐明了采集参数和子波频谱参数之间的定量关系,为复杂接收激发条件下采集观测系统设计提供了新的理论依据.     

垂直地震剖面的近期发展综述

垂直地震剖面(VSP)是一种小尺度地震勘探方法,具体作法是,将检波器放入井内,记录通过地层的下行波(从地表震源产生的直达波和下行的多次波)和向地面返回的上行波(一次反封波和上行的多次波).这样,由VSP得到的资料包括地下的反针波和透射波,友盖的区域依赖于VSP试验时的几何排列和井附近的构造.木文论述了最近三年中发表的关于地震勘探中的应用以及,补充上Hardage(1983)、Bal比和Lee( 1984)所做的更详细的观测. 当地下构造水平成层而井是垂直的,并且震源接近于井口处时.被VSP记录到的上行波和下行波基本上是垂直传播的,并且通过提供时间一深度曲线和由讨给定区域地下的反升和透封性质的详细分析,VSP能够被用来校准地面记录的地震剖面.这些应用在很大程度上依赖于对信号的处理,如分解上行波和下行波以及研究它们与地面记录的资料之间的关系等. 当地层存在横向变化或者震源与井口存在偏移距时,VSP能够通过提供有关井旁构造的高分辫率的图象来补充地面观刚.近来的研究工作主要集中于通过用共深度点(CDP)叠加和偏移的方法利用反射波来成象.用于反演透扮波走时和振幅的层析成象方法也正在发展,并且当井下排列和有效的井下震源成为可能的时候,它将成为重要的方法.不过,在今后几年中最有意义的进展将是一种可靠的井下三分向仪器的发展,这种仪器有用来确定仪器(放豆)方向和确定仪器与井壁藕合质量的内部装置.     

重建地下介质相对衰减的分布:新的成象方法

在传统的连续波电磁层析成象方法中,影响线性方程组的解的重要参量--波源的辐射功率因子k,常常难以确定或根本无法确定,使方法的应用受到严重限制.本文提出了新的电磁层析成象方法,其线性方程组与k无关,能用于传统方法无法应用的情况.新方法重建的地下介质相对衰减的二维分布图象,比传统方法重建的绝对衰减的二维分布图象具有更好的分辨力和稳定性,更有利于地质解释.新方法已成功应用于8个不同地区电波勘探资料的处理.     

衍射CT技术和多源全息成象技术的比较研究

在本文中,我们从理论上比较研究了衍射CT技术和多源全息成象技术,讨论了在弱不均匀介质中多源全息成象技术失真的根源,推导出二维多源全息图象重建的快速算法,利用这些算法和计算机产生的非Born近似的正演数据,系统地研究了异常体的尺寸、异常程度的大小和数据采集方式对重建图象的影响.并且把它与衍射CT重建图象作了数值上的比较,所得到的许多结果（见正文结论部分）对于衍射地震CT技术和多源全息成象技术在生产中的应用有着指导意义.     

美国PBO计划:钻孔应变仪台网遭遇挑战

PBO(Plate Boundary Observatory)计划专门设计了一批钻孔应变仪台.网,在数百米距离内,安装2～3台仪器,以研究钻孔应变仪如何响应构造活动的信号,以及局部因素会造成何种干扰.本文收集了6个这样的台网的资料,给出了所有仪器数年的记录曲线,并对观测结果显示的地壳应变场做了简要的分析对比,发现6个试...     

波路径偏移压制层间多次波的理论与应用

消除层间多次波是地震勘探资料处理研究领域的难题,尤其对于实际资料的处理,到目前为止还很难找到一种完全有效的方法. 本文给出了仅对一次波成像既波路径偏移方法压制层间多次波方法,在共炮道集和共检波点道集分别计算炮点射线的入射角和检波点射线的出射角,由此计算的角度作为射线追踪的初始角度,计算地震波射线的传播路径. 结合由程函方程计算的走时表,判断偏移范围是反射波还是多次波. 在前期偏移过程压制多次波的理论研究基础上,本文主要研究波路径偏移消除多次波的应用部分. 为了进一步说明效果的有效性,计算了在单炮和共成像点道集压制层间多次波,给出了实际资料的压制多次波的偏移结果.     

New advances in regularized inversion of gravity and electromagnetic data

The interpretation of potential and electromagnetic fields observed over 3D geological structures remains one of the most challenging problems of exploration geophysics. In this paper I present an overview of novel methods of inversion and imaging of gravity and electromagnetic data, which are based on new advances in the regularization theory related to the application of special stabilizing functionals, which allow the reconstruction of both smooth images of the underground geological structures and models with sharp geological boundaries. I demonstrate that sharp-boundary geophysical inversion can improve the efficiency and resolution of the inverse problem solution. The methods are illustrated with synthetic and practical examples of the 3D inversion of potential and electromagnetic field data.     

Converted wave seismic imaging in the Flin Flon mining camp, Canada

Seismic imaging for mineral exploration in hardrock environment has typically relied on P-waves recorded using vertical component geophones. Here we demonstrate the potential of using P-to-S converted waves for mineral exploration by applying converted wave processing to high-resolution 3-component data acquired in the Flin Flon mining camp, Canada. Inferences regarding the relative value of PS data are made through comparison with corresponding PP images, interpretation with geological constraints, and by comparison with modeling results. Modeling results show that the horizontal component data provide a robust means of separating the PS conversions from the PP reflections in converted wave processing whereas contamination by PP energy is more severe if the vertical component data are used. A customized processing workflow has been developed in which horizontal component data are sorted into common-reflection point gathers by the application of the converted wave dip-moveout operator. The PS images are characterized by lower signal-to-noise ratios than the PP images due to the smaller S-wave impedance contrasts associated with the main lithologic units and the angular dependence of P-to-S conversion. An exception to this occurs for PS reflections from the ore zones which are accentuated on the PS images relative to the background host-rock reflectivity. There are discrepancies in the reflection dips and positions observed on corresponding PP and PS sections that are not fully explained. They can be partly attributed to the non-coincidence of subsurface spatial sampling associated with common-depth points versus common-conversion points, with an additional complication associated with the known 3D geology. Vp/Vs ratios determined by correlation of reflections observed on PP and PS images can provide a limited means of lithological discrimination.     

瞬变电磁合成孔径成像方法研究

瞬变电磁法虽然广泛应用于资源勘探和工程勘察中,但仍存在一些亟待解决问题.迫切需要引进一些新的技术与方法,以进一步提高解释精度.由于瞬变电磁资料可以通过数学公式转换成虚拟波;多孔径瞬变电磁物理模拟证明TEM多孔径具有相干性;相邻位置上同一地质体的反射回波具有较好的相关性.所以,对于瞬变电磁资料可以进行多孔径合成成像.本文借助于合成孔径雷达的基本思想,提出一套新的数据处理方法,即采用相关叠加技术,实现多孔径数据合成.在完成瞬变电磁虚拟波提取后,将传统的以剖面为主的处理方式发展成为以测点为中心的多孔径合成,将传统的以单点处理方式发展成为逐点推移多次覆盖的处理方法.采用相关叠加的方法来进行合成孔径,由此大大提高瞬变电磁法的分辨率.从波场的角度拓展和丰富了瞬变电磁场的内涵,使得从实测资料中提取到常规瞬变电磁法提取不到的信息,对地下目标体成像更为有利.通过对所设计模型和实测资料处理,结果表明合成孔径成像效果较好.研究成果为发展瞬变电磁成像技术,提高分辨率提供了一条新途径.     

电性源瞬变电磁地空逆合成孔径成像

电性源地空瞬变电磁法具有工作效率高、勘探深度大、采集信号信噪比高、适用于地形地质条件复杂地区等优点.但是,到目前为止,由于尚未建立起该方法的解释系统,大大制约了该方法的发展.本文旨在建立起完整的地空电磁探测系统,丰富整个探测系统的理论.本文围绕地空瞬变电磁法全域视电阻率定义、瞬变电磁虚拟波场的克希霍夫偏移成像、逆合成孔径成像方法三个科学问题进行了系统研究.提出了用磁场强度定义全域视电阻率的迭代算法,理论模型试验结果表明计算出的视电阻率曲线首支趋于第一层电阻率,尾支趋于最后一层电阻率,实现了全空域、全时域视电阻率的计算;在先前研究的基础上,实现了适合电性源地空装置的瞬变电磁虚拟波场的克希霍夫偏移成像;采用相关迭加技术,实现孔径内多测点数据合成,将传统的单点处理方式发展成为逐点推移多次覆盖的逆合成孔径处理方法.层状模型试验表明:(1)全域视电阻率能够光滑、完整、渐变地反映出模型的电性信息变化;(2)当改变三层模型中间层电阻率时,全域视电阻率曲线随着参数的改变分异明显,对电性层的识别容易且直观;(3)由于在电阻率计算中同时考虑了接收机高度、偏移距、时间等各参数的影响,全域视电阻率可实现全空域、全时域的视电阻率计算.含水采空区的复杂模型算例表明:(1)根据不同测线的全域视电阻率结果可以看出,在靠近采空区的位置,全域视电阻率断面可以清晰地反映出采空区的空间位置,随着测线离采空区越来越远,采空区异常越来越弱直至消失;(2)波场变换和偏移成像的结果显示存在两个电性差异较大的界面,上界面指示地表,由于空气和大地之间的电性差异较大,故该界面波场信号反映强烈,遍布整个区域,下界面异常信号则主要集中在中部,向外逐渐减弱,指示采空区;(3)逆合成孔径成像结果表明地表界面在合成前后没有变化,而采空区异常合成后范围明显变小,且异常边界清晰,指示的采空区位置与模型吻合很好.本文借助于逆合成孔径雷达成像的基本思想,建立了一套电性源瞬变电磁地空逆合成孔径成像方法.基于反函数思想结合迭代算法提出的电性源地空瞬变电磁法的全域视电阻率定义方法,实现了全空域、全时域的视电阻率计算;借鉴瞬变电磁拟地震偏移成像算法,实现了瞬变场的三维成像;借鉴逆合成孔径雷达的思想,提出电性源瞬变电磁地空逆合成孔径算法,进一步提高了成像的分辨率.采空区模型算例表明相关叠加合成确实具有增强有用信号、提高信噪比、提高分辨率的诸多优点,证实了瞬变电磁地空逆合成孔径成像方法的有效性.     

井间电磁法综述

地面电磁法在实际工作中在很大程度上受到了探测深度和分辨率的限制.为了克服这些缺点,出现了井间电磁法.井间电磁法指的是在两个(或多个)钻孔中分别发射或接收电磁波信号,利用电磁波信号进行成像并探测井间物理性质的地球物理方法.由于发射机和接收机可以分别放置在很深钻孔中,其具有大透距、大探测深度的特点,因而广泛应用于工程环境物探、矿产勘查、石油勘探等中.针对不同的应用,产生了各具特点的一些特殊方法,包括井间无线电波成像、跨孔雷达、井间电磁成像.井间无线电波成像仪目前只测量电场强度数据,工作频率低,一般是单频的电磁波,频率范围通常在1 kHz至10 MHz.由于缺少走时数据修正射线路径,井间无线电波成像主要是进行基于直射线追踪的衰减层析成像.井间无线电波成像既可用于工程与环境地球物理也可用于找矿.跨孔雷达是钻孔雷达的一种探测方式,用高频电磁脉冲探测两个井孔间介电常数和电导率的变化.跨孔雷达层析成像也叫地质雷达CT,既可进行走时成像,还可进行衰减成像.一般来说,地质雷达CT的电磁波工作频率较高,中心频率通常在10 MHz和1 GHz之间,因此在分辨率指标上占有优势,跨孔雷达主要用于工程与环境地球物理.井间电磁成像采用更低的频率,测量复电磁信号,适合油气储集层监测,是一种地球物理前沿技术.经过在多个试验区初步试验表明,井间电磁成像是油藏研究的有效手段,可用于分析剩余油分布,寻找油气富集区,进而达到提高钻探高效井成功率和提高采收率的目的.本文详细介绍对比了这三种方法在理论和实践中的一些特点,并对未来的发展进行了展望.     

3D ACOUSTIC PRESTACK REVERSE-TIME MIGRATION1

A prestack reverse-time migration algorithm which operates on common-source gathers, recorded at the Earth's surface, from 3D structures, is conceived, implemented and tested. Reverse-time extrapolation of the recorded wavefield (a boundary-value problem), and computation of the excitation-time imaging condition for each point in a 3D volume (an initial-value problem), are both performed using a second-order finite-difference solution of the full 3D scalar wave equation. The algorithm is illustrated by processing synthetic data for a point diffractor, an oblique wedge, and the French double dome and fault model.     

Fast velocity analysis by wave path migration

Iterative migration velocity analysis is computationally expensive, where most of the computation time is used for generating prestack depth images. By using a reduced form of Kirchhoff migration, denoted as wave path migration, we can significantly speed up the depth imaging process and reduce the entire velocity analysis expense accordingly. Our results with 2D synthetic and field data show that wave path migration velocity analysis can efficiently improve the velocity model and the wave path migration velocity analysis updated velocity correlates well with that from the Kirchhoff migration velocity analysis. The central processing unit comparison shows that, for a 2D synthetic and field data set, wave path migration velocity analysis is six times faster than Kirchhoff migration velocity analysis. This efficiency should be even greater for 3D data.