复杂介质小波多尺度井间地震层析成像方法研究

复杂介质井间地震层析成像是一个很复杂的非线性反演问题 ,常规的线性化反演方法无法得到好的解 .采用基于图形的弯曲射线追踪方法 ,并将小波多尺度思想引入到井间层析成像 ,提出了小波多尺度井间地震层析成像方法 ,很好地解决了非线性成像的难题 ,提高了图像的质量和分辨率 .物理模型实验结果表明 ,该方法适合于复杂介质成像 ,并具有良好的实用性和效果 .

裂隙煤层弹性波场方位各向异性特征数值模拟研究

基于二维—三分量各向异性弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟,本文研究了高裂隙密度煤层弹性波场及其方位各向异性特征。对不同裂隙密度均匀裂隙介质模型和含裂隙煤层的三维层状模型进行了弹性波场数值模拟。结果表明,随着裂隙密度的增大(0～0.3),干裂隙介质中弹性波波前面由圆形变为椭圆形,而饱和水裂隙介质中,拟纵波波前面则由圆形渐变为菱形,拟横波波前面则由圆形渐变为蝴蝶结形。垂直裂隙仅引起煤层顶板反射P波及转换波振幅的方位各向异性,而垂直裂隙却能引起煤层底板反射P波和转换波的速度和振幅的方位各向异性。随方位角的变化,煤层底板反射P波和转换快慢横波的同相轴呈正弦形态。煤层底板转换快、慢横波时差与裂隙密度之间存在近似线性关系,而转换慢横波振幅随裂隙密度的增加是非线性衰减的。

薄互层油藏模型井间地震弹性波方程正演模拟研究

本文采用非均匀介质中弹性波方程交错网格高阶有限差分法进行数值模拟,并通过对正演过程中每一时刻的弹性波场求散度和旋度实现了弹性波场分离。其散度场以纵波场为主,旋度场以转换波和横波为主;采用模型多尺度网格化、参数化技术,建立了薄互层油藏2D井间地震弹性介质模型。数值模拟试验表明,弹性波方程数值模拟能够更加真实地模拟井间地震的波场。正演模型与偏移成像结果剖面吻合很好。

无组合检波采集方法的三维地震波数值模拟研究

采用传统的检波器组合地震采集技术在中国西部一些复杂山地地区的效果不理想。能否仍采用无组合检波地震采集方法呢?本文采用非均匀介质三维一阶压力—速度标量波动方程交错网格高阶有限差分法进行了三维正弦形山地模型声波模拟,并通过对模拟记录进行室内不同组合和叠加处理,结果表明该法不但可以灵活、方便地实现检波道组合,有效地压制干扰波,而且可以得到最佳的叠加剖面。

火成岩区地震波传播规律研究

高速层屏蔽是地震勘探中的一个难题。采用Zoeppritz方程,研究了火成岩高速层界面上地震波的反射与透射特性,采用一阶应力速度弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟、射线追踪法和有效反射系数法相结合的方式,研究了火成岩高速层中弹性波传播规律,发现火成岩层对地震波具有能量屏蔽和路径屏蔽2种屏蔽作用。提出了采用P波广角反射和P波高速层内局部转换广角反射波消除火成岩高速层对地震波的屏蔽作用。模型试验结果表明,该方法可以减弱高速层的屏蔽作用,提高深层目标层的反射波能量。

地震波传播数值模拟

本文概述了地震数值模拟及其理论基础，阐述了地震数值模拟方法及特点．综述了地震数值模拟方法、三维建模和计算机硬件平台等方面的现状和进展．最后，给出了地震波数值模拟在地震勘探方法研究、地震观测系统优化设计、地震数据处理、地震资料解释、开发地震等方面的应用．

井间地震层析成像分辨率研究

通过大量数值模型试验 ,并根据射线密度、射线正交性和点扩散函数 ,对井间地震层析成像的分辨率问题进行了研究。结果表明 ,井间地震层析成像的分辨率在空间上是可能性变的 ,垂直方向的分辨率好于水平方向 ,而且高速异常体和低速异常体的图像形态和分辨率是非一致的。高速异常体波形CT的图像水平方向最小分辨率距离为 1/ 2波长 ,垂直分辨率最小分辨率距离为 3/ 10波长 ;而低速异常体的波形CT图像的水平方向的最小分辨率约为 2 / 5波长 ,垂向最小分辨率约 1/ 5个波长 ;走时CT的图像水平方向最小分辨率为 3个像元 ,垂直方向的最小分辨率距离为 2个像元 ;当井深与井间距之比为 2时 。

非均匀介质地震波传播交错网格高阶有限差分法模拟

采用常规的二阶声波方程有限差分方法对于非均匀介质进行了数值模拟时 ,其数值模拟精度较低。而采用一阶双曲型标量波动方程 ,则无须对介质的弹性常数进行空间求导。根据Taylor级数展开式 ,推导出了交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度展开式和相应差分系数计算式以及一阶双曲型标量波动方程交错网格任意偶数阶精度差分格式 ,并给出了该差分算法的稳定性条件。用该差分算法对均匀介质模型、非均匀介质模型和Marmousi模型进行了数值模拟试验 ,并与伪谱法进行了对比。结果表明 ,一阶双曲型标量波动方程交错网格高阶差分法的模拟精度与伪谱法的精度非常接近 ,计算效率高 ,且适合于模拟非均匀介质。

任意倾斜各向异性介质中弹性波波场交错网格高阶有限差分法模拟

给出了任意倾斜各向异性介质中二维三分量一阶应力速度弹性波方程交错网格任意偶数阶精度有限差分格式及其稳定性条件,并推导出了二维任意倾斜各向异性介质完全匹配吸收层法边界条件公式和相应的交错网格任意偶数阶精度差分格式.数值模拟结果表明,该方法模拟精度高,计算效率高,边界吸收效果好.各向异性介质中弹性波波前面形态复杂,且qP波波速不总是比qS波波速快.qS波波前面和同相轴的三分叉现象普遍,且其同相轴一般不是双曲线型.当TI介质倾斜时,3个分量上均能够观测到横波分裂现象,而且各波形的同相轴变得不对称.

小波多尺度井间地震波形遗传进化层析成像方法

裴正林 ,余钦范 ,牟永光 .小波多尺度井间地震波形遗传进化层析成像方法 .石油地球物理勘探 ,2 0 0 2 ,37(3) :2 37～ 2 4 2井间地震波形层析成像是一个很复杂的非线性反演问题。本文提出了小波多尺度井间地震波形遗传进化层析成像方法 ,采用二维实数编码、速度基因块变异和基因小波多尺度分解等方法对简单遗传进化算法进行了改进 ,大大加速了算子搜索速度 ,提高了算法的稳定性和全局寻优性。数值模型试验结果表明 ,该成像方法分辨率很高 ,图像质量非常好 ,具有很好的应用前景。

小波多尺度井间地震波形层析成像方法

裴正林 ,余钦范 .小波多尺度井间地震波形层析成像方法 .石油地球物理勘探 ,2 0 0 1,36 (6 ) :6 80～ 6 89井间地震波形层析成像是一个很复杂的非线性反演问题。常规线性化反演方法的处理结果依赖于初始模型的选择 ,容易陷入局部极小 ;对于复杂模型和大扰动模型 ,用常规线性化反演方法无法得到满意的解。本文提出了小波多尺度井间地震波形层析成像方法。数值实验结果表明 ,小波变换多尺度反演方法极大地改善了现行的线性化反演方法的性能 ,成像效果显著 ;同时 ,该方法还能提供不同分辨率的反演图像 ,有利于图像解释。

任意起伏地表弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟

任意起伏地表弹性波数值模拟主要涉及两个问题 ,其一是如何求解弹性波方程 ;其二是如何处理自由边界条件。本文首先从泰勒级数展开式出发 ,推导出交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度展开式和相应差分系数计算式以及一阶双曲型应力—速度弹性波方程交错网格任意偶数阶精度差分格式求解方程 ;然后采用将零速度法和广义虚像法相结合的方法来处理自由边界 ,并在自由边界上采用四阶精度差分格式 ;运用上述方法对光滑起伏模型和任意起伏模型进行了数值模拟试验。结果表明 ,本文所述方法稳定性好、模拟精度高 ,且适合任意起伏地表弹性波波场模拟。

三维各向异性介质中弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟

三维数值模拟是研究各向异性介质中复杂弹性波波场特征和传播规律的重要手段。根据Taylor展开式,推导出了交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度有限差分近似式和相应的差分系数计算式,给出了三维各向异性介质中弹性波一阶双曲型应力速度方程交错网格任意偶数阶精度差分格式和稳定性条件,并推导出了三维各向异性介质PML法吸收层边界条件公式和相应的交错网格差分格式。对方位各向异性介质模型和正交各向异性介质模型中弹性波的传播进行的三维数值模拟结果表明,弹性波在三维各向异性介质中传播时存在拟P波、拟SV波和拟SH波,并出现横波分裂、横波分裂盲区、波面三分叉等特殊现象,另外,弹性波场在空间是变化的,其拟P波、拟SV波和拟SH波的耦合关系比较复杂。

井间地震走时波形层析成像方法

提出了井间地震走时波形顺序反演方法。该方法先利用井间地震走时反演得到速度模型的低频成分 ,然后用井间地震波形反演获得速度模型的高频成分。数值模型试验和实际应用结果表明 ,该方法反演稳健 ,提高了走时成像的分辨率 ,克服了波形成像易于陷入局部极小的缺陷 ,实现了快速高分辨率成像。

层状各向异性介质中横波分裂和再分裂数值模拟

本文利用交错网格高阶有限差分法重点研究了层状各向异性介质中横波分裂和再分裂的现象,推导出了相应的PML法吸收边界条件公式,并应用于各向异性介质弹性波波场模拟,取得了良好的效果。波场快照和合成记录清楚地表明,对于TIV介质,当横波源的偏振方向与对称轴之间呈一定角度(但不等于0°和90°)时,就产生横波分裂现象;对于三斜各向异性介质,横波源为任意偏振方向时,都会产生横波分裂现象,且快横波是多值的;不同方位的层状TIH介质中存在透射和反射横波再分裂现象,即存在快—快横波(qS11qS11)、快—慢横波(qS11qS12)、慢—快横波(qS12qS11)和慢—慢横波(qS21qS12)等四种横波成分,且快—快横波(qS11qS11)和慢—快横波(qS12qS11)偏振方向与最后一层裂缝介质的裂缝方向一致,快—慢横波(qS11qS12)和慢—慢横波(qS12qS12)的偏振方向与最后一层裂缝介质的裂缝方向垂直。

三维双相各向异性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟

基于Biot理论,给出了三维双相各向异性介质应力速度弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法,并对三维双相各向异性(TIH)介质中弹性波场进行了模拟。结果表明,弹性波在三维双相各向异性介质中传播时存在快纵波qP1、快横波qS1、慢横波qS2和慢纵波qP2,并清楚地观测到了横波分裂、横波分裂盲点、波面三分叉等特殊现象。快纵波在固相和流相中的相位相同;而慢纵波在固相和流相中的相位相反,即慢纵波在流相中振幅大,而在固相中的振幅较小。另外,三维双相各向异性介质中弹性波场的快纵波和快横波的耦合关系、波的类型、能量分布和相位等都是在三维空间中变化的。

双相各向异性介质弹性波传播交错网格高阶有限差分法模拟

含流体孔隙各向异性介质中的弹性波传播问题是目前石油勘探和地震学研究的难点之一。基于Biot理论,本文提出了二维双相任意倾斜各向异性介质三分量弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法,并对均匀及两层双相VTI介质和TTI介质中的弹性波场进行了模拟。波场快照和合成记录表明:当横波源的偏振方向与TI介质的对称轴存在一定夹角、且耗散系数较小时,在固相与流相中存在快横波、慢横波、快纵波和慢纵波;双相TI介质中横波分裂现象及波前面尖角和三分叉现象与TI介质中的基本相同,只是黏滞相界中弹性波速度有所减小,且具有频散和衰减特性;从直达波转换为反射波后,该波型具有反射波的性质。

波动方程地震定向照明分析

本文从地震波能量理论出发,提出了基于玻印亭矢量的地震波场方向性分解方法和地震波定向照明度计算方法。根据声波方程高精度正演模拟,计算出声波波场的能量密度矢量和能量传播方向,并通过角域滤波器实现对波场的方向性分解;进而基于方向性分解后的波场,可以计算出震源定向照明度和源—检定向照明度。数值模型试验结果表明:该法计算精度高且速度快,具有非常良好的实用性;定向照明可以用于定量分析地震采集参数对成像质量的影响;目标层CRP点照明角分布可用于地震分辨率分析。

三维各向同性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟

给出了三维各向同性介质中一阶应力-速度弹性波方程交错网格任意偶数阶精度有限差分格式,推导出了三维各向同性弹性介质完全匹配层吸收边界条件公式和相应的交错网格高阶有限差分格式。对三维French 模型进行了弹性波模拟,结果表明,该方法模拟精度高,边界吸收效果好。在三维French模型的xoz平面和yoz 平面的弹性波场快照中可以见到断面反射波、侧面反射波和散射波等波场特征。多次侧面反射波和多次散射波说明不同三维构造所形成的波场是相互影响的。

复杂地表复杂构造模型的弹性波方程正演模拟

本文根据地质地球物理模型建模原则和方法,结合中国四川广安地区的典型起伏地表、近地表结构和复杂构造的实际模型,分别建立了水平地表复杂构造模型、无降速带复杂地表复杂构造模型、含降速带复杂地表复杂构造模型,并采用任意起伏地表二维弹性波方程交错网格高阶有限差分法,开展上述地质—地球物理模型的弹性波正演模拟。数值模拟结果表明:起伏地形造成不同炮点的波场特征(振幅、相位、频率等)和炮记录面貌(同相轴、波组、波型等)的明显差异,主要表现为散射波影响;地表低速层造成不同炮点的波场特征和炮记录面貌的明显差异,主要表现为低通滤波作用。模型正演数据经深度偏移后,层位、断层及断点等成像清楚,地层产状及空间位置与真实模型较吻合,但没有反映地表的精细速度结构(近地表速度结构比较光滑)。