弹性波虚谱法模拟

对于强烈非均匀结构的复杂地区地震剖面的处理和解释,声学假设已不充分,需要考虑弹性效应。在物理地震学研究中,弹性波动方程越来越受到人们的重视,除了实际需要之外,还有两个方面的原因值得注意:其一是弹性波动方程既是声波方程的进一步深入和推广(声波波动方程是弹性波动方程当μ=0时的特例),又是研究各向异性及其有关问题的基础;其二是近年来计算机技术的飞速发展,使弹性波问题、各向异性问题、粘弹性问题的定量化和数值化研究成为可能。利用傅里叶变换求取空间微商的方法称虚谱法。本文在参考了国内外有关虚谱法文献的基础上,简洁而明确地介绍了在二维介质中用虚谱法数值求解弹性波动方程的原理和方法及实现过程。文中按此方法计算了四个模型的地下波剖面,充分展示了虚谱法在弹性波模拟和地震资料解释中的正确性和有效性。     

声波方程数值模拟中的任意广角单程波吸收边界

地震数值模拟需要使用稳定有效的吸收边界条件,以达到衰减人工截断边界反射的目的。本文将一种高精度单程波方程,即任意广角波动方程(AWWE)用作二阶声波方程的吸收边界条件,采用有限差分法给出边界的计算公式,并对角点进行了特殊处理。均匀模型与解析分析法结果的对比及Marmousi模型波场模拟证实:AWWE用作吸收边界能适用于较大入射角情况,其吸收效果明显优于传统的二阶傍轴近似吸收边界条件(CE2);AWWE吸收边界几乎不增加额外计算量,并且不影响内部区域数值计算的稳定性。     

虚谱法三维地震波动方程正演模拟

虚谱法三维地震正演模拟通过有限空间数据的傅立叶变换解波动力方程的空间导数，用二阶中心差商解波动方程中的时间偏导数进行地震正演模拟，给出了一个简单三维倾斜界面模型点震源沿走向和倾向的炮集记录，并给出楔状体模型沿走向和倾向的零炮距记录，模拟结果表明，该算法应用于三维地震正演模拟是可行的。     

虚谱法一阶应力—速度方程地震数值模拟

 地震波场模拟是正确认识复杂条件下地震波传播机理、规律及波场特征的有效手段。交错网格高阶差分常用于一阶应力—速度声波方程数值模拟,但空间差分的固有特性使得数值频散难以避免。虚谱法利用模型空间的全部信息对波场函数进行傅氏变换,可得到精确的波场空间导数;由于它克服了对高频成分的限制,因而可实现全频带的地震波场模拟。将完美匹配层边界条件引入虚谱法数值模拟可更有效地消除边界反射,有利于更精确地模拟地震波的传播过程。数值算例表明,虚谱法一阶应力—速度声学方程模拟结果具有较高的时间分辨率,在同等模拟精度条件下则具有更高的计算效率。     

拟合——差分法吸收边界全声波方程三维偏移

本言语从拟合法及其模式出发，独立地给出一个波动方程偏移数值方程，该数值方程既可以是三维的，也可以是二维的，即可以是有吸收边界的，又可以是无吸收边界的，既可用差分法也可以用拟合法实现，这只取决于方程内各项数值算子的系数如何填写。     

声波波动方程有限差分模拟中的边界吸收条件效果对比

在地震波场计算中,计算机只能处理有限的波场区域,导致出现人工边界,而人工边界会影响正常波场的计算和最终成果的解释。简要介绍了声波波动方程模拟中的两大类吸收条件,基于一个简单的二维均匀速度模型,采用有限差分法实现其吸收效果对比。正演模拟结果表明,最佳匹配层吸收边界效果最好。     

声波方程完全匹配层吸收边界

本文针对声波方程,给出了完全匹配层吸收边界方法。其基本思想是在所研究区域的边界上引入吸收层,波由研究区域边界传到吸收层时不产生任何反射,在吸收层内按传播距离的指数规律衰减,不产生反射,从而达到吸收边界的效果。文中给出了完全匹配层方法的基本原理,导出了声波方程完全匹配层的控制方程,并给出了令人满意的数值模拟结果。     

起伏地表二维声波方程地震波场模拟与分析

 为了模拟和分析起伏地表上的地震波场，本文采用一种坐标映射的方法将起伏地表映射成为水平表面，推导出映射后坐标系下的二维声波方程，然后在映射后坐标系下采用有限差分法对起伏地表地震波场进行数值模拟。计算结果表明该方法能够正确模拟起伏地表上的地震波场。通过对波形、能量、频谱、相位等方面的分析表明：起伏地表对地震波场的动力学特征影响很大。     

利用错格虚谱法模拟礁、滩相储层地震波场

 文中基于中国西部F地区的声波测井资料设计了四层礁、滩相地质模型,并用气、水分别替换礁、滩内部的流体,利用错格虚谱法模拟礁、滩相储层地震波场,避免了常规虚谱法在选用粗网格模拟小尺寸礁、滩时出现的不收敛现象,提高了计算效率。结果表明：①无论是含气还是含水,礁、滩相的边界与尺寸都能清晰分辨,但与礁、滩同时含气的模型相比,在滩含水、礁含气的模型中,礁边界成像较为清晰,滩边界较模糊;②若仅从完全弹性波动传播理论出发,从地表观测记录可以准确检测到深度大于3000m的小尺寸礁、滩结构,并且在已知围岩速度与孔隙度分布的前提下,可从地震剖面中直接识别礁、滩中的气、水分布。然而,在实际工作中,礁、滩的识别受到多种因素制约,尤其是地震波的衰减和频散,所以对于含流体的地层,其在地震频段的速度建模将是目前必须解决的一个难题。     

基于谱减算法的声波法测油井动液面的信号处理

在声波法测油井动液面中,由于受到油套环空中各种噪声的影响,得到的液面反射信号异常复杂,使真实的液面反射波位置湮没在液面反射信号中无法辨识。分析了影响声波法测油井动液面的噪声产生原因,利用油套环空中的背景噪声,将谱减法用于声波法测油井动液面的信号处理中,处理后原来反射声波信号中不容易辨识的液面反射波位置可以清楚地显现出来。结果显示,利用谱减法处理油井动液面信号可以消除背景噪声的影响,提高对液面反射波位置的辨识能力,可以得到准确的液面深度值。     

粘弹介质中声波的伪谱法模拟

论述了粘弹介质（Ｖｏｉｇｔ体）中声波的传播方程及其地震信号响应的伪谱法数据计算方法。该方法由于用差分法计算波场的时间导数和用傅里叶变换求解波场的空间导数，故可获得高精度的数值波场解。文中详细地介绍了这种方法，讨论了粘弹介质中声波波动方程数值解的稳定性准则，并对粘弹层状介质模型进行了正演模拟计算，说明了这种算法的可行性。图６参６     

伪谱法地震波传播数值模拟

介绍了建立在弹性波方程基础上的伪谱法地震波传播正演模拟及其模拟结果。伪谱法的特点是用快速傅立叶变换（FFT）求解波动方程,数值模拟效率很高,其主要研究的是各向异性介质和层状介质中地震波传播 的特征。相应的程序可用于均匀介质和不均匀介质中地震波传播的模拟。模拟结果表明,伪谱法是一种有效的地震波数值模拟方法。     

波动方程偏移技术在泌阳凹陷资料处理中的应用

利用美国CoreLab公司的叠前深度偏移VIEWS软件系统,基于PC集群并行运算系统,对泌阳凹陷南部陡坡带进行叠前深度偏移处理。系统介绍了针对该区的深度域速度建模的基本思想和叠前深度偏移的原理。在叠前深度偏移剖面上,各主要目的层成像清楚,尤其是边界大断面及盆地基底较清晰,位置可靠;层间接触关系—地质层位与断层的边界清楚,小断层断点干脆,便于地质人员分析解释。     

塔中地区碳酸盐岩洞穴型储集层波动方程正演模拟

采用有限差分法求解波动方程,研究了塔中地区碳酸盐岩洞穴型储集层溶洞与串珠状反射的位置对应关系、溶洞顶底调谐距离、多种串珠形态的成因机制。结果表明,溶洞位于串珠状反射的中心,溶洞顶界位于波谷,溶洞底界位于波峰处,随其高度增大而下移;塔中深层碳酸盐岩溶洞顶、底反射调谐距离为120m左右;上翘、下拉式串珠是由于偏移孔径、偏移速度过大或过小而造成。这些认识对碳酸盐岩洞穴型油气藏的勘探开发具有一定借鉴作用。     

波动方程叠前偏移在碳酸盐岩成像中的应用研究

叠前偏移是解决强横向变速情况下复杂构造成像的一种有效手段,在碳酸盐岩成像处理研究中,利用波动方程叠前偏移较叠后偏移能获得分辨率高、保幅性好的偏移成果,孔洞能得到很好的刻画,串珠聚焦程度好,归位更加合理,能真实反映地下的构造形态,提高碳酸盐岩岩溶地形的地震预测成功率。对时间偏移和深度偏移在理论方法、适用性和处理剖面效果方面进行了分析对比,在地下构造复杂或横向速度变化较大时,叠前深度偏移能获得更好的效果。速度建模是影响叠前偏移成像技术的核心问题之一,获得准确的层速度是叠前深度偏移成功的关键。     

反偏移法三维波动方程正演

三维地震资料的处理与解释往往都需要三维正演模型给予验证，以得到准确的处理、解释结果。本文提出的三维正演方法是一种偏移算法的逆运算方法－有限差分反偏移法。这一算法具有算法简单、运算量小及深度方向分辨率高的特点，是一种快速、高精度的正演算法。反偏移法虽是偏移算法的逆运算法，却出现常规偏移算法中所没有的很多问题。为此，本文进行了三种不同反偏移方法试验，并采用了一种新的浮动坐标变换，使正演结果精度得到很大     

垂直地震剖面的有限元正演模拟

应用有限元法和差分法对弹性波波动方程及其定解条件进行数值模拟，得到了无震源形式下的波动方程递推解．引入震源，对有限波场区域进行垂直地震剖面模拟调试，发现空间离散间隔、时间采样间隔与弹性介质速度、震源最大频率之间存在制约关系，满足该关系可使模拟结果收敛、稳定．对４个地层模型（简单模型、垂直断层模型、正断层模型和多层介质模型）进行模拟计算表明，在模拟剖面上清晰可见直达波、反射纵波、反射横波、转换波和多次波能量，与理论分析一致．     

塑性介质地震波正演模型及数字仿真

在近震源的条件下,介质受大应力作用时表现出塑性性质而不是弹性性质。若将其应变简化为位移的线性表达式,则存在着很大的误差。本文根据塑性理论,提出一种塑性介质地震波传播的数学模型及求解方法,并通过数字模拟得出塑性波波场。传统的声波模型、弹性波模型、弹塑波模型可视为塑性波模型的特殊情况。模拟结果表明,塑性波模型能更多地反映出地震波的传播特征。