瞬变电磁虚拟波场层状Green函数Born近似成像方法

瞬变电磁虚拟波场Born近似成像是通过Born近似对瞬变电磁虚拟波场方程进行线性化处理,求取速度扰动量实现成像的方法.Born近似采用半空间Green函数,在背景速度变化较大时成像分辨率较低.因此,本文从虚拟波场出发,建立辐射场与散射场满足的Helmholtz方程,导出层状介质Green函数表达式,将其应用于Born近似中,得到了基于层状介质格林函数的Born近似电导率计算公式和散射场关于速度扰动量的关系式,最终利用速度扰动量实现成像.通过对理论模型的实验计算,验证了利用层状模型Green函数的Born近似成像算法,能够重建地层电阻率分布,改善Born近似虚拟波动方程逆散射反演的垂向分辨率,获得较好的成像效果.对甘肃地区的实际资料处理结果表明,层状介质Green函数的Born近似,是一个精确度较高、稳定性好、有实际应用价值的成像方法.

电性源瞬变电磁Born近似反演及其在煤田采空区探测中的应用

以电性源瞬变电磁装置为研究对象,在虚拟波场条件下基于Born近似反演实现煤田采空区探测,探测结果既能够获得地层的连续起伏与错断的形态、定位采空区的位置,又能够获得地下空间的电性分布特征,从而实现定性与定量解释。通过采空区理论模型计算,可以获得采空区的边界、煤层的埋深,与地层的电性分布;通过对实测数据的处理,结果表明可以有效地提供含水采空区的位置、地层的形态以及地下的电性分布特征,与煤层地质信息的对比可知,基于电性源瞬变电磁Born近似反演解释方法可以准确得到煤层开挖后含水采空区电性分布、边界信息以及几何特征。

基于最优Born近似的叠前深度偏移方法

波动方程法中的叠前深度偏移是实现复杂构造和岩性地震成像的关键技术。其中 ,广义屏法是近几年发展起来的一种新方法 ,它基于散射理论、屏近似和一般Born近似 ,具有较高的精度和效率 ,是条件稳定的。为了提高算法的稳定性 ,提出了基于最优Born近似的叠前深度偏移方法。即对散射波场成像所使用的介质速度横向扰动公式不做任何近似 ,并且采用与两个延拓深度层中间位置处的地震波场最接近的波场代替层间的平均波场 ,而不是用上一延拓层处的地震波场代替层间的平均波场。模型试算结果表明 ,最优Born近似法对复杂地质体具有较强的适应性 ,在保证计算效率和成像精度的前提下 ,明显提高了算法的稳定性。

稳定的Born近似叠前深度偏移方法

本文针对 Huang L J等 (1999)在“扩展的局部 Born Fourier偏移方法”一文中提出的散射波场计算公式对于强横向变速介质的不稳定性 ,提出了一种新的 Born近似散射场计算公式 ,并把该公式应用于波场递归外推过程中 ,进而得到一种稳定的 Born近似叠前深度偏移方法。与 Split- StepFourier方法和 Phase- Screen方法相比 ,本方法对 Marmousi模型炮集数据的偏移处理取得了良好的结果。本文提出的 Born近似散射场计算公式可扩大 Born近似的应用范围 ,对散射波场的计算有一定的理论意义和应用价值。

基于拟线性Born近似的叠前深度偏移方法

在频率波数域和频率空间域实现了一种基于拟线性Born近似的叠前深度偏移方法 ,并在 2 D空间进行了Marmousi模型炮集数据的处理 .通过与Split StepFourier、Phase Screen和稳定的Born近似叠前深度偏移等方法比较 ,认为基于拟线性Born近似的叠前深度偏移方法不仅在效果上要优于前三者 ,而且还能更好地处理速度横向变化 .在散射波场计算中 ,使用了一个更稳定的散射波场计算公式 ,扩大了拟线性Born近似的应用范围 ,使基于拟线性Born近似的叠前深度偏移方法能够适应更强的横向速度变化 .

修正一阶Born近似改进水中弱散射目标的散射声场预报

在推导Fourier衍射定理中运用一阶Born近似时忽略了弱散射体内外的波数差异,使散射声场方向特性的预报产生较大误差,针对这一问题,对一阶Born近似进行修正。考虑散射体内外波数差异引起的幅度和相位误差,通过调整频域采样圆弧半径并移动圆心位置得到了修正的一阶Born近似解。由于更准确地反映了目标与周围水介质的声学性质,有效提高了散射声场的预报精度。根据修正的Born近似计算了弱散射条件下无限长圆柱目标的散射远场指向性,结果与严格解相吻合,对其它形状截面的柱状目标也得到了合理的计算结果。

缺陷识别中的逆Born近似方法

利用平面简谐纵波对二维散射远场Ｂｏｒｎ近拟解，给出了二维Ｆｒｏｕｒｉｅｒ变换法建立散射体（缺陷）的特征函数与形状因子的关系式，对钛合金中正方形铝夹杂和圆形孔穴分别进行计算机模拟识别，结果表明这种方法对定量无损检测技术有理论和应用价值。

用Born近似法对杆中球型缺陷的重构

为了用三维线弹性动力学的反演方法重构弹性介质中散射体的形状,推导了散射场缺陷体积型积分的表达式．并在远场散射幅值的积分表达式中引入了Born近似,进而用散射幅值的三维逆Fourier变换重构缺陷的形状．给出了杆中球形空穴缺陷几何形状重构的数值结果．

变参考慢度Born近似傅氏偏移

针对常规Born近似傅氏偏移方法对于剧烈横向变速介质不能精确成像的状况而提出了变参考慢度Born近似傅氏偏移,理论上解决了任意速度变化地质模型的偏移成像问题。此外,为进一步提高复杂地层的成像精度和波场延拓算子的稳定性,对散射波场的计算公式作了改进。将改进的方法运用于盐丘模型的正演和偏移试验,并与常规Born近似偏移方法相比较,可明显看出变参考慢度Born近似傅氏偏移方法在效果上要优于后者,其处理速度横向变化的能力大大增强。

Born近似快速三维反演井地电法数据

本篇研究了井中电偶极激发地面接收的井地电法的快速反演成像问题.我们采用了Born近似方法和重加权正则化共轭梯度法(RRCG)算法.数值计算的结果表明Born近似是一种有效的井地电法三维快速反演方法,同时也说明井地电法监测油水前驱和储层边界预测的观测数据可以用该方法进行快速三维反演成像.

Born近似层析与Rytov近似层析对比研究

本文讨论了 Born 近似与 Rytov 近似的相互关系,并对地面反射、VSP、井间和四周观测系统在异常体速度与背景速度相差5%、10%以及15%的条件下,用这两种近似方法作了重建图像的实验。其结果表明,速度差低于10%时,无论 Born 近似或 Rytov 近似,更射层析均优于透射层析。此时,Rytov 近似的透射层析优势消失,这一结论与传统观点相悖。当速度差大于10%时,Rytov 近似透射层析优于 Born 近似。实验结果还说明,在地面激发、四周观测时,波动理论层析效果最佳,此点与射线理论是一致的。

用二维逆Born近似法对杆中方形缺陷的重构

为了重构弹性介质中散射体的形状,在三维弹性波散射问题的Born近似解基础上,进一步分析了在纵波入射条件下二维散射问题的Born近似解,对铝质长杆中的方形空穴缺陷的散射场情况进行了对比分析．提出了在低频下识别缺陷几何特征的二维逆Born近似法,并用此法对铝质长杆中的3种方形空穴缺陷作了计算机模拟．模拟的结果说明用二维逆Born近似法对缺陷几何特征的识别是有效的．

二维逆Born近似方法对正方形和圆形缺陷的重建

通过分析平面简谐纵波入射二维散射系统散射场远场Ｂｏｒｎ近似解纵波部分的固有性态，给出了二维Ｆｏｕｒｉｅｒ变换法建立散射区域（缺陷）的特征函数与散射场Ｂｏｒｎ近似解形状因子联系的关系式，并对钛合金中正方形铝夹杂和圆形孔穴分别进行了计算机模拟识别。本文的研究对定量无损探伤技术（ＱＮＤＴ）具有重大的理论和应用价值。

二维弹性波散射时域Born近似

本文探讨了非零面积缺陷对一种典型脉冲波（称之为基脉冲）散射的正反问题。利用平面简谐波人射时弹性波散射场的频域Born近似解，通过Fourier变换，给出了散射体（或者说缺陷）对基脉冲入射时的脉冲响应函数（称之为基脉冲响应函数），并通过Radon变换法建立了散射体特征函数与基脉冲响应函数的关系式，模拟识别结果表明时域Born近似方法对无损检测技术具有潜在的应用价值。

二阶Born近似有限频率走时敏感核

有限频率层析成像考虑了非均匀介质中波的散射、衍射、波前愈合等物理性质,使得其对速度异常体的分辨能力远大于射线层析成像.推导和计算有限频率敏感核是进行有限频率层析成像的关键,当前推导有限频率敏感核多借助一阶Born近似,但这只适用于弱散射介质的情况.本文基于二阶Born近似并利用傅里叶变换推导了三维均匀介质情况下有限频率敏感核的解析表达式,并将其推广到非均匀介质中得到了三维非均匀介质中有限频率敏感核.研究表明:当介质中速度扰动小于2%时,基于二阶Born近似的有限频率敏感核与基于一阶Born近似的有限频率敏感核差别很小,可近似认为相同;当介质中速度扰动大于5%时,基于二阶Born近似的有限频率敏感核与基于一阶Born近似的有限频率敏感核有较大不同,表明此时已不能忽略二次散射.

一维逆散射中Born近似公式的推广

本文借助于等效网络方法推广了用于重建3chrodinger方程中势函数的Born近似公式,同时还引入有效重建深度的概念,并导出它和势函数的约束关系。这个关系可作为Born近似及其推广和适用条件。

三维Born近似波动方程炮域叠前深度偏移

基于射线理论的Kirchoff三维偏移方法 ,在解决复杂构造的成像时遇到了困难。基于波动方程的三维叠前深度偏移对横向剧烈变速具有较强的适应性 ,且成像精度较高。Born近似傅里叶偏移方法 ,是基于小扰动假设 ,引入参考慢度 ,可以适应横向变速。利用频率波数域与空间频率域混合域偏移算子 ,构造出炮域波动方程三维叠前深度偏移算法 ,形成相应的处理流程。对SEG/EAGE盐丘模型数据集C的宽方位角三维数据进行了测试 ,实现真正全三维波动方程叠前深度偏移处理 ;对胜利油田CB地区部分海上实际资料进行了试处理。

用二维逆Born近似法对杆中混合型缺陷的重构

为了重构弹性介质中缺陷的形状,本文在三维弹性波散射问题的Born近似解基础上,进一步分析了在纵波入射条件下二维散射问题的Born近似解,对铝质长杆中的混合型空穴缺陷的散射场情况进行了对比分析;最后,提出了在低频下识别缺陷几何特征的二维逆Born近似法,并用此法对铝质长杆中的混合型空穴缺陷作了计算机模拟。

用二维逆Born近似法对杆中圆形缺陷的反演

在三维弹性波散射问题的Born近似解基础上,进一步分析了在纵波入射条件下二维散射问题的Born近似解,对铝质长杆中的椭圆形空穴缺陷的散射场情况进行了对比分析;最后,提出了在低频下识别缺陷几何特征的二维逆Born近似法,并用此法对铝质长杆中的圆形空穴缺陷作了计算机模拟。

Born近似解与Mie散射解的分析比较

在遥感研究中,微分散射截面是1个重要的参数。针对相对折射率趋近于1的均匀球形粒子,在Born近似条件下求解出粒子的散射振幅函数和微分散射截面,通过与Mie散射理论结果的比较,对Born近似的适用范围进行了讨论,提出相对折射率处于[1.01,1.09]之间的散射粒子近似解适用的范围。