起伏地表波动方程波场延拓起始面研究

在起伏地表地区的资料处理中,无论是叠前正演模拟还是叠前深度偏移,常规单程波动方程波场延拓都是从整条测线的最高点开始的,而这种波场延拓大都以单炮形式进行.为此,提出了一种从单炮排列最高点开始的波场延拓方法,由于单炮排列只是整条测线的一小部分,因此单炮排列所在地表的最高点不一定是整条测线所在地表的最高点,故这两点之间的零振幅波场的延拓可以省略.理论模型和实际地震资料试处理表明:在相同精度情况下,与传统的总是从零深度开始的"逐步-累加"波动方程波场延拓方法比较,从单炮排列最高点开始的波场延拓方法计算量小,地表起伏高差越大,运算效率越高.     

共炮记录正演模拟检波点下延记录原理

本文提出共炮记录正演模拟检波点下延记录原理,用单程声波方程实现了非零偏移距地震记录的正演模拟。这种方法突破了全波方程非零偏移距波动方程正演模拟的限制,克服了全波方程处理中多次波、虚逝波和地表边界条件的问题,并且运算快、精度高。     

单步波场延拓法单炮时间偏移

偏移算法可以分为波场和射线两种类型,其中叠前时间偏移主要使用射线法,而射线法难以达到最佳振幅响应特性,因此,波场法一直都是研究的目标。现有的波场法叠前时间偏移主要是共炮检距和共平面波两种F-K域实现方式。一般而言,单炮总是最适合的选择,它具有方程简单、操作方便和容易实现的特点。根据这个认识,本文通过相移加内插的方法实现单炮时间偏移,采用均方根速度进行单步波场延拓,从而取得良好的成像质量和振幅特性。     

适合起伏地表炮点波场延拓三维正演模拟

提出一种波形相对保真、运算效率更高的适合起伏地表炮点波场延拓三维正演模拟方法,炮点波场按波的传播方向延拓,运算中使用了适合起伏地表的波场延拓起始面技术,波形相对保真,无需横向叠加。其基本思路是:①根据惠更斯原理,按地震波的传播方向,将炮点波场从起伏地表炮点深度处开始逐层向下延拓,与界面反射系数相关,直至最深处;②逐层向上延拓,并加上向下延拓时产生的新反射波炮点波场,直至起伏地表排列处,将炮点波场逐个地与其检波点波场相关,经反傅里叶变换后可以获得一个排列的地震合成记录。③重复上述步骤,得到整个三维工区的所有炮记录。用文中方法对三维逆断层高速透镜体模型的理论试算表明:地震合成记录的反射波和绕射波十分清晰,没有多次波、直达波和其它干扰波,信噪比高,所有炮的叠前深度偏移成像结果与地质模型完全吻合。     

背景速度替换与波场延拓速度场重建

在共中心点一半炮检距域中，利用波动方程的叠前双平方根算子，实现了炮点及检波点分层向下延拓。通过使用替换速度替换上覆地层速度，消除了背景速度对地层成像的影响，达到了提高深层地震资料处理质量的目的。利用叠前双平方根算子，将炮点和检波点波场向下延拓，并进行逐层剥离、速度场重建，消除了上覆地层对速度的影响，提高了速度分析的精度，为叠前偏移成像提供了可靠的速度信息。     

起伏地表的自由基准面波场成像方法研究

基于波动方程基准面延拓的偏移方法理论,从地震波场正演模拟的角度出发,提出了一种新的适用于起伏地形的地震叠后正演方法。该方法综合利用了"地形淹没"和"零速层偏移"的思想,通过基准面变换和设置零波场传播层,将原始模型的地表作为新模型的一部分,有效地消除了起伏地形的影响,并采用常规的波场延拓算子进行波场延拓与波场成像计算,实现了起伏地表模型的地震叠后数值模拟。基于该方法理论,还发展了一套完整的自由基准面波场延拓流程,可以将地表观测的地震波场延拓至任意的基准面之上,对研究野外地震波的传播规律、后续的偏移处理以及地震资料的解释具有非常重要的意义。仿真实验的结果均验证了地震正演模拟方法和自由基准面波场延拓流程的正确性和有效性。     

基于Low-rank一步法波场延拓的黏声各向异性介质纯qP波正演模拟

各向异性介质纯qP波正演模拟及逆时偏移近年受到广泛关注,但它虽考虑了地下介质的各向异性特征,却忽略了黏滞性特征,使得最终偏移结果中噪声增加、分辨率降低。常规拟声波方程存在伪横波干扰、受模型参数限制（ε≥δ）、传播不稳定等因素影响,极大地限制了其应用。为此,引入一步法波场延拓方法,推导了黏声介质方程在空间—波数域的表达形式;结合空间—波数域各向异性介质延拓算子,构建一种适用于黏声各向异性介质的空间—波数域纯qP波波场延拓算子;引入Low-rank分解算法,实现基于Low-rank一步法波场延拓的黏声各向异性介质纯qP波正演模拟。数值模拟结果表明：①地震波场能同时表现出各向异性特征和黏滞性特征,更符合实际地下介质情况;②该方法克服了拟声波方程的局限性,消除了伪横波干扰,不受模型参数限制且地震波场能稳定传播;③在适当增大时间步长情形下无数值频散现象,所提算法能同时兼顾计算效率和计算精度,是一种稳定、高效的正演模拟方法,为基于Q补偿的各向异性介质逆时偏移提供了理论依据。     

基于起伏地表的合成炮叠前深度偏移

 大量实践表明，基于起伏地表的叠前深度偏移方法要比常规波动方程叠前深度偏移方法的精度高。为了进一步提高叠前深度算法的精度和效率，本文介绍一种基于起伏地表的合成炮叠前深度偏移方法，其基本思路是采用相位编码方法产生合成炮，实现多炮叠前深度偏移，提高了计算效率；用波动方程波场延拓取代浅地表的高程静校正，提高了偏移成像精度。文中给出了基于起伏地表合成炮叠前深度偏移的统一算法和实现步骤。对Marmous模型和山峰形模型的试算及对四川山地实际地震资料处理的结果均表明：本文所述方法运算速度快、成像精度高；只是在合成炮叠前深度偏移剖面上还残留少量由波场合成产生的互相关噪声。     

利用哈特莱变换进行井间声波波场正演模拟

在二维跨井声波波动方程正演模拟中,采用哈特莱变換(Hartley Transform)求取空间导数,具有占用内存比FFT少.求奇次导数时不产生尼奎斯特误差等优点,且计算速度较FFT快约一倍。文中对跨井声波波场理论模型模拟的结果表明.震源激发的位置对波场能量的分布影响很大;震源位于低速层中激发时,低速层内有较强的能量.且波场较为复杂;震源位于高速层激发时,能量很快地向周围介质扩散。     

分层映射法起伏自由地表弹性波正演模拟与波场分离

传统有限差分方法在处理起伏自由地表时存在一些问题;传统映射法通过将起伏地表映射为水平地表克服上述缺点,但在变换的同时会破坏原有地下构造,导致波传播的不准确和虚假反射的产生。为此,通过改进传统映射法,提出了分层映射法起伏自由地表弹性波正演模拟与波场分离方法,在实现算法的基础上,对几个典型起伏地表模型进行了正演模拟试算,结果表明:1分层映射法不仅可以将起伏地表映射为水平地表,而且也可以将地下起伏地层映射为水平地层。相对于传统矩形网格以及常规映射法,分层映射法对双复杂构造具有更好的适应性。2通过对比分层映射法、传统映射法、传统有限差分法的正演模拟试算结果表明,分层映射法具有更高的模拟精度和抑制频散能力。3基于分层映射法的起伏自由地表弹性波波场分离能够准确地将纵、横波分离,可为起伏自由地表弹性波偏移成像方法提供关键的技术支持。     

频率-波数域高精度单程波场延拓算子研究

频率-波数域波场延拓算子采用傅里叶变换进行计算,具有很高的效率,如PS、Born近似、SSF等,均可以由非均匀介质的积分方程统一表述。基于逆散射理论,通过Padé近似对积分方程的散射项进行求解,提出基于Padé近似的频率-波数域高精度单程波场延拓算子,该算子明显提高了SSF适应大传播角度和强横向速度变化的能力。此外,还提出了一种新的SSF与Padé近似组合的偏移计算流程,其不仅计算稳定,计算效率高,而且可以对复杂模型进行准确的偏移成像,具有重要的实际应用价值。     

共炮记录正演模拟检点波下延记录原理

本文提出共炮记录正演模拟检波点下延记录原理,用单程声波方程实现了非零偏移距地震记录的正演模拟,这种方法突破了全波方程非零偏移距波动方程正演模拟的限制,克服了全波方程处理中多次波,虚逝波和地表边界条件的问题,并且运行快,精度高。     

多次反射可控制的波动方程共炮记录正演模拟

本文首先把声波方程分解为两个分别适用于做正演和偏移的单向旁轴方程，然后用适合于做正演的单向方程业合成共炮记录。通过公共推导，提出合成共炮记录的时间一致性原理和两个过程－正过程和逆过程，即对于简单的水平各向同性层状介质，仅用正过程就能精确地合成共炮记录；而对于复杂介质，则需借鉴射线法两点问题和波动方程共炮记录叠前深度偏移原理，给定炮点和检波点，在时间一致性原理的基础上，应用逆过程方法，以单向声波方程     

三维波动方程正演及模型应用研究

为了真实准确地反映三维地质体的波场特征,在频率-波数域将二维波场延拓算子推广到三维空间,采用三维波动方程延拓方法实现了三维地质模型的快速叠后正演.该方法可以采用相位移加插值方法处理一定的横向变速情况,可以更加灵活方便地模拟地下复杂的三维地质体.首先进行了三维French模型数值模拟,得到了和实际物理模型实验结果相一致的正演记录,并对比分析了三维偏移剖面和二维偏移剖面的偏移效果;然后进行了三维缝洞地质模型的正演计算,得到了高信噪比的正演记录.模拟结果验证了三维正演和偏移方法的正确性,以及利用该方法进行缝洞地质体识别和研究的可行性.     

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.     

含裂隙介质中弹怀波场正演模拟

应用定向分布裂隙介质中弹性波场正演理论，导出各出异性介质吸收边界条件，对同一地质模型模拟出不同裂隙性质，不同裂隙密度的地面合成记录和ＶＳＰ记录，结果表明，充填裂隙介质和干裂隙介质的地震波场行征有明显的差别，干裂介质的横波分裂现象更为明显，这种分裂现象与裂隙密度有关，裂隙密度越大，分裂现象越明显，同时还表明，地面合成记录的转换波分裂现象比ＶＳＰ记录更明显，而地面记录反射横波分裂现象又不及ＶＳＰ记录易     

各向异性介质中弹性波记录的傅里叶变换法正演模拟

各向异性介质弹性波记录的正演模拟是从事储集层等地震理论研究与实际资料解释的重要手段。文中用傅里叶变换法计算弹性波动力学方程的空间导数，用二阶差分法逼近该方程的时间导数，获得了理论模拟的地震记录。用六方对称弹性介质的计算结果与差分法计算结果的比较表明，傅氏变换法的效果较好。     

含裂隙介质中弹性波场正演模拟

应用定向分布裂隙介质中弹性波场正演理论，导出各向异性介质吸收边界条件，对同一地质模型模拟出不同裂隙性质、不同裂隙密度的地面合成记录和VSP记录。结果表明，充填裂隙介质和干裂隙介质的地震波场特征有明显的差别，干裂隙介质的横波分裂现象更为明显。这种分裂现象与裂隙密度有关，裂隙密度越大，分裂现象越明显。同时还表明，地面合成记录的转换波分裂现象比VSP记录更明显，而地面记录反射横波分裂现象又不及VSP记录易于识别。     

复杂地表的单程波动方程地震叠前正演

基于数学检波器和等时叠加原理,实现了复杂地表的单程波动方程地震叠前正演模拟。该方法采用虚拟的数学检波器接收地下反射地震信号,可灵活地将接收点布置在地表的任何地方,从而满足地表起伏的要求。此外,根据等时叠加原理,该方法采用单程波动方程进行波场延拓和成像,计算简单、快速。通过复杂正断层的数值模拟,得到了高信噪比的共炮地震记录;采用适用于起伏地形的深度偏移方法对该共炮记录进行了叠前深度偏移,实现了地震波的偏移归位。从而证明了本文提出的适用于起伏地表的单程波动方程地震叠前正演方法的正确性和准确性。     

一种理想的二维波场深度延拓法

频率-空间域(ω-x)波动方程有限差分解法是解决速度横向急剧变化的介质中单向波场延拓(正演和反演)问题的一种精度较高的有效方法。本文吸取了多种ω-x算法的优点,提出一种精度高、频散低、边界无反射、稳定性好的二维波场延拓方法。