近地表速度菲涅耳带初至层析反演

近地表初至层析反演静校正是解决复杂地表静校正问题的有效方法之一。基于层析反演的基本算法原理,采用线性插值逐层扩张的方法进行旅行时计算,并对射线追踪方法进行改进,使射线追踪结果更加稳定可靠,在方程组构建中采用菲涅耳带取代传统的数学射线,提高了抗初至拾取误差的能力。理论和实都证实了该方法的有效性。     

基于高斯束的初至波菲涅尔体地震层析成像

在中心射线路径作为唯一已知条件的前提下,利用动力学射线追踪可以方便地实现射线路径上格林函数的计算,但傍轴格林函数则难以计算。高斯束是动力学射线追踪的一个重要应用。在高频假设前提下,本文将高斯束作为源点产生的格林函数,进而实现菲涅尔体地震层析成像中核函数的快速计算,最后应用此方法进行菲涅尔体走时地震层析成像的理论模型试验。与波动方程菲涅尔体走时地震层析成像反演结果的对比表明,在高频假设前提下,基于动力学射线追踪进行菲涅尔体地震层析成像反演是可行的。     

库车山地地震资料层析静校正方法的应用

为解决常规初至层析静校正方法因表层不均匀照明所导致的地下网格射线缺失的问题,GeoEast处理系统开发了菲涅尔层析静校正方法。GeoEast处理系统快速层析反演技术运算量小、反演速度快;菲涅尔层析反演技术反演速度精度高、稳定。在库车山地实际地震资料处理中初步取得了较好的效果。     

菲涅耳体地震层析

传统的走时地震层析方法都是建立在射线理论的基础上,而实际地震信号的能量是来自一个连接激发点和接收点的菲涅耳体,并非单纯地来自于一条假想的射线。本文的目的是把菲涅耳体的概念引入到层析成像中去,其优点是;①菲涅耳体层析成像会保持数据本身的分辨率;②增强射线覆盖量;③抗误差（在层析正演过程中由于初始速度场的不准确性造成的射线误差）能力强。理论模型测试证实了菲涅耳体层析成像的这些优点。在理论模型的制作中,我们发现了从理论记录上拾取的走时和直接计算的走时存在着差异：当射线穿过高速异常时,理论模型的走时往往小于计算的走时;反之,当射线穿过低速异常时,理论记录的走时又大于直接计算的走时。对于任何一种以射线走时为基础的层析方法,都将会受到这种走时异常的影响。     

伴随状态法初至波走时层析

初至波走时层析成像方法通常被用来反演近地表速度结构。传统的射线层析成像方法计算效率低,且在复杂模型计算中存在不稳定性问题。为了快速、稳定地进行初至波走时层析,本文基于程函方程的有限差分形式,利用快速扫描算法实现初至波走时的快速计算。在此基础上,采用伴随状态法计算目标函数的梯度,进而实现伴随状态法初至波走时层析。将该方法与传统射线层析成像方法应用于理论模型实验和实际资料的处理,结果表明基于程函方程的伴随状态法初至波走时层析可以取得与传统射线层析近似的反演结果,但计算效率得到大幅提升。     

第一菲涅尔带与归一化几何扩散因子的关系

通常人们对菲涅尔带和几何扩散因子是分别研究的,因为这两者分别归属于不同的波传播理论。然而,若采用旁轴射线法建立横向同性多层状介质的菲涅尔-克希霍夫绕射公式,就会看出归一化的几何扩散因子与伴随反射点产生的第一菲涅尔带的范围成反比。所以,如果没有绕射边缘对第一菲涅尔带的削     

一种多信息约束的初至波走时层析反演优化方法

初至波走时层析成像是准确获取复杂近地表表层速度结构的有效方法。对西部复杂山前带而言,近地表速度建模精度低,严重影响后续中深层速度建模和偏移成像质量。因此,研究一种高效、可适应复杂近地表条件的初至波走时层析算法非常重要。提出了一种基于Tikhonov正则化方法多信息约束的初至波走时层析反演的优化策略,通过多模板快速推进算法(MSFM)解程函方程计算网格单元走时,用迭代反演方法线性化计算非线性逆问题,避免大规模Frechet矩阵的求取和存储,提升了计算效率;根据微测井信息建立初始速度模型,利用视慢度等先验信息对层析反演目标函数进行约束,采用Tikhonov正则化来解决最小化数据差和模型平滑度的反问题,降低了目标方程的病态性,从而提高反演精度。起伏地表模型和西部实际资料应用结果表明,该方法通过对初至走时和走时-偏移距曲线联合拟合有效适应复杂地表条件,解决了三维地震资料初至波走时层析成像出现的“高速异常体”问题,提高了反演的稳定性和计算精度。     

基于薄层模型的有限频率井间地震波层析成像

地震射线层析成像需要进行旅行时和射线路径的计算，而复杂介质的地震射线追踪方法受到地震波频率有限的影响。为此，提出了基于薄层模型的有限频率井间地震波层析成像方法。给出了方法的基本原理，即在Fresnel带内寻找长度最短的路径，在弯曲射线追踪方法表示旅行时大小的目标函数中，加入一项与射线长度有关的惩罚项，把有限频率地震射线追踪问题转化为求解该目标函数无约束最优化问题，从而实现基于薄层介质模型的有限频率地震射线追踪，最后通过反演计算实现井间地震射线层析成像。该方法计算简单，易于实现，理论模型试算验证了方法的有效性。     

基于声波方程的有限频伴随状态法初至波旅行时层析

根据有限频理论,对于特定震相的观测信息,不仅射线路径上的介质对该信息具有影响,路径以外的其它区域对接收信息也具有影响,这种影响可以用核函数来表达。传统核函数的计算是基于"波路径"的,计算繁琐且效率低。而基于射线理论的伴随状态法虽然可以在很大程度上提高反演效率,却没有考虑地震波传播的有限频特性,这就导致了反演过程中低波数信息的缺失。本文基于伴随状态法,同时考虑地震波传播的有限频特性,研究并实现了基于声波方程的有限频伴随状态法初至波旅行时层析成像。将该方法应用于表层速度结构反演,理论模型实验表明,该方法比传统非线性射线旅行时层析成像具有更高的反演精度。     

井间地震波形层析成像在大庆长垣油田的应用

本文在简要介绍波形层析成像原理的基础上,给出了波形层析反演的主要实现步骤及反演策略。由于实际地震数据往往是有限带宽的,并且缺少低频成分,波形层析成像需要一个好的初始模型以填补低频缺失。在反演每一次迭代过程中同时使用一组频率数据,以抑制数据噪声的影响。在反演中必须对模型进行平滑约束,以降低数据噪声、射线覆盖范围的不均匀和短波长模型参数剧烈变化的影响。本文应用频率域波形层析成像重建了井距230m井间地震速度场。虽然地质情况复杂、速度变化剧烈,使反演问题高度非线性,但是波形层析成像结果还是能够提供真实可信的地质信息。     

三维TI介质中多波走时层析成像

传统的各向异性层析成像是在弱各向异性假设下,主要利用走时信息进行线性反演,忽略了介质横向变化,反演结果可信度不高。为此,研究了三维TI介质中多波走时层析成像技术。将各向同性介质中的分区多步不规则最短路径算法推广至三维TI介质中,实现多次透射、反射以及转换波的追踪计算,采用各向同性地震多震相走时层析成像技术,结合有关群速度、相速度偏导数计算,通过联合多波走时同时反演5个各向异性弹性参数。无论是射线路径和走时的追踪计算,还是反演方程的建立,或是雅克比矩阵的计算,该方法都未假设介质为弱各向异性,并且每次迭代都重新追踪射线路径和走时,并计算雅克比矩阵元素。因此,适用于TI介质多波走时层析成像。数值模拟结果表明,多波走时资料的联合反演可有效提高成像的空间分辨率。     

一般TI介质中多震相旅行时层析成像——以井间成像为例

传统的各向异性介质中的正、反演研究大多基于弱各向异性假设下的VTI介质,且主要是有关初至波的射线追踪和相应的旅行时反演。然而,随着勘探精度要求的不断提高,一般普适的(含强)TI介质中的多震相射线正、反演方法,则成为急需解决的问题。鉴于此,本文将基于各向同性介质多震相分区多步最短路径射线追踪算法推广到一般各向异性TI介质,结合相、群速度导数的一阶旅行时扰动方程,采用共轭梯度求解带约束的阻尼最小二乘问题,进而提出了一种利用多震相旅行时进行一般TI介质弹性参数反演的方法。井间地震数值实验结果表明,多震相旅行时联合反演可有效提高成像分辨率,验证了方法的有效性和正确性。     

基于薄层模型的有限频率地震波射线追踪

基于Fermat原理的射线追踪方法都是假定地震波的频率为无限，从而求取最小旅行时所对应的路径。然而实际地震波的频率是有限的，地震波主要在Fresnel带内沿尽可能短的路径进行传播。为了使得到的射线路径更符合实际情况，在原弯曲射线法的目标函数中加入一项与射线长度有关的惩罚项，实现了基于薄层介质模型的有限频率地震射线近似追踪。理论例子表明，该方法简单，计算速度快，效果良好。     

广义Rytov近似有限频初至层析

在传统的有限频层析理论中,采用Born或Rytov近似推导地震波旅行时对模型参数的一阶Fréchet微商,隐含了弱散射近似假设。对于强速度扰动,有限频层析正问题的线性化近似不再成立。近年来发展的广义Rytov近似理论可以较为精确地预测散射波的相位扰动,因此更适用于有限频旅行时层析。为突破弱散射近似的限制,将广义Rytov近似应用于传统的有限频层析理论,导出了基于广义Rytov近似理论的有限频旅行时敏感度核函数。由数值试验可知,对于前向小角度散射,无论速度扰动强度如何,新的旅行时核函数均可较为准确地预测地震波的旅行时扰动。针对旅行时层析反问题,提出了一种基于隐式矩阵向量乘的高斯—牛顿反演算法,具有准二阶收敛速度且无需显式计算和存储Hessian矩阵。复杂模型数据测试结果表明,提出的广义Rytov近似旅行时层析可以建立高精度的近地表速度模型,且收敛速度较快。     

最大熵走时波形层析成像

本文以LuoYi（1991）提出的波动方程走时反演（简称WT反演）方法为基础，将最大熵原理引入到WT反演方法中，形成了最大烟走时波形层析成像方法。在该方法中，利用n步重新开始的PRP共轭梯度法对理论走时与观测走时进行最小二乘意义下的最佳拟会。数值试验表明，这种方法抗噪声能力强，分辨率高，很适合于有限观测数据并且含有噪声的数据成像。对深地震测深观测资料进行了成像试验，并与射线CT的结果作比较，结果表明，该方法是行之有效的。     

基于复程函方程和改进的快速推进法的复旅行时计算方法

直接对复程函方程进行数值求解计算地震波复旅行时存在困难,因为复程函方程融合了复旅行时实、虚两部分。本文结合扰动理论和梯度点积而形成的一种最优化方法,使数值求解复程函方程来计算复旅行时成为可能。为了将这种计算方法应用于弯曲射线,引入了不等距迎风差分法,并提出了改进的多点起算快速推进法的方案,对以弯曲射线为边界的区域进行处理,从而准确求取复旅行时。数值结果表明,本文的计算方法和处理策略是有效的。     

Wavetracing层析成像方法及其在井间地震中的应用

层析成像技术被广泛应用于矿产勘查、油气开发及工程勘查和检测领域。基于运动学特征的走时层析成像方法计算效率较高,但精度较低。基于动力学特征的波动方程层析成像方法精度较高,但计算时间较长。Wavetracing层析成像方法在射线追踪方面简单、高效,能够提供与有限频率实际资料相一致的传播路径和旅行时。应用该方法对胜利油田垦71地区多对井间地震资料进行的层析成像速度反演取得了良好结果。     

井间地震和逆VSP联合层析成像

在研究井间地震和逆ＶＳＰ联合层析成像时，充分考虑了波射线在纵、横向非均匀介质中的弯曲效应。首先采用打靶法进行两点射线追踪，用奇异值分解法解病态方程；然后设计了一个理论模型进行试验，并用上述方法对实际井间地震和逆ＶＳＰ资料进行处理，获得令人满意的效果。当地下介质比较复杂时，利用射线追踪可能出现盲区。为了克服盲区给反演计算带来的影响，可对盲区改用直射线代替曲射线追踪。