带正则化校正的TTI介质qP波方程及其逆时偏移方法和应用

各向异性研究对地下介质精确成像有着重要的意义,在当前计算机硬件迅速发展及宽方位地震数据采集日益普遍的情况下,成像必须考虑介质的各向异性.逆时偏移是基于双程波动方程的较为精确的数值解的成像方法,所以相对于其他地震成像方法,它具有很大的优势,譬如不受反射界面的倾角限制、偏移速度结构合适时能够使回转波及多次波正确成像.在各向同性介质中,可使用标量波方程来模拟波场.而在各向异性介质中,P波和SV波是相互耦合的,即不存在单纯的标量波传播,通常利用能代表耦合波场中P波分量运动学特征的拟声波(qP波)进行偏移成像.本文中,我们推导出了TTI介质下qP波控制方程.该方程可采用显式有限差分格式进行求解.通过声学近似,若沿对称轴方向的剪切波速度为零,对于对称轴方向不变且ε≥δ的模型来说,可得到稳定的数值解.但对于TTI介质来说,由于沿对称轴方向各向异性参数是变化的,声学近似会引起波场传播及数值计算的不稳定.因此,我们提出了正则化有限横波的方法,很好地解决了这一问题.最后,给出了Foothill模型的测试结果及某探区实际资料试算结果,展示了采用这个方程进行复杂TTI模型正演和高质量逆时偏移成像结果,证实了该方法的正确性和实际资料应用中的有效性.     

陆架浅水区自由表面多次波压制方法

陆架浅水区是我国海洋油气勘探的主战场.对于陆架浅水区地震资料,自由表面多次波为主要的多次波类型.浅水区自由表面多次波能量强、周期短、阶次高,近偏移距处直达波和海底反射难以区分的特点使得基于反馈迭代的自由表面多次波压制方法或是基于多次波周期性的预测反褶积方法应用效果不佳.本文将自由表面多次波分为水层(海面和海底间)多次波和非水层多次波.对于水层多次波,使用确定性水层多次波压制方法,该方法能够适应浅水区较差的近偏移距插值结果.阐述了方法原理及实现过程.在水层多次波压制后切除海底,使用传统的反馈迭代多次波压制方法来压制非水层自由表面多次波.来自东海陆架盆地的实际数据处理结果表明这一处理思路能较好地压制自由表面多次波,有助于提升陆架浅水区地震资料的成像质量.     

改进的高压气枪震源气泡物理模型及其应用

基于可压缩气泡动力学理论,建立改进的高压气枪震源气泡物理模型,其中考虑气枪气泡系统之间的物质输运效应、气液热传导等多种影响因素.改进模型的计算结果与实验数据吻合良好,且优于传统模型.在此基础上,本文分别探究了特征参数对单枪和双枪气泡动力学特性及流场压力波的影响规律.研究表明气枪开口方式是模拟压力波首脉冲的关键因素,但是对于后续的气泡溃灭脉动压力影响较小;气枪平移运动对气泡的影响可忽略不计;气枪非同步激发可在保证压力波低频段能量不降低的前提下,在一定程度上削弱高频段能量.本研究旨在为深海资源勘探新型气枪的设计提供参考.     

单轴压缩下砂岩的P波动力学特征的实验研究

本文详细介绍了在单轴压缩下砂岩的P波动力学特征的实验结果。有关的动力学特征参数包括:振幅、振动持续时间、振幅谱、尾波走时持续时间及衰减系数α。观测了水对这些参数的影响。主要实验结果如下: 1.扩容后压力的增加将使通过岩石标本的P波最大振幅和振动持续时间增加。2.压力的增加将使P波振幅谱中的低频分量增加。3.水对P波动力学特征的影响是十分显著的,它将使P波振幅减小,振幅谱中的高频分量减少。4.压力的增加将使P波尾波持续数时间增长,衰减系数α减小。主要实验结果和理论分析、野外观测结果比较一致。这对于探讨地震波动力学特征的前兆异常是有益的     

汶川地震破裂带断层岩纵波速度与孔隙度关系的实验研究

分布于地震破裂带上的断层岩具有高孔隙度的特征.该特点造成了其弹性波速度与结晶岩石和沉积岩存在明显的差异.确定断层岩的弹性波速度与孔隙度和矿物组成的关系对于利用地震资料探测深部断层和测井资料的解释至关重要.在10~600 MPa条件下,本文对地震断层岩的纵波波速（V_p）和总孔隙度（φ_t）进行了测量,并深入分析了V_p与孔隙度的关系.结果表明在10~600 MPa的压力范围内,V_p（p）随着压力的增高呈现对数增加,其增长率随着压力的上升而逐渐减小,遵从∂V_p（p）/∂p=a_v/p的变化规律.断层岩中的孔隙度随着压力的增高呈对数减小.与传统的认识不同,实验发现在压力高达600 MPa以上,大多数断层岩中仍然可以残留可观的孔隙量.分析显示V_p与总孔隙度及总粘土含量呈负线性相关.该发现有助于认识深部流体的活动通道特征,有助于理解断层带中存在大量粘土矿物、断层带内的物质可被大量带出、围陷波的形成等地质和地球物理现象.     

基于格林函数理论的波场预测和鬼波压制方法

作为一种特殊的噪声,鬼波对一次波的波形及频带宽度产生极大的影响,鬼波压制是提高海上地震资料分辨率及保真度的重要因素.以格林公式为基础,详细论述了基于格林函数理论的鬼波压制方法,在不需要地下介质信息的条件下,进行地震数据驱动鬼波压制,并根据"Double Dirichlet"(双狄利克雷)边界条件,预测压力波场和垂直速度波场.建立了基于格林函数理论鬼波压制的处理流程,数值模拟和实际资料处理结果表明,基于格林函数理论鬼波压制方法在很好地去除鬼波的同时极大地拓宽了地震资料的频带,尤其提升了低频端能量,有利于后续资料的处理解释.     

地表一致性反褶积在地震勘探中的应用及效果

地震资料的反褶积处理是通过改造地震激发子波,进而消除地震激发子波在传播过程中所受的虚反射、层间多次反射和大地滤波等影响的一种地震勘探资料处理方法.反褶积的方法很多,如:脉冲反褶积、预测反褶积、地表一致性反褶积.它们之间主要区别之一在于对地震子波的假设和估计地震子波的方法.所以在处理过程中应根据不同的区域资料特征采取不同的反褶积方法.本文以河南省某煤预查区地震勘探为实例,着重总结和比较地表一致性反褶积技术在地震资料处理中的应用效果.应用研究表明,适当选择时窗和自相关步长进行自相关分析,地表一致性反褶积能够展宽频谱,压缩地震子波,并能校正地震信号的相位谱,输出零相位子波,可以较大程度地提高地震资料的分辨率,提高勘探能力.     

S波分裂研究中几种算法的比较

本文介绍了利用三分向地震图计算反映地壳各向异性参数的几种方法及其特点.涉及参数包括快S波(qS1)的偏振及快、慢S波(qS1和qS2)之间的时间差,并通过对于理论VSP资料中的应用对这些进行了比较.     

最大振幅面波在兰州台的运动学特征

在震中距大于数百公里的地震记录图上,特别是远震记录图上,常可以看到一连串长周期大振幅的面波波列,其中尤以最大振幅面波令人注意,通常被用来测定面波震级。自1924年Guten-berg.B首先提出用面波频散特性来研究地壳结构以来,许多人已用面波做了大量重要工作。本文用兰州台近年来记录到的348个地震的最大面波资料研究其走时特征和频散特征。并试图建立起一个在大震速报中可以用来估算震中距的Lm-p表,即最大面波的到时和震中距的关系式。旨在帮助提高大震速报的速度和精度。     

横向不均匀介质中的面波及地球内部速度结构研究

近十年中地震面波的理论和应用研究有很大进展。由于资料增加、反演方法的改进及利用了振幅和波形等更多的面波信息，对于全球及区域上地幔速度结构及各向异性有了进一步的认识。同时对于显著不均匀三维介质中面波的传播特征，在理论探讨和实际观测方面取得了较多成果。本文对于面波研究的最新成果作了介绍。     

星载合成孔径雷达海浪遥感测量

与传统测站式海浪测量不同,具有高空间分辨率的合成孔径雷达能提供大面积海浪的二维波场特性,是遥感测量海浪场的新手段,其使用的微波可穿透云层,因而测量不受恶劣天气的影响.在合成孔径雷达海浪成像机理的基础上建立了遥感测量二维海浪谱及相关海浪要素的模式和算法.从台湾东北部海域海浪的ERS-1 SAR图像中获得了二维海浪谱及海浪的波高、波长和波向等特征参数,与实测资料相比,其中波高和波向的误差分别为0.2 m和2.0°.     

砂岩和页岩弹性波性质的实验研究进展

砂岩和页岩的弹性波性质是通过地震资料推断储层物性和流体分布的基础.岩石波速测量常用超声波(10⁵～10⁶ Hz)脉冲法,低频岩石物理实验技术的发展为研究弹性波在岩石中的衰减和频散奠定了基础.本文系统总结了前人在高频和低频下测量砂岩和页岩弹性波性质的方法和实验结果,并结合矿物弹性性质和岩石物理模型,分析了压力、温度、矿物组成、孔隙结构、流体、频率等因素对岩石波速和衰减的影响.由于孔隙和微裂隙随压力增加而逐渐关闭,干燥砂岩和页岩的P波和S波速度在低压下随压力非线性增加,高于临界压力呈线性增加.干燥岩石样品的波速随温度增加而缓慢线性降低,频散效应可以忽略.而含流体砂岩和页岩的衰减和频散受温度、压力、流体饱和度、流体黏度、孔隙结构和频率等多种因素的影响,含流体砂岩和页岩的泊松比和逆品质因子Q^-1显著高于干燥样品.低压下砂岩的波速与孔隙度负相关,而影响页岩波速的因素更为复杂,页岩的波速、衰减和频散的各向异性都高于砂岩.将跨频段岩石物理实验与数字岩石物理技术相结合,可为勘探地球物理的方法创新和资料解释提供可靠依据.     

青藏高原东北缘甘东南地区地壳各向异性特征及构造意义

本文利用径向和切向接收函数确定地壳各向异性的方法,处理了布设在青藏高原东北缘甘东南地区、横跨西秦岭北缘等断裂的24个密集宽频带流动台站远震资料,得到了研究区地壳各向异性特征.结果显示,平均快波方向呈现NW-SE、NWW-SEE及NNW-SSE,平均分裂时间0.56 s.甘东南中部及北部地区快波方向与GPS速度方向、前人利用XKS波分裂获取的快波方向及该地区断层展布方向基本一致,说明该地区壳幔运动可能是耦合的.同时研究区南部少数台站快波方向呈现NNW-SSE,与断裂方向及GPS速度方向有一定夹角,表明台站下方壳幔运动可能是解耦的.全区快波方向自北向南由近E-W逐渐转变为NW-SE,最后变为NNW-SSE.据此推测地壳在该区的变形挤压有顺时针方向旋转的趋势,这与该区块体挤压应力方向一致.     

波路径偏移压制层间多次波的理论与应用

消除层间多次波是地震勘探资料处理研究领域的难题,尤其对于实际资料的处理,到目前为止还很难找到一种完全有效的方法. 本文给出了仅对一次波成像既波路径偏移方法压制层间多次波方法,在共炮道集和共检波点道集分别计算炮点射线的入射角和检波点射线的出射角,由此计算的角度作为射线追踪的初始角度,计算地震波射线的传播路径. 结合由程函方程计算的走时表,判断偏移范围是反射波还是多次波. 在前期偏移过程压制多次波的理论研究基础上,本文主要研究波路径偏移消除多次波的应用部分. 为了进一步说明效果的有效性,计算了在单炮和共成像点道集压制层间多次波,给出了实际资料的压制多次波的偏移结果.     

海底电缆双检资料正演模拟及特征分析

海底电缆双检采集是滩浅海地区地震勘探的重要手段.目前,国内外对双检资料的研究主要集中在鸣震压制方面,而对双检资料中有效波和鸣震的传播规律和陷频特征等研究较少.为了理清有效波和鸣震在水检和陆检中不同响应产生的原因,本文针对海底电缆双检资料开展正演模拟研究,利用二维声波方程的一阶应力—速度方程中的压力和垂向速度分量表示水检和陆检进行正演模拟,并采用自由表面的应力镜像法处理气水边界,形成了双检资料针对性正演模拟技术;分析有效波和鸣震在双检中的波场传播特征,以及不同水深双检资料的陷频规律,为双检资料鸣震压制等处理提供理论依据.     

中国东北地区SKS分裂的上地幔各向异性结构与动力学

本研究收集了中国东北地区2008—2016年九年时间内207个固定地震台站和127个NECESSArray流动地震台站的波形资料,利用SKS波分裂的最小切向能量网格搜索方法获得了243个台站的有效分裂结果.研究结果显示,尽管研究区各向异性快波方向基本以NW-SE向为主,但无论是在快波方向上还是快慢波时间延迟上不同构造单元内部与不同构造单元之间均存在着较大差别.大兴安岭造山带北部的各向异性快波方向自北向南由NNE-SSW向转变为NNW-SSE向,在中部以NW-SE向为主,而南部自北而南由NE-SW向逐渐转变为近E-W向;松辽盆地的各向异性快波方向在北部自西向东主要表现为由NNW-SSE向逐渐转变为NW-SE向,在中部自西向东由NE-SW向转变为近E-W向,而在南部既有NE-SW向又有NW-SE向;佳木斯地块各向异性方向由西部的NW-SE转变为东部的NNW-SSE,同时快慢波时间延迟逐渐变大;长白山造山带北部自北向南由NW-SE向逐渐转变为近E-W向,中部各向异性快波方向为NNW-SSE向,且快慢波时间延迟较大,而南部以NW-SE向为主;燕山造山带的各向异性快波方向主要沿E-W向分布,基本平行于燕山造山带的走向.这些结果说明,尽管复杂的各向异性快波方向与局部岩石圈拆沉和热物质上涌有关,但更重要是与"大地幔楔"中物质水平流等动力过程密切相关,也有待将来结合更多地震资料如面波不同深度的特征各向异性进行分析.在阿巴嘎火山群、哈拉哈火山群、长白山火山、龙岗火山和镜泊湖火山区及五大连池火山区等特殊构造区的周边地区,各向异性快波方向围绕这些构造区随方位均发生明显变化,暗示了火山区下方热物质上涌可能影响了"大地幔楔"中的软流圈物质水平流方向.     

PS波合成记录制作方法分析及应用

多波多分量地震资料解释工作要开展好,确定PS波地震剖面上的地质层位是致关重要的内容之一.实际多波勘探工区中VSP资料常常不充足,甚至缺乏,此时借助PS波合成记录进行PS波层位标定是标定PS波层位的有效方法.为了在实际多波资料解释工作中确定好PS波地震剖面上的地质层位,对中心角度法、角道集叠加法、偏移距道集叠加法、递推法、波动方程正演及伪转换横波反射系数法6种PS波合成记录方法的原理进行了分析.依据研究区的实际地质情况建立了理论模型,对比了6种方法合成PS波记录的效果,表明各种方法合成的PS波记录的波组波系特征相似,只有少许同相轴有能量、波形差异.在实际PS波资料层位标定工作中对6种方法进行了应用研究,表明波动方程正演法、偏移距道集叠加法计算慢,不便于在层位标定工作中使用.递推法、伪转换横波反射系数法速度最快,但振幅近似精度略差.中心角度法、角道集叠加法计算速度和精度都较适应在PS波剖面层位标定工作中使用,并对研究区实际PS波资料进行了较好的标定.同时也提出了在PS波层位标定工作中发展PS波合成记录方法的一些建议,以期PS波井震资料能匹配得更好.     

宁波地震台水位、地倾斜在印尼8.7、8.5级地震中的同震变化现象

分析了浙江省宁波地震台ZK03井动水位、VS垂直摆倾斜仪资料出现的异常,认为这些异常可能是印尼8.7、8.5级地震的同震变化现象。8.7级地震后,动水位表现为水震波引起的脉冲和阶跃变化并抬高水位。垂直摆倾斜仪资料表现为形变波引起的脉冲和阶跃变化,EW向出现最大幅度约为408.328 2×10-3″的脉冲式向东振荡波,并向西出现阶跃变化;NS向出现最大幅度约为295.191 7×10-3″的脉冲式向北振荡波,并产生向北阶跃变化。8.5级地震后,动水位表现为水震波引起的脉冲。垂直摆倾斜仪资料表现为形变波引起的脉冲和阶跃变化,EW向出现最大幅度约为306.280 9×10-3″的脉冲式向东振荡波,并向西出现阶跃变化;NS向出现最大幅度约为261.565 9×10-3″的脉冲式向北振荡波。     

琼东南海域水合物OBS资料成像处理关键技术

海底地震仪(OBS)资料同时具备纵波和转换横波的优势,但其接收站点少、接收间距大的特点导致其处理方式相对常规海洋地震资料而言具有极大的挑战.对本文主要针对于OBS资料处理的关键技术:利用直达波进行OBS重定位处理,保证后续处理的正确性;利用水检资料和陆检资料进行波场分离,获得上行波场和下行波场;利用下行波进行P波镜像叠前时间偏移处理;对转换横波利用欧拉重构进行重定向处理及极化旋转处理、进行转换横波叠前时间偏移处理.最终获得海底成像清楚、海底以下成像分辨率高、偏移归位准确的OBS纵剖面及相应的转换横波剖面.同时具备的纵、横波剖面利于解释专家对水合物成矿区域进行综合分析.     

首都圈地区远震基底PS波分裂研究

远震PS波的一个重要优势是其携带台站下方介质的各向异性信息.本文基于首都圈数字地震台网2002-2003年记录的高精度远震波形资料,从基底PS转换波入手,采用三分量PS波分裂偏振分析方法,获取各个台站下方来自基底的PS波分裂参数,包括快波偏振方向和快、慢波的时间延迟等,分析台站下方浅部地壳介质的各向异性特征.几个台站的研究结果显示,该方法保持了原始波场的信息,可以用来分析PS波分裂特征;短周期台站记录的远震来自基底的PS波具有干扰少、信噪比高的特点,存在分裂现象,各台站快慢波时差超出我们的预期值,平均在0.1~0.2 s左右.此研究可与横波分裂相对比,对于认识地壳各向异性及其内部的应力状态,分析其构造及地震活动现象有较大的意义.