基于双程波动方程的多次波照明分析方法研究

地震照明分析是地震数据采集和实际资料处理解释中的一种辅助手段,指在给定地下地质构造时,采用数值模拟的方法模拟出地震波在地下介质中的能量分布形态.自由表面相关多次波是海上地震数据中重要的波场信息,传统地震数据处理方法一直都将其视为干扰信息而进行去除,错失了很多有意义的构造信息.本文采用基于时间域有限差分法的双程波动方程进行波场数值模拟,将多次波能量考虑到波场照明中,通过单一透镜盐体模型试算表明,与传统一次波照明相比,多次波照明方法的波场信息更丰富、盐下构造照明更清晰、照明阴影区域更小.将多次波照明分析应用到Pluto速度模型,对比分析可以看出多次波照明分析方法更能适应复杂地质构造目标.通过多次波照明分析方法,我们能够对复杂地质构造的采集系统进行评价和优化,并预测地震偏移成像的质量.     

利用单频双程波动方程计算初至走时及其振幅

通过在频率域双程波动方程模拟算法中加入一个复数频率（实部表示频率,虚部表示衰减因子）压制地震波初至走时之后的能量,从而把初至走时及其振幅的计算问题转换为单一频率波场中最大能量走时和振幅的拾取问题,然后利用单一频率域波场的相位项和振幅项分别计算初至走时及其振幅.本文还提出利用参数分析方法求取最优的复数频率,并给出数值计算例子,将本方法的计算结果与有限差分程函方程初至走时和最大能量走时振幅进行比较,结果表明,该方法具有适应于任意复杂介质和多炮多接收点走时和振幅的计算.     

TTI介质弹性波近似解耦波动方程

借助Christoffel方程可求解出各向异性介质弹性波精确频散关系.利用近似方法进行处理,再通过傅里叶逆变换将频率波数域算子变换为时空域算子,可导出解耦的qP波或qS波波动方程.本文在TTI介质弹性波精确频散关系的基础上,利用近似配方法推导了qP波和qSV波近似频散关系,通过傅里叶逆变换推导了TTI介质qP波和qSV波解耦的波动方程.为了验证近似频散关系的有效性,利用两组模型参数对其进行数值计算,分析了相对误差在不同传播方向上的分布.随后使用有限差分方法分别对均匀、层状及复杂TTI介质弹性波近似解耦波动方程进行数值模拟,结果显示qP波和qSV波完全解耦,并且在各向异性参数η < 0以及介质对称轴倾角变化较大的情况下,纯qP波和纯qSV波近似波动方程依然可以保持稳定.

     

标量波动方程全倾角有限差分偏移

传统的有限差分法偏移是建立在单程波波动方程的不同阶数的近似式基础上的。因此,各阶近似式的偏移方法都存在一个倾角极限问题。克服倾角极限和提高极限倾角是八十年代以来有限差分偏移技术的研究目标。在这方面取得了显著的进展。本文从标量波动方程出发,通过函数替代,将它化为一个等价的方程组,用有限差分法解此方程组进行波场外推,实现全倾角偏移成象的目的。与国外已有的使用波动方程全式进行偏移的方法相比较,除方法原理本身不同外,该方法具有稳定性好,计算工作量较少的优点。     

标量波动方程全倾角有限差分偏移

传统的有限差分法偏移是建立在单程波波动方程的不同阶数的近似式基础上的。因此,各阶近似式的偏移方法都存在一个倾角极限问题。克服倾角极限和提高极限倾角是八十年代以来有限差分偏移技术的研究目标。在这方面取得了显著的进展。本文从标量波动方程出发,通过函数替代,将它化为一个等价的方程组,用有限差分法解此方程组进行波场外推,实现全倾角偏移成象的目的。与国外已有的使用波动方程全式进行偏移的方法相比较,除方法原理本身不同外,该方法具有稳定性好,计算工作量较少的优点。     

有限元素法全倾角波动方程偏移

本文试图从两个方面提高波动方程偏移的效果:1.使用全方向波动方程进行偏移,使之适用于任意倾角界面的反射;2.使用有限元素法提高微分方程数值解法的精度。     

有限元素法全倾角波动方程偏移

本文试图从两个方面提高波动方程偏移的效果:1.使用全方向波动方程进行偏移,使之适用于任意倾角界面的反射;2.使用有限元素法提高微分方程数值解法的精度。     

有限元素法全倾角波动方程偏移

本文试图从两个方面提高波动方程偏移的效果:1.使用全方向波动方程进行偏移,使之适用于任意倾角界面的反射;2.使用有限元素法提高微分方程数值解法的精度。     

各向异性弹性波动方程多分量联合叠后逆时偏移

为了更好地描述地下介质的各向异性特性,实现准确的波场成像,开展了各向异性介质逆时偏移研究。采用高阶交错网格有限差分法推导出各向异性弹性波动方程叠后逆时深度偏移方程,证明各向异性介质向各向同性介质转化的条件,并研究Thom son参数对弹性波场的影响,合成了各向同性介质和各向异性介质多分量零偏移距剖面,实现了多分量模拟记录联合叠后逆时偏移。计算结果表明,能够准确地实现多分量波场叠后逆时成像,使地质层位中的断层、断点等目标成像清晰准确,且偏移成像精度较高,因此各向异性逆时偏移法是一种高精度的深度域偏移成像方法,可以指导实际天然地震资料和人工地震资料的数据处理。     

非线性波动方程地震反演的方法原理及问题

在解反射地震的非线性反问题时,目前都采用各种迭代算法(如梯度法、最速下降法及共轭梯度下降法等),并以拟合差取极小为准则.本文对这方面具有代表性的波动方程反演理论作分析评述,指出这种经典性方法的缺点和局限,以及发展非线性波动方程地震反演的方向.     

波动方程有限元的的进展和全倾角偏移

现在波动方程广泛应用于地震勘探。它对地震计算机层析成象十分重要。本文评述了近年来波动方程有限元数值解的进展,提出了一种全倾角有限元偏移的方法,并给出了一系列判断偏移结果的公式。     

波动方程的射线近似

本文讨论了各向同性非均匀介质中运动方程近似为标量波动方程及标量波动方程近似为射线方程（动力学及运动学）的条件,也讨论了这些条件之间的关系,还给出了射线振幅的一个新的数值解法。     

波动方程的射线近似

本文讨论了各向同性非均匀介质中运动方程近似为标量波动方程及标量波动方程近似为射线方程（动力学及运动学）的条件,也讨论了这些条件之间的关系,还给出了射线振幅的一个新的数值解法。     

一种改进的二阶弹性波动方程的最佳匹配层吸收边界条件

在分析前人有关二阶波动方程的最佳匹配层(PML)吸收边界条件的构建方式的基础上,讨论了这些PML吸收边界条件在计算效率和计算精度方面的不足,并给出了一种新的改进PML吸收边界条件.本文的核心思想是在频率域引入一个中间变量,避免了褶积运算,对该变量做傅里叶逆变换得到时间域的精确解.通过模型试算,把本文的改进算法与前人的算法的计算精度和计算时间进行比较.对比分析表明,本文提出的PML吸收边界条件计算量小且精度较高,并且是一种稳定的算法.     

波动方程基准面延拓研究进展

复杂的地表采集条件是地震偏移成像必须面对的问题．地形高程起伏变化较大,以及近地表低速层速度的横向变化,是导致反射地震数据非双曲时差特征的主要原因,严重影响了后续速度估计和偏移成像的精度．对于复杂地表条件,基于地表一致性的时移法静校正很难满足高精度资料处理的要求．波动方程基准面延拓方法不受地表一致性限制,很好地保持了波传播的动力学特征,而且在改善成像质量方面效果显著,应用广泛．本文探讨了消除地表因素影响的基准面延拓方法,对一些意义比较突出的方法进行了详细介绍．     

层状介质的声波波动方程反演

基于广义反射透射系数矩阵正演方法 ,讨论了层状介质的声波波动方程反问题 .推导出波数频率域中的雅可比矩阵的解析表达式 ,其计算在正演过程中求出 .采用最小二方法可得到层介质参数 .数值结果表明反演方法的正确有效性 .     

求解弹性波动方程的频率域近似解析离散化波场模拟方法

为提高频率域弹性波动方程数值求解的计算效率,本文引入近似解析离散化(NAD)方法将其进行数值离散并得到大型线性代数方程组.在详细分析了相应系数矩阵的稀疏分块结构与数学性质之后,本文提出采用不精确旋转分块三角预处理子加速Krylov子空间迭代方法来快速求解该线性方程组,并利用数值试验证实这种方法在弹性波场模拟方面的数值效...     

基于两参数简化方程的转换波叠前偏移速度分析（英文）

针对转换波各向异性叠前时间偏移实践中的四参数速度模型估计中参数间相互影响、难于准确的确定,本文将简化的转换波两参数动校正方程从叠加速度分析拓展到叠前时间偏移速度模型修正,形成了基于两参数动校正方程的新的四参数法转换波叠前时间偏移速度修正新方法和流程。在该方法和流程中,先进行转换波两参数叠加速度分析,获得转换波叠前时间偏移初始的速度和各向异性参数,然后通过分析偏移后的共成像点道集中的剩余时差修正速度和各向异性参数。其中叠前时间偏移速度模型的垂直速度比仍是需要利用纵波和转换波叠加剖面,层位标定后,利用相关的方法获得。有效速度比需结合纵波速度分析,利用Thomsen(1999)公式计算得到初始模型,最终依靠百分比扫描偏移处理获得最终的有效速度比模型。该方法简化了转换波高质量成像的速度估计方法,减小了多个参数估计的不确定性,在实际应用中也取得了较好的成像效果。     

利用矩阵分解理论的双程波方程叠前深度偏移方法

叠前深度偏移理论及方法一直是地震数据成像中研究的热点问题.业界对单程波叠前深度偏移方法和逆时深度偏移开展了深入的研究,但对双程波方程波场深度延拓理论及成像方法的研究还鲜有报道.本文以地表记录的波场值为基础,利用单程波传播算子估计波场对深度的偏导数,为在深度域求解双程波方程提供充分的边界条件,并提出利用矩阵分解理论实现双程波方程的波场深度外推.通过对强速度变化介质中传播波场的计算,与传统的单程波偏移方法相比,本文提出的偏移方法计算的波场与常规有限差分技术计算的波场相一致,证明了本方法计算的准确性.通过对SEAM模型的成像,在相同的成像参数下,与传统的单程波偏移算法和逆时深度偏移算法方法相比,本文提出的偏移方法能够提供更少的虚假成像和更清晰的成像结果.本文所提偏移算法具有深度偏移和双程波偏移的双重特色,推动和发展了双程波叠前深度偏移的理论和实践.     

利用矩阵分解理论的双程波方程叠前深度偏移方法

叠前深度偏移理论及方法一直是地震数据成像中研究的热点问题.业界对单程波叠前深度偏移方法和逆时深度偏移开展了深入的研究,但对双程波方程波场深度延拓理论及成像方法的研究还鲜有报道.本文以地表记录的波场值为基础,利用单程波传播算子估计波场对深度的偏导数,为在深度域求解双程波方程提供充分的边界条件,并提出利用矩阵分解理论实现双程波方程的波场深度外推.通过对强速度变化介质中传播波场的计算,与传统的单程波偏移方法相比,本文提出的偏移方法计算的波场与常规有限差分技术计算的波场相一致,证明了本方法计算的准确性.通过对SEAM模型的成像,在相同的成像参数下,与传统的单程波偏移算法和逆时深度偏移算法方法相比,本文提出的偏移方法能够提供更少的虚假成像和更清晰的成像结果.本文所提偏移算法具有深度偏移和双程波偏移的双重特色,推动和发展了双程波叠前深度偏移的理论和实践.