横观各向同性凸起地形对平面qP-qSV波的散射

为研究横观各向同性(TI)介质的凸起地形对平面qP-qSV波的散射问题,采用间接边界元法进行数值模拟,并且分别给出该问题在时域和频域内的解答。在求解过程中将计算模型分解为开口层状半空间域和闭合凸起域,同时将波场分解为自由波场和散射波场,自由波场可通过直接刚度法求得,散射波场由斜线荷载动力格林函数来模拟。频域结果表明,TI介质参数的改变导致了凸起和层状半空间动力特性的改变,进而导致了凸起与层状半空间动力相互作用机制的改变,使得不同TI介质参数对应的地表位移幅值显著不同。而时域结果表明,TI介质参数与波的传播方向均对qP波和qSV波的在凸起地形中的传播有着显著影响。另外,时域结果更为清晰地展示入射波、反射波和散射波的传播过程。

基于最佳平方逼近的TTI介质解耦qP波与qSV波逆时偏移

在实际地震资料处理中,若忽略各向异性影响、TTI介质对称轴倾角变化,会造成目标体成像位置偏差,甚至由焦散问题造成振幅不均衡。传统TI介质耦合拟声波方程正演模拟与逆时偏移存在伪横波干扰,且在各向异性参数ε<δ时数值模拟不稳定。为此,借鉴前人经验,首先使用最佳平方逼近(OQA)近似VTI介质精确相速度公式,分别得到较高精度的近似qP波、qSV波相速度公式。然后从近似相速度公式出发,推导了二维TTI介质解耦qP波、qSV波波动方程。为实现高效、稳定的数值模拟,使用有限差分-伪谱混合法求解波动方程。最终,建立了高精度、高效率、稳定的TTI介质正演模拟与逆时偏移成像算法。数值模拟实验表明,所提方法可实现复杂TTI介质偏移成像。

任意空间取向TI介质qP和qSV波解耦的波动方程

由于构造运动等作用,TI介质对称轴往往沿空间任意方向分布,具有任意空间取向对称轴的TI(ATI)介质更符合实际地质情况.VTI介质与ATI介质的相速度在形式上具有一致性,VTI介质中地震波的相角对应ATI介质对称轴与地震波传播方向的夹角.本文基于Tsvankin的VTI介质精确相速度公式,利用TI介质对称轴和地震波传播方向上单位向量的数量积和向量积来计算ATI介质的精确相速度.根据弱各向异性假设,导出qP波和qSV波的近似相速度,分析了近似公式的误差,讨论总结了ATI介质qP波和qSV波的相速度特征.本文中的单位向量采用观测坐标系表示,通过相角关系,可以较为方便地由ATI介质近似相速度导出频散关系,然后借助傅里叶逆变换推导出时间-波数域qP波和qSV波解耦的波动方程.数值算例表明本文的波动方程是qP波和qSV波解耦的,波场计算结果稳定,未出现明显的数值频散,验证了本文方法的有效性.

基于qp波及qs波衰减系数检测裂缝的方法

裂缝储层预测是当前国内外油气勘探中的重点和难点,而裂缝储层预测最关键的问题是裂缝发育带的检测。基于qp波、qsh波、qsv波的衰减系数对裂缝发育带的检测,利用Hudson理论模型经数值计算,分别研究了裂缝密度、入射角及频率对qp波、qsh波、qsv波衰减系数的影响。理论模型试算表明,频率和裂缝密度是影响衰减系数的主要参数,而裂缝中充填物不同时,衰减系数也表现出很大的差异,这为利用qp波、qsh波、qsv波衰减属性检测裂缝发育带提供了理论依据。

一种基于时变偏振矢量旋转的纵波与横波分离方法

给出了一种通过偏振旋转分离qP波与qSV波的方法,由计算机自适应地确定滑动时窗的长度。计算结果表明,当窗的长度为记录波形视周期的1.5倍时,可得到满意的分离结果。

等价各向异性介质一阶拟声波方程正演模拟及其效率分析

为克服各向异性弹性波动方程正演模拟的局限,本文研究了各向异性介质拟声波方程的交错网格有限差分数值解法.首先,从VTI介质胡克定律和qP-qSV波频散关系两种思路出发,通过声假设近似,给出了两种不同形式的VTI介质一阶拟声波方程,并通过引入波场的伪速度分量,推导了一种新的VTI介质一阶应力-速度方程,并通过旋转坐标系将其推广到TTI介质中;其次,构造了一阶拟声波方程的交错网格高阶有限差分格式,并推导了相应的PML边界条件;最后,对本文方法中固有的qSV人为干扰波的产生机制和压制方法进行了简单讨论.数值结果表明:3种一阶拟声波方程在运动学和动力学上是等价的,相对于各向异性弹性波正演模拟,其节省了内存,提高了计算效率;各向异性因素会影响反射波旅行时和振幅等波场特征,在后续的处理、反演和解释中不可忽略;VTI介质HESS模型的逆时偏移结果也验证了本文方法的合理性.

TTI介质qP波逆时偏移中伪横波噪声压制方法

在对地下复杂构造介质,特别是盐丘侧翼及岩下区域进行成像时,相对于传统的各向同性逆时偏移和VTI逆时偏移,具有倾斜对称轴的TTI逆时偏移成像效果最优.不仅反射同相轴更加的连续,而且能量得到了更好的聚焦.传统的各向异性介质全弹性波RTM的计算量大且计算效率低.由于目前仍以纵波勘探为主,因此TTI逆时偏移qP波波动方程的选取显得尤为重要.为了提高计算效率,采用将沿着对称轴方向的横波速度设为零的方法,简化得到qP波波动方程.然而,这样会引入一种严重影响成像效果的低速度、低振幅的qSV波人为干扰.本文建立了qP波方程的完全匹配层控制方程,而后借助于辅助波场采用一种高效的压制伪横波噪声传播的方法,通过模型测试验证了该方法的有效性.

TTI介质叠前逆时偏移成像研究综述

逆时偏移是基于双程波波动方程进行波场逆时外推,再利用成像条件提取成像值,进而实现偏移成像的一种方法.目前,RTM已经由各向同性介质推广到了TI介质,包括VTI介质和TTI介质.考虑了各向异性因素的逆时偏移技术能更好地满足日益增长的勘探精度的要求,进一步提高和改善成像效果.在回顾各向异性介质逆时偏移发展历史的基础之上,本文针对于国内外TTI介质逆时偏移当前的研究现状进行了概述,并对目前TTI介质逆时偏移方法中所存在的特有的数值稳定性和qSV波人为干扰压制问题的解决方法进行了归纳总结.最后对逆时偏移未来的发展方向和研究重点进行了展望.

横观各向同性沉积谷地对平面qP和qSV波的放大作用

采用间接边界元方法(IBEM)结合"分区契合"技术研究了横观各向同性(TI)介质沉积谷地对平面qP和qSV波的散射问题.方法中精确动力刚度矩阵的引入使得问题求解不受土层厚度的限制,而均布斜线荷载动力格林函数的引入避免了传统边界元方法中的奇异性问题,因而方法具有较高精度.文中通过与各向同性介质结果的比较验证了方法的正确性,并以各向同性单一土层半空间中梯形截面TI介质沉积谷地为例,在频域内进行了数值计算分析.研究表明:TI介质与各向同性介质沉积谷地对qP和qSV波的放大效应差异显著,TI介质参数对位移幅值的空间分布及其大小均有着重要的影响;TI介质参数的变化导致了谷地动力特性的改变,进而改变了谷地与半空间的动力相互作用机制,表现为不同TI介质参数对应的谷地表面位移幅值放大谱的峰值及其峰值频率均明显不同.为更精确的评估沉积谷地对地震动的放大效应,应充分考虑介质的TI性质.

增材制造技术中的弹性各向异性影响因素

对弹性材料的各向异性为增材制造技术带来的挑战进行了报道。采用融合了PML全吸收边界的、适用于TTI介质的时域交错网格有限差分法,在弱各项异性的磷灰石(Thomsen参数ε=0.096 4,δ=0.585 0)和强各向异性的锌金属(Thomsen参数ε=0.830 6,δ=2.709 7)中分别开展弹性波传播实验。将对称轴完全/不完全一致的材料薄片拼接为同一大小的正四边形,作为对照组/实验组。在同一位置激发特定参数的点力源,观察波场空间分布与特定位置波形的差异。对照组中的qP波和qSV波均未受到介质分界面的影响,而在实验组中,分界面处发生了不同程度的反射和透射。在实验组,锌金属中传播的波场受分界面的影响相比磷灰石更为明显,且幅度较强的反射波和透射波在介质间不断往返、再生和相互叠加。对实验组和对照组接收波形的qSV波幅度比进行计算,磷灰石为0.465 0,小于锌金属的0.618 8;对介质旋转后和旋转前在同一分量上的qSV波传播速度比进行计算,磷灰石为0.812 3,小于锌金属的0.895 4,暗示着幅度的衰减程度与相邻介质的传播速度差异呈现正相关。各向异性介质的Thomsen参数大小,以及介质在各个方位的传播速度差异程度,是影响弹性波传播特性的两大核心因素,需在增材制造工艺设计中加以重视。