基于反馈环的多次波压制方法研究

基于波动方程理论压制多次波,综合考虑了多次波传播的运动学特性和动力学特性,避免了非波动法解决问题所带来的局限性,已成为多次波去噪的发展趋势.首先对多次波压制国内外研究现状做了简单的阐述.在此基础上,给出了反馈环波动方程预测减去法的方法原理.介绍了抛物线拉东(Radon)变换外推近道数据、谱模拟法提取震源子波、均衡伪多道匹配和多次波减去法效果评价等四大关键技术的思路及主要计算公式.用JAVA语言自行开发了相应的模块,并应用射线法多次波模型和SEG/EAGEPluto模型,对以上方法技术进行了检验,去噪效果良好.对海上某多次波特发育实际资料进行了处理,取得了满意的效果.     

Source side seismic tomography(3STomo):A novelmethod to image the subsurface structure beneath seismically active region

We propose a novel seismic tomography method,Source Side Seismic Tomography(3STomo),which is designed particularly to image the subsurface structure beneath seismically active regions.Unlike the teleseismic tomography,in which the data are relative traveltime residuals between closely spaced stations for each teleseismic event,3STomo uses relative traveltime shifts between earthquakes within the study region for each distant station.Given the relatively evener distribution of global seismic stations,this method has unique advantages for imaging the structure beneath regions that have numerous earthquakes but lack of dense seismic stations,for example,some subduction zones and spreading ridges in the ocean.In addition,3STomo has potentially better vertical resolution at shallow depths than the traditional teleseismic tomography.The effect of the inaccurate source parameters on its resolution can be minimized by using depth phases and the technique of joint source and structure inversion.Numerical experiments and application to Luzon Island,Philippines show that 3STomo can be a valuable tool to investigate the subsurface structure beneath some areas where the traditional method cannot be applied to,or at least it can be used as a complementary component of conventional teleseismic tomography to obtain better back-azimuth coverage and achieve higher resolution at shallow depths in the inversion.     

数据域特征波反射走时反演

地震波的运动学信息(走时、斜率等)通常用于宏观速度建模.针对走时反演方法,一个基本问题是走时拾取或反射时差的估计.对于成像域反演方法,可以通过成像道集的剩余深度差近似计算反射波时差.在数据域中,反射地震观测数据是有限频带信号,如果不能准确地确定子波的起跳时间,难以精确地确定反射波的到达时间.另一方面,如果缺乏关于模型的先验信息,则很难精确测量自地下同一个反射界面的观测数据同相轴和模拟数据同相轴之间的时差.针对走时定义及时差测量问题,首先从叠前地震数据的稀疏表达出发,利用特征波场分解方法,提取反射子波并估计局部平面波的入射和出射射线参数.进一步,为了实现自动和稳定的走时拾取,用震相的包络极值对应的时间定义反射波的到达时,实现了立体数据中间的自动生成.理论上讲,利用包络极值定义的走时大于真实的反射波走时,除非观测信号具有无限带宽(即delta脉冲).然而,走时反演的目的是估计中-大尺度的背景速度结构,因此走时误差导致的速度误差仍然在可以接受的误差范围内.利用局部化传播算子及特征波聚焦成像条件将特征波数据直接投影到地下虚拟反射点,提出了一种新的反射时差估计方法.既避免了周期跳跃现象以及串层等可能性,又消除了振幅因素对时差测量的影响.最后,在上述工作基础之上,提出了一种基于特征波场分解的新型全自动反射走时反演方法(CWRTI).通过对泛函梯度的线性化近似,并用全变差正则化方法提取梯度的低波数部分,实现了背景速度迭代反演.在理论上,无需长偏移距观测数据或低频信息、对初始模型依赖性低且计算效率高,可以为后续的全波形反演提供可靠的初始速度模型.理论和实际资料的测试结果证明了本文方法的有效性.     

关于共反射面元叠加方法在实际应用中的一些思考

共反射面元（Common Reflection Surface=CRS）叠加是一种特殊的零偏移距成像方法,实践中它具有独立于宏观速度模型和完全数据驱动实现的鲜明特色,CRS叠加理论认为在得到高质量的零偏移距剖面的同时,还可以得到三个有用的波场属性参数剖面反演宏观速度模型,CRS叠加剖面之后的叠后深度偏移质量将超过叠前深度偏移.虽然CRS叠加倡导的成像方式和承诺的上述理想境界带来了全新的启示,但是实践中这些特色同样带来了令人困扰的问题,为此我们提出了倾角分解CRS叠加方法解决这些问题.本文即是作者通过上述实践之后对CRS叠加方法形成的一些思考和总结.     

云南省区域数字地震遥测台网远震参数测定

利用云南省区域数字地震遥测台网记录到的资料对远震的定位方法进行了研究。采用“分离变量法”,将震源参数分为发震时间、震中位置和震源深度三类变量,相对独立进行计算,这就减少了Geiger法中,各类变量因不同权重而产生的互相干扰以及因初始解不好引起的迭代不收敛的问题,改善了定位精度。由于大地震的地震波初动清楚,可精确测定初动到时,仅用经过台站高程走时改正和台站综合走时改正后的初动到时即可精确测定零深度时的震中位置。再根据测定的零深度震中位置,查出台网最小到时子台的S波到时S0它与该台的实际S波到时Sh的差可有效判定地震是否深源地震和计算震源深度。为了保持地震震级定义的一致性,采用数字地震仪系统的传递函数(包括幅频特性和相频特性)对实测数字地震记录进行仿真,得到真正的地动速度,再由计算机自动检测定地动速度最大面波振幅并计算震级Ms。     

非零偏VSP多波波场分离方法

这里研究了中值滤波法在波场分离中的应用,分析了中值滤波中参数的选择对分离效果的影响,并应用中值滤波法分离上行波、下行波.同时,对VSP中纵波、横波的偏振方向进行了分析,利用上行波、下行波振幅矢量关系对VSP记录进行纵波、横波分离,得到良好的分离效果.理论模型处理结果表明,应用中值滤波分离上行波、下行波,再利用偏振关系分...     

基于辛-谱元-FK混合方法的保结构远震波场模拟

远震全波形层析成像能获得研究区域下方岩石圈乃至地幔过渡带高分辨率速度结构,是研究地球深部构造与动力学过程的有效工具.该类方法需以高精度及长时程远震波场正演模拟为基础,这为设计高精度长时程稳定的正演算法带来了挑战.在此背景之下,本文提出了一种适用于远震波场模拟的保结构算法.该方法采用谱元法（SEM）对研究区域进行空间离散,在不考虑耗散项情况下,将空间离散后的常微分方程变换为哈密顿系统形式,采用保辛分部龙格-库塔方法数值求解.在三级保辛分部龙格-库塔算法基础上添加额外空间离散项,得到修正辛算法.本文将该时间-空间全离散形式称为修正辛-谱元法（SSEM）,并将SSEM算法与频率波数域（FK）方法结合,发展了可模拟高频远震波场在局域模型内传播的SSEM-FK混合方法.该方法结合了FK方法模拟层状介质中平面波传播的高效性和SSEM计算复杂介质中弹性波传播的精确性.数值实验表明,SSEM-FK能够准确模拟高频远震波场在研究区域内的传播,结合该方法在计算效率上的优势,可为高效、高精度的远震全波形层析成像打下基础.     

基于自适应变步长波场延拓的可控层分阶层间多次波模拟

地下低速夹层的存在导致地震数据中包含较强能量的层间多次波,有效识别和预测深部储层上覆地层产生的层间多次波是提高深部储层解释精度的重要环节,而准确模拟层间多次波是辅助识别地震数据中层间多次波的一种非常有效的方法.本文提出了一种基于自适应变步长波场延拓的可控地层分阶层间多次波模拟方法,该方法基于自适应变步长波场延拓,以递归循环的方式实现分阶层间多次波的模拟.通过对模型添加双重层位约束,可以模拟指定地层产生的各阶层间多次波.利用二维反周期延拓方法压制波场延拓的边界反射优于传统方法,例如吸收边界法.提出自适应变步长波场延拓技术,大大提升了波场模拟的效率.理论和数值例子表明,本文方法模拟的一次波和各阶层间多次波与常用的有限差分方法模拟结果具有很好的一致性,且克服了有限差分方法无法分阶模拟波场的不足,显著提升了层间多次波识别的效率.     

大步长波场深度延拓的理论

波场延拓是地震偏移成像的基础. 快速进行目标区波场延拓对石油勘探中急需发展的深部地震勘探和无组合海量地震数据的成像有重要意义. 在目标区成像中,目前已有的波场延拓方法,包括基于走时计算的Dix方法和射线追踪方法,以及基于小步长波场递推的方法,在适应复杂介质、计算精度和计算效率的某一方面还不能完全满足实际需要. 本文提出一种基于“算子相位”李代数积分的快速计算延拓算子的方法,称为大步长波场延拓方法. 在该方法中,指向目标区的波场延拓算子象征的复相位被表示成波数的线性组合. 线性组合的系数是层速度函数及其导数的深度积分,计算和存储较为方便. 波场延拓算子通过相移算子加校正的方法,利用快速Fourier变换在空间域和波数域予以实现. 利用动力学等价关系导出了便于计算的表达式. 本文比较了算子主象征函数用一步法展开和用两步法展开的精度,从而说明大步长方法的精度要高于递推方法. 在横向和纵向线性变化介质中,将大步长方法的脉冲响应与递推法做了比较,说明大步长延拓算子的走时精度主要取决于相移因子中的横向变速校正项;且在各种近似下,大步长算子发生的频散都非常小.