复杂介质的折射波射线追踪

本文由二维层状介质模型出发论述了折射波逐段迭代射线追踪的原理，由于连接炮点和接收点之间的初始射线路径满足费马原理，因此其上任意连续三点之间的射线路径也满足费马原理。据此即可分别推导出透射中间点和折射点的一阶修正公式，进行折射线逐段迭代计算求出整条射线路径。将此原理推广到二维块状介质模型，用于解决复杂介质中的折射波射线追踪，推导出任意界面上折射点的一阶显式增量修正公式。避免了高次多元方程的求解，具有计算速度快，能够适用任意界面的特点。文中还指出了在块状介质模型中用逐段迭代法进行射线追踪较在层状介质中难度大的原因在于射线路径点的增、删。实例试算表明。文中所述方法是一种有效的折射波射线追踪方法。     

各向异性介质中的AVO

本文分析了包括横向各向同性和方位各向异性介质的成因，以及它们广义的和各自的本构关系。由此讨论了弹性波在两种各向异性介质中的传播特点，并提出了表征各向异性程度的广义各向异性参数，这些参数既可表征横向各向同性介质的各向异性，也可表征方位各向异性介质的各向异性。本文特点讨论了两种各向异性介质中存在水平界面的反射系数，并将Ｄｅｌｙ等人推导的横向各向同性介质中的反射系数公式推广到方位各向异性主轴上。根据算例     

各向异性介质中高斯射束深度偏移

目前使用的高斯射束偏移(GBM)法,在处理各向同性非均匀介质问题时是有效的 该法以求解射线中心坐标波动方程为基础。本文将该法推广应用于求解各向异性非均匀介质的2D偏移问题,将高斯一射束法由各向同性介质推广到各向异性介质时,需要修改射线追踪的运动学特性。当各向异性介质中的旁轴展开的精度与各向同性介质中的旁轴展开相当时,其射线追踪要比在各向同性介质中慢得     

二维层状VTI介质的梯形块状建模及qP/qSV反射波运动学射线追踪

 本文首先根据Zelt提出的针对各向同性介质的梯形块状建模方法,建立了二维层状VTI介质中的梯形块状模型;然后推导了VTI介质中qP波和qSV波遵循精确的Snell定律公式,归纳出该类介质中的qP波及qSV波射线追踪的算法流程;最后分别通过水平和起伏界面下VTI介质中初始值射线追踪模拟实例,证明本文建模方法对多层、界面起伏的VTI介质中的射线追踪的适用性及本文射线追踪方法对此类模型模拟的准确性和高效性。     

在横向各向同性非均匀介质中有效合成地震记录的构成

研究了一种适于横向各向同性非均匀介质的有效的模拟方法,该方法综合应用了解析方程和数值运算。由Shearer和Chapman导出的射线解析方程,适用于横向上因式分解型、速度呈线性变化的各向同性(FTI)介质。应用该方程完成了两点射线追踪,此外,还导出了计算在FTI介质中几何扩散的解析方程,从     

复杂介质多波地震正演模拟的动力学射线追踪法

介绍了根据斯奈尔定律和Zoeppritz方程,以动力学射线追踪进行二维各向同性介质多波地震正演模拟的一种方法,该方法不仅适用于复杂的地质构造情况,而且也适用于地层速度纵向和横向变化的情况,不仅可以追踪地震波的射线旅行时,也考虑了地震波在地层界面处的透射和反射损失等因素,从而可追踪地震波的动力学特征,该方法速度快,精度高,是一种比较实用的动力学射线追踪方法。     

复杂介质多波地震正演模拟的动力学射线追踪法

介绍了根据斯奈尔定律和Zoeppritz方程,以动力学射线追踪进行二维各向同性介质多波地震正演模拟的一种方法.该方法不仅适用于复杂的地质构造情况,而且也适用于地层速度纵向和横向变化的情况;不仅可以追踪地震波的射线旅行时,也考虑了地震波在地层界面处的透射和反射损失等因素,从而可追踪地震波的动力学特征.该方法速度快、精度高,是一种比较实用的动力学射线追踪方法.     

用于各向异性介质中的偏移算子方程

偏移算子方程,给出了零偏移距反射地震剖面中反射界面的视倾角与真倾角的关系。对均匀介质来说,这一问题用频率域偏移算法很容易解决。对速度随方向变化的各向异性介质而言,类似的关系式可由惠更斯原理推导而得。偏移算子方程的各向异性形式适用于椭圆型和非椭圆型两类各向异性介质。对各向异性介质中f—k域偏移算子实现的特性则用横向各向同性介质进行了说明。在这种介质中,SH波是椭圆型各向异性的,而P波为非椭圆型各向异性。数值模型资料和物理模型资料都证明了这种算法的性能,每一种模型都恢复到了原始结构。我们对各向异性物理模型资料进行了各向同性和各向异性偏移试验,并对两者做了比较。模型中介质的速度各向异性函数具有垂直对称轴,只有在作各向异性偏移时原始结构才能得以恢复。     

横向各向同性介质中的初至波旅行时计算

本文直接采用Thomsen导出的横向各向同性介质中的相速度、群角与相角、群速度与相速度的精确函数关系,提出了一种新的具有任意各向异性强度的横向各向同性介质中的初至波旅行时计算方法,它不同于Faria等人给出的采用群速度近似公式(Byun)的仅适应弱各向异性的初至波旅行时计算方法。该新算法在计算具有任意各向异性强度的横向各向同性介质中的初至波旅行时时,并不显著地增大计算时间。分析对比由新算法得到的初至波旅行时的等值线图和由交错网格有限差分波场模拟得到的波场快照表明,无论是对弱各向异性还是对强弱各向异性,新算法都具有较高的精度;随着各向异性强度的增大,新算法的计算结果与采用近似公式计算结果的差值也随之增大。     

各向异性介质中倾斜反射层的正常时差校正

在用于各向异性介质的地震处理方法研究及反射数据反演方法的研究中,对倾斜界面的反射波时差的描述是很重要的。本文提出一个简明的、正常时差速度解析表达式,它适用于包括以倾斜平面作为对称轴的横向各向同性,及具有正交介质对称平面在内的大范围均匀各向异性介质。在横向各向同性介质中,准P波的NMO速度可能完全不同于常规     

VTI介质快速偏移速度分析

针对由反射数据难以同时估计垂向速度和各向异性参数,本文首先将地下介质近似为可分解VTI介质,其次通过介质参数更新和叠前深度偏移两步迭代进行偏移速度分析。为了解决应用中遇到的射线追踪精度与计算效率问题,本文依据可分解VTI介质,给出了-种射线追踪算法,可大幅度减少弹性模量空间求导运算;此外通过变旅行时步长样点方式,提高了点到面射线追踪计算炮检距的精度。数值模型应用表明,该方法能快速收敛于理论模型,且计算效率约是常规VTI介质偏移速度分析的4倍,是叠前深度偏移速度建模快捷且接近实际地质模型的-种方法。     

三维TI介质中多波走时层析成像

传统的各向异性层析成像是在弱各向异性假设下,主要利用走时信息进行线性反演,忽略了介质横向变化,反演结果可信度不高。为此,研究了三维TI介质中多波走时层析成像技术。将各向同性介质中的分区多步不规则最短路径算法推广至三维TI介质中,实现多次透射、反射以及转换波的追踪计算,采用各向同性地震多震相走时层析成像技术,结合有关群速度、相速度偏导数计算,通过联合多波走时同时反演5个各向异性弹性参数。无论是射线路径和走时的追踪计算,还是反演方程的建立,或是雅克比矩阵的计算,该方法都未假设介质为弱各向异性,并且每次迭代都重新追踪射线路径和走时,并计算雅克比矩阵元素。因此,适用于TI介质多波走时层析成像。数值模拟结果表明,多波走时资料的联合反演可有效提高成像的空间分辨率。     

弦截迭代法在求取P-S转换波转换点位置和旅行时中的应用——以单一水平界面VTI介质为例

求取转换点位置是进行转换波资料处理的重要环节,目前主要有严格的解析方法、基于泰勒级数展开的近似解析方法和基于射线理论的迭代方法3种。以单层水平界面VTI介质为例,给出了弦截迭代方法计算转换点位置和旅行时的步骤和公式;通过各向同性介质、VTI介质模型计算,对3种方法的计算精度进行了对比,讨论了各向异性参数对转换点位置和走时的影响,通过强各向异性介质模型探讨了弦截迭代法应用的局限性。研究结果表明,弦截迭代法由于没有使用任何近似,因此在事先给定的计算精度范围内是准确的,但在长偏移距和强各向异性介质同时存在的情形下,反射的SV波会出现“三叉区”现象,从而导致该方法失效。     

声波各向异性时间域高斯束叠前深度偏移

作为一种改进的射线类偏移方法,高斯束偏移不仅具备射线类偏移灵活、高效的特性,而且还拥有接近波动类偏移的成像精度。与传统频率域高斯束偏移相比,时间域高斯束偏移通过调整成像公式,把频率域积分转换为成像时刻的函数,提升了计算效率。随着地震采集方位角的变宽和观测排列的加长,各向异性对地震偏移成像的影响变得不容忽略。文中将基于相速度的各向异性射线追踪算法应用于时间域高斯束偏移,并对动力学射线追踪相关系数进行优化,形成一种更高效的各向异性声波时间域高斯束偏移方法。模型试算表明,相比于其他各向异性算法,在保证成像精度前提下,所提方法具有更高计算效率和更强适用性,尤其适用于各向异性复杂构造成像。     

起伏层状TI介质中多次波射线追踪

现有的TI介质中的射线追踪算法很少涉及多次波的追踪计算,加之大多数算法又是建立在规则网格（或单元）模型划分的基础上,不利于追踪不规则界面下的多次波射线路径和相应走时。本文在模型参数化时引入不规则网格（或单元）划分,在主节点上对TI介质的6个参数（五个弹性参数,外加介质对称轴倾角）进行采样,计算得到三种类型 （qP,qSV,qSH） 波的群速度,通过单元主节点的群速度值线性插值得到次级节点上的群速度值。然后采用网格（或单元）波前扩展的方法进行分区波前扫描（射线追踪）,实现了起伏层状TI介质中多次（透射、反射、及转换）波的追踪计算。均匀各向异性介质中的计算结果表明,数值解与解析解吻合,验证了算法的有效性;模型数值模拟结果表明,该算法可以有效地模拟起伏地表和速度间断面,具有较高的计算精度和较快的CPU运行时间,能够适用于任意倾角的TI介质中的多次波射线追踪。     

椭圆各向异性介质中SH波波场模拟

在二维椭圆各向异性介质条件下,各向异性波动方程可以分解为一个独立的 SH 波波动方程和一个 P-SV 波波动方程组。本文用褶积求微分的有限差分方法实现了二维椭圆各向异性介质中 SH 波的共炮点记录的模拟。模拟结果的成败在于求解 SH 波波动方程时对边界条件的处理,文中分别给出内边界及边界端点的吸收公式;同时给出多种各向同性和椭圆各向异性介质中的共炮点记录和波场切片图(Snapshot),展示了椭圆各向异性 SH 波波场的特性。从中可以看出:①反射 SH 波的时距曲线并非双曲线;②各向异性波在界面上的反射和透射仍满足Snell 定律;③各向异性介质中的 SH 波和各向同性介质中的波型是完全对应的,只是两种介质中的同一类型的波在传播时间、传播速度和同相轴的形态及能量分布有所不同。     

各向异性介质弹性波高斯束偏移方法

弹性波高斯束偏移是一种兼顾成像精度与计算效率的多分量地震成像方法,但当前的研究多集中在各向同性介质声波、弹性波成像和各向异性介质声波成像,针对各向异性介质弹性波偏移的文献相对较少。为此,在前人的研究基础上,发展了各向异性介质弹性波射线追踪方程,以二维各向异性弹性波Kirchhoff-Helmholtz积分为基础,利用弹性动力学表征的格林张量推导了各向异性介质中弹性波波场正、反向延拓公式,提出了一种针对各向异性介质多分量地震数据的成像方法。通过在成像公式中引入权函数,很好地压制各向异性介质成像中不同波型引起的串扰。通过引入符号函数,解决了转换波成像过程中的极性反转问题。TTI介质洼陷模型和TTI介质多层构造模型试算结果表明：与各向同性介质弹性波高斯束偏移方法相比,各向异性介质弹性波高斯束偏移成像结果的信噪比较高、同相轴连续性较好、构造位置更准确;使用多分量地震记录,利用纵、横波波场信息成像,有效提高了成像分辨率;与传统的基于标量波场的成像方法相比,所提方法的适应性更好。     

一般TI介质中多震相旅行时层析成像——以井间成像为例

传统的各向异性介质中的正、反演研究大多基于弱各向异性假设下的VTI介质,且主要是有关初至波的射线追踪和相应的旅行时反演。然而,随着勘探精度要求的不断提高,一般普适的(含强)TI介质中的多震相射线正、反演方法,则成为急需解决的问题。鉴于此,本文将基于各向同性介质多震相分区多步最短路径射线追踪算法推广到一般各向异性TI介质,结合相、群速度导数的一阶旅行时扰动方程,采用共轭梯度求解带约束的阻尼最小二乘问题,进而提出了一种利用多震相旅行时进行一般TI介质弹性参数反演的方法。井间地震数值实验结果表明,多震相旅行时联合反演可有效提高成像分辨率,验证了方法的有效性和正确性。     

利用VSP和跨孔走时反演横向各向同性介质中的弹性常数

横向各向同性介质是地下各向异性介质的最常见形式，它可由五个弹性常数来描述。在这种介质中，其对称轴和垂直对称轴附近的慢度面近似为椭圆面。根据这个特点，我们提出了用ＶＳＰ和跨孔走时联合反演横向各赂异性的弹性常数，且不同求妥线性代文方法，可估计多层ＴＩ介质中任意各向异性的弹性常数，且不用求解线性代数方程组，也不用计算准ＳＶ波的正常时差速度。