初至层析静校正在复杂山地三维地震勘探中的应用

随着地形高差增大、地貌单元多变、近地表模型复杂,目前被广泛应用的初至折射静校正的精度已无法满足精细勘探的要求。初至层析静校正技术,由给定的初始模型进行正演,用射线追踪方法得到初始模型的初至波,利用该初至波和实际拾取的初至波进行比较,计算地表模型的修正量,反复迭代求得准确的地表模型。山西省国阳新能股份有限公司二矿390水平九采扩区地表标高940～1100m,地貌单元复杂,在对该区资料处理时,利用初至层析折射静校正,经9次迭代计算后,真实地刻划出近地表模型。在二种静校正技术对比中,初至折射静校正不但近地表模型精度低于层析折射静校正,而且其叠加剖面精细程度也远低于层析静校正,如在初至折射静校正叠加剖面同相轴上呈现的凹凸形态,在层析静校正叠加剖面并无显示,且后者剖面的信噪比也比前者明显提高。     

基于矩形网格的有限差分走时计算方法

对于大多数速度场，地震波沿射线传播的初至波走时，可以用有限差分外推的方法在二维或三维数值网格上计算出来. 在保证精度的条件下，为提高计算效率和适应性，本文推导了基于任意矩形网格和局部平面波前近似的有限差分初至波走时计算方法. 另外，该方法对首波和散射波做了合适的处理，而且不会碰到传统射线法存在的阴影区和焦散区等问题. 简单模型和复杂的Marmousi模型试算的结果表明，该方法精度较高并适用于强纵、横向变速的复杂介质. 基于该方法的Kirchhoff叠前深度偏移, 在主要构造和目的层位置的成像效果上基本达到了波动方程法叠前深度偏移的位置成像效果. 由于未考虑续至波等有效能量，在成像的保幅性上不如波动方程法叠前深度偏移的效果，但其计算效率则明显高于全格林函数法和波动方程法.      

山西黄土塬区三维地震勘探的实际应用

寿阳平头镇三维地震勘探区位于寿阳-阳泉构造堆积盆地的西北部，属黄土丘陵地貌，梁、峁比较发育，相对高差一般在30～50m。本区第四系覆盖较厚，纵横向变化大，且该地层中夹有砾石层和钙质结核层，难以成孔。地震激发与接收困难较大。通过多次的试验工作，最终确定采用变观措施来解决表浅层地震地质条件极差问题：避开黄土覆盖较厚地段，将炮点变观到较薄地段或者是基岩出露地段，并尽可能加深炮孔到理想激发层位。通过变观处理，记录品质明显提高。     

初至折射波静校正技术在复杂探区地震数据处理中的应用

山区及黄土塬地区近地表结构复杂，地形起伏大、低降速带横向变化剧烈，地震资料处理中的静校正难度加大。长波长静校正容易引起构造形态畸变，短波长静校正影响地震剖面信噪比。针对此类问题，从长波长静校正问题及短波长地表非一致性问题分析入手，提出部分炮检距叠加识别长波长静校正技术及分段统计逼近地表非一致性校正技术。该技术在复杂地表区与其它相关技术综合应用，可有效解决长、短波长静校正问题。     

利用初至P震相测定石嘴山ML4.4地震序列的震源深度

基于初至P震相较易辨识、读取误差小、有效震相丰富等优点,提出联合Pg与Pn震相到时数据测定震源深度的方法,并将其应用于石嘴山M_L4.4地震序列(11次)的震源深度计算,结果显示该地震序列的震源较浅,这也是此次有感地震震感强烈的原因之一．然后利用初至P震相到时方法分别计算了双层和4层地壳速度模型下的震源深度,并与双差定位所得深度进行对比,结果显示: 利用初至P震相到时方法较双差定位方法得到的震源深度整体上一致性较好,但前者得到的震源深度较之后者略深;对于双层与4层地壳速度模型,二者的震源深度计算结果具有较好的一致性．因此,基于可靠区域地壳速度模型下的初至P震相到时方法可以应用于震源深度的计算,并能够取得较好的结果．另外,石嘴山M_L4.4地震序列的主震深度为7—8 km,最大余震深度为6 km,根据银川盆地的速度成像结果可知,主震和最大余震发生于银川盆地基底下部;其余地震的震级偏小,多集中于3—5 km深度,主要发生于银川盆地基底顶部或基底覆盖层内．      

基于交叉梯度约束的地震初至纵波与瑞雷面波联合反演

本文提出了一种初至纵波（P波）与瑞雷面波的交叉梯度联合反演策略.通过对初至P波进行全波形反演可以获得近地表P波速度结构;通过对仅含瑞雷面波信息的地震数据转换到频率-波数域进行加窗振幅波形反演（Windowed-Amplitude Waveform Inversion,w-AWI）可获得近地表横波（S波）速度结构.在二者反演的目标函数中均加入P波速度和S波速度的交叉梯度作为正则化约束项,使得在反演过程中P波速度和S波速度相互制约,相互约束,从而实现对地震初至P波与瑞雷面波的联合反演.数值模拟结果表明交叉梯度联合反演可以提高S波速度反演分辨率,而P波速度反演结果并没有得到提高.实际资料的反演结果表明,交叉梯度联合反演能够获得更加可信的近地表速度结构.     

基于初至走时层析的弱全变差约束波场重构反演（英文）

全波形反演的目标泛函是一个强非线性函数,反演过程非唯一性强,容易陷入局部极值。本文首先在波场重构过程中将波动方程作为惩罚项引入到目标函数构建中,拓宽了解的搜索空间降低陷入局部极小值的风险,且反演过程不需要计算伴随波场,可显著提升计算效率;其次,考虑到全变差约束可以有效重构速度模型中的不连续界面,本文引入弱全变差约束来避免强全变差约束下的模型过度平滑估计,该策略的缺点是对初始模型的依赖性较强。鉴于此,本文将初至走时层析获取长波长初始模型作为一种先验模型约束,提出了基于初至走时层析的弱全变差约束波场重构反演方法。数值实验结果表明：新方法降低了对初始模型的依赖性,界面刻画更为准确误差降低,迭代收敛效率也得到了显著提升。     

使用回折波走时数据的起伏地表速度建模方法

传统的走时层析方法依赖于初始速度模型,需要射线追踪计算,速度建模效率低.常规的回折波走时反演方法速度建模效率较高,但通过对走时曲线拟合获取射线参数,受地形起伏和走时误差的影响很大,速度建模精度较低.为兼顾近地表速度建模的效率与精度,本文改进了回折波走时方程,提出一种基于回折波走时方程的起伏地表速度建模方法.该方法将每一...     

中国大陆岩石标本在高压下的弹性波速的初步研究

对10种岩石的20个试件和1个氯化银试件测得了高压下纵波和横波的速度,其中3个试件的纵波测至20,000公斤/厘米~2。发现压力高于4000公斤/厘米~2以后,速度基本上随压力呈直线变化,但当压力高于10,000公斤/厘米~2时直线的斜率逐级降低。在横波速度测定中,为提高脉冲初至到时的测定精度,在发射和接收端分别加入耦合电路。利用S波波列的多点测量外推方法有效地提高了测量精度。最后对结果作了细致的误差分析。     

基于小波分析的场地波速测量方法

在场地波速测量中,由于噪声等因素的影响很难准确识别P、S波的初至时刻,致使波速结果存在很大的误差。本文给出了一种基于小波变换的波速测量的新方法。该方法利用波动信号的小波变换与弹性波群速度的关系准确识别弹性波初至时刻。弹性波小波变换的峰值时刻代表着以群速度传播的弹性波的初至时刻,使P波、S波的初至时刻的确定具有明确的物理意义,波速的结果准确、可靠、稳定。此外,波动信号的小波多尺度分析还可以确定地层中传播的弹性波的频散特性。最后,该方法在场地波速测量的实测信号的应用表明该方法可准确确定P、S波速。