交互三维速度模型建立方法及软件系统的实现

针对三维地震资料处理，尤其是三维叠前深度偏移处理，提出一套交互三维速度模型建立方法，并在工作站上设计与实现了这套交互三维速度模型建立系统。该系统可按交互方式进行叠加速度、偏移速度和层速度分析，有效地建立三维层位结构和速度模型，实现三维模型的可视化，提高速度模型精度，在实际的三维资料处理中效果良好。

三维复杂速度模型中地震事件震源轨迹的计算

地球内部三维速度图像的广泛建立为进行高精度的地震定位提供了良好条件.使用震源轨迹确定震源位置不仅稳健而且直观,但三维复杂速度模型中的震源轨迹难以给出解析解.为此,本文提出了一种较准确地计算三维复杂速度模型中震源轨迹的数值方法.根据震源轨迹在残差场中的特点:(1)震源轨迹位于残差正负极性彼此不同的邻点之间;(2)绝对梯度在震源轨迹的法线方向最大;(3)在法线方向上越靠近震源轨迹残差绝对值越小,对于每个模型节点分别和残差正负极性与其不同的邻点组成的点对,将其中绝对梯度最大的点对作为震源轨迹法线点对,选取法线点对中残差绝对值较小的点(即震源轨迹所在模型单元的节点)作为震源轨迹代表点;在绝对残差场中数值较小的连通区域(可能有多个)内,利用最小走时树算法依次计算出每个连通区域中地震波从绝对残差最小点至同一连通区域内震源轨迹代表点的射线路径作为震源轨迹.算例表明:本文方法适用于三维复杂速度模型,对震源轨迹的稳定性及构成段数没有限制,计算的震源轨迹精细且较完整、可用于高精度的地震定位.

三维复杂速度模型的交切法地震定位

地震定位是地震监测与减灾研究重要基础.基于均匀或横向均匀介质模型,利用震源轨迹确定震源位置的交切法具有稳健和效率高的优点,但定位精度较低,特别是震源深度.为提高震源定位精度,我们提出适用于三维复杂速度模型的地震定位交切法.将地壳速度模型由均匀或横向均匀介质模型扩展为三维复杂速度模型;均匀或横向均匀介质模型对应的原假设为球面或双曲面的震源轨迹通过最小走时树射线追踪技术予以确定.确定震源位置的震源轨迹以到时差作为约束条件;将震源定位于震源轨迹交汇最密集的点处,即总的到时差残差(RDT)最小的点处.定位结果的不确定性可通过RDT值较小节点的空间分布予以定性表示.考察了准确速度模型、扰动速度模型、扰动观测到时及地震在台网外等4种情况下改进方法的地震定位效果,结果表明改进的交切法可用于三维复杂速度模型的地震定位;综合利用P波与S波的到时差信息,可明显改善震源位置约束;使用多条震源轨迹进行定位,有助于减少由随机因素导致的定位误差.

基于OpenGL的三维速度模型和地震数据可视化研究

三维可视化是地球物理领域研究的一个重要方向。应用三维可视化技术,可以对原始地震数据做出多方位的图形化展示,为下一步的数据解释分析提供充分的条件。本文是在QT和OpenGL的图形软件开发环境下,研究并实现了速度模型和地震数据的三维显示,从而可以更加直观的看到速度模型和地震数据所反映的地下地层的真实分布。

B-Spline函数在区域三维地下速度模型中的应用

基于B-Spline函数对大宗散乱数据的处理方法,将B-Spline函数应用到地震数值计算的物理模型中,优化了物理模型,使数值计算的稳定性及计算结果的准确性得以保证。

利用三维加速度点质量模型法监测2010年中国西南干旱

在附有空间约束的三维加速度点质量模型法的基础上引入水文模型进行约束,利用水文模型计算地理点之间的相关性,采用L曲线法确定最优正则化参数。计算结果表明,引入水文模型的三维加速度点质量模型法相比零阶Tikhonov约束的三维加速度点质量模型法信噪比大于0的比例更高。采用该方法对2010年中国西南地区干旱情况进行监测;同时,在剔除季节性信号后,利用主成分分析法对水储量异常进行分析。结果表明,西南地区在2009年秋至2010年春存在明显的水储量负异常特征。

复杂构造地震叠前深度偏移速度模型构建及效果

准噶尔盆地南缘独山子地区近地表结构复杂,地下构造多表现为上陡下缓的形态,断裂发育,波场极其复杂,给地震叠前深度偏移成像造成困难。论述了独山子地区地震叠前偏移速度模型构建的几个关键环节:首先充分利用该区的钻井资料建立区域层速度量版,消除近地表西域砾岩对下伏地层速度的影响;其次通过测井速度资料对地震速度进行约束校正,采用沿层相干反演等层速度反演方法提高速度模型的精度,最终对二维网格开展拟三维速度模型的建立,确保了二维网格速度场空间和时间上的闭合,叠前深度偏移取得了良好的成像效果。

反演地表质量变化的附有空间约束的三维加速度点质量模型法

重力卫星可以在相同误差尺度下对全球质量变化进行连续重复观测,并在近十余年来取得了巨大成功,探索重力卫星数据精化处理方法和相关应用研究具有重要意义.本文基于三维加速度点质量模型法的基本原理,进一步发展建立了时变重力场模型球谐位系数的变化和地面点质量变化的关系,可有效考虑地表质量变化导致的负荷形变的影响;引入等权形式、线性形式、指数形式和高斯形式的空间约束方法处理南北条带噪声和向下延拓导致的病态问题,并与零阶Tikhonov正则化方法进行对比分析.采用模拟数据和一个月的实测GRACE时变重力场模型计算全球质量变化,对三维加速度点质量模型法和几种空间约束方法进行对比分析验证.计算结果表明,对于3°等面积的全球格网质量点,高斯和指数形式空间约束方法的最优相关距离约为500km,等权和线性形式空间约束方法的最优相关距离约为600km,各方法均可有效处理条带噪声的影响,四种空间约束方法的计算效果优于零阶Tikhonov正则化方法,本文的相关方法为进一步利用三维加速度点质量模型法监测全球质量变化提供了借鉴.

三维地震全波形反演技术在煤矿综采工作面的应用

煤岩界面的识别是煤矿智能化建设的关键一环,为解决此难点,以三维地震全波形反演技术为研究基础,采用建立目标函数和寻找最优化方法进行分析,对某矿工作面煤岩界面进行了详细探查。结合实际工作面地震资料,通过理论分析与实际计算,得到研究区全波形反演三维速度结构模型,并与巷道揭露情况进行误差对比分析,其结果表明:1)三维地震全波形反演可在井工煤矿下观测系统进行实际应用,可较为准确地反演出煤层顶底板界面三维空间形态特征;2)相较于地面三维地震的垂向精度5~30 m,该方法实际揭露计算误差纵波速度模型结果垂向平均误差为±1.3 m左右,横波速度模型结果垂向平均误差为±1.8 m左右,精度明显提升;3)三维纵波速度模型对煤层顶底板界面识别效果优于三维横波速度模型结果,对于横波结果,纵波结果识别精度平均提升27.78%;4)通过三维纵波速度模型可最终构建煤层顶底板三维空间特征,为煤层顶底板界面识别提供一种思路。

克里特海至利比亚的三维密度-速度模型

通过由5条二维地震测线约束的重力模拟,得出了克里特海和利比亚海及克里特岛的三维密度模型。由Nafe-Drake和Birch的经验函数,用这些剖面的速度值得到了沉积物、地壳以及上地幔的初始密度。克里特弧外的地壳厚度为18~24km,其中包括10~14km厚的沉积物。克里特岛中部地区的地壳是该区最厚的区域,厚度值在32~34km之间,包括爱琴海微板块的陆壳,由于洋壳向克里特弧下的俯冲作用而增厚。大洋岩石层被克里特岛东部与伯罗奔尼撒半岛以南的基西拉岛间的北西?南东走向的大陆岩石层分开。它陡立地插入爱琴海南部之下,并可能产生了现代爱琴海南部的火山活动,这一点与报道的中等地震活动性的地震观测相符。克里特岛下的上地幔是低密度、低速的,其密度ρ≈3.25×103kg/m3,纵波波速VP≈7.7km/s,这同样与观测到的高热流体密度值相符,说明这里的上地幔物质发生了活化。希腊弧外的上地幔的密度和P波速度分别是ρ≥3.32×103kg/m3,VP=8.0km/s。克里特海之下为薄陆壳,厚度为15~20km,其中包含3~4km厚的沉积物。在克里特岛的南南西和南南东方向有厚的沉积物堆积,它们被一个在中克里特岛以南延伸长度超过100...

沈阳地区地下速度结构模型建立及优化

文章利用沈阳地区详尽的深、浅部勘探资料和钻孔等资料,对于密度均匀地区运用多功能商业软件处理海量数据,而对于数据稀少和分布不均匀的地区,则运用自主开发的Spline函数建模方法连结空间随机分布的深度数据,建立了沈阳(抚顺)地区符合地质学和地形学理论三维不均匀地层结构模型,为进一步开展基于活断层的强地震动预测(模拟)奠定了基础。

中国地震台网初至P波区域三维走时表的建立

基于LLNL-G3Dv3全球P波三维速度模型,应用FMM软件包计算并建立了中国地震台网990个台站的初至P波区域三维走时表.该走时表覆盖了以台站为中心的水平向20°×20°、垂直向-5.1—80 km(向下为正)的三维空间.其水平向间隔为0.2°,垂直向间隔为5 km.这样对于任一深度小于80 km的震源,均可以应用此三维走时表计算其到周围10°范围内台站的走时.中国地震台网初至P波区域三维走时表的建立,对于改善区域初至P波走时预测,提高地震定位精度有一定现实意义.

三维叠前时间偏移技术在江苏高邮凹陷的应用

当地下地质构造复杂、断裂发育,横向速度变化不太剧烈的情况下,三维叠前时间偏移是一种提高偏移成像精度的行之有效的方法。三维叠前时间偏移取得成功除了有一套高保真、高信噪比的叠前数据之外,还须建立一个合理的三维偏移速度场。通过对江苏油田高邮地区实际三维地震资料处理,解决了叠后时间偏移无法查清的复杂断块的成像以及火成岩岩下目标层的成像问题。钻探结果与处理结果相吻合,证实了三维叠前时间偏移技术是解决高邮地区复杂构造成像的一种好方法。

三维叠前深度偏移技术在江苏CB地区的应用效果

当地下地质构造复杂或介质速度横向变化剧烈时,必须做叠前深度偏移。影响叠前深度偏移效果的两个关键因素是速度—深度模型的精确性及输入道集数据的质量。围绕这两方面的内容,本文通过CB地区三维叠前深度偏移的试验和应用研究,建立了一套适合江苏油田特点的处理流程,总结出了做好三维叠前深度偏移处理工作的八项技术要点,包括三维建模、前期数据准备、井资料的使用、浅层速度分析、优化速度模型、模型平滑、空间假频抑制及孔径选择等。实际资料处理及钻探的结果均证实这套技术组合及流程是有效的。

深度域波动方程偏移速度建模方法及应用

针对波动方程叠前深度偏移中重要的速度模型问题,研究了一套三维速度建模方法和软件。该方法以波动理论为基础,采用批量计算和计算机可视化交互处理相结合的方法,进行时间偏移速度分析、时间坐标和深度坐标的深度偏移层速度分析,由此可建立时间域及深度域的层速度模型,为三维波动方程叠前深度偏移提供合理、可靠的偏移速度模型。经实际的三维地震资料处理,证实了这套三维速度建模方法和软件的有效性。

北京地区地壳三维结构的综合建模

综合基础地理信息数据、数字化地质图、沉积层的地脉动探测结果、人工地震测深和宽角折射等多种资料,在对数据进行分析和整理的基础上,利用建模工具软件GoCAD,建立了北京地区(东经115.5°—117.5°,北纬39°—41°)地壳及上地幔顶部P波速度结构和地质界面模型。在模型建立的过程中,分析得到了人工地震剖面数据的地学统计特性,并设计了一种适合离散光滑插值(DSI)约束点权重的光滑估计方差,对模型的插值结果进行了质量评估。分析了北京地区地壳上地幔速度结构的特征,又将速度结构模型与层析成像结果进行对比,模型比较好地反映了北京地区的地下结构。

三维叠前时间偏移技术在江苏WZD地区的应用

当地下地质构造复杂、断裂发育,横向速度变化不是太剧烈的情况下,提高偏移成像精度,三维叠前时间偏移是一种行之有效的方法。三维叠前时间偏移取得成功的关键:一是高保真、高信噪比的叠前数据;二是建立一个合理的三维偏移速度场。随着计算机性能的不断提高,三维叠前时间偏移逐渐成为常规处理技术,该技术在江苏油田WZD地区得到了广泛的应用,实际资料处理结果及钻探效果证实了三维叠前时间偏移技术是解决WZD地区复杂构造成像精度的一种好方法。

江汉三维交互地震处理系统

江汉三维交互地震处理系统是在DE（、工作站5000／200及Promax二维交互处理平台上，应用Ultrix系统及X—Window、motif、phigs等工具独立开发研究的全三维交互处理地震处理系统。该系统研制了三维几何定义及QC图件显示、三参数速度分析、三维速度模型、三维静校正、带方位角迭加、3DDMO、三维一步法偏移、三维迭前偏移、三维数据体显示等当今全三维处理中先进方法和基本课题，建立了一套交互式、全三维处理系统。经过实际三维资料处理。表明该处理系统功能齐全、使用方便、系统稳定可靠，基于磁盘数据管理系统、交互提供参数和建立流程，技术先进，独具特色。该系统有良好的可移植性以及良好的应用前景。

基于近震P波走时的南加州地区速度结构层析成像

采用2015—2018年南加州地区密集分布的宽频带地震台站记录的505个近震事件,利用AIC准则拾取了35600个初至P波到时,应用FMTOMO软件进行走时层析成像,获得了该地区0~40 km深度的三维P波地壳速度结构,其分辨率达0.5°×0.5°×5 km。不同深度的速度结构表明:南加州地区P波速度不仅随深度的变化而变化,且该地区地壳具有明显的横向不均匀性。反演结果显示:中地壳以上的速度结构与地壳岩层和断层系统密切相关,下地壳以下的速度结构存在大范围低速区,呈现横向不均匀性。

利用三维加速度点质量模型法解算华北地区陆地水储量变化

三维加速度点质量模型法为反演陆地水储量变化提供了新的途径,采用三维加速度点质量模型法计算了中国华北地区2003—2014年的水储量变化。为了检验反演结果,采用球谐系数法以及德克萨斯大学空间研究中心(Center for Space Research,University of Texas at Austin,CSR)发布的RL06 Mascon模型进行对比分析。研究结果表明,两种方法反演结果均反映出华北地区陆地水储量长期处于亏损趋势,但不同方法计算的亏损速度有一定的差别,三维加速度点质量模型法采用CSR提供的RL06数据反演的华北地区陆地水储量亏损速度为-3.09 cm/a,而球谐系数法反演结果为-2.60 cm/a;三维加速度点质量模型法特征点的反演结果与Mascon法相关系数更高,而球谐系数法与三维加速度点质量模型法结果之间的差异主要是由条带噪声约束平滑策略不一致导致的。