页面物理模型模拟实验方法

在地震勘探物理模型实验中,采用页面物理模型模拟实验技术,可以降低物理模型的制作成本,缩短实验周期。采取加工与观测同步进行的方法,可以分解复杂构造模型的地震波场,有利于研究各类震波在模型中的传播问题。笔者介绍了页面模型的制作和观测技术,讨论了页面模型上波的分布特点,描述了典型构造模型的地震波场。可以发现,页面物理模型的制作和观测简单,制作周期短,成本低;在得到的地震波场图上,各类震波的运动特征明显而清晰;它不仅可以模拟各种简单的地质构造,在开展复杂构造的三维地震勘探物理模型实验时,有利于各类震波的识别与分析。     

二维层状VTI介质试射射线追踪方法

地震波场正演模拟是研究地震波传播规律的有效手段,为地震勘探提供基本的理论依据。为提高地震勘探的精度及勘探能力,研究复杂介质中地震波传播问题显得尤为重要。针对各向异性介质中的地震波场正演问题,基于各向异性介质和试射射线追踪方法的基本理论,分析了横向各向同性(VTI)介质中存在的群相关系,研究了VTI介质中的Snell定律及角度转换关系,并引入了透射系数和反射系数,具体讨论了试射射线追踪算法,通过数值模拟实现了地震波场正演,客观合理地模拟了地震波在VTI介质中的传播。     

大型双三轴气浮定位多道三维地震物理模拟系统及其应用

三维地震物理模拟技术作为一种重要的地震波传播特征的研究手段,与数值模拟相比具有结果更逼真、不受计算方法和边界条件限制等优点,是认识复杂构造地震波传播规律及其响应特征的有效方法之一,并在地震波传播基本规律研究、野外地震勘探方法验证、观测系统设计优化等方面具有重要的应用价值。为此研发一套大型双三轴气浮定位多通道三维地震物理模拟实验系统。该系统包括导轨和传动系统、运动控制系统、定位测量系统、物理模拟数据采集系统及安全系统等5部分,可实现大尺度物理模型高精度定位,多通道、高效率、高信噪比、高分辨率模型超声波信号采集等功能。利用该系统对模拟含断层、陷落柱、煤层变薄带多种构造的含煤地层三维地震物理模型进行数据采集试验,获得的整体成像效果与地震物理模型吻合,验证了该系统的可靠性和准确性。该系统的研制成功为煤炭地震勘探方法理论研究及实际生产应用提供了新的实验技术手段。      

多尺度随机孔洞介质地震波正演及其逆时成像

常规地震勘探理论无法完全解释复杂多变的地质特征,较难达到高精度地震资料处理的目的,因此必须发展适应复杂非均匀介质的地震波场传播理论,以更好地刻画真实的复杂构造、岩性、裂隙油气藏的特点。根据实际火山岩样的随机特征,构建了相应的多尺度组合型随机孔洞介质模型,并进行了高精度地震波正演数值模拟和逆时成像研究,制作了在不同频率条件下的自激自收剖面和逆时偏移剖面,计算结果表明,构建的多尺度随机孔洞介质模型可以有效模拟真实的地质变化特征,同时指出准确区分由地层随机非均匀性引起的散射波场响应和干扰信号是实现高分辨率地震勘探的前提。     

煤巷地震超前探测合成记录的数值模拟方法研究

地震数值模拟技术是地震勘探方法研究的重要手段之一。应用地震波反射法探测技术,对巷道前方地质异常进行预报预测,可以更加有效地保证煤矿井下生产的安全。这里对弹性波动方程应用交错网格高阶有限差分技术,对巷道中的地震勘探技术进行数值模拟。采用的交错网格高阶差分技术网格频散小,PML使边界条件的处理简单而高效。通过不同的模型,模拟和研究井下地震波的传播情况,并对转换波的情况进行了对比。结果表明,该方法具有实现简单,精度高,稳定性好的特点。     

炸药震源激发近区介质的粘滞性分析

在我国陆地石油勘探中,炸药震源依然是地震勘探的主要震源,炸药爆炸后会产生不同的分区,包括空腔、过渡区和弹性区。如今对地震子波产生机理的分析主要是基于等效球腔模型,忽略了过渡区对波传播特征的影响。为了定性描述过渡区的岩石破碎和永久形变对地震波传播特征的影响,将模型简化为粘弹性介质。这里在Kelvin粘弹性模型基础上推导了地震波传播的相速度和品质因子Q的表达式,并对Kelvin粘弹性模型进行数值模拟,从振幅、相位及频率的角度,分析品质因子Q对地震波传播特征的影响。结果表明,地震波在粘弹性介质中传播时,振幅、频率及相位特征是有变化的,这为研究炸药震源激发产生地震子波的机理提供了理论方向,为实际介质中的地震记录特征分析提供了理论基础,同时对补偿粘滞性因素的影响、提高地震资料的品质具有重要的实际意义。     

复杂地表相控震源正演模拟与照明分析

震源作为地震资料采集的重要组成部分,直接影响地震勘探效果。在实际勘探过程中,地表情况通常十分复杂,因此,研究复杂地表条件下相控震源的定向理论十分必要。本文基于复杂地表相控震源激发原理、有限差分数值模拟方法和波动方程照明分析理论,对简单的理论模型和地表起伏的Marmousi模型进行了相控震源地震波场的正演模拟和照明分析。模型试验结果表明：相控震源在复杂地表条件下可以定向激发地震波,改变震源的激发延时可以调整波场的传播方向,起到改善目标数据信噪比的作用;该方法对于简单的水平层状模型、楔形构造模型以及复杂的Marmousi模型均适用。     

多分量地震勘探技术的现状及进展

多分量地震勘探技术发展到今天，经历了漫长的历程。近年来，海上多波勘探的成功极大地推动了这一技术的发展。人们注意到这一技术比单一纵波勘探能提供更多的地震属性信息，能够解决储层的岩性、孔渗以及裂缝裂隙的密度和方向等问题。国内外研究学者在各向异性理论、地震波的传播机理、数值模拟、多分量地震资料的处理、解释方法以及相关模块的研究中取得了丰硕的成果，使多分量地展勘探的理论基础与方法储备相对成熟，并已逐步应用于生产科研实践之中。如今多分量技术以及与这一技术紧密相连的各向异性研究已成为国内外地震勘探领域的研究热点之一。     

利用地震资料识别煤与瓦斯突出的探索研究

三维地震勘探技术已经成为解决矿区煤与瓦斯突出区域的重要手段,而突出区域特殊的地球物理特征为这种技术的实施提供了可能。实验室测试资料表明：突出煤层的地震波速度约为正常煤层的1/3,因此煤层突出区域具备利用地震技术进行检测的物性条件;地震正演模拟结果显示,煤与瓦斯突出部位的煤层地震反射波的传播时间、能量和频率特征,与正常煤层存在明显差异;实际资料表明,煤层突出地段在地震资料上出现地震波至时间加长、振幅减弱、频率降低等特征,这与理论研究结果是一致的。初步分析认为：地震资料的时间、振幅和频率变化等特征,可以作为利用地面地震圈定煤与瓦斯突出区域的辅助标志。     

金属矿地震勘探物理模拟实验技术

在金属矿地震勘探的物理模拟中,实验技术研究是得到可靠实验结果的重要保证.通过控制环氧基混合材料混合比的实验,形成1 600～3 200m/s的速度差异,实现了对复杂岩性的模拟.在对山地模型的采集中,采用触点控制方式实现了高程测量和数据采集同步进行.采用页面模型模拟技术,实现了对复杂模型地震波总场信号的分解和归位.     

黄土塬区地震勘探技术发展现状综述

黄土塬区的地震勘探技术长期以来一直被认为”世界级”难题,其主要原因有三：一是黄土塬区复杂的地貌条件,即沟、梁、塬、峁、坡、川并存;二是复杂的地表条件,即沟壑纵横施工困难;三是复杂的表浅层条件,即地震波难以激发且能量衰减严重等。在具体分析我国黄土塬区资源分布状况与勘探实践的基础上．对黄土塬区地震勘探数据采集与资料处理的一些技术难点进行了阐述,指出今后在黄土塬区开展地震勘探工作,应从粘弹介质、连续介质的角度．进行地震波激发与传播规律的研究,从地震正演模型和室内模拟的角度,进行黄土塬区的资料采集和处理方法研究,同时要注重引进新技术,加强储层物性横向变化的预测研究。     

基于机器学习和地震勘探的层状地质体智能识别研究

地震勘探是一种广泛应用于地下油气勘探、地质结构勘探的一种无损探测技术,但是由于地下结构的复杂性和介质的不均一性,导致地震信号的解释和反演有多解性,依赖专家主观经验,限制了地震勘探的效率和准确性。本文采用机器学习软件Tensorflow基于人工神经网络建立层状地质体和地震勘探信号之间的非线性模型,用于岩溶地区浅层地震勘探信号的自动解译和识别。首先,结合实际岩溶地区的工程地质介质特点,生成数千个简化的水平层状地质模型,将介质设置为岩土,水和气体;其次,利用有限差分方法对5000组随机地层进行地震波传播数值模拟,得到不同随机地层对应的地震信号;最后将4000组作为训练集建立人工神经网络模型,将1000组号作为测试集以检验其学习效果。研究发现,利用该方法在不需要人工滤波以及特征提取的情况下,可以准确地解译出地层分界面的深度以及地层速度,提高了地震信号解译的经济性和效率。本研究初步讨论了机器学习方法运用在地震勘探中的可行性,对岩溶地区浅层地震勘探信号的解译有一定的指导意义。     

第四章 地震勘探

地震勘探是最重要的物探方法中的一种,它是根据人工激发的地震波在地壳內传播的特点,来研究地壳地质結构的一种方法。一地震勘探的基本原理在地下进行爆炸或用重錘敲击地面时,就产生地震波,它以一定速度向四处传播。設地震波在介质中传播速度为V,在离爆炸点O一定距离r处有一点M,在波到达之前,M点处于靜止状态。在时間     

运用Hartley变换模拟地震波在正交各向异性介质中的传播

在地震传播理论中,地震波场的正演数值模拟一直是研究的热点。而在正演数值模拟方法的研究中,计算精度和计算效率是评价此方法的有效性及优越性的二个关键问题。伪谱法在计算精度与计算效率方面优越性十分明显,常用的有Fourier变换法和Hartley变换法;虽然Hartley变换法在求取导数时较Fourier变换法复杂,但由于Fourier变换法的计算同时涉及复数的实部与虚部,在计算速度和占用内存方面不如Hartley变换法。这里详细地阐述了利用Hartley变换求解正交各向异性介质波动方程的数值方法,并模拟了多种正交各向异性介质模型,对比分析了地震波在各向同性介质与正交各向异性介质中的传播差异。结论表明,该方法能正确、高效、直观地反应地震波在正交各向异性介质中的传播规律。     

粘弹性介质中跨孔波场的交错网格有限差分法正演模拟

井间地震正演模拟技术是研究地震波在井间传播规律的重要手段之一,可以帮助认识井间地震的复杂波场.从二维井间地震波传播波动方程出发,结合初始、边界条件,推导出了交错网格任意偶阶精度差分格式,阐述了非均匀差分网格的实现方法.在此基础上,编制了跨孔波场交错网格有限差分正演程序,并应用该程序对半空间粘弹性跨孔模型进行了正演计算,得到了震源在不同位置时的波场快照及地震记录图.这对于跨孔模型波传播规律的研究,具有重要意义.     

三维模型实验相似准则

本文依照相似方法的基本原理,从模型相似必须遵守的基本条件出发,提出了三维地震模型实验应遵循的基本相似准则。 三维地震模型实验是模拟野外三维地震勘探方法、技术的一种缩小了的模型。为了正确地模拟地震波在地下传播的物理过程和现象,必须遵守下述条件:     

地震波正演模拟有限元法在微机上的实现

有限元法是复杂介质地震模拟的有力工具,它能比较客观地反映地震波传播过程,比较细致地再现地震图像。但由于有限元法地震模型所需网格节点数多、数据规模大,使它的计算受到限制。采用对角化集中质量矩阵、刚度矩阵变二维为一维存贮,并通过使用有限差分吸收边界条件来处理地质模型的人为边界反射问题,从而使计算所需内存降低,计算时间减少,并能比较好地实现地震声波用有限元法计算,理论模型的计算结果验证了算法的正确性和可行性。     

华北型煤田矿井突水地震波超声模拟研究

应用地震波超声模拟方法,研究了华北型煤田的煤系底部奥灰岩岩溶发育带对地震波的响应特征,为地震勘探技术应用于矿井台水提供了依据。     

高阶弹性波数值模拟及逆时偏移成像研究

利用地震波在地质体中的传播为地质体建立模型,得到地震波的传播规律和变化特征,以达到探测地球深部的目的.在前人研究的基础上,使用交错网格高阶有限差分法对几种典型的地质构造模型进行地震波数值模拟,得到各模型观测的地震记录以及去除直达波和分界面反射波后的地震记录图,再使用叠前逆时偏移成像对数值模拟结果进行成像处理,实现对不同...     

南黄海海相油气地震勘探难点分析与对策建议

南黄海海相残留盆地广泛分布中古生代碳酸盐岩地层。盆地的油气勘探仍处于前景调查评价阶段。分析了研究区特殊地震地质条件造成的地震采集和处理所面临的诸多难点:地下地质构造复杂造成地震波场传播路径复杂多变,碳酸盐岩高速屏蔽层使得地震波向下传播的能量微弱,以及海洋作业环境等。针对地震资料多次波发育、深部目标层反射能量弱、信噪比低、成像精度低、资料品质差等困难和状况,提出了相应的勘探策略,如:加强理论模拟研究;采用多层震源延迟激发技术和"长排列、上下缆"的立体宽线接收技术,以拓宽频带、提高深部目标层反射能量;采用多次波压制技术以突出中深层弱反射;采用针对长排列的各向异性速度分析和各向异性叠前时间偏移以提高复杂构造成像能力等。