相位移加有限差分法波动方程正演模拟

本文提出用相位移加有限差分法来实现速度纵横向变化，复杂陡倾地质模型的正演模拟，为复杂波场的地震，地质解释提供了精确、实和的方法。     

有限差分法弹性波数值模拟

本从应力-位移速度波动方程出发，对一阶线性微分方程建立了四阶空间精度和二阶时间精度差分公式，该方法采用显格式计算。网格频散对泊松比的影响极小，算法的稳定性适应于任何泊松比的地质模型。     

声波高阶有限差分法三维VSP数值模拟

采用声波高阶有限差分算法,克服了有限差分法本身存在的数值频散问题,使用了最佳匹配层吸收边界,较好地消除了边界反射,成功模拟了VSP波场在地下介质中的传播情况。通过三维VSP数值模拟,获得了分辨反射波、绕射波等各种波形的声波VSP剖面,证实了该方法的有效性。     

高精度傅里叶有限差分法模型正演

 波动方程数值模拟方法分为有限差分法和频率—波数域法两类，其中有限差分法的计算精度取决于波场外推算子的近似程度、离散网格间距及差分方程阶数，它能适应速度任意横向变化，但在大倾角处易出现频散现象及背景噪声。频率—波数域法算法简单、精度高、噪声小，能适应任意地层倾角情况，但不适于速度场的任意横向变化。文中结合有限差分法和频率—波数域法的优点，应用傅里叶有限差分法（FFD）实现在多域用高精度延拓算子对模型进行地震记录的数值模拟，其波场外推算子由相移项、折射项（时移项）和有限差分补偿项组成。对FFD法进行了理论与误差分析，并用单程声波方程分别进行了层状模型和SEG/EAGE盐丘模型的数值模拟试验。数值试验的对比分析表明，FFD法适用于速度场横向剧烈变化情形，且具有精度高、无频散、背景噪声弱等优点，模拟结果反射特征清楚，能对复杂地质构造进行准确的地震数值模拟。     

任意偶数阶精度有限差分法数值模拟

本文从Ｔａｙｌｏｒ级数展开式出发，推导出了任意阶导数的任意偶数阶精度差分格式，文中给出了计算相应差分系数的公式，并计算出了一阶，二阶，三阶和四阶导数的若干阶精度差分系数，最后评论了声波方程的任意偶数阶差分数值解的稳定性条件，并进行了数值模拟试验，结果表明差分精度越高，频散越小，数值模拟的效果越好。     

VSP现场微处理机简介

概述猎人牌(HUNTER)VSP现场微处理机,是美国德克萨斯州、休斯顿Geosource公司研制的一种现场质量控制系统。在VSP数据的采集、接收过程和在目的层的测量过程中,操作人员可利用VSP现场微处理机进行质量控制,以确保VSP资料的质量。除此之外,猎人牌VSP现场微处理机还可用于VSP资料的现场显示及初步分析。野外使用时,VSP现场微处理机可与采集系统联接。装在主机和磁带机之间。如图1所示。主要功能在质量控制过程中,应用VSP现场微处理机,可显示出相邻炮井和相邻炮点的地层情况,以便进行地层对比。该机具有道的增益调节和滤波功能,可消除噪声,提高信噪比。     

三维几何中感应仪的有限差分正演模型

在复杂的三维构造中，例如不同侵入剖面的层状储层，用基于有限差分法的计算机代码来模拟多线圈系感应仪的响应。则在频域中通过Spectal Lancxos分解法得出线性系统的解。这里介绍计算机代码的一些主要特性，包括网格生成和Lancxos分解处理中常用的收敛算法。这个代码能够模拟高倾斜层中感应测井和水平井中不同侵入模式下的感应测井，这里不同的侵入模式为阶状剖面、斜坡、斜面、或是环状剖面等。而且也能够模拟非圆形的井眼和侵入剖面。文中例举了几个数值样例来说明那些侵入剖面对感应测井曲线的影响。此代码由一维和二维代码在不同侵入的地层中测试过，得到了满意结果。而且必来在侵入带存在的倾斜层上生成人工的ILD和ILM曲线。在与陈列感应曲线比较时，可以提出ILM响应近似于30英雨的AIT曲线，而LID曲线近似于60和90英寸的ATM曲线。在计算机上此代码需要至少24兆字节的RAM空间和近似60秒的的CPU时间，这个时间是在主频300MHz个人计算机上从一个发射器发射到几个接收器响应的时间。     

用快速差分法模拟二维非均匀介质中的弹性波

本文提出一种在任意二维非均匀性介质中模拟波场的快速有效方法。该方法建立在空间微分的最佳差分算子的基础上（Ｈｏｌｂｅｒｇ，１９８７）的基础上，采用类似于Ｖｉｒｉｅｕｘ（１９８６）所用的那种交错网络技术，在不同网格点上计算不同的波场量。这种方法能在大空间网格点是得到精确的波场值，其计算速度比常规有限差分格式至少快一个数量级，比伪谱法快３～５倍。     

波动方程变网格步长有限差分数值模拟

有限差分算法是常用的正演模拟方法之一，传统的有限差分方法在处理近地表低速层模型或地层中夹有低速、高速层模型时，为了得到较高精度的模拟结果，通常需要减小网格步长，这样既增加了计算时间，又浪费了计算机内存资源。为此，采用具有较好性能的变网格算法来解决这一问题。设计了近地表低速层和地层中夹有低速层两种模型，分别采用传统常网格有限差分算法（大网格步长和小网格步长）和变网格步长有限差分算法对模型进行了数值模拟，并对比了模拟结果。变网格步长有限差分算法不仅提高了模拟结果的分辨率，而且降低了内存需求量，减少了计算时间。此外，变网格算法具有较高的灵活性，可以根据实际情况，综合考虑计算时间、内存需求量和模拟结果的分辨率来优选网格步长。     

标量波方程广义有限差分正演模拟

常规有限差分法地震波场正演模拟受限于固定的网格步长,不可避免地会出现网格剖分与实际速度界面不一致的情形,进而带来起伏界面处的阶梯状绕射以及反射波旅行时不准确等问题.广义有限差分法是一种无网格方法,它基于泰勒函数展开和加权最小二乘拟合,将微分方程中未知参数的偏导数表示为相邻节点函数值的线性组合,可根据不同地质体模型建立适...     

有限差分波动方程正演模拟震源处理

为克服有限差分波动方程正演模拟中处理震源的复杂性,有两种方法可供选择:一种是从波动方程出发,利用格林公式求得波动方程的有限差分格式,从而使震源项得到简单处理;另一种是利用δ函数性质,求取δ函数在离散情况下的近似式,表示震源项简单的离散表达式。这两种方法的结果是一样的。文中最后以数值模拟例子检验了方法的有效性。     

VSP正演模拟研究西湖凹陷多次波形成机制

西湖凹陷地震资料品质普遍较差,其主要原因是该区地震地质条件的显著特点是砂泥岩薄互层发育,速度和密度不存在大的突变或大的台阶状变化,难以形成强反射界面,决定了地震层间多次波发育。众所周知,地震多次波压制一直是地球物理学界的难题,为了解决这一难题,利用VSP正演模拟研究西湖凹陷的多次波形成机制,识别产生多次波的主要界面或层段,为数字处理中压制多次波提供依据。研究思路是以西湖凹陷实际钻井资料为基础,研究多次波的运动学规律与动力学特征,然后用VSP正演模拟等手段找出产生多次波的主要层段或界面,确定多次波的相对强度及影响有效波的主要多次波类型。研究结果得知该区所有较强的反射界面都可产生多次波,影响地震成像质量的多次波类型是各种不同路径的多次波叠加后的复合多次波。     

Walkaway VSP深度域叠前偏移成像

本文从Helmholtz方程出发,推导了适用于Walkaway VSP波动方程叠前深度偏移的Fourier有限差分算子,并建立Walkaway VSP波动方程外推的流程。模型测试和实际资料处理结果表明,Walkaway VSP深度域叠前偏移成像方法既能适应速度场的剧烈变化,又可以保证对陡倾地层的成像效果,对复杂构造成像精确。     

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。     

斜井VSP高斯射线束正演方法

高斯射线束正演方法是一种将波动方程和射线理论相结合的方法,适用于复杂地质构造,与常规射线正演模拟方法相比,高斯射线束正演结果不仅包含了运动学变化信息,并且具有较合理的动力学变化特征,不存在盲区问题。文中针对理论和实际正、逆断层模型,开展了斜井VSP观测方式下的P波波场正演模拟,探讨了采用斜井VSP高斯射线束正演方法模拟波场的断层异常特征及其识别问题,结果表明该方法可有效解决因盲区造成的运动学信息不完整及波场振幅保真问题,其运算速度相比波动方程有限差分法提高了100倍以上。     

利用正演模型研究VSP处理

VSP是一种井中地震观测技术,其独特的观测方式,决定了VSP处理也有别于常规地震,最明显的就是VSP资料必须经过波场分离,才能利用下行波或上行波信息对资料进行解释和反演。除波场分离外,VSP还有许多其它独特的处理环节。基于PC-VSP系统,进行了VSP模拟,在正演数据的基础上,研究了VSP处理,取得了较好的效果。     

Q值正演模拟约束下的零偏移距VSP资料Q值估算

随着油气勘探目的层逐步走向深部,球面扩散、透射损失、环境噪声等使得VSP资料的初至子波发生改变,导致常规的Q值估算方法质量难以得到保证。为此,利用塔里木盆地托甫台地区TP327井零偏移距VSP资料,综合考虑透射损失和球面扩散的影响,提出一种Q值正演模拟约束下的零偏移距VSP资料Q值估算方法。该方法通过研究区的纵波速度、横波速度和密度建立层状地质模型,利用射线追踪的方法,用大地吸收介质模型的Q值正演模拟结果,对频谱比法和经验公式估算的初始Q值进行修正,使得Q值正演模拟结果与实际地震波的衰减记录在频谱特征上吻合,从而得到更为精确的Q模型。TP327井Q值估算结果表明,该方法与李庆忠经验公式得到的结果在浅层比较接近,但在中层和深层,两者差异较大;Q值正演模拟结果约束的子波与实际VSP资料子波的频谱比较吻合,证实用Q值正演模拟约束得到的层间Q值更为可靠。利用Q值正演模拟约束方法得到的Q模型对研究区地震资料进行反Q滤波能显著提高地震资料分辨率,有助于提高碳酸盐岩地层中缝洞的识别精度。