基于三维层状介质模型地震层析成像正演网格研究

地震层析成像技术是研究地层速度结构的一个重要手段,该技术是利用震源到接收点的地震波走时或波形的观测数据,结合建立的数学物理模型来重建地层速度结构。而层析成像正演模拟的精度将直接影响反演出的速度与地层真实速度的拟合度,因此找出一种精度较高的层析成像正演模拟算法是非常重要的。本文针对三维层状介质,通过网格化模型,采用最小走时射线追踪方法展开层析成像正演研究,分别采用三角形网格、矩形网格和六边形网格进行模型参数化,并对比分析各自正演结果的精度,总结出针对三维层状介质模型的最佳网格划分方式。     

部分区域约束下的交叉梯度多重地球物理数据联合反演

交叉梯度联合反演方法通过对多种地球物理模型实现结构耦合,在岩石物性关系不确定的情况下,既能提高反演结果的可靠性,又能减少反演的多解性,还能减少不同方法解释结果之间的矛盾.当不同的模型观测数据覆盖范围不一致时,交叉梯度联合反演通常需要取出重叠区域数据进行联合反演,并且建模时还要扩展一些模型范围.本文首先提出并实现了部分区域约束下的交叉梯度多重地球物理数据联合反演算法;接着进行了算法的模型试算;最后,我们将该反演算法用于本溪-集安深部地质调查重磁电综合地质地球物理解释中.结果表明：该算法不但能在重叠区域内很好地恢复结构相似的模型,而且在非重叠区域与重叠区域的边界处仍然可以得到平滑变化的模型;在本溪-集安10号剖面所获得的结构上相似的电阻率、密度及磁化率模型较好地反映了该区的深部地质结构,对于确定深部地质体的性质提供了有力的证据.     

基于改进的散射积分算法的初至波走时层析

初至波走时层析是获取近地表速度结构的一种常用方法.随着采集技术的不断发展,可使用的数据量迅速增多,传统的基于射线追踪和解方程组的地震走时层析成像方法面临着内存占用大、方程求解不稳定等问题.为了解决这些问题,本文基于前人在波形反演研究中提出的一种改进的散射积分算法,提出了一种预条件最速下降法初至波走时层析.该方法无需存储核函数矩阵与Hessian矩阵即可方便地实现目标函数梯度的计算与预条件,且该方法计算效率高、求解稳定、易于并行.数值实验结果表明,该方法可以获得与传统方法精度相当的反演结果,但所占用的内存大幅减小.     

随钻斯通利波测井反演地层渗透率的理论、方法及应用

针对孔隙渗透地层的随钻声波测井问题,用Biot-Rosenbaum孔隙弹性波测井理论推导了孔隙地层的随钻井孔声场表达式.据此考察了随钻条件下井中斯通利波的波形、相速度频散、衰减以及相速度对渗透率的灵敏度,并与电缆测井中的情况进行了对比.数值模拟结果表明,随钻条件下斯通利波对地层渗透率的灵敏度相对于电缆测井有明显增加,更有利于用来反演地层渗透率.为快捷有效地处理现场测井数据和反演计算,采用简化Biot-Rosenbaum理论和钻铤的等效模型,对随钻斯通利波的频移和时滞进行联合反演.结果表明,随钻斯通利波反演的渗透率与核磁渗透率和岩心覆压测试渗透率符合较好,并且与常规测井曲线所反映的储层性质具有较好的一致性,证明了利用随钻斯通利波评价地层渗透率的有效性.

     

双平方根单程波动方程叠前τ偏移方法

本文将常规双平方根（DSR）单程波动方程从深度域变换到双程垂直走时（τ）域,由此推导出可从数学上实现“沉降观测”的单程波DSR传播算子. 其递归波场延拓算法包含波数域针对常速背景的相移处理和空间域针对横向速度扰动的相位校正,可以应对上覆地层速度横向变化对构造成像的影响. 结合零炮检距、零时间成像条件,提出了在τ域进行波场延拓与成像的DSR方程叠前偏移新方法. 为了克服其全三维偏移算法在实际应用中可能面临的困难,本文采用稳相近似,在crossline常炮检距偏移理论基础上推导了实用的共方位角叠前τ偏移方法. 数值试验表明,DSR方程叠前τ偏移在强横向非均匀介质中的成像精度与分辨率优于传统的时间域成像技术.     

地面地震层析技术在金属矿勘查中的试验研究

由于金属矿区地质构造的复杂性和复杂的地表条件,适合于探测层状介质的地震反射方法技术在金属矿勘查中的应用受到了限制.为提高地震记录的横向分辨率,探测复杂的地质构造及隐伏岩体等,需研究相应的地震方法技术,地面地震层析技术在金属矿勘查中的试验研究就是为解决上述问题而开展的.本文就非线性地面地震层析技术的基本原理进行了阐述,并就该方法在金属矿勘查中的试验效果进行了讨论.     

利用联合反演技术进行反射地震的波速成象

本文介绍了根据反射地震数据进行波速成象的一种方法,其基础为多种反演技术的综合。由于要求的波速图象C（x,z）具有间断性,除利用走时数据T（x,t）外,在地层比较水平的情况下,还利用了均方根速度V（x,t）和统计子波W（t）的数据来成象。计算机层析成象过程分为三步:首先重做速度分析,取得与初次反射走时一致的均方根速度数据;然后用反射走时与均方根速度联合反演对应分析道的层速度和界面深度;最后由联合反演结果和反射面走时求波速图象函数的数字化版。文中还给出了波速成象方法在我国西北某沉积盆地上的应用及验证结果。     

用一阶扰动理论计算各向异性介质中的走时

根据各向异性介质的扰动理论来计算走时。首先简述各向异性介质的扰动理论，并推导非退化和退化情况的相速度扰动公式，而走时扰动可表示为沿未扰动介质中射线路径的积分；当未扰动介质选为均匀各向同性介质时，计算就较为简化。所给的数值例子证明了相速度扰动公式和走时计算公式的正确性。     

P-wave traveltime and polarization tomography of VSP data

The presence of anisotropy requires that tomographic methods be generalized to account for anisotropy. This generalization allows geological structure to be correctly imaged and allows the anisotropic parameters to be estimated. Use of isotropic inversion for imaging anisotropic structures gives systematic trends in the traveltime and polarization residuals. However, due to the limited directional coverage, the traveltimes along may not be sufficient to study the anisotropic properties of the structure. Polarizations can provide independent information on the structure. Traveltime and polarization inversion are applied to synthetic examples simulating VSP experiments. Transverse isotropy and 1-D structure are assumed. Plots of traveltime and polarization residuals are an important tool to detect the anomalies due to the presence of anisotropy. For receivers located in anisotropic layers, polarization residuals display consistent anomalies of several degrees. The synthetic examples show that even the simple 1-D problem is difficult, when using direct arrivals only. Large a posteriori errors in anisotropic parameters are obtained by traveltime inversion in layers where available incidence angles are less than 45°. Resolution of the tomographic image of VSP data is greatly improved by a combination of traveltime and polarization information. In order to obtain accurate inversion results, the measurement error of polarization data should be kept to within a few degrees.