声波各向异性动态聚焦束逆时偏移

高斯束逆时偏移是一种采用高斯束加权积分构建格林函数的逆时偏移算法,结合了逆时偏移的高精度和高斯束偏移的灵活性、高效性,能够面向目标成像。对于高斯束逆时偏移算法,成像精度很大程度上取决于初始参数的设置：当初始波束宽度较小时,浅层构造成像精度高,但波束宽度会随着距离增加快速发散,影响中深部成像效果;当初始波束宽度较大时,波束宽度沿射线路径变化比较缓慢,但会降低中心射线振幅及旅行时计算精度,进而影响成像质量。为此,将动态聚焦束思想应用于高斯束逆时偏移算法,通过选取合适束算子构建格林函数,进而通过格林函数实现正、反向波场延拓,最后通过正、反向波场的互相关求取成像结果,实现各向异性动态聚焦束逆时偏移。数值模型测试验证了算法的正确性和有效性。     

射线中心坐标系中傍轴单程波方程数值模拟与偏移成像

目前地震波叠前深度偏移成像方法主要有基于波动方程高频近似解的积分类方法和基于微分波动方程有限差分解或混合域解法两大类。高斯束方法是介于两者之间的描述波传播与成像的方法,其存在问题是在描述射线中心坐标系中的波传播过程中引入的近似过多,除了高频近似外,垂直于射线路径任一点的平面内波场的振幅仅仅简单地用射线路径上该点振幅的高斯衰减获得,不能描述射线束内复杂波现象。为此,推导出射线中心坐标系下傍轴单程波方程,在射线束内利用傍轴单程波方程实现波场的传播,以精确描述局部波场。该方法不仅结合了射线的灵活性,还较好地描述局部射线束内波场。与简单射线理论和复杂波动理论相比,该方法在灵活性和精确性之间取折中,能更方便地解决复杂构造成像和层析速度估计问题。数值试验结果证明了该方法的正确性。     

不同地震波束构建格林函数的精度影响因素分析

在零阶射线和旁轴射线理论的基础上,地震波束方法在地震波场研究中迅速发展,其中利用不同出射方向的地震波束构建格林函数是波场研究的关键。本文在高斯束研究基础上,首先给出了聚焦束、动态聚焦束、自适应聚焦束和菲涅尔束的构造方式,并详细分析它们的有效束宽度、波前曲率以及中心射线振幅在传播过程中的变化情况。然后,利用最速下降近似导出了初始束参数动态选取时构造格林函数的权系数,并系统地讨论了这几种波束构建格林函数的精度及其影响因素,为后续基于地震波束的正演及成像研究提供参考。     

高斯束深度偏移的实现与应用研究

高斯射线束(高斯束)的本质是利用傍轴近似方程在射线中心坐标系中描述波传播。高斯束偏移包括单个高斯束的求解及所有高斯束叠加成像两步骤。单个高斯束分两步求得,即通过运动学射线追踪求取中心射线的路径及走时;通过动力学射线追踪获取中心射线附近的高频能量分布。利用相互独立的高斯束描述波传播,既保持了射线方法的高效性和灵活性,又考虑了波场的动力学特征。高斯束偏移利用相互独立的高斯束叠加成像,解决了射线类方法中的多路径问题,兼具了初至波到达时Kirchhoff积分偏移的灵活性和波动方程偏移的精确性。高斯束偏移方法没有成像倾角限制,并且只需在射线追踪时引进高程管理即可将其应用至起伏地表情况,避免了复杂区的静校正问题,提高了起伏地表地震数据的成像精度。理论数据和实际数据的试验结果证明了该技术的有效性与优越性。     

有效邻域波场近似框架下三维起伏地表高斯束地震正演模拟

在传统高斯束正演模拟的基础上,针对三维起伏地表模型使用有效邻域波场近似导出了三维起伏地表高斯束正演公式,并给出了笛卡尔坐标系下相应的实现算法.对典型的三维起伏地表模型进行试算,结果表明:本文方法可以较好地刻画由起伏地表引起的波场畸变和由复杂构造引起的同相轴干涉现象,充分体现了高斯束在处理起伏地表条件的优越性;试算得到的射线路径及单炮记录证实了本方法的正确性以及对三维复杂地表模型较好的适应性.     

弹性多波高斯束逆时偏移方法

近年来,我国部分老油区勘探开发难度日益增大,勘探目标逐渐转向裂缝油气藏和岩性油气藏等,研究弹性多波理论下的叠前深度偏移算法至关重要。根据高斯束偏移的高效性和逆时偏移的高精度,将弹性多波逆时偏移的实现思想应用于高斯束叠前深度偏移中,研究了一种弹性多波高斯束逆时偏移方法。在射线中心坐标系下,以二维弹性波KirchhoffHelmholtz积分为基础,根据多分量地震数据的矢量地震波场传播特征,利用弹性动力学高斯束表征的格林张量推导了弹性波波场正、反向延拓公式和相应的成像公式,并针对转换波的极性反转问题,提出了一种根据入射波入射角的正、负引入符号函数的校正方法。模型和实际资料试算结果验证了该方法的正确性和适用性。     

格林函数高斯束逆时偏移

本文以Kirchhoff积分法偏移为基础,采用高斯束叠加积分表示的格林函数表示正反向延拓波场,并利用正反向延拓波场互相关成像条件得到地下成像结果。模型试算和实际资料处理结果表明：高斯束逆时偏移方法结合了射线类偏移方法的高计算效率和逆时波动方程偏移的高精度,能很好地处理焦散点、大倾角等成像问题,并且具有面向目标成像的能力。     

二维复杂介质声波波场的射线解

从声波波动方程出发，在波动理论的高频近似下，导出了有限差分射线走时计算方法，并利用声传播的可逆性和费马原理建立射线路径，充分考虑实际激发的声波具有有限带宽的特点，用“波径”来描述射线，考虑到复杂介质易出现焦散现象，采用了在相空间中计算波场。该方法可以克服常规射线方法在介质复杂时易出现焦散和射线阴影区的缺陷，经理论模型验证，证明了该方法的正确有效性。另外，该方法计算精度较高，计算速度较快，可用于波场的模拟和格林函数计算，有实际价值。     

非正交系偏移方法综述

逆时偏移求解全波方程能模拟波场在地下传播的真实情况，但其计算成本太高。目前，正交坐标系单程波下行延拓以其计算效率、精确性、稳定性和处理高速变化速度模型的能力，成为工业界普遍采用的复杂介质成像方法。但是当构造存在陡倾角或波场中存在回转波时，其成像精度不足。非正交系单程波延拓能提高陡倾角和回转波的成像精度。从倾斜坐标系、曲线坐标系和椭圆坐标系3个方面详细阐述了非正交系单程波偏移方法。     

二维高斯射线束地震模型

高斯射线束方法是将波动方程和射线理论相结合的一种地震正演模型方法。文中叙述了二维高斯射线束的基本理论及合成地震图的方法,并给出了若干地质模型的计算实例。二维弹性介质地震模型的高斯射线束方法能计算横向不均匀介质复杂地质构造的地震波场(包括P波、SH波和转换波),其特点是计算中无奇异区,运行速度快,与常规射线追踪法相当。用该方法计算的波场不仅能反映波的运动学特点,而且能反映波的高频动力学特点,计算结果可与有限差分法的计算结果相比。     

基于子波重构的时—空域高斯束正演方法

近年来高斯波包法和频率域高斯束法均已广泛应用于地震波场模拟中,但高斯波包法只能模拟Gabor子波点源波场,频率域高斯束法虽能模拟任意点源波场,但需要频繁的傅里叶变换,计算效率较低。为此,将基于Gabor分解的子波重构技术应用于时—空域高斯束波场计算中,提出了一种可以模拟任意点源函数透射与反射波场的地震正演方法。采用子波重构技术可将任意震源函数分解为一系列可调制的且具有不同时间延迟的Gabor子波,而调制的Gabor子波波场在非均匀介质中可使用不同角度出射的时—空域高斯束向外传播,因此只需将不同角度、不同时间延迟的时—空域高斯束加权叠加就可得到地下或地表上任意一点记录的波场。光滑非均匀介质和层状模型的数值模拟结果表明:文中方法利用不同时间延迟的Gabor基函数重构震源子波,可模拟任意点源函数产生的地震波场,无需频繁的傅里叶变换,大大提高了计算效率,模拟精度可与有限差分法相比拟;文中方法具有局部的时—空域特性,计算时不需要波场的整体外推,避免了有限差分法中因差分代替微分所引起的数值噪声,可以较准确地描述地震波传播过程中的反射、透射和几何扩散等现象以及介质的非均匀性对波前相位的影响,可以较准确地刻画起伏地表对地震波走时和振幅的影响以及低幅度向斜形成的回转波等特殊波场现象。     

不同坐标系中裂缝渗透率的定量计算

将复杂的裂缝性地质体离散成相对简单的单元,分析了单元中裂缝产状与地应力配置关系,推导得到了主应力坐标系下裂缝渗透率的计算公式;根据各单元的裂缝渗透率在整体的笛卡尔坐标系中投影,推导出了整体坐标系中的渗透率计算公式;对比数值模拟建模过程中习惯使用的几种笛卡尔坐标系,优选出其中一种,各轴分别对应优势裂缝的走向、倾向和垂向,在此坐标系下计算得出的沿着各个坐标轴方向的渗透率,不仅可以很好地反映裂缝渗透率的方向性,还可以体现出不同走向的裂缝对渗透率的贡献,使计算得出的裂缝渗透率更具有实际意义。以石港-桥河口地区实际建模为例,给出了坐标系的优选方法,并对几种坐标系之间的关系进行了说明。     

油田开发中后期井间电磁成像技术研究

根据分层介质中波的传播规律,由均匀介质中的三维张量格林函数得到频率域中柱状分层介质的张量格林函数表达式,经过傅立叶变换,可以得到空间域的格林函数,它是一个关于波数的奇异积分.通过改造积分路径,利用广义函数束方法对频率域格林函数进行采样,用复指数项将积分核近似,实现了积分的快速准确求取.通过积分方程方法,对水井和油井间在径向上有4个分层的模型进行了计算,反演结果和原模型结果吻合很好.将水平层状介质和柱状分层介质进行耦合,有效地实现了正韵律性地层的二维井间电磁成像.     

波阻抗近似反演

本文在B0rn近似前提下,建立散射场（一次反射波场）与介质参数扰动的关系,用离散网格射线跟踪方法对变系数格林函数进行求解,导出了反射系数的近似计算公式。利用惠更斯与费马原理的离散网格化射线方法建立与之相应的射线模型,实现了反射系数的求解算法。并在常速扫描取得背景速度的基础上计算近似波阻抗。这种射线追踪方法不受维数、道集形式、叠前或叠后的影响,特别适合叠前数据和积分算法。     

时间域黏声VTI介质自适应聚焦束偏移

自适应聚焦束算子采用动态初始束参数，在射线追踪过程中基于速度驱动进行自适应聚焦，具有较强灵活性且适用于速度横向剧变区域。为此，将自适应聚焦束偏移思想拓展到黏声VTI介质，通过修改束射线追踪方程并校正旅行时信息，推导出自适应聚焦束表征的黏声格林函数，形成了同时适用于黏滞性和各向异性介质的新型波束偏移法。由于频率域聚焦束偏移采用了Kirchhoff偏移的单道输入方式，效率较低，故文中引入傅里叶和Hilbert变换，降低偏移积分维度，从频率域的计算变换到时间域，实现了一种较快速的时间域黏声VTI介质自适应聚焦束偏移。在方法程序化的基础上，对比针对黏声VTI洼陷模型、黏声VTI SEG/Hess模型及实际资料的处理结果发现：①当黏滞-各向异性不能忽略时，本文方法能同时处理黏滞性和各向异性的影响，使成像质量明显改善；②与频率域自适应聚焦束相比，本文方法在保证成像精度的前提下，具有更高计算效率；③本文方法对实际资料的处理效果具有一定提升作用。     

EDA介质中的弹性波

EDA介质是地壳中广泛存在的一种方位各向异性介质,它是由定向的裂隙所引起。本文通过坐标变换推导出EDA介质弹性张量在一般坐标系下的表达式,并以Chriosteff方程和弹性波方程出发,讨论了平面波在EDA介质传播时的幔度面特征。文中利用有限差分数值计算的结果展示了弹性波在EDA介质中的传播特征,揭示了横波分裂现象及几种弹性参数的地质意义。     

TI介质角度域高斯束逆时偏移方法

高斯束逆时偏移兼具高斯束偏移灵活、高效和逆时偏移高精度的优势,具有面向目标成像的能力。本文将基于相速度的各向异性射线追踪算法引入高斯束逆时偏移中,并结合高斯束计算时的传播角度信息,实现了一种更为高效的TI介质角度域高斯束逆时偏移方法。模型试算表明：同传统基于弹性参数的各向异性算法相比,在保证成像精度的前提下,本文方法具有更高的计算效率,同时提取的角度域共成像点道集（Angle Domain Common Imaging Gather,ADCIG）不仅能够为后续偏移速度分析提供支撑,而且可以用于分角度叠加成像,压制成像噪声、提高成像质量。