基于高频近似波传播的实用化保真RTM成像方法

从线性化反演成像的正问题出发,讨论了体散射和面散射模式下散射波场的表达、线性化及其高频近似表征。在Bayes框架下,进一步讨论了高频近似的线性化体散射模式(ray+Born近似)以及高频近似的线性化面散射模式(ray+Kirchhoff近似)下反演成像公式及其波动方程的实现。将逆散射成像公式中波场隐式分解思想融入到ray+Kirchhoff近似下波动方程反演成像公式中,得到了改进的基于反射模式的真振幅逆时偏移(RTM)成像条件。给出的改进成像条件能够在成像过程中自动保真地消除RTM成像过程中的低波数噪声,同时,该成像条件输出的成像结果与ray+Kirchhoff近似下反演结果具有一致性。此外,还简单讨论了基于给出的成像条件的角度反射系数输出、高效稳健角度域照明补偿方法以及阻抗扰动成像方法。     

高维地震数据Wiener中心滤波方法

"两宽一高"地震勘探面向更为复杂的油藏描述,反演成像成了必要的技术手段,但数据中的噪声会严重影响地震波反演成像的质量,因此针对"两宽一高"地震数据研发有效且实用的去噪方法十分必要。在Bayes估计理论框架下,当信号满足线性(可预测性)假设且噪声满足高斯分布时,在均方误差或最小平方误差最小准则下估计最佳预测滤波器可进行有效滤波。同时随着地震数据维度的升高,高维信号的空间结构信息更丰富,因此在高维数据空间设计滤波器能够更有效地提高滤波器的信号预测能力,并且更好地压制噪声。首先将基于AR(自回归)模型的f-x域预测滤波器(前向预测滤波器和后向预测滤波器)修改为Wiener中心预测滤波器;然后在最小二乘意义下对高维地震数据进行多级Hankel矩阵排布构建法方程;再求解法方程得到Wiener中心预测滤波器,最后实现高维地震数据的Wiener中心预测滤波。为满足高维数据的局部线性假设,对复杂波场的地震数据,采用局部取窗的方式进行Wiener中心预测滤波去噪。合成理论数据和实际数据的测试结果说明该方法能够在地震数据中存在弱线性同相轴、振幅值缓慢变化以及信噪比相对较低的情况下较好地压制随机噪声,提高数据的信噪比,故该方法具有较强的实用性。     

利用可控震源谐波提高地震数据分辨率

由于可控震源机械系统的非线性等因素造成子波中包含谐波畸变,在相关后成为噪声进而降低地震资料质量,所以可控震源谐波通常被当作噪声进行去除。实际上谐波包含基波所不具有的频率成分,将其用于展宽地震记录的频带,既能提高采集资料的分辨率,又能改善信噪比。为此本文首先分析谐波信号的理论表达,并提出谐波应该被看作有效信号的观点,然后扩展了纯相位滤波器(PPSF)方法并用于谐波信号的分离,最后对分离后的谐波记录分别进行相关并叠加得到最终记录。理论和实际资料的测试结果说明了该方法的有效性。     

波动方程初至双差走时层析反演

对于有限频带的地震信号,地震波绝对走时受到震源子波的波形特征、走时测量准则等多种因素的影响,提高走时测量的精度有助于增加反演结果的可靠性。为降低绝对走时测量误差对反演的影响,采用双差走时代替绝对走时,并将其与Rytov近似导出的相位延迟敏感度核函数相结合,构造有限频带地震波的双差走时敏感度核函数。针对初至双差走时层析反演,提出了一种基于隐式矩阵向量积的高斯牛顿迭代算法,该方法无需显式计算、存储核函数及Hessian矩阵。相较于传统的散射积分方法(需要显式计算并存储核函数),波动方程初至双差走时层析反演方法仅利用了波动方程Born模拟及逆时偏移算法,因此降低了对计算机内存和外部存储的需求,可进行高效的大规模计算。高斯扰动模型数值模拟实验表明,该方法可以消除初至走时测量误差(震源子波未知)对反演的影响;Overthrust模型数据和二维起伏地表实际数据测试结果表明,采用该方法反演得到的高精度的近地表速度模型与实际地层较为吻合。     

Real Time Equilibrium Reconstruction Algorithm in EAST Tokamak

The EAST (HT-7U) superconducting tokamak is a national project of China on fusion research, with a capability of long-pulse (∽1000 s) operation. In order to realize a longduration steady-state operation of EAST,some significant capability of real-time control is required. It would be very crucial to obtain the current profile parameters and the plasma shapes in real time by a flexible control system. As those discharge parameters cannot be directly measured,so a current profile consistent with the magnetohydrodynamic equilibrium should be evaluatedfrom external magnetic measurements, based on a linearized iterative least square method, which can meet the requirements of the measurements. The arithmetic that the EFIT (equilibrium fitting code) is used for reference will be given in this paper and the computational efforts are reduced by parametrizing the current profile linearly in terms of a number of physical parameters.In order to introduce this reconstruction algorithm clearly,the main hardware design will be listed also.     

叠前时间偏移方法综述

对叠前时间偏移的基本概念、实现方法进行了分类和阐述。从实现目标来说，叠前时间偏移方法主要分为两类，即用于准确构造成像的叠前时间偏移和振幅保持叠前时间偏移。每一类方法都有两种实现方式：Kirchhoff型和波动方程型。对这些叠前时间偏移实现方法的原理和特点进行了比较详细的论述。同时指出，叠前时间偏移和深度偏移的联合应用，能够起到优势互补的作用，是叠前时间偏移在实际应用中的发展方向；而叠前配套技术的研究和更好适应不同观测系统的全三维、高精度、振幅保持叠前时间偏移方法，是地震叠前时间成像研究领域的发展方向。     

沿射线路径的波动方程延拓吸收与衰减补偿方法

地层的吸收与衰减效应使地震波的振幅被衰减，相位被改变。在地震资料处理流程中，反褶积处理假设地震信号是平稳的，即地震子波的波形不随时间变化（或变化较小），这时用地震道自相关函数代替子波自相关函数才比较可靠；而地震成像也要求炮集与炮集之间、道与道之间的地震波能量一致，否则成像结果不保幅，因此必须对地震波进行吸收与衰减补偿。但是，对地震波吸收与衰减的补偿通常是针对自激自收单道记录的。事实上，地层对地震波的吸收与衰减是沿着波的传播路径发生的，因此，补偿应该与叠前深度偏移成像一样在反向波传播过程中进行。为此，提出了一种沿射线路径波动方程延拓的吸收与衰减补偿（Q值）方法。其基本原理是：用非递归波场延拓代替递归波场延拓，用等效Q值代替分层Q值，用平面波传播思想实现对叠前数据沿波传播路径的吸收与衰减（Q值）补偿。这种方法适合于局部水平层状介质假设的情况。数值试验表明该方法是有效的，补偿后子波波形的一致性得到了改善，衰减的振幅得到了恢复。     

波动方程叠前深度偏移成像软件系统的研制及应用

基于波动方程的叠前深度偏移成像技术可以将叠前深度偏移技术的应用领域从复杂构造成像扩大到复杂地质条件下的岩性地层成像。研制开发了波动方程叠前深度偏移成像软件系统，该系统包含工区管理、数据管理、偏移速度分析、构造建模、2D／3D地震速度建模、地震偏移成像、三维可视化、辅助计算等一系列功能模块；具有独特的速度建模、叠前深度偏移成像、高效并行计算、三维可视化和性能优化等特色技术。对该软件系统进行了SEG／EAGE3D盐丘模型数据测试，在所获得的成像剖面上盐丘边界和断层清晰。将该软件应用于实际地震资料的处理，河南油田泌阳凹陷的高陡构造、胜利油田的古潜山内幕都得到了很好的成像。     

常速度梯度射线追踪与二维层速度反演

速度问题是勘探地震学的核心 ,可以借助常速度梯度射线追踪方法 ,从反演的角度探讨速度建模问题。在射线追踪方面 ,从程函方程出发 ,将复杂的速度场剖分成小的矩形单元 ,并假设在每个矩形单元内速度具有常速度梯度 ,由此导出的一组常速度梯度射线追踪公式 ,可实现非均匀介质的射线追踪 ,具有适应性强、精度高和快速的优点。在层速度反演方面 ,采用相干速度反演的思想 ,根据各向同性介质中 ,零偏移距射线在界面处是法向入射的原理 ,建立了合成共中心点道集与射线深度偏移的正反演关系 ,由此利用合成共中心点道集与观测的共中心点道集逼近 ,采用层剥离方法进行层速度反演。通过理论推导与模型试算得到如下的认识与结论 :常速度梯度射线追踪具有较高的计算精度与效率 ,公式采用向量形式很容易推广到三维 ;确定层速度采用的是正反演相结合的方法 ,可得到稳定的速度场 ;该方法屏弃了基于双曲时矩关系确定层速度场的假设 ,使其能适应任意的速度分布。     

面向目标控制照明的合成波源偏移

应用Fourier有限差分算子，研究目标控制照明的合成波源偏移成像。平面波源与小束波源这些合成波源在目标控制照明下的偏移，都是通过增强对目标区域的有效照明来改善成像质量，通过减少非目标区域的计算冗余来提高计算效率。由分析和应用合成平面波源偏移和控制照明技术扩展开去，综合考虑平面波源和小束波源的合成与偏移，并通过有效照射合成波源的概念，分析合成波源的有利照明，进行面向目标区域的控制照明和合成波源偏移。最后，对具有速度强横向变化和陡倾角反射的复杂2D盐丘模型数据，做了相应的合成波源偏移数值试验。