弹性各向同性介质一次散射波场高斯束Born正演

本文提出了一种弹性波一次散射波场的正演方法——弹性波高斯束Born正演.该方法以线性散射理论为基础,通过Born近似建立起地下散射点处不同波型的反射率同弹性波主分量波场之间的数据映射关系,利用高斯束所包含的走时、振幅和极性信息进行不同波型的局部平面波的合成,进而通过逆倾斜叠加将所合成的局部平面波转化为时空域的多分量地震记录.该方法不但保持了射线类方法高效的优点,还具备了处理多次走时波场的能力,从而保证了复杂构造的波场模拟的精度.文中两个数值模型的应用效果表明,本文所提出的弹性波高斯束Born正演算法具有近似于波动方程有限差分法的波场模拟精度以及高得多的计算效率.

     

复杂地表条件下保幅高斯束偏移

高斯束偏移是一种准确、灵活、高效的深度域成像方法,其不但具有接近于波动方程偏移的成像精度,还保留了Kirchhoff偏移灵活、高效的特点以及对复杂地表条件良好的适应性.本文提出了一种适用于复杂地表条件的且具有相对振幅保持特点的高斯束偏移方法.通过考虑地表高程、倾角以及实际的道间距等信息,推导了基于高斯束表示的波场反向延拓公式,并结合反褶积成像条件,得到了复杂地表条件下的共炮域保幅高斯束偏移公式.同原有方法相比,本文方法不但可以直接在起伏的地表面进行局部平面波的分解,具有更高的成像精度,而且可以得到反映地下随角度变化反射系数的成像结果.数值模型的试算验证了上述结论.     

P-S波反射系数的一种小角度近似

从Aki和Richards在弱反差条件下给出的P-S波反射系数近似公式出发,提出了一种在小角度入射范围内的P-S波反射系数近似公式.为了得到该近似公式,对原公式中的角度项进行了二项式展开,直接利用入射角代替入射角的正弦.不同模型的计算表明,该近似在小角度入射范围内相当于Aki和Richards的原近似公式,在大角度时有一定改善.新的近似公式形式简单、涉及的弹性参数较少,容易应用到反演当中.另外,利用一阶小角度近似结果可以对横波阻抗进行反演.     

横波分裂和纵波方位各向异性在油气勘探中的应用

本文首先回顾了横波分裂和纵波方位各向异性应用于油气勘探的发展历程; 在此基础上重点讨论了二者在上地壳中的分布情况、相互关系及应用条件.横波分裂是地震波传播经过裂缝时所独有的横波双折射现象, 40年的科学研究及生产应用表明这一物理现象在上地壳中广泛存在, 并主要存在于近地表1200 m以浅.纵波方位各向异性从浅到深在上地壳中分布差异较大; 应用于检测裂缝时仅对含气裂缝发育区敏感, 对含其他流体的裂缝区不敏感.针对裂缝发育区的预测, 本文利用理论和实验数据分析论证了横波分裂与纵波方位各向异性的关系; 阐明在油气勘探中横波分裂分析与纵波方位各向异性预测裂缝储层须首先消除近地表的影响, 这在一定程度上限制了二者的应用.同时阐明二者的应用还需要满足近地表相对简单、裂缝储层相对较厚等条件; 且需采集非零偏或环形垂直地震剖面(VSP)资料进行标定.即多分量地震数据品质、近地表地震地质条件及储层方位各向异性发育程度是影响横波分裂及纵波方位各向异性应用效果的3个关键因素.

     

广角反射地震资料的处理软件

中国地壳深部调查研究,主要应用的是广角反射(和折射)地震方法,迄今已完成了几万测线公里。现普遍使用的是国外1981年和1983年编出的分辨率较低的SEIS81(个别用了SEIS83)解释软件。笔者对目前国外较流行的SEIS88,RAYINVR(92)及ANRAY95广角处理软件进行了对比,分析了各种方法的原理及适用范围。为了适应对较复杂的地质构造的探测,能得到更精确的模拟,提高方法应用效果,笔者建议更新现在使用的广角反射处理软件和开发自己的新软件。     

基于小样本卷积神经网络的主动源P 波初至拾取方法

地震走时成像结果的准确性取决于初至到时的拾取精度,人工挑选初至效率低、成本高。前人研究表明深度学习可以应用于初至的自动拾取,然而传统的深度学习方法往往需要大量人工挑选的初至作为神经网络的训练集。文章利用U型卷积神经网络拾取单炮多道P波初至,研究表明P波初至拾取的均方根误差会随着训练集数量的增加而减少。训练集分别采用35炮和597炮数据时,对应的均方根误差分别为11.4和6.5 ms。参考半监督学习中数据增强方法,选取适合主动源数据的增强方法（随机剪裁、随机擦除等）用于拓展训练集。结果显示,以人工拾取总数据量的5%（35炮）作为小样本并进行随机擦除数据增强后,实现了均方根误差在5.5 ms（约3个采样点）以内,比未经增强的误差减少51%。与前人的深度学习方法相比,本文应用的数据增强方法可以在小样本的情况下实现主动源地震初至的高精度拾取。     

P-SV波和SS波反射系数之间的近似关系

本文通过对Aki&Richards给出的P-SV波反射系数的一阶近似,给出了一个新的描述P-SV波和SS波反射系数之间关系的近似公式.在4个不同类型的含油气砂岩模型上的定量计算表明:新的近似关系能够反映SS波阻抗和P-SV波反射系数之间的内在关系,而且形式简单、近似效果好、适用范围广,适合于SS波阻抗的定量反演和理论研究;如果再结合PP波AVO信息,还可以简单、准确地进行多参数反演.另外,在20°以内,利用该近似关系,纯SS波零偏移距剖面和P-SV转换波剖面之间可以相互转换.     

转换波Kirchhoff叠前时间偏移的成像优化方案

叠前时间偏移是转换波数据处理流程中的重要技术环节.由于下行P波和上行S波对应着不同类型的传播速度和传播机理,使得转换波偏移的诸多实施环节和实现技巧均有别于常规的纵波偏移.本文就VTI介质转换波Kirchhoff叠前时间偏移实现过程中的几个关键技术环节进行研究分析,并给出了相应的实施方案.首先,依据常速假设推导了简化的转换波时间偏移振幅加权函数,在保证偏移的高效计算的同时,兼顾了成像振幅的准确性;其次,依据直射线近似假设,推导了转换波偏移的最大无假频频率计算公式,确保了算子假频的有效滤除;接下来,设计使用了依据共转换点对称的偏移孔径,保证了偏移孔径的优化选取.此外,本文还提出利用三次卷积插值进行成像网格上参数值的插值运算,以避免传统线性插值算法的非平滑性对偏移剖面中高频信息的不良影响.多个算例的应用效果证明,本文所给出的关键技术环节的实施方案可以有效的提升转换波叠前时间偏移的成像效果.

     

改进的模糊神经网络模型在储层产能预测中的应用研究

常规神经网络在当训练样本时分母项易趋于0，导致运算进入死循环，降低了结果的可信度。改进的模糊神经网络模型克服了上述现象，具有绝对收敛性，且隐含层的神经元个数容易调整。将该改进模型用于储层产能预测，正确率达95%以上。     

P-SV波反射系数近似及其AVO属性特征

为了使P-SV波反射系数随入射角的变化特征更为明确,便于利用多种属性进行AVO分析和参数反演,本文首先用斯奈尔定律将AKI&RICHARDS给出的P-SV波反射系数近似公式中与横波反射角有关的角度项余弦表示成入射角的正弦,然后对改写后的表达式按入射角的正弦进行二项式展开,对展开结果取前两项,并引入二倍角来保留与入射角有关的角度项余弦对反射系数的贡献,最后得到了一个形式简单、不涉及横波反射角和透射角的P-SV波反射系数近似公式。为了验证新公式的近似精度,我们选用了岩性界面条件下的不同实际含油气砂岩模型进行了定量计算,并与P-SV反射系数公式的解析解及AKI等近似公式进行了对比研究。对比结果表明:新的近似公式以内能够准确反映P-SV转换波的振幅随偏移距变化的规律,体现了很高的近似精度,甚至比AKI等原近似公式的效果还好。在此基础上,通过对新近似公式不同形式的表述,详细分析了不同AVO属性组合反映的背景趋势及在25个不同含油气地层模型上的AVO交绘图特征,同时还讨论了利用这些不同形式的AVO属性来提取密度差、速度差等基本地层参数的过程和构建多种地震属性剖面的方法。通过分析和讨论可以得出:本文给出的近似公式不仅具有较高的精度,而且还可以利用这些新的AVO属性及其组合构成多种属性的AVO交绘图特别是可以构建ΛΡ和ΜΡ型流体因子、剪切模量、及纵横波速比等非常规地震属性剖面。这些结论对于P-SV波AVO分析和多波AVO理论研究都具有重要意义。