准规则网格高阶有限差分法非均质弹性波波场模拟

为精确描述弹性波在非均匀介质中的传播，本文提出一种准规则网格高阶有限差分地震正演模拟方法。该法是将位移分量交错排列，做中心差分运算，在数学上等价于交错网格法，并给出了震源加载方法、边界条件和稳定性条件。与传统交错网格法和规则网格法相比，该方法在模拟精度和稳定性方面与交错网格法相同且优于传统规则网格法；而从内存占用上，相较于交错网格，二维时内存占用减少了60%，三维时减少了66.7%。利用层状模型验证了方法的模拟精度；利用复杂的Marmousi-2模型说明了方法的适用性和稳定性。     

波前构建法三维射线追踪

在许多三维深度域成像方法中,都要涉及到旅行时和射线路径的计算。将四面体网格化模型和三维波前构建法(WF)射线追踪技术结合使用,实现了旅行时和射线路径的准确快速计算。WF法射线追踪过程中可以保证稳定合理的射线密度,克服了常规射线追踪方法存在阴影区的问题。该方法在三维复杂构造如盐下成像方面有独特的优势。在复杂模型中,采用笛卡尔网格表达射线和波前不够准确,因此只能对网格进行细化和过度平滑,这必然导致射线追踪的精度和内存的开销。四面体网格在表达复杂模型时更加准确有效,而且不需太多的网格数目,从而提高了射线追踪的精度和效率。对三维凹陷模型的射线追踪结果验证了该方法的正确性,目前WF射线追踪方法在Kirchhoff偏移中的应用正在研究中。     

多次回溯高精度快速射线追踪方法研究

射线追踪的速度和精度直接影响地震资料的静校正和偏移成像的质量。针对复杂构造和不均匀介质中的地震波传播问题,提出了多次回溯高精度快速射线追踪方法。该方法基于费马原理,首先从震源出发选择目标点,以目标点为中心选定矩形计算网格,计算各网格点到目标点的旅行时,选择震源到网格点再到目标点的最小旅行时作为该目标点的传播时间,同时记录该点前一节点的坐标,这样介质中各目标点均有一条指向震源的射线路径;然后对射线进行回溯,对射线上的任意节点根据追踪半径确定回溯网格,计算地震波从震源到回溯网格中任意网格点再到目标点的传播时间,如果该时间比原目标点的传播时间短,则用该网格点替代原节点。根据精度要求选择合适的回溯次数更新节点信息,获得地震波传播的射线路径。模型试算结果表明,多次回溯高精度快速射线追踪方法是一种有效的初至波射线追踪方法。     

频率-空间域非均质声波有限差分模拟

为准确高效地模拟声波在非均匀介质中的传播,文中构建了利用交错网格和混合网格进行频率-空间域非均质声波方程有限差分模拟的一般框架。分别推导了交错网格和混合网格有限差分格式并推广到高阶形式,采用加权平均思想对质量加速度项进行近似,运用最佳匹配层(PML)吸收边界条件有效压制人工边界反射。通过层状模型验证了所提方法的准确性,利用Marmousi模型证明了所提方法的稳定性。数值试验结果表明相同空间剖分精度下,混合网格和四阶交错网格数值模拟精度远高于二阶交错网格,混合网格模拟精度虽略低于四阶交错网格,但计算效率却明显高于四阶交错网格,因此混合网格法可作为频率域非均质声波正演模拟的首选方法。     

旅行时线性内插地震射线追踪

本文提出一种称为旅行时线性内插的新的射线追踪方法，与常规的方法相比，用该方法计算二维速度结构模型的旅行时和射线路径速度快，精度高。ＬＴＩ方法的公式推导基于二维网络模型，旅行时和射线路径的计算仅在网格的边界上进行，因此，在速度不变的网格单元内其射线路径总认的是直线。该方法适用于层析成像研究。ＬＴＩ算法分为两步：首先计算所有网格单元边界上的旅行时，然后追踪所有炮检对之间的射线路径。位于网格单元边界上任     

电磁波层析成像直射线路径追踪之坐标定位法

本文主要从当前层析成像中众多的射线追踪算法中,就电磁波层析成像中简单的直射线路径追踪算法在网格单元中分配的射线段长度及坐标定位问题进行了分析,了解射线与网格交点坐标的特点、规律及变化方式,从而提出一种简单快捷的确定网格中射线段长度及射线段所处网格单元位置的方法——坐标定位法,并通过应用实例进一步说明了该方法的正确性和可行性。     

横向同性介质中的有限差分模拟

我们提出一种横向同性介质的模拟算法,该算法采用了交错网格中的有限差分算子。这种交错网格法比常规的有限差分法更稳键,这是因为差分实际上是根据网格间隔的一半而定的。该模拟算法采用全弹性波动方程,从而能够模拟横向同性介质中各种波型的     

XSP-CDP井间地震叠加成像方法及其试算效果

对传统的VSP-CDP方法进行了改进,提出了XSP-CDP井间地震叠加成像方法,即利用逐段迭代射线追踪法代替常规射线追踪方法进行归位成像。利用该方法对合成井间地震数据和野外实际井间地震资料进行了叠加成像,结果表明,本文方法运算速度较快,成像剖面质量较高,包含了丰富的地层信息,能够满足实际处理要求。     

起伏地表下基于抛物插值的最短路径射线追踪

基于射线理论的初至波走时层析静校正是解决复杂地表静校正问题的实用方法,其核心技术是射线追踪。基于抛物插值的最短路径射线追踪方法利用最短路径、动态网格和抛物旅行时插值实现了初至波射线路径的追踪和初至走时的准确求取,但起伏地表条件下起伏界面的存在给射线追踪带来了许多问题。为此,对基于抛物插值的最短路径射线追踪算法进行了改进,将起伏地表及地下界面精确地投影到部分网格节点上,实现了起伏地表下的初至波路径的射线追踪。通过模型和实际资料试算,证明了改进后的算法适用于起伏地表条件下的近地表层析速度建模和静校正量计算。     

复杂三维地层建模及快速射线追踪的研究与实现

利用射线法进行三维正演模拟,需要建立三维地层模型,并进行三维射线追踪.然而三维地层建模,特别是复杂模型的构造通常比较困难,为此提出了一种利用二维地质剖面构建三维地层模型的算法,该方法以用户编辑的二维地质剖面作为原始资料,自动构造初始模型,经细化处理后输出光滑、细腻、合理的三角网格模型,有效地解决了复杂地层建模的问题.离散的三角网格可以描述复杂的地质构造,但是由于包含大量三角形,使得射线追踪效率比较低.因此介绍了利用空间包围盒在三角网模型上进行快速射线追踪的方法,利用该方法可以在复杂模型上快速完成上万条射线的射线追踪,追踪速度快而且精度高,具有很强的实用价值.     

二维MT多尺度反演中的自适应网格算法

针对ＭＴ二维反演中采用规则网格剖分时，网格过粗，分辨率低；网格过细，反演不稳定，反演结果易产生假象问题，本文提出一种自适应网格方法以克服传统的规则剖分方法之不足。数据例表明该算法精度高，稳定性好，值得做进一步的研究。     

基于L-M算法的微地震定位方法

由于可引入复杂速度模型,基于振幅叠加网格搜索类定位方法大大提高了微地震定位的可信度。为保证定位精度,常规振幅叠加网格搜索定位方法需对目标区域进行较细网格划分,导致计算效率较低,无法满足压裂实时监测的要求。本文以振幅叠加网格搜索方法为基础,首先对目标区域进行粗网格剖分,然后在能量叠加较高的局部区域采用Levenberg-Marquardt（L-M）反演算法逐次迭代寻找能量叠加最大值点。该方案能够在保证定位精度的情况下大幅提高计算效率,模型试算及实际资料处理证明了方法的有效性。     

非结构化网格有限元弹性波数值模拟

使用时域有限元法进行复杂地质构造下的弹性波数值模拟时,采用非结构化网格比结构化网格能更灵活地适应对复杂几何区域的空间离散。根据弹性波动力学模拟中的空间数值频散条件和显式时间更新稳定条件,本文对有限元网格的划分进行了专门优化,使网格单元尺寸随模拟区域的介质速度变化而变化。对双层介质模型的计算证明有限元网格尺寸随速度值变化能够同时保证计算效率和计算精度,对复杂构造模型的计算表明非结构化网格下的有限元方法能够适应复杂地质构造的地震波模拟。     

基于PML边界的变网格高阶有限差分声波方程逆时偏移

叠前逆时深度偏移采用全声波方程求解,不受介质横向速度变化和高陡倾角的影响,具有成像精度高、相位准确、实现回转波成像等优点。逆时偏移利用双程波动方程构造波场延拓算子,正向延拓时间域震源点波场,逆时反向外推时间域检波点波场,然后利用互相关成像条件实现成像,因此正演模拟技术是其成功与否的关键。当浅层为海水或者低速层时,常规的有限差分方法必须采用小网格才能有效压制频散,得到高质量的波场记录,从而保证成像精度。但是若对整个区域都用小网格和小的时间采样间隔进行波场计算,势必造成计算量的增加。本文给出了声波方程变网格算法的差分格式,推导了基于PML边界条件的变网格高阶有限差分方程,将可变网格和可变时间步长算法应用于逆时偏移的波场外推,既保证了波场外推计算的精度和最终逆时偏移的成像效果,同时又提高了计算效率,并通过数值算例试算和逆时偏移成像的应用,说明了该方法的有效性和可行性。     

网格法在储量计算中的应用

随着油田开发的不断深入，合理、准确地计算石油地质储量是搞清油层剩余油分布的关键因素之一。通过对传统储量计算方法利弊的分析，引入网格法计算储量。通过对每个井层储量参数的网格化，可得到每个网格的储量。探讨了网格法计算储量的原理、适用条件、优势以及计算结果的关键影响因素。分析表明，利用网格法计算储量更为合理、准确，便于进行各种分析评价。该方法巳应用于孤东油田七区西，并取得了较好的效果。     

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快速自适应组合网格方法（简称ＦＡＣ）是近年崛起的解大型计算问题的新技术。局部网加密方法也是当今油气藏数值模拟的一项新技术，既能节约计算量与存贮量，又能提高模拟精度。但是由局部网生成的矩阵丧失对角占优性和带形规律，计算颇为困难。本文介绍的ＦＡＣ是８０年代计算数学新成果，通过全局粗网格解与局部细网格解之间交替迭代，最终得到局部加密网的解。计算实例表明，在气藏模拟中使用ＦＡＣ算法可以提高模拟精度，降低计算成本，而且编程简单，具有自适应功能。     

基于共聚焦的三维最大能量积分法叠前深度偏移

 本文从WRW模型理论出发，提出了基于共聚焦成像理论的最大能量积分法成像技术，其原理为：分别假设地下某深度点存在一个虚拟接收点和一个虚拟理想震源，通过对数据矩阵进行时移后加权叠加的方法，实现针对该深度点的上行波场反向延拓的检波聚焦，通过对CFP道集进行时移后加权叠加的方法，实现针对该深度点的下行波场反向延拓的震源聚焦，生成该网格点成像结果，最后可提取t=0时刻的成像波场。其核心技术在于对聚焦算子（格林函数）的计算。本文基于单程波动方程，在地震波的有效频带范围内计算携带最大能量的三维聚焦算子，在此基础上完成基于共聚焦成像理论的最大能量积分法深度成像。文中方法成像精度接近波动方程方法，同时又具有常规积分方法适应野外观测系统、计算效率高的优点，因此是一种兼具精度和效率的实用方法。     

单相流数值试井模型

选取非结构网格进行数值试井研究,抛开了数值模拟中把油井当作源或汇的常规处理方法。阐述了基于控制线的阵面推进法和结构网络剖分原理。通过非结构网络,把井眼看作一个网格块,推导出了能反映开、关井后地层渗流量变化的用于求解单相流试井问题的差分模型。结果表明,结合非结构网络构造的数值试井模型具有较高的精度。     

井震联合网格层析各向异性速度建模研究及应用

各向异性速度场及参数场的建立是各向异性叠前深度偏移技术在地震资料处理过程中取得成功的关键环节。井震联合求取各向异性参数是目前地震资料处理时常用的方法之一,但常规井震联合法通过对比地层厚度来求取各向异性参数,计算精度较低,达不到地质要求。将网格层析技术应用于三维VTI介质井震联合各向异性速度建模中,沿射线路径同时更新每个网格点的各向异性速度和参数,并通过多次迭代进一步提高速度模型的精度。应用结果表明,相较于常规井震联合法,基于网格层析的井震联合法能大幅提高各向异性速度场和参数场的计算精度,增强深度偏移结果与测井资料的吻合度,并且使得共成像点道集的远偏移距更加平直,为叠前反演提供更丰富的远偏移距信息,同时还能有效改善局部成像效果。