一种用于波速测试的正演和反演算法

波速测试的正演和反演算法是通过地表或井间观测到的地震波走时,推算地下或井间的介质速度结构和地震波的传播路径。其步骤如下:(1)数据采集。(2)将地下介质离散成一定大小的网格并初始化慢度(速度的倒数)场,采用射线追踪技术推导各网格节点的射线路径和最小旅行时。(3)建立线性方程组。(4)反演求解线性方程组,并修正初始慢度模型。(5)重复(2)-(4)步骤,不断修正慢度场,直到满足精度要求为止。本文采用最短路径射线追踪正演算法和同时迭代重建(SIRT)反演算法在二维平面上进行求解计算,并且把得到的结果与传统单孔法比较,从而了解本文所采用的波速测试方法的可靠性、实用性及其精度情况。     

扩展矩形盒波前法与扩展波前法在初至波计算中的对比研究

基于Ｖｉｄａｌｅ“扩展矩形盒波前法”的思想,通过有限差分求解程函方程,利用ＭＡＴＬＡＢ编程计算了二维速度模型的初至时间。理论研究和模拟结果表明：扩展矩形盒波前法计算初至时间不会像射线追踪法一样出现盲区,具有较高的计算精度,可大大降低计算量;但在处理复杂结构模型和强速度界面时会出现不稳定现象,导致所计算的走时并非真正的初至时间。为了进一步提高计算精度、算法的稳定性和解决地震波传播的因果性问题,给出了结合局部算法的扩展波前法结果。由于扩展波前法结合局部算法遵循了因果性,适应复杂结构模型和强速度界面,但计算的大量时间要用于寻找波前上的最小初至时间,效率较低。     

基于双线性插值的三维地震波旅行时计算

针对地震波射线追踪方法中有效计算地震波旅行时及提高计算精度的问题,为克服传统射线追踪算法（即初值问题的试射法和边值问题的弯曲法）的不足,对三维介质模型下的地震波旅行时进行了研究。在线性插值计算二维地震波旅行时射线追踪方法（LTI）的基础上,探索出了一种基于双线性插值计算三维地震波旅行时的方法原理,并推导了相应的计算公式。通过数值模拟计算、与解析解的对比,不仅证明了该方法原理的正确性,而且还证明了该方法原理具有较高的计算精度。     

二维复杂速度结构中的射线追踪

针对二维复杂速度结构中的射线追踪,给出模型参数和追踪方法.采用该方法,能够精确地描述复杂的二维地质形体及地质构造的分界面特征,并且能够适用于各种复杂地形的情形;对不同的地层或地质体,根据其速度分布特征,采用局部网格化对其进行描述,减小了复杂地质结构在描述速度时计算机所需要的内存量,进一步提高了计算速度.本射线追踪方法不仅可以对复杂模型的反射波及回折波进行追踪,而且可以利用“微折射”方法对目标界面的首波进行追踪.     

基于窄带技术与球面波插值的井间走时计算

井间层析成像方法以其高精度和高分辨率的特点在工程勘查和石油勘探开发中得到了广泛应用,地震波走时作为层析成像过程中的一个重要参数,它的计算精度往往决定了成像的准确性。本文针对井间地震的实际情况,采用窄带技术进行波前扩展、球面波插值技术进行局部插值相,二者相结合构建新算法来获取井间地震波的走时。通过模型实验的对比分析得出以下结论：(1)本文改进后的算法具有计算精度高的优点,从而适用于井间地震波走时计算;(2)针对井中激发点位于物性分界面的情况,算法能够稳定地计算走时并满足井间层析成像的要求;(3)算法在复杂模型下也能够正确计算走时并正确地反映井间地震波波前的传播情况。     

粘塑介质地震波传播模型及数字仿真

根据粘塑性理论，提出了一种粘塑介质地震波传播的数学模型及求解方法，并通过数字模拟得出了粘塑波波场．把地层介质视为粘塑介质可以更逼真地描述实际地层介质特性，粘塑波模型较声波模型、弹性波模型、粘弹波模型、塑性波模型更确切地描述实际地层介质中地震波的传播特性，尤其是地震波在近震源处及油气层中的传播特性，且上述模型都可以看为粘塑介质模型的特殊情况．数字结果表明，采用粘塑波模型比采用声波、弹性波、塑性波模型能反映出更多的符合实际地层介质的地震波传播特征，说明了采用简单地震模型对实际地震数据直接反演地下介质参数是不可靠的．     

几种静校正方法在厄瓜多尔地区的应用

针对厄瓜多尔地区复杂地表区静校正技术难题,深入研究了包括野外静校正、交互迭代折射波静校正、无射线追踪法层析静校正等静校正方法的优缺点,发现无射线追踪法层析静校正能较好地解决本地区的静校正问题.无射线追踪法层析静校正将首波方法的稳定性和回转波方法的灵活性结合起来,隐式使用折射波的几何特性,并由此导出速度模型,达到不使用显式射线追踪法进行层析重建的目的.此方法不依赖于显式的模型网格化,在实际资料的处理中,能得到一个稳定的静校正量,保证了地层形态的准确性.     

基于Snell定律的射线追踪程序实现及模拟计算

对基于Snell定律的射线追踪方法进行了研究并编程实现.鉴于追踪过程中根的变化范围较大,采用对分法求根克服了迭代法对迭代初始值的依赖性.通过二次射线追踪实现了对介质中存在超低速区的最短路径追踪,并对混凝土介质中常见的几种速度模型进行了模拟计算,结果表明该方法直观,能够追踪到最短路径,更接近于超声波的实际传播路径.     

基于Snell定律的射线追踪程序实现及模拟计算

对基于Snell定律的射线追踪方法进行了研究并编程实现.鉴于追踪过程中根的变化范围较大,采用对分法求根克服了迭代法对迭代初始值的依赖性.通过二次射线追踪实现了对介质中存在超低速区的最短路径追踪,并对混凝土介质中常见的几种速度模型进行了模拟计算,结果表明该方法直观,能够追踪到最短路径,更接近于超声波的实际传播路径.     

平方慢度解析射线追踪层析成像

地震层析成像能提供较高的分辨而成为当今地震勘探领域的一个新热点.以动力学特征为基础的射线追踪代表了地震层析成像的一个方向.解析射线追踪是将介质离散为一系列的单元,并设各单元的速度分布是一定的.本文将介质网格离散化,每单元的平方慢度为线性分布,基于射线扰动理论,由汉密尔顿函数法进行解析射线追踪和傍轴射线追踪.利用平方慢度梯度为常数的分布函数进行解析射线追踪其表达式结构简单而又精确,在程序实现上是很方便的.通过几种二维介质模型进行正演计算,说明其运算速度是很快的.并与最小走时射线追踪法比较,其精确度也是很高的.通过程序的改进这种平方慢度的解析射线追踪将有效地应用于实际.     

折射波层析成像在探测煤田陷落柱中的应用

在煤矿巷道内进行的地震勘探,主要利用反射波和槽波信息确定采区的断层、陷落柱等地质异常。也可用穿过煤层的初至波来进行层析成像,但效果较差,主要原因是其中包含折射波,并且是三维问题,不易进行层析成像。本文对初至波进行适当的校正,以满足层析成像的条件,探测陷落柱位置。在本文的研究中主要用到的方法和对层析成像的改进包括：初至折射波校正。根据折射波传播规律,用模拟退火法求得炮点延迟时和检波点延迟时,从而将初至折射波旅行时校正为炮点和检波点位于折射界面上的初至旅行时。在用快速推进法（Fast Marching Methods,FMM）进行射线追踪时进行了炮点网格加密处理,提高了反演的精度。在层析成像迭代过程中对模型进行了九点平滑处理,改善了层析成像的效果。本文研究的方法应用于某煤矿工作面井下巷道的地震勘探数据,层析成像结果显示能较好地确定工区内陷落柱的分布范围。     

Forward modeling to improve seismic reflection energy of a protective coal seam based on Zoeppritz equation

In seismic exploration for coal, seismic waves are very difficult to transmit downward because of high velocity protec-tive layers, making the reflection information very hard to receive above ground. Based on the Snell law and the Zoeppritz equation, we studied the relationship between the incidence angle and reflection seismic wave energy using a forward model of level media. The result shows that the seismic wave energy has a sudden increase at the critical angle. Based on the energy propagation rule, using big offset to receive the seismic wave energy under a protective layer can effectively reduce its protection effect.     

黄土场地的地面地震反应分析

本文根据黄土地区部分场地的实际情况和条件,建立了综合考虑土层的波速、深度和土性相互间关系的非均质场地土层模型。并通过由地基下部基岩处输入实际地震记录,运用层状介质体系地震反应分析法,对所建立的黄土地层中存在不同深度软弱夹层的情况进行地震反应模拟分析,从中归纳出软弱夹层处于不同深度及相邻土层刚度变化时,对地面地震反应影响的有关规律性。     

二维各向同性介质地震波全波场的有限差分模拟

对地震波场的有限差分方程进行了详细的推导,采用改进的中心线算法对有限差分方程中的大型稀疏线性方程组进行求解,并对算法的稳定性进行了分析。通过对二维双层弹性介质中的地震波全波场的模拟,获得了清晰的地震波波场特征,包括面波及体波波场特征。     

伪谱法地震波场数值模拟

从速度-应力弹性波动方程出发,利用基于快速傅立叶变换的伪谱法对地质模型进行波场模拟,旨在提高模拟的速度和精度.相应的方法可用于均匀介质和不均匀介质中地震波传播的模拟.模拟结果表明,伪谱法是一种有效的地震波数值模拟方法:易于实现,计算速度快、计算效率高,其计算速度是有限差分方法的数倍,能有效克服数值频散.     

一种提高低幅度构造分析的方法--以塔里木盆地SDQ为例

SDQ位于雅克拉区块的西部,摸清该区的油气规律,寻找有利勘探目标是该区的一项重要任务.研究地震波在岩层中的传播规律和建立高精度的三维变速场,是提高地震勘探精度寻找低幅度圈闭的一个非常重要的途径.本文根据该区以往的地震、地质资料,从地震速度研究着手,通过对大量地震速度谱分析,用平滑平均速度的方法建立了精细的三维变速场.用该速度场对SDQ三维解释资料进行时深转换,从新落实了SDQ构造,对低幅度构造研究取得了较好的效果,为该区下一步油气勘探井位部署提供了科学依据.     

浅层地震反射波法在过江通道勘察中的应用

浅层地震是工程地质勘察中的一种重要手段,其特有的高分辨率特性有利于确定地层界面、基岩起伏变化的形态。针对不同的地质情况,采用相应的野外观测方法,经过资料的解释、处理得到较好的效果。本文主要介绍浅层地震反射波法在某过江通道勘察中的地质效果。     

地震层析法在调查铁路路基塌陷区中的应用

铁路路基沉降、塌陷将严重影响列车的行车安全。快速而准确地圈定沉降塌陷区对施工治理设计有着重要的意义。造成铁路路基沉降、塌陷的地质原因是多种多样的。对于浅部(<50m)地质因素造成的,可以采用地震层析方法来确定沉降塌陷区的速度分布,从而推测出沉降塌陷区的范围及地质原因,为施工治理设计提供参数。通过地震折射、孔间及路基两侧地震透射,利用SeisImager软件进行射线追踪,可以准确地圈定沉降塌陷区的范围。SeisImager软件使用最小走时树方法进行射线追踪,其算法的适应性非常强,是较好的地震折射和孔间地震透射层析法的解释软件。