一阶弹性波方程错网格高阶差分解法

提高计算精度和运算效率是所有波场正演方法所追求的目标,本文通过将速度（应力）对时间的奇数阶高阶转化为应力（速度）对空间的导数,运用时间和空间差分精度均可达任意阶的高阶差分法,通过交错网格技术,对一阶速度－应力弹性波方程进行了数值求解;波场快照以及实际模型的正演结果表明,这种求解一阶弹性小听高阶差分解法,和常规的差分法相比网格频散显著减小,精度明显提高,而且可以取较大的空间步长,提高计算效率。     

变密度声波方程多参数全波形反演策略

多参数全波形反演中各参数之间的相互耦合增加了反演的非线性程度.通过分析各参数之间的相互影响,提出合理的多参数反演策略是解决该问题的有效途径.本文从变密度声波方程出发,首先研究了密度在速度反演中的重要作用,然后分析了速度对密度反演的影响程度,进而提出了一种有利于速度、密度分步联合反演的策略.第一步,利用给定的初始模型对速度、密度进行同时反演,得到比较可靠的速度反演结果;第二步,利用第一步反演得到的速度和给定的初始密度作为初始模型,继续进行双参数同时反演,这样可以同时得到比较可靠的速度、密度反演结果.为了进一步提高反演精度,将第二步反演得到的速度、密度作为初始模型,再进行下一轮双参数联合反演.二维理论模型实验结果充分说明了本文提出的这种反演策略的有效性.     

反转构造模型的地震波模拟及成像

为了检验由地震剖面解释得出的反转构造的可靠性,探讨反转构造地区在地震数据采集,处理中应采用的有效方法,设计了一个典型的反转构造模型－突起构造。以该模型为基础,针对复杂构造地震波模拟中常见起源频散严重、人为边界反射吸收不理想两个问题,应用高阶差分法以及一种新的边界吸收条件,对反转模型进行了地震波场数值模拟和深度偏移成像处理。采用中心放炮两边接收的观测方式,共模拟了185炮地震记录。研究表明,波动方程高阶差分法是模拟复杂构造模型中地震波传播的有效方法,除了近于直立的断层因难以接收到其反射波而较难成像外,其余的反转断层及其组合在理论上是可以通过合适方法（如Fourier有限差分深度偏移）较好地成像的。     

VTI介质初至波多参数走时反演敏感核分析及反演策略

利用地震初至波走时信息建立近地表模型是地震勘探的关键步骤.由于近地表模型普遍呈现各向异性特征, 常规的各向同性近地表建模无法满足地震数据近地表校正和地下成像的需要, 因此, 发展各向异性介质的初至波走时多参数反演方法具有重要的理论意义和实际应用价值.本文基于Fomel群速(慢)度近似公式, 推导得到了声波VTI介质中16种参数化模式的走时多参数反演敏感核的解析解, 并详细分析了4种参数化模式下多参数敏感核随角度的变化特征.通过分析多参数的敏感核和多参数之间的耦合效应, 提出了在全方位和地表两种观测方式下最优的参数化方式和有效的多参数反演策略, 并通过理论分析和模型试验, 证明了所提出的反演策略的合理性和正确性.

     

三维弹性波数值模拟中的吸收边界条件

在地震波传播数值模拟的过程中,需要使用吸收边界条件从而达到衰减人为边界 反射的目的. 本文基于傍轴近似法提出了计算三维弹性波方程的吸收边界条件公式,表示了 各边界面、边棱和角点处波场所满足的单程波方程,并在三维弹性波数值模拟中进行了应用 . 理论模型及三维盐丘地质模型波场切片快照试算结果表明,该吸收边界条件可以有效地吸 收人为边界反射,适用于较大入射角情况,从而消除了边界有效波信息的干扰. 由于采用四 阶近似方程,在保证计算精度的前提下,该方法具有节省计算工作量和易于实现的特点.     

一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法稳定性研究

稳定性问题是数值求解波动方程的基本问题。文中对三维横向各向同性介质中一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法的稳定性进行了分析,给出了不同精度差分方程统一的稳定性条件,证明了三维Ｔ１介质中一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法的稳定性由弹性波在Ｘ、Ｙ、Ｚ三个方向上的Ｃｏｕｒａｎｔ数共同决定。最后通过几种精度差分方程的稳定性条件,说明了这种一阶弹性波方程高阶差分解法具有高精度、高效率的特点。     

基于常分数阶拉普拉斯算子的黏声方程重建速度与衰减参数的全波形反演方法

地震波在地下介质传播过程中由于非弹性衰减的存在将导致能量损失和相位变化, 精确的速度与衰减参数建模对油气识别、提高强衰减介质中地震波成像的质量都起着至关重要的作用.常分数阶拉普拉斯算子黏声方程由于完全分离的速度频散项与振幅衰减项的优势, 以及在强非均质衰减介质中可以高精度求解的特点, 已被应用于速度与衰减参数的建模中.本文将二阶常分数阶拉普拉斯算子黏声方程拆分为等价的一阶方程组, 并在此一阶方程组的基础上推导出新的梯度公式与伴随方程, 建立了一种新的速度与衰减参数同时重建的全波形反演方法.相较于原二阶常分数阶拉普拉斯算子黏声方程建立的全波形反演流程, 数值实验表明, 新建立的反演流程可以有效避免原梯度数值计算中的噪声, 尤其是可以有效提高衰减参数梯度的反演精度, 从而显著提高反演的收敛速度与反演精度.

     

可变网格与局部时间步长的高阶差分地震波数值模拟

提高计算精度与效率是所有地震波正演方法所追求的目标.本文通过将变化的空间网格与变化的时间步长技术相结合,提出一种空间网格大小与时间步长均可任意变化的高阶有限差分模拟方法.一系列数值试验表明,该方法在保证模拟精度的同时,显著提高了模拟的效率.这种可变空间网格与局部时间步长的模拟方法,能够精细刻画含孔缝洞介质以及横向变化剧烈介质的微小结构,减小地震波模拟误差,提高介质细微结构情况下的地震波传播模拟精度与效率.     

岩溶储层地震反射波场特征及多场信息预测——以塔中中1井区为例

针对在塔中地区Zh1井5 000m以下奥陶系鹰山组钻遇的一套白云岩岩溶储层厚度小(≤ 7m )、波阻抗差小(≤ 717kg /( m2· s) )、非均质性强的特点,首先从地震正演模拟出发,模拟了在实钻井条件下以及当岩溶储层孔缝洞内充填物性质发生变化时的地震波场响应。结果显示这套岩溶储层在叠加剖面上绕射波比较发育,在叠后深度偏移剖面上呈现出峰- 谷- 峰似串珠状的反射特征,且随着充填物性质或流体含量的增多,其串珠状反射强度明显增强。据此,利用研究区的三维叠后时间偏移资料,采取有针对性的地震预测方法和技术,提取出引起岩溶储层发育的不同地质场源的地震特征信息,如反映地震波场能量大小的振幅属性,反映速度、密度变化的波阻抗信息,古裂缝分布场信息和古地貌信息等,共同对这套岩溶储层的优势发育区进行了预测。预测结果表明,岩溶储层的优势发育区主要分布在三维区域的中西部,并且在发育区内地震剖面的显示特征与地震正演模拟结果相一致,从而证实了预测结果的有效性。      

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.