井间地震数据的声波动方程旅行时和波形的反演

本文介绍了根据井间地震数据重建井间速度分布的一种混合波动方程旅行时和波形反演方法。这种方法被称为WTW,它保留着全波反演和旅行时反演的优点;这就是说,这种方法的特点在于合理地快速收敛,这种收敛多少有点不受初始模型的限制,而且,该方法可以分辨出速度模型的详细特征。一般,WTW方法不需要进行旅行时拾取,它的计算费用与全波反演的大致相同。 我们把这种WTW方法应用于由Exxon公司在得克萨斯州Friendswood试验基地采集到的合成数据和野外井间数据中。结果表明,这种WTW层析图象的构造信息比旅行时层析图象的要丰富得多。分辨这种WTW Friendswood层析图象中的隐蔽构造特征所能达到的空间分辨率大约为1.5米,而在旅行时层析图象中,这些隐蔽构造特征仍然是模糊不清或完全就没有被反映出来。这表示中频方式获得的高质量井间数据(清晰的反射)可能要比高频方式获得的中等质量数据(高质量的初至,但反射却埋没于噪声之中)好些。 与用震源井的一条测井曲线重建的速度分布图作比较就可看出,在0米～200米的层段内吻合得相当好。而在200米～300米的层段内,速度变化也吻合得令人满意,但层析图象的速度分布图却与声波测井的速度之间相差了一个DC位移。以上着重强调了这种WTW方法的希望之处和面临的困难;它可以重建模     

一种叠前地震记录的全波场正反演方法

利用叠前地震数据的振幅及旅行时信息进行叠前地震记录的全波场反演，可以得到比常规叠后波阻抗反演更丰富的储层物性参数。同其它地球物理反问题类似，叠前地震全波场反演也需要某种正演算法来合成叠前记录。因为层状弹性半空间的地震波传播规律足以模拟通常的AVO分析，这样就可用慢度法作为叠前地震记录的正演模拟方法。慢度法能够提供地震波场的完全解，其结果包含了一次波、多次波和转换波。叠前反演问题由遗传算法实现，并根据叠前反演这一特定的多参数非线性问题，设计了遗传算法的所有算子，使其能够最大限度地搜索解空间并有效地搜索到最优解。叠前反演得到的纵波速度、横波速度和密度可用于指导岩性和流体的识别。     

井间地震数据的声波波动方程旅行时反演和波形反演

本文综合应用了波动方程旅时反演和波形反演法,根据井间地震数据重建了井中速度分布图。该反演法称之为WTW,它保留了全波反演和旅时反演的优点。例如,它的特性可通过适当的快速收敛确定,且与起始模型无关;它可以分辨速度模型的细节。该方     

近地表速度的约束层析反演

本文采用程函议程有限差分法计算通过速度模型的初至旅行时射线路径,然后引入先验地质信息和正则约束条件,用约束最小二乘交分解法（CLSQR）进行走时反演,获得近地表速度结构,这种层析反演方法以块体为基本单元,可以模拟和反演复杂速度结构,它不必识别波形,计算速度快,实际数据的反演结果表明,在复杂地表条件区表层速度存在强烈的横向变化,经层析反演获得的叠加剖面成像更加清晰。     

旅行时与波阻抗联合反演求取层速度

层速度是一个十分重要而又难以求准的参数。在很多情况下，传统的Dix公式已远远不能满足地质任务的要求。虽然使用叠前旅行时反演或叠后地震道波阻抗反演求取层速度的精度较传统方法都有所提高，但两种方法单独使用时都存在较大的局限性。叠前旅行时反演对薄层的反演精度很低，即对薄层的层速度难以求准，而叠后波阻抗反演又易出现整体的漂移，即对厚层层速度的变化控制不好。因此，本文对叠前、叠后联合反演的方法进行了研究，并采用遗传算法进行叠后波阻抗反演，提高了计算的精度。从试算结果可见，效果是明显的。     

用地震反射资料确定速度和深度的方法

在地震资料的处理和解释过程中,确定速度和深度非常重要。我们提出了一种从未叠加的资料中确定速度—深度模型的方法。这种方法可被表示成一个迭代算法,其产生的模型使沿射线追踪旅行时计算的相关值达到最大。在这个模型中各个界面都是用三次样条函数来表示的,并假设每一层的速度为常数。其反演包括确定各层的速度和样条函数结点的位置。反演是用迭代方法一层一层来实现的;在每次迭代过程中都要计算所研究界面的人工合成传播时间曲线。用人工合成旅行时间形成一个刻划波场主要相关特性的函数。并且假定,当人工合成旅行时曲线与实际同相轴的旅行时曲线吻合时这样函数有最大值。该函数的最大值可以用有效的非线性计算程序得到。该反演算法有不少优越性,如不需要在未叠加资料上进行同相轴拾取,也不要用旅行时双曲线逼近曲线拟合。把这种方法用于人工合成资料和野外资料都已取得成功。     

地面与井中联合观测的微地震定位和速度结构同时反演

为解决速度模型估计不准带来的微地震定位误差,本文推导了旅行时关于层速度、层界面深度及震源参数的偏导数,利用最短路径算法计算射线路径和旅行时,结合共轭梯度法求解带约束的阻尼最小二乘问题,发展了一种利用微地震初至旅行时数据同时进行速度结构反演和微地震定位的方法。数值模拟实验表明,该算法能够有效反演地下介质的速度结构（层速度和层界面深度）并进行微地震定位,且方法对随机噪声不敏感。     

应用线性程函方程和整形正则化的三维初至波旅行时层析

初至波旅行时层析成像是近地表速度结构建模的重要方法。传统的三维旅行时层析反演在应用中存在诸多问题:一是射线追踪技术固有的计算效率低、对复杂模型计算不稳定;二是对于大规模三维模型,Tikhonov正则化难以对零空间和欠定分量进行有效约束,造成迭代收敛速度缓慢,难以满足生产需求。基于线性程函方程,结合迎风有限差分算法提出了一种新的敏感核函数计算方法,并在此基础上引入整形正则化方法,通过共轭梯度法实现了初至波旅行时层析反演。三维理论模型实验表明,与传统射线旅行时层析方法相比该方法具有更高的反演精度与迭代收敛速度。     

高陡山区近地表速度的求取

高陡山区的近地表速度变化剧烈 ,严重影响着深层地震成像质量 ,搞清近地表速度结构是提高地震处理质量的首要任务。折射波走时包含地下浅层的速度信息 ,采用程函方程有限差分法计算通过速度模型的初至旅行时射线路径 ,然后使用约束最小二乘正交分解法进行走时反演 ,从而获得近地表速度结构。这种层析反演方法以块体为基本单元 ,可以处理直达波、折射波和透射波 ,模拟和反演复杂速度结构 ,不用识别波形 ,计算速度快。对我国西部某高陡山区 (最陡处坡度超过 45°)实际数据进行层析反演 ,该逆掩山体的山下与山顶近地表初至时间相差近 4倍 ,而且山顶地表为低速。     

在地震频带中计算的最大能量旅行时

利用初至旅行时进行克希霍夫叠前偏移,在复杂构造地区,其成像很差。为了避免这一问题,我提出了一种计算旅行时的新方法。它计算的是最大能量波至的旅行时,而不是初至旅行时。这种方法估算的是在地震频带中有效的旅行时,而不是通常的高频近似。我对赫姆霍基方程进行求解,来估算几个频率的波场,用它来代替求解程函方程得到旅行时。然后,为了计算旅行时、振幅和相位,我对波场进行了参数拟合。将这些参数用于克希霍夫成像算法而得到的图像,在质量上可与由全波场、有限差分、炮剖面偏移得到的图像相比。     

偏移速度分析：考虑横向速度的影响

迭代剖面偏移，聚焦分析，叠加能量分析等这些最常用的偏移速度分析算法都是以特定的地下假设条件为依据的，在横向速度变化的情况下这些假设会导致这些算法的失败。一般地说，或者假定地下速度为常速或最多假定速度是随深度变化的。最后的一些改进，包括使用旅行时反原理来反映求取偏移后同相轴所表现出的曲率与炮检距的函数关系的偏移测量值。旅行时反演无需地对下地质情况做任何假设，但却是一个相当不稳定的方法，因此，一个重要     

VSP速度反演中雅可比矩阵计算的一种新方法

 最小二乘迭代法是利用VSP旅行时反演层速度的常用方法,而反演的稳定性和收敛速度直接受到求解雅可比矩阵的影响。本文首先对求解雅可比矩阵的两种传统方法进行了对比分析,在此基础上提出了一种新的求解雅可比矩阵的方法,并用模型数据进行试算,表明本文方法反演结果比传统方法能够快速、稳定地收敛。将此方法应用于实际单炮和多炮VSP地震数据处理,可以获得目标区准确的三维速度体。     

由井中地震波至观测到的速度各向异性：内部特性和地层的综合影响

对多深度和多井源距ＶＳＰ试验所观察到的地震旅行时进行τ－ｐ反演为估算速度各向异性的方法现已开发成功，这种方法是把从井中固定深度观测到的一套地震记录道转换到τ－ｐ域，与入射角有关的层速度是在考虑上覆地层的影响后根据相干测量而产生的曲线中提取的，为了试验这种方法，我们从钻穿平坦沉积层的一口浅井中获得了地震记录。由均匀生物扰动页岩组成的一个深度段近乎各向同性，１ｍ左右砂泥岩交互的第二个层段速度显示出１５     

井间地震直达波和反射波联合层析成像及应用

本文利用直达波的旅行时与反射波的旅行时联合反演两井之间的速度分布,在计算方法中加入声波测井获得边界上的先验信息,如慢度分布和反射层位置,可提高计算时的收敛性能与计算效率。在层析反演过程中,采用阻尼LSQR算法求解,在求解的过程中施加一定的阻尼,能有效地抑制数据误差较大时的影响,提高反演的抗噪声能力。应用正演模型验证了方法的可行性。实际资料处理表明,该方法的层析速度纵、横向分辨率较高,在井旁与声波速度吻合较好,计算精度较高。     

基于双差的波动方程反射波旅行时反演方法

当模拟数据与观测数据振幅、波形相差较大时,动态时差矫正(Dynamic Image Warping,DIW)方法拾取的旅行时时差精度较低,易导致目标泛函收敛失败。为此,本文通过修改目标泛函,提出了一种基于双差的波动方程反射波旅行时反演(Double difference Wave Equation Reflection Traveltime Inversion,DWERTI)方法,并对传统的DIW方法进行正则化约束以提高时差估计的稳定性。在编程实现算法的基础上对Sigsbee 2A模型进行反演测试。计算结果表明:基于双差的波动方程反射波旅行时反演方法能够有效提高旅行时信息反演的稳定性,为后续常规全波形反演提供更为可靠的初始速度场。     

在地震频带中计算的最大能量旅行时

利用初至旅行时进行克希霍夫叠前偏移，在复杂构造地区，其成像很差。为了避免这一问题，我提出了一种计算旅行时的新方法。它计算的是最大能量波至的旅行时，而不是初至旅行时。这种方法估算的是在地震频带中有效的旅行时，而不是通常的高频近似。我对赫姆霍基方程进行求解，来估算几个频率的波场，用它来代替求解程函方程得到旅行时。然后，为了计算旅行时、振幅和相位，我对波场进行了参数拟合。将这些参数用于克希霍夫成像算法而     

速度分析和层析成像

地震波速度是地震勘探中最重要的参数之一。通过对第65届EAEG年会上发表的20多篇相关文章的归纳和总结，介绍了求取地震波速度的若干方法，如：沿层速度分析、层析成像速度分析、波动方程速度分析及应用地质统计法对速度分析作质量控制等。层析成像是一种重要的反演方法，它能提供精确的旅行时和宏观速度模型，为复杂构造的成像创造了有利条件，但在应用层析成像方法时仍有许多问题有待解决，如：数据拾取和计算效率问题。介绍了解决这些问题的一些方法。     

井间直达波层析成像的井斜校正研究与应用

在钻井过程中由于地层倾斜等原因，导致井的轨迹不是过井口的垂线，而是一条空间曲线，这就造成井间地震成像计算所用的初至旅行时存在偏差，影响成像精度。为此，本文提出了解决井斜校正的方法。通过对合成井问地震记录和实际记录进行试算，结果表明，该方法能够解决井斜造成的直达波旅行时误差，可提高速度反演的精度。     

速度模型反演的CFP方法

针对叠前深度偏移速度模型的建立，本文深入研究了应用CFP技术进行速度模型反演的两种方法(即同步反演和异步反演)。同步反演是指同时反演聚焦算子和速度模型，通过调整速度模型来调整DTS响应，使道集拉平并且位于零线，每一次调整速度模型之后都要计算聚焦算子、CFP道集和DTS响应，并根据DTS响应计算速度模型的修正量。这种方法基于等时原理，速度模型的调整和DTS道集的拾取紧密联系在一起，该方法直观可靠，主要工作量在于DTS响应的拾取。算子和速度模型的异步反演则是先根据误差对称准则迭代计算正确的聚焦算子，然后根据算子反演速度模型，两个步骤截然分开，速度模型的反演不再涉及DTS响应的拾取，该方法间接求取速度模型，大大减少了拾取的工作量。和常规的偏移速度分析方法相比，CFP方法可以在反射界面的单个几何点上进行，不需要区域性重复偏移，大大减少了计算量；它也不需要常规方法中的小炮检距假设或小倾角假设，适宜复杂地下介质的偏移速度分析。文中合成记录的速度反演取得了满意的结果，并对实际资料的反演进行了初步实验。     

一种新程函方程差分法层析成像

本文改进了Ｖｉｄａｌｅ（１９８８）提出的有限差分计算旅行时的算法。在此基础上，通过给出已知二维空间网格上的初至旅行时，求出接收点至激发点之间的地震初至波射线路径，从而利用同时迭代重建技术（ＳＩＲＴ）实现任意二维介质速度分布情况下的弯曲射线法层析成像。理论模型计算表明，本方法是一种层析成像反演的有效手段。