三维复杂地形近地表速度估算及地震层析静校正

在地表一致性模型的基础上提出一种可适用于宽线剖面、弯曲测线、传统的二维和目前广泛使用的三维地震观测 .在地形及近地表低降速带地质结构复杂的探区 ,低降速带厚度及速度估算的精度是静校正处理的关键 .本研究根据三维地震观测的初至走时数据 ,利用最小平方与QR分解相结合的算法 ,在三维空间重建近地表低降速带速度模型 ,根据重建速度模型实现了静校正长波长分量与短波长分量的同步计算 .分析了复杂的近地表低降速带模型初至波的性质 ,在观测值的自动拾取以及理论值的计算中充分考虑了可能成为初至波的直达波、折射波和反射波的利用 ,提高了低降速带速度模型反演的精度 .在初至走时观测数据的拾取中 ,本研究采用分形算法克服了初至波波形差异以及折射波相位反转导致的拾取误差 ,实现了三维初至拾取的大规模全自动化运算 .在射线路径与初至波理论走时的计算中 ,本研究采用一种计算量与模型复杂程度无关的三维射线追踪方法 ,该方法以最小走时射线路径保证了与观测数据有同等意义的初至波的射线追踪及理论走时的计算 .野外实际资料的处理结果表明了方法的有效性 .

青藏高原羌塘盆地中央隆起近地表速度结构的初至波层析成像试验

利用2条衔接并横过青藏高原羌塘盆地中央隆起的反射地震剖面探测数据,进行了初至波层析成像试验,以揭示羌塘中央隆起的表层结构特征。研究结果表明,大药量的反射地震单炮记录初至清晰,长排列接收丰富了浅表构造趋势特征的信息,层析走时射线密度随地下构造的复杂程度而变化。层析反演得到的速度结构显示了高速层起伏剧烈的变化特征,其厚度与地表出露地层的年代负相关。深反射地震初至波走时层析成像可以提供丰富的地壳近地表结构信息。

初至波走时信息在复杂地区近地表速度反演中的应用

在地表条件复杂的地区近地表速度横向变化十分剧烈 ,对静校正及偏移成像的结果影响很大。要提高成像质量 ,必须要有高精度的近地表速度。介绍了用初至波走时信息反演来确定复杂地区近地表速度的方法 ,并用模型测试了方法的有效性 ,最后分别用初至波走时信息反演法和常规方法建立了实测资料近地表速度结构 ,并基于这 2种速度生成了叠加剖面。对比显示 ,初至波走时信息反演法应用效果非常理想。

近地表速度的约束层析反演

本文采用程函方程有限差分法计算通过速度模型的初至旅行时射线路径，然后引入先验地质信息和正则约束条件，用约束最小二乘正交分解法（ＣＬＳＱＲ）进行走时反演，获得近地表速度结构。这种层析反演方法以块体为基本单元，可以模拟和反演复杂速度结构。它不必识别波形，计算速度快。实际数据的反演结果表明，在复杂地表条件区表层速度存在强烈的横向变化，经层析反演获得的叠加剖面成像更加清晰。

高陡山区近地表速度的求取

高陡山区的近地表速度变化剧烈 ,严重影响着深层地震成像质量 ,搞清近地表速度结构是提高地震处理质量的首要任务。折射波走时包含地下浅层的速度信息 ,采用程函方程有限差分法计算通过速度模型的初至旅行时射线路径 ,然后使用约束最小二乘正交分解法进行走时反演 ,从而获得近地表速度结构。这种层析反演方法以块体为基本单元 ,可以处理直达波、折射波和透射波 ,模拟和反演复杂速度结构 ,不用识别波形 ,计算速度快。对我国西部某高陡山区 (最陡处坡度超过 45°)实际数据进行层析反演 ,该逆掩山体的山下与山顶近地表初至时间相差近 4倍 ,而且山顶地表为低速。

基于Monte Carlo方法的近地表速度模型建模研究(英文)

在地震数据实施层析静校正的过程中,底界的确定非常关键。实际生产中经常尝试多个底界,将能够产生最优高频静校正效果与最优叠加效果的底界作为最优底界。本文将底界的确定作为一个最优化问题,提出将微测井与大炮初至波作为先验信息,基于Monte Carlo方法中的随机采样寻优方式,在层状等效介质假设下,实现了对最优近地表速度结构的建立。相比常规最小平方意义下的初至波确定性反演方法,这种方法得到的等效速度模型具有更为清晰的底界,更加有利于基准面校正的实施,能够获得更好的高频静校正处理结果,理论与实际数据的计算证实了上述观点。

高分辨率近地表速度模型重建及在静校正中应用

基于微测井技术和层析反演方法的各自优点,本文发展了基于微测井资料进行层析反演重建高分辨率近地表速度模型的方法,并进行了相应的高精度静校正量的计算,最后在我国南方某地区进行了实际应用.结果表明,该方法对于解决复杂地表条件下的近地表速度高分辨率建模以及高精度静校正问题具有较好的应用价值.

准噶尔南缘山前齐古背斜综合约束近地表速度建模

齐古背斜位于北天山山前南缘第一排构造带上,油气富集。工区内河流冲积扇体发育,沟壑纵横,表层速度结构复杂,难以准确建立近地表速度模型,影响地震成像。通过微测井约束的层析反演方法建立近地表速度模型,据表层结构调查、齐古背斜地质图、卫星照片对模型进行对比分析,同时结合层析反演严格的质控手段,对模型进行综合约束,经多次迭代得到合理的近地表速度模型,以此为基础计算静校正量并应用于地震数据处理中,通过叠加剖面检查进一步验证近地表模型的准确性。

基于背景噪声成像方法的新疆呼图壁储气库地区近地表速度结构研究

近年来,背景噪声成像方法在恢复高频面波信号及获取近地表速度结构方面得到了广泛的应用,本文将该方法应用于准噶尔盆地南缘的呼图壁背斜地区的呼图壁储气库.采用储气库及其周边区域22个台站记录的连续背景噪声数据的垂直分量,通过噪声互相关方法获得了台站对之间的瑞利面波经验格林函数,并进一步提取了0.5～1.5 s的基阶瑞利面波群速度频散曲线.首先根据区域平均频散曲线得到了该地区地下数百米的平均一维横波速度结构,然后利用基于面波射线路径追踪的面波频散直接成像方法得到该地区深度为500 m以上的三维横波速度结构.反演结果显示该地区沉积层较厚,整体横波速度值较小(0.4～0.9 km·s^(-1)).储气库在地表投影区域的横波速度值较小,这可能是由于抽注水、气引起的沉积岩石裂隙所导致.储气库东北和东南方向均有明显的相对高速区,推测是区域地下水位和地形起伏综合作用的结果.本研究获得的近地表三维速度结构为呼图壁储气库地区的上覆地层物性研究、区域微震精定位、场地效应的评估和去除浅层影响的深部介质成像等研究提供了重要基础.

由下行VSP多次波评估近地表速度模型和静校正模型

陆上噪声检测或三维VSP数据处理常常需要用到震源静校正。由于静校正对最终成像的影响，精确的近地表速度模型和静校正的确定是非常关键的，特别在沙特这样的沙漠地区。

城市地下空间资源探测:面波与初至波层析成像联合探测济南泉域近地表速度结构

济南地区地质结构复杂,地下空间开发尚处于起步阶段,未来轨道交通规划和地下空间开发面临复杂的地质问题,如何保护泉水,避免地下空间的不当开发影响泉水断流,以及查明济南主城区地下地质结构与地质资源,是急需解决的关键问题.本文利用多道面波分析方法采集的数据,综合初至波层析成像与面波频散分析技术方法,建立了纵波速度、横波速度和纵横波速度比值模型,开展趵突泉敏感区东部边界地质结构探测工作,获得了测区浅层0~80 m地层结构特征,推测在泉水敏感区边界存在东西向径流通道,为济南中心轨道交通建设和其他地下空间资源开发利用提供了新的探测技术方法以及有力支撑.

利用接收函数方法确定青藏高原东北缘近地表S波速度

公式推导和数值实验都表明远震接收函数直达波幅度对近地表S波速度比较敏感,可以用于确定近地表(如沉积层)的S波速度值.本文利用该方法分析了青藏高原东北缘区域数字地震台网36个台站的远震资料,得到了研究区近地表S波速度分布特征.研究结果表明:在深度5±2.5km范围内,祁连山—河西走廊区域近地表S波速度均值较小;位于地形梯度带的甘东南区域近地表S波速度呈现较为复杂的分布.通过与该区域沉积层厚度结果对比,发现近地表S波速度与沉积层厚度呈现较好的负相关.本研究是对目前接收函数方法的有效补充,在探测研究近地表速度结构方面,相比人工地震方法其成本几乎可忽略且环保.在目前地震波观测数据海量增长的背景下,该方法对于确定不同区域近地表结构具有较大潜力.

复杂地表条件静校正中的3D表层速度层析反演研究

针对复杂山地的静校正问题,研究了利用基于初至时间的3D表层速度层析反演技术。给出了反演方法的基本原理,即采用基于最短旅行时原理的射线路径追踪法计算初至波的路径和旅行时,采用同时迭代重建技术(SIRT)计算速度修正量,修改速度模型。最终的速度模型通过正演和反演多次迭代获得,不依赖于初始模型。用一个速度变化复杂的理论模型对该方法进行了试算,结果表明,该方法很好地重建了横向剧烈变化的3D速度结构。对南方某山地3D资料处理结果表明,用该方法可以获得可靠的3D近地表速度模型和静校正量。

一种基于改进快速扫描法的多尺度近地表层析方法

复杂山地近地表速度结构复杂,横向速度变化快,建模精度低,严重影响后续偏移成像质量。初至波层析反演是解决复杂近地表速度建模的有效手段,但面临着计算精度和计算效率均需提高的问题。为此,提出了一种基于改进快速扫描法的多尺度近地表层析速度建模方法,分别从正演和反演两个方面提升初至波层析反演精度。在正演方面,提出基于改进快速扫描法的初至波走时计算方法,应用双线性插值技术,在保持快速扫描算法高效率的基础上提高计算精度;在反演方面,利用改进散射积分法求解层析矩阵,并通过多尺度层析策略提高反演精度。将提出的近地表建模方法应用于丁山工区的实际资料处理,结果表明,改进快速扫描法使得正演计算量大幅度减小,在其它条件不变的情况下,多尺度层析策略反演得到的速度模型精度高,偏移成像剖面与原始剖面相比,近地表范围内同相轴连续性更好,为后续中深层速度建模提供了良好的保障。

沙漠区近地表处理技术研究及应用

在塔里木盆地沙漠地表覆盖区,由于表层沙丘连绵起伏,地表高程变化剧烈,松散沙层厚度变化大,给地震资料采集、处理和解释带来了很大困难。针对塔里木盆地沙漠区地震资料近地表处理中存在的问题,采用SRTM遥感数据建立地震资料处理浮动基准面,结合双压实沙丘曲线静校正技术提高了静校正的精度,在此基础之上,利用初至波层析反演技术建立近地表速度模型,并采用表层Q补偿技术实现了表层沙丘的吸收衰减补偿。

起伏地表采集数据的三维直接叠前时间偏移方法

提出一种可对起伏地表采集的三维地震资料直接进行偏移成像的叠前时间偏移方法和流程.它用两个等效速度描述近地表和上覆层对地震波传播的影响,可对炮、检点不在同一水平面的三维地震资料直接进行叠前时间偏移处理.该方法不对近地表地震波传播做垂直出、入射假定,因此可适应高速层出露等不存在明显低、降速带情况.描述近地表和上覆层的两个等效速度参数可依据偏移道集的同相轴是否平直来确定,避免了确定近地表速度的困难;而对已知近地表速度的情况,则可进一步修正近地表速度,获得更好的成像效果.用三维起伏地表的理论数据和中国东部某工区实际数据验证了所发展方法和处理流程的有效性和实用性.

一种多信息约束的初至波走时层析反演优化方法

初至波走时层析成像是准确获取复杂近地表表层速度结构的有效方法。对西部复杂山前带而言,近地表速度建模精度低,严重影响后续中深层速度建模和偏移成像质量。因此,研究一种高效、可适应复杂近地表条件的初至波走时层析算法非常重要。提出了一种基于Tikhonov正则化方法多信息约束的初至波走时层析反演的优化策略,通过多模板快速推进算法(MSFM)解程函方程计算网格单元走时,用迭代反演方法线性化计算非线性逆问题,避免大规模Frechet矩阵的求取和存储,提升了计算效率;根据微测井信息建立初始速度模型,利用视慢度等先验信息对层析反演目标函数进行约束,采用Tikhonov正则化来解决最小化数据差和模型平滑度的反问题,降低了目标方程的病态性,从而提高反演精度。起伏地表模型和西部实际资料应用结果表明,该方法通过对初至走时和走时偏移距曲线联合拟合有效适应复杂地表条件,解决了三维地震资料初至波走时层析成像出现的“高速异常体”问题,提高了反演的稳定性和计算精度。

庐枞铁多金属矿集区龙桥铁矿反射地震初至波层析成像与隐伏矿床预测

为落实安徽庐枞地区北部的龙桥铁矿含矿层位在第二找矿深度的空间分布,本文应用小道距、长排列接收的地震反射初至波走时数据,运用层析成像方法,得到该地区近地表1000m以上的速度结构。研究结果显示,反射地震初至波携带了丰富的上地壳速度结构特征和界面变化的构造信息,精细的速度结构揭露出龙桥铁矿隐伏岩体顶界面深度与起伏形态,发现岩体顶面凸起及陡变化部位与矿体分布存在着明显的对应关系。长排列的深地震反射初至波走时层析成像方法能够为金属矿集区深部隐伏矿床的勘探与研究提供岩体的空间分布信息。

伴随状态法初至波走时层析

初至波走时层析成像方法通常被用来反演近地表速度结构。传统的射线层析成像方法计算效率低,且在复杂模型计算中存在不稳定性问题。为了快速、稳定地进行初至波走时层析,本文基于程函方程的有限差分形式,利用快速扫描算法实现初至波走时的快速计算。在此基础上,采用伴随状态法计算目标函数的梯度,进而实现伴随状态法初至波走时层析。将该方法与传统射线层析成像方法应用于理论模型实验和实际资料的处理,结果表明基于程函方程的伴随状态法初至波走时层析可以取得与传统射线层析近似的反演结果,但计算效率得到大幅提升。