基于贝叶斯理论的粘弹介质AVF衰减反演方法

笔者通过引入贝叶斯反演框架,将AVF分析融入反演机制之中,以地质、测井、地震解释资料作为先验信息,构建从粘弹性参数到地震数据的似然函数,以后验概率的形式给出反演结果,从而建立了一种适合地下地质模型与参数估计的粘弹性介质反演方法。首先通过简化Aki-Richards公式,并引入粘弹性介质中两个新的衰减参数Q_(p)和Q_(s),推导出粘弹性介质AVF的近似表达式;然后从粘弹性介质下线性化的AVF公式出发,基于贝叶斯反演的框架,将初始模型中的先验信息以及测井曲线的互相关信息加入到数据反演中来,得到要求解的后验概率模型。通过理论模型数值实验和实际工区应用表明,该方法可以对地下介质的纵横波衰减进行直接反演,衰减异常能够指示可能的含气储层,从而为储层预测提供了更多的信息,减低了预测的风险。

伪谱法在常Q粘弹介质地震波场模拟中的应用效果

本文采用伪谱法推导了常Q粘弹介质中地震波场的运动方程和波动方程,并进行了地震波场数值正演模拟,模拟结果达到了其它模拟方法同样的效果.但与其它方法相比,采用伪谱法不仅简洁明了,更便于理解;更重要的是它比以往的方法更具有通用性.由此可以说,如果采用伪谱法模拟其它更复杂的粘弹介质模型时,完全可以避免不必要的而且烦杂的数学推导过程;直接将体积松弛模量和剪切松弛模量代入即可得其波动方程.

线性粘弹介质中地震波场数值模拟

本文将以往两种粘弹介质中地震波模拟方法的优点结合起来,以模型理论和积分本构方程为基础,从理论上分析了模型对地震波场的影响;采用交错网格有限差分法对粘弹介质中的地震波进行数值模拟.数值计算结果表明该方法不仅便于计算,同时也便于从力学的角度来分析地震波的传播.数值计算结果与理论分析一致,说明这种方法可以更为有效地模拟粘弹介质中地震波的传播.

海上粘弹介质FCT有限差分正演模拟

高阶有限差分正演模拟将时间和空间离散,以差分代替微分,其求解精度受子波主频、网格大小以及有限差分精度的影响,不当的话会引起数值频散。海上勘探采用的气枪震源子波频带较宽,主频高,波长短,数值频散现象严重,而减小空间网格大小和提高有限差分精度需要较大的计算量和较长的计算时间。针对这一特点,采用通量校正传输(FCT)技术与有限差分相结合的方法来减少数值频散。在分析气枪震源子波的特征及该子波在粘弹介质中传播频谱特征的基础上,采用FCT有限差分模拟对粘弹介质盐丘模型进行了正演模拟。结果表明,FCT有限差分能够有效地压制数值频散,可以提高模拟的精度和运算效率。

地震波在粘弹介质中的传播及地形效应

本文应用有限元法研究了几种不规则地形及典型地质构造对粘弹波传播的影响.在SH 波和 P 波垂直入射的条件下,计算了各模型中地震波与地表的位移和加速度的最大振幅分布,同时讨论了它们在工程地震中的可能应用.

粘弹介质勒夫波频散曲线研究及应用

研究表明,与瑞利波方法相比,勒夫波具有频散曲线求解更加简单、数据信噪比更高、频散曲线反演对初始模型的依赖程度更低等优点,已开始在众多领域得到应用和推广。但还存在一些亟待解决的问题,比如在实际的地球模型中,地层介质是具有粘弹性的,尤其是近地表第四系软土对地震波的吸收衰减作用更为显著。因此,开展粘弹介质勒夫波理论频散曲线研究具有重要的现实意义。本文通过求解频散方程获得勒夫波理论相速度频散曲线,采用高阶有限差分模拟得到粘弹介质情况下的勒夫波单炮记录,并从中提取对应的频散曲线。通过理论模型提取得到频散曲线与理论频散曲线相对比,证明了本文频散曲线计算的正确性,并讨论了粘弹性介质对勒夫波频散曲线的影响,介质的粘弹性会导致勒夫波相速度的高频极限要比完全弹性介质的相速度略高。然后,通过最小二乘法反演,验证了算法程序的稳定性和可行性,结果表明采用粘弹介质频散曲线反演所得横波速度精度更高,最后通过野外实际数据反演结果进一步验证了本文方法的有效性和实际应用效果。

二维粘弹介质中完全波场正演模拟

本文绘出一种实现二维粘滞介质完全波场模型计算的方法。该方法的独到之处在于把传播时间分解成了水平时间分量和垂直时间分量两部分，在线源入射的基础上，无需繁杂的射线追踪，只考虑入射角随偏移距的变化情况便可获得包括反射纵波、转换波、多次波、折射波及面波等在内的多种波场的时间一空间道集的正演模拟记录，而且还能灵活地模拟井间和VSP地震剖面。

粘弹介质中高斯束二维理论地震记录的合成

本文对无限空间二维变化粘弹介质中的高斯束及有关过界面的情况进行了讨论。在讨论中发现,利用高斯束法既可不用定点射线追踪,还可保证处处规则,较近年来发展较快的标准射线方法有很大的灵活性,适于处理各种复杂地质情况。并对理论地震记录的合成方法作了简要介绍。

粘弹介质本构理论讨论

阐述了建立物质本构关系时应满足的基本公理 ,较详细地推导了各种类型粘弹性物质的本构关系 ,论述了变率理论与泛函理论之间的关系 ,推导了对于粘弹性问题求解具有实用意义的对应定理 。

基于常Q模型的分数阶粘弹介质数值模拟方法

基于常Q模型的解耦分数阶拉普拉斯算子粘滞波动方程,可以分开模拟振幅衰减和相位错动。但该方程拉普拉斯算子的阶数是随空间变化的,因此数值求解存在一定困难。这里基于截断的泰勒展开,经过一系列近似,推导出拉普拉斯算子的阶数与空间无关的解耦分数阶粘滞弹性波动方程。采用中心差分计算时间导数,使用交错网格伪谱法计算空间导数。数值算例表明,新的方程在处理非均匀介质时具有精度高,计算简便的优点。

斑状饱和介质的粘弹特性表征与地震波模拟

将描述斑状饱和介质的储层参数简化为高、低频极限模量和特征频率3个参数,通过数值模拟实验,说明了利用标准线性体(Standard Linear Solid,简称SLS)模型可以定量表征斑状饱和介质的粘弹特征,包括地震波衰减和速度频散特性,进而为研究斑状饱和介质中地震波场特征与储层参数的定量关系提供了一种简单方便、快速有效的技术手段。基于SLS模型,数值模拟了地震波在斑状饱和介质中的传播,分析了斑状饱和介质中孔隙度及含气饱和度的变化对地震波传播特征的影响。研究结果表明:①根据SLS模型模拟的地震记录可以准确提取斑状饱和介质中的地震波衰减和频散特征。②对一个特定储层,在相同孔隙度条件下,某个特定含气饱和度附近,地震波振幅和相位变化最大;在相同含气饱和度条件下,孔隙度越高,地震波波形变化越大。

近似解析离散化方法的粘弹声波方程数值模拟及波场特征分析

地层的粘弹性对地震波产生的吸收和衰减规律非常复杂,所以研究地震波在粘弹性介质中的传播规律对地震勘探有着重要的意义。近似解析离散化方法是近年来出现的一种有限差分数值模拟方法,籍此探讨了几种近似解析离散化方法的原理和过程。通过与一维粘弹声波方程解析解的对比,认为改进的近似解析离散化方法(INAD)的精度、稳定性和计算效率更具优势,并将其首次应用于二维粘弹声波方程数值模拟。通过数值模拟,重点分析了声波振幅、频率、频带宽度随品质因子及传播距离的衰减规律,粘弹介质中的地震波不仅因波前扩散导致振幅衰减,还因吸收作用导致振幅和频率同时衰减,利用其衰减特征可以指导含油气储层的预测。

平行走滑断层相互作用的粘弹模型和减震作用

研究了二维粘弹性介质中平行走滑断层的相互力学作用及其对地震活动性的影响。当一条断层发生滑动，将导致平行断层面上剪切应力减小，因此，可能推迟平行断层发生滑动（减震作用），推迟时间在几年至几百年的范围内，这取决于发生滑动的断层与平行断层之间的距离，以及平行断层自身应力积累孕育地震过程经历的时间。

粘滞介质中界面上地震波行为研究

从势位函数角度研究了二维粘弹介质中地震波在水平界面上的反射与透射行为以及在自由界面上地震波的反射现象,并研究了界面上产生折射波的条件,获得了二维粘弹性介质中界面上地震纵、横波的反射与透射系数,并进行了一定的理论计算。

走滑断层粘滑错动过程及影响因素的模拟研究

采用粘弹介质载体和断层接触模型,对长150 km的二维平直走滑断层开展了百年时间尺度的粘滑运动模拟,获得了粘滑错动大事件目录,讨论了不同参数对断层地震活动的影响,初步认识如下:强度均匀模型模型1中断层上边界压力为1.5 MPa,滑动摩擦系数为0.3,静动摩擦系数为4,断层左、右两侧边界位移加载速率为4 cm/a,结果显示断层具有准周期粘滑运动特征,大事件平均周期约为41年,平均错动量为1.59 m,大事件的最大位错量位置主要集中于右半部121.2 km附近。

一种频域吸收衰减补偿方法

针对地震信号的吸收衰减补偿问题,在重新建立吸收系数和Q值关系的基础上,提出了一种基于反Q补 偿的分时窗频域吸收衰减补偿方法。首先,逐道抽取地震信号,从浅层到深层选取不同长度的时窗进行傅里叶 变换;然后从非均匀粘弹介质波动方程出发,导出更加准确的吸收系数与Q值的关系,并应用于频域吸收衰减补 偿中;最后将处理得到的频谱反傅里叶变换回时间域重构地震信号。将该方法应用于松辽盆地某地区的叠前和 叠后地震资料的吸收衰减补偿,取得了很好的效果,地震资料的信噪比和分辨率得到了提高。

震后短期和长期形变模拟-以1960年智利Mw9.5地震为例

以1960年5月智利瓦尔迪维亚(Valdivia)MW9.5地震为例分析震后不同时期的形变,实现了以Burgers体为粘弹介质模型来模拟震后粘弹松弛效应有限元数值模拟.计算结果表明,该粘弹介质模型可以模拟地震引起的瞬时同震弹性响应及震后粘弹松弛的短期和长期响应.由1960智利MW9.5地震震后模拟的应变率显示以Burgers体为粘弹介质模型可以解决Maxwell体在模拟震后短期和长期形变不协调问题.

固体药柱的超声特征扫描成像检测

研究了固体火箭发动机药柱的声传播特性。介绍了超声特征扫描成像方法的原理、扫描系统的设计。采用研制的低频组合探头,提高了声波在粘弹介质中的穿透能力。试验表明,设计的超声特征扫描系统可采用幅度成像、深度成像成功检测药柱的缺陷。

GPU加速的二维地震波场模拟研究

采用交错网格有限差分方法模拟二维地震弹性/粘弹性波场要花费大量的计算时间,为此利用GPU并行处理特点和绘制管道,将计算区域划分为内部区域和PML边界处理区域,整个计算过程由顶点编程和片段编程处理,采用FBO技术实现差分迭代结果的纹理转换。实验结果表明,与CPU实现相比,GPU方法提高了模拟效率,并且随着网格规模的增加,其效率不断提升,可以实现大规模的高效模拟。

谱模拟频谱比法反演品质因子稳定性分析

地震波在粘弹性介质中传播的一个基本特征是能量的衰减及地震波的瞬时波形变化。从广义上说,衰减可分为两类:一类是与地震波传播特性有关的衰减;另一类是反映介质内在属性的地层本征衰减,地层的本征衰减通常用品质因子来度量。反演品质因子的方法有多种,常用的是谱模拟频谱比法。笔者的主要目的是通过模型试算来分析评价该方法在反演品质因子时对干涉和噪声的稳定性,得出有益的结论,用于指导反演计算。