地震反射波成像新方法及其理论基础

提出了一个地震反射波的成像公式及其理论基础. 波的传播现象应该由瞬时谱来刻画, 在数学上表示成三元(即时间、空间和频率)复函数. 介质的物理参数, 如反射系数波和阻抗等均是空间和频率的复函数. 给出了反射波谱和介质反射系数间的关系, 反演公式中还考虑到多次反射和结构滤波作用. 同时也指出传统的卷积模型和波动方程反演方法中存在的问题. 各种反演公式均可利用小波变换和三基色方法作出地下介质参数分布的剖面图, 不同颜色表示不同介质.     

基于地震数据子集的波形反演思路、方法与应用

地震数据与地下介质物性参数之间的复杂关系,决定了地震全波形反演在理论方法上面临着强烈的非线性难题.地下不同物性参数的不同分量在地震数据上具有不同的表现,勘探的不同阶段对地下介质模型的精度也具有不同的要求,这就决定了在地震全波形反演过程中不必时刻追求地震数据全部信息的匹配,部分信息的匹配就有可能解决现阶段的某些问题,还可以一定程度上规避匹配全部地震信息所遇到的强烈非线性难题.基于这样的考虑,我们提出了利用地震数据子集进行波形反演的思路,给出了统一的反演方法,并通过基于包络数据子集以及反射波数据子集的波形反演的理论模型与实际资料反演试验,证明了所提出的波形反演思路和方法的正确性.     

利用VSP资料直达波的包络峰值处瞬时频率提取介质品质因子

本文采用一个具有4个待定参数的函数去逼近震源子波,利用黏弹介质中单程波传播理论推导出了地震子波包络峰值处瞬时频率(EPIF)和品质因子之间的解析关系;同时,为提高瞬时频率的估计精度和抗噪性能,在小波域中发展了一种计算瞬时频率的方法,并在此基础上提出了估算VSP资料Q值的方法,简称小波域包络峰值处瞬时频率法(WEPIF)．合成的VSP数据衰减估计结果表明,与对数谱比法和中心频率偏移法相比较,WEPIF法受到界面反射波影响相对较小、计算结果稳定、精度相对较高．将WEPIF法用于某气田的单炮零偏6级VSP资料Q值估计,结果表明,吸收强弱与储层含气性高低有良好的对应关系．     

基于小波包分解的地层吸收补偿

在分析地震反射波勘探信号小波包分解特性的基础上,提出了基于小波包分解的地层吸收补偿方法．如果没有地层吸收,浅层反射波和深层反射波具有相同的振幅谱而相位谱相差一线性相位．如果把地震记录分成不同的频段,不同频段对于时间的能量分布关系具有相似性,即对所有频段的深层反射的能量与同一频段浅层反射能量之比应该相同;只是不同频段的绝对能量大小不一样．由于地层的吸收造成各频段能量对时间的分布不同,如果给这些频段乘以时变权使各频段能量对时间的分布相同,就起到了对地层吸收的补偿作用．该方法首先用小波包对地震勘探信号进行分频,然后根据地层吸收的特点,在每一个频段上分别提取每一个时间点的吸收系数并用其倒数加权每一个小波包系数,再用加权后的小波包系数重构地震反射波记录消除地层吸收．该方法适合Ｑ值未知的情况,对变Ｑ和常Ｑ都能适应．从实际应用效果看,该方法能很好的补偿地层的吸收。     

双树复小波变换在时移微重力监测上的应用——以辽河油田SAGD区为例

SAGD开发会引起地下介质密度产生较大的变化,进而引起地表重力值的变化.时移微重力监测技术通过测量地表重力值的变化来监测SAGD开发过程中蒸汽腔的形态变化,从而获得油藏开发动态变化信息.针对微重力监测技术的重力异常提取对于描述储层变化至关重要.本文利用双树复小波变换将微重力数据分解为不同尺度小波系数,结合软硬阈值折中法...     

黏声方程Q值反射波反演

地震波在非弹性介质中的衰减效应常用品质因子Q度量.相对准确的Q模型对提高强衰减介质中地震波成像的质量至关重要.本文提出了黏声介质反射波形反演(QRWI)方法来重建地下宏观Q模型.在缺乏大偏移距和低频地震数据时,该方法以黏声波方程为波场传播引擎,利用反射波核函数对模型中深部的敏感性去提取背景Q值.当速度高、低波数成分均已知时,基于波形拟合的QRWI可以获得较高分辨率的反演结果.由于地下介质速度的高波数扰动很难准确估计,本文通过引入峰值频移目标函数,极大地降低了QRWI对速度高波数成分的依赖.理论合成数据实验结果表明,本文方法反演得到的宏观Q模型可以满足衰减补偿逆时偏移成像的要求.     

消除探地雷达数据的子波衰减和频散的反滤波方法

消除探地雷达数据的子波衰减和频散可以很好地提高探地雷达的勘探深度和勘探分辨率.常用的消除探地雷达数据的子波衰减和频散方法为反Q滤波方法.该方法需要利用地下介质的Q参数,但是正确求取地下介质的Q参数很困难.针对这一问题,本文提出了一种消除探地雷达数据的子波衰减和频散的反滤波方法.该方法以地下介质反射系数是随机数为前提,利用地下介质等效滤波器具有最小相位这个特性,通过求取等效滤波器的振幅谱来求取等效滤波器的反滤波器.最后,利用该反滤波器对探地雷达数据进行反滤波,实现消除探地雷达数据的子波衰减和频散.     

地震数据的反射波动方程最小二乘偏移

基于反射波动方程,本文提出了一种估计地下反射率分布的地震数据最小二乘偏移方法.高频近似下,非齐次的一次反射波动方程的源项是由反射率与入射波场的时间一阶导数相互作用产生的.根据反射波动方程,利用线性最小二乘反演方法由地震反射数据重建出地下产生反射波的反射源,再结合波场正演计算出的地下入射波场,得到地下反射率分布的估计.在地下反射源的线性最小二乘反演重建中,我们采用迭代求解方法,并以地震波的检波器单向地下照明强度作为最小二乘优化问题中Hessian矩阵的近似.     

由VSP反射波旅行时重建各向异性层速度结构

本文提出-种利用有偏VSP资料反射波旅行时信息重建椭圆各向异性介质中水平向与垂直向速度的方法。其中,地下介质假定为层状椭圆各向异性介质。反射波旅行时间采用射线追踪理论及几何关系计算得到,反演中的线性方程组采用奇异值分解(SVD)技术进行求解。 方法检测时,我们对各向同性介质及椭圆各向异胜介质情况下有限差分法正演模拟的深井有偏移距VSP地震资料分别进行各向同性和各向异性方法反演成像。结果表明,本文所述方法较之各向同性介质模型反演方法对介质类型有很好的适用性,同时也说明了本方法的司行性。最后,我们分别介绍了对实际有偏VSP资料反演得到的地下介质的速度结构图像。     

多尺度τ-p谱及其应用

把小波变换与τ-ｐ变换有机地结合起来,本文提出了多尺度τ-ｐ谱的概念,给出了基于多尺度τ-ｐ谱作滤波处理和波场分离的方法．与通常的τ-ｐ变换相比,该方法将x－t域的地震记录变换到（τ,p,a）或（τ,p,f）空间（即多尺度τ-ｐ谱）．多尺度τ-ｐ谱比通常τ-ｐ谱增加了一维,因此用于波场分离或去噪,前者优于后者．若恰当地选择小波函数,该方法抗噪能力强,计算精度高．文中给出了模型及实际地震资料处理实例;证明了此方法的有效性．     

垂向非均匀介质的走时反演

本文提出了一种利用反射波走时曲线计算垂向非均匀介质速度和反射界面深度的方法。当在地球表面没有获得来自地下某一深度范围内介质的任何信息时,可以认为这一深度范围内的地震波速度具有连续性。利用来自其底部反射界面的反射波走时曲线,可以计算出该深度范围的地震波速度结构。对三种模型进行了理论计算,所得反演解与真实值较为一致,其中计算出的反射界面深度最为精确。利用本文提出的方法可以计算两个相邻反射面之间的垂向非均匀速度结构,如低速层等。     

薄层状沉积旋迴介质中垂直地震剖面法反射波勘探基础及解释方法的讨论

本文从地震模型实验入手,讨论和测试了垂直地震剖面法在多个薄层粘合的二维固体模型中地震直达波、反射波的运动规律,及其各向异性现象。利用坐标变换方法,将多层的各向异性介质转换成均匀各向同性介质,从而推导出地震反射波理论时-深方程。通过模型的测定,介绍了各向异性系数的求取及地质剖面的构制方法。比较了各向异性理论及均匀同性理论解释的地质剖面,肯定了各向异性理论在垂直地震剖面法解释中的可靠性。     

抛物线Radon变换方法在压制地震多次波中的应用

多次波的存在会降低地震资料的信噪比,影响地震资料处理效果和后续的地质解释精度,压制多次波干扰是地震资料处理中的一个重要环节。利用有限差分方法正演模拟几个典型地质模型的地震波场,之后进行动校正,再通过抛物线Radon变换方法把t-x域一次反射波和多次波变换到τ-q域,由于存在速度的差异,Radon域记录中的一次反射波和多次波的能量互相分开,在Radon域对多次波的能量切除,保留反射波的有效信息,达到压制多次波的效果,提高资料的信噪比。通过对实际地震数据进行抛物线Radon变换结果也进一步验证了该方法在压制多次波中的应用效果。      

场地钻井台阵观测中斜入射P波和SV波的近似剥离方法

通常认为,成层介质中P波和SV波互相转化、耦合交织而不可以解耦得到单独的P和SV波入射场.针对钻井台阵的两处三分量加速度记录,根据反向方位角将两水平分量分解为径向水平分量和横向水平分量,假设横向水平分量由SH波系组成,竖向分量和径向分水平量由P-SV波系组成.本文提出在频域内解联立方程组的方法,并结合遗传算法-单纯形法混合优化策略,对P-SV耦合场包括SH波系进行了联合剥离反演,最终得到了基岩斜入射P、SV和SH波.最后,通过场地条件差别较大的另一附近钻井台站的联合反演结果,初步验证了其合理性.该项研究对于断层特征和震相特性研究、近地表“软”基岩或土层介质参数研究、场地效应的细致评价具有一定意义.     

新疆北天山地区中强震前单台地震波参数异常特征研究

强地震的孕育过程也是孕震介质的形成过程,在强震前震源附近小地震的地震波运动学,动力学特征的变化过程,则反映了孕震介质的变化过程,为研究地震的孕育,发展和发生的过程,采用单台地震波振幅比,尾波持续时间比,尾波衰减系数这３项地震波参数作为地震学短期前兆指标,分析其震兆特征,从而达到监测孕震介质变化的目的,研究结果表明,单台地震波参数能够有效地发现地震的前兆,但地震波参数的前兆图像复杂多变,不具有统一的     

New imaging method for seismic reflection wave and its theoretical basis

Some new imaging formulas for seismic reflection wave and their theoretical basis are given. Phenomena of wave propagation should be characterized by instantaneous spectrum and expressed by complex function of three variables (time, space and frequency) in mathematics. Various physical parameters of medium are also complex functions of two variables (space and frequency). The relationship between reflection coefficient of medium and spectrum of reflected wave is given. Multi-reflection and filter of formations are considered in inversion formulas. Problems in classical convolution model and wave equation are illustrated. All these inversion formulas can be used to image underground medium by wavelet transform and method of “3-basic colors”. Different colors mean different media.     

一种利用多次波求取反射系数的新技术

传统地震资料处理将多次波视为干扰波进行压制,而多次波是有效波在地层中来回传播的反馈,因此它携带了地层反射系数信息。本文从多次波成因出发,推导出反射系数公式(反射系数等于一阶多次波与一次反射波的反褶积)。理论模型实验证明了该方法的正确性。对实际海洋单道地震资料进行处理,求取的反射系数与有效波基本吻合,但由于资料信噪比、子波及反褶积算法等局限性,该技术有待进一步研究。      

超声反射法套管-地层环空间介质波阻抗反演方法与成像实例

针对套管井反射式超声波水泥固井质量检测问题，本文利用超声反射波频谱中套管共振透射窗内的复合反射系数，提出了定量反演套管-地层环空间内介质的波阻抗的方法. 利用复合反射系数中多个频率点的相移反正切函数主值，给出了波阻抗的计算公式，并把套管-地层环空间介质中波的相移的整、实特性作为波阻抗反演收敛的判据. 针对井下实际测井环境中超声换能器性能受温度和压力等的影响而发生变化，导致的声源波形（子波）和复合反射系数不确定的困难，提出了用井下原地（in situ）实测波形定量估计声源波形和复合反射系数的方法. 通过对合成数据的处理，分别考察了已知介质的声学和几何参数存在的偏差对套管-地层环空间内介质的波阻抗反演结果的影响. 本文对多组模型井检验数据进行了目的层介质的波阻抗反演与成像，成像结果与真实情况吻合，验证了反演方法的有效性. 最后对现场实测资料进行了套管-地层环空间内介质的波阻抗定量反演与成像.     

三维复杂构造中地震波模拟的单程波方法

复杂构造中单程波与双程波方法模拟结果的比较表明,就地震勘探中主要关心的一次反射波而言,单程波算法已具有足够的精度. 使用单程波方程将极大地减少数值计算的计算量,同时对介质的几何和物理参数建模也降低了要求. 单程波算法可视为深度偏移的“逆运算”,这样可以很好地借用已知的深度偏移方法及其程序系统. 基于计算效率和计算精度的双重考虑,本文在介质速度结构较复杂时采用显式短算子波场延拓方法,而在介质速度结构相对简单时采用分裂步相移法. 反射系数的计算中考虑了其随入射角的变化.     

Numerical simulation of seismic wave in elastic and viscoelastic TTI media*

Based on the two-dimensional (2D) three-component first-order velocity-stress equation, the high order staggered mesh finite difference numerical simulation method was used to simulate the elastic and viscoelastic tilted transversely isotropic (TTI) media. The perfect matched layer (PML) absorption boundary condition was selected to eliminate the boundary effect. The results show that: ① Under the condition of fixed elastic parameters of elastic TTI medium, when the polarization angle and azimuth are 60° and 45° respectively, the degree of shear wave splitting is significantly greater than the angle of 0°; ② The influence of viscoelasticity on TTI medium is mainly reflected in the amplitude. If the quality factor decreases, the attenuation of the seismic wave amplitude increases, causing the waveform to become wider and distorted. If the quality factor increases, the viscoelastic medium becomes closer to elastic medium; ③ For TTI medium with different polarization angle and azimuth angle in the upper and lower layers, the shear wave can multiple splits at the interface of medium. The symmetry of seismograms is affected by the polarization angle and azimuth angle of TTI medium; ④ Viscoelasticity has a great influence on reflected wave, transmitted wave and converted wave in the low-velocity model. When the viscoelasticity is strong, the weaker waves may not be shown.