多分量地震波波场分解研究

提出了一种有效的多分量地震波波场分解方法, 该方法假设在相邻道集波场的振幅、相位变化不大的情况下, 根据纵波和转换波在传播中相对于不同的极化矢量和慢度得到的垂向和水平向分量, 在最小方差约束下从多分量输入数据中获取纵波和转换波的偏振方向和振幅并重构纵波和转换波, 从而分离纵波和转换波. 这种方法精度较高, 不仅能有效分解一次反射波的多分量波场, 多次反射的纵波和转换波也能被恰当地分解. 该方法不需要输入地层速度等参数信息, 减少了人为误差的影响. 通过对合成资料的处理, 验证了方法的可行性和正确性.     

用波场转换进行倾角校正

本文讨论波场的一种转换,称为消除倾角影响变换（DART）,它将满足双平方根算子方程的叠前波场转换成满足单平方根算子方程的波场.后者可以进行常规的动校正和水平叠加.事实上这种转换是消除动校正时倾角影响的一种倾角校正（DMO）方法.这是Stolt偏移法在DMO中的类似,它只需利用快速傅氏变换（FFT）以及附加的插值运算就可实现.文末附有算例.     

薄互层地层震电波场响应特征

震电耦合产生的伴随震电场(CS)和震电界面场(IR)具有不同的强度,且能够反映地下地质体界面信息的震电界面响应一般较弱,而震电界面响应场可能在薄互层地质背景下能够出现较强的振幅值.目前还未有针对薄互层震电波场响应特征分析,且纵波引起的震电界面响应场是否对薄互层敏感有待探究.本文基于体积电荷密度的震电耦合理论数值模拟了平行薄互层(VTI)和倾斜薄互层(HTI)地质背景下的震电波场响应特征.结果表明,伴随纵波传播而产生的CS震电场几乎不受平行薄互层和楔形薄互层的影响.纵波在界面处诱导产生的IR震电场对垂直薄互层不敏感,但水平薄互层和楔形薄互层模型的厚度和薄互层的层数均能影响IR震电信号,薄互层单层厚度减小和薄互层层数增加会导致IR信号的增强.结果有力证明了纵波引起的震电界面响应场在薄互层地质体处会产生振幅异常,而水平和垂直薄互层的震电波场差异也有将助于探究层理方向有显著差异的页岩等储层中产生的震电信号.     

错格傅里叶伪谱微分算子在波场模拟中的应用

本文在传统傅里叶微分矩阵的基础上,对原始微分算子进行改进,引入了错格微分算子的傅里叶伪谱方法．尽管该方法增加了一些计算量,但却极大地提高了计算精度和稳定性．而且,该方法将微分计算过程由传统的傅里叶变换转换为一般的矩阵矢量乘积,大大降低了微分求解过程的复杂程度．在均匀介质中,将错格伪谱微分算子计算的结果和解析解进行比较,结果表明本文算子几乎达到了解析解的精度．而在分层均匀介质中的实验结果同时显示,该方法精度高、稳定性好,是一种研究层状介质中地震波传播的有效数值方法．     

求解二阶解耦弹性波方程的低秩分解法和低秩有限差分法

时间域的波场延拓方法在本质上都可以归结为对一个空间-波数域算子的近似.本文基于一阶波数-空间混合域象征,提出一种新的方法求解解耦的二阶位移弹性波方程.该方法采用交错网格,连续使用两次一阶前向和后向拟微分算子,推导得到了解耦的二阶位移弹性波方程的波场延拓算子.由于该混合域象征在伪谱算子的基础上增加了一个依赖于速度模型的补偿项,可以补偿由于采用二阶中心差分计算时间微分项带来的误差,有效地减少模拟结果的数值频散,提高模拟精度.然而,在非均匀介质中,直接计算该二阶的波场延拓算子,每一个时间步上需要做N次快速傅里叶逆变换,其中N是总的网格点数.为了减少计算量,提出了交错网格低秩分解方法;针对常规有限差分数值频散问题,本文将交错网格低秩方法与有限差分法结合,提出了交错网格低秩有限差分法.数值结果表明,交错网格低秩方法和交错网格低秩有限差分法具有较高的精度,对于复杂介质的地震波数值模拟和偏移成像具有重要的价值.     

三维多值走时地震波场重建及格林函数计算

针对三维复杂介质地震波传播数值计算中出现的多值走时情况,阐述了地震波场重建及格林函数计算中的困难,提出一种在相空间拉格朗日流形上的波场重建及格林函数计算方法．本文算法应用于三维叠前深度偏移处理流程时,可高效地获得均匀网格点上地震波多值走时及振幅的数值计算结果．文中还阐明两类数值计算过程判据,以在多值走时区域及计算的全区域中,控制射线追踪过程中的射线密度及格林函数计算精度．算例验证了本文方法的有效性．     

基于两步SVD变换的零偏VSP资料上下行波场分离方法

垂直地震剖面(Vertical Seismic Profiling,VSP)资料处理中波场分离是关键问题之一.随着属性提取技术的发展,新的属性参数(例如Q值)提取技术对波场分离的保真性要求越来越高.本文改进了传统奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)法,给出了一种对波场的动力学特征具有更好的保真性,可以作为Q值提取的预处理步骤的零偏VSP资料上下行波场分离方法.该方法通过两步奇异值分解变换实现:第一步,排齐下行波同相轴,利用SVD变换压制部分下行波能量;第二步,在剩余波场中排齐上行波同相轴,使用SVD变换提取上行波场.在该方法的实现过程中,压制部分下行波能量后的剩余波场中仍然存在较强的下行波干扰,使得上行波同相轴的排齐比较困难.本文给出了一种通过极大化多道数据线性相关程度(Maximize Coherence,MC)排齐同相轴的算法,在一定程度上解决了低信噪比下排齐同相轴的问题.将本文提出的方法用于合成数据和实际资料的处理,并与传统SVD法的处理结果进行对比,结果表明本文提出的波场分离方法具有良好的保真性,得到波场的质量明显优于传统SVD法.通过对本文方法和传统SVD法处理合成数据得到的下行波场提取Q值,然后进行对比可知,本文方法可以有效提高所提取Q值的准确性,适合作为Q值提取的预处理步骤.     

从瞬变电磁扩散场到拟地震波场的全时域反变换算法

将瞬变电磁满足的扩散方程转变为波动方程,然后利用地震类成像方法实现瞬变电磁虚拟波场成像,是实现瞬变电磁三维反演的有效手段之一.为了实现由扩散场到虚拟波场的转换,文中采用预条件正则化共轭梯度法求解波场反变换问题.首先,对几种离散方式进行比较,采用条件数最小的离散方式进行离散;然后选择最优的正则化参数,并利用超松弛预条件技术对系数矩阵进行预条件处理;最后,利用共轭梯度法进行迭代求解.超松弛预条件有效降低了系数矩阵的条件数,正则化方法使得反变换得到的波场稳定、可靠,共轭梯度法能够保证计算快速收敛.将反变换结果与已知虚拟波场函数对比,证明算法稳定、可信.将文中算法结果与前人研究结果进行对比,说明方法效果.通过实测数据的波场变换处理给出了文中方法的实际应用效果.结合反变换算法,对不同参数模型进行分析,总结了虚拟波场在色散介质中的传播规律.     

用最大似然法进行波场分解和震相识别

本文以介质中弹性波场的传播特征和多元统计分析为基础,从数学上进行严格的推导,得到了模型与资料拟合的最大似然判据,以检验地震波列中是否存在某种特殊波型的能量。利用概率滤波可得分解后的地震图,从图中可以直接得到震相到时。用此方法处理P波资料,效果较好。对于剪切波资料,有时处理结果不十分理想。这可能是由于径向分量和横向分量之间的线性相关性造成的。对于因介质各向异性而形成的分裂剪切波,用此方法得到的S波到时为快S波到时。此方法对于单台三分向记录资料的处理是十分有效的。