基于薄层模型的有限频率地震波射线追踪

基于Fermat原理的射线追踪方法都是假定地震波的频率为无限，从而求取最小旅行时所对应的路径。然而实际地震波的频率是有限的，地震波主要是在Fresnel带内沿尽可能短的路径进行传播的。为了使得到的射线路径更符合实际情况，本文在原弯曲射线法的目标函数中加入一项与射线长度有关的惩罚项，实现了基于薄层介质模型的有限频率地震射线近似追踪。理论例子表明，该方法简单，计算速度快，效果良好。     

有限差分法射线追踪

以往使用的求取地震波初至时间的射线追踪法具有不同程度的缺陷，因而在实际应用中存在一定的局限性。本文提出一种将局部算法与扫描算法相结合的、用有限差分解程函方程求取地震波初至时间的方法。方法中考虑了射波、首波及透射波的存在，因而可以适用于较复杂的速度模型。在求出初至时间后，利用互易性原理，能准确地得到射线路径。理论模型的试算表明，该方法计算精度较高，适宜地震偏移，层析成像以及Ｇｒｅｅｎ函数的计算。     

基于薄层模型的有限频率井间地震波层析成像

地震射线层析成像需要进行旅行时和射线路径的计算，而复杂介质的地震射线追踪方法受到地震波频率有限的影响。为此，提出了基于薄层模型的有限频率井间地震波层析成像方法。给出了方法的基本原理，即在Fresnel带内寻找长度最短的路径，在弯曲射线追踪方法表示旅行时大小的目标函数中，加入一项与射线长度有关的惩罚项，把有限频率地震射线追踪问题转化为求解该目标函数无约束最优化问题，从而实现基于薄层介质模型的有限频率地震射线追踪，最后通过反演计算实现井间地震射线层析成像。该方法计算简单，易于实现，理论模型试算验证了方法的有效性。     

地震反射波波前法射线追踪

利用有限差分法解程函方程，分别求出震源点及接收到反射界面任意点的初致旅行时，将两者相加，即可得到总旅行时与界面水平坐标关系曲线。由Ｆｅｒｍａｔ原理要，该曲线上的极值点相对应的时间为反射旅行量，相对应的水平坐标值为反射点位置。本方法不但可计算出任意检皮点能接收到的所有的反射射波的旅行时及射线路径，而且具有快速，准确，适应复杂构造模型的优点。     

基于体元模型的三维VSP射线追踪

本文基于费马原理,利用全路径迭代算法实现体元模型中的三维VSP两点射线追踪。体元模型由块体组成,块体之间界面采用连续函数或离散点插值表示。射线追踪过程中先对中间路径点给一初始值,通过迭代求解有关路径修正量的矩阵方程,得到满足精度的路径点信息。文中对三维VSP观测系统采集进行正演,并针对目的层的反射P波和P-SV波射线追踪结果说明该方法对块体模型的适应性,射线追踪精度可根据研究问题的需要确定,可作为三维VSP观测系统参数优化设计的辅助手段。     

三维射线快速追踪及高斯射线束正演

 射线正演方法在复杂地区的地震勘探中起着非常重要的作用,然而随着野外勘探条件复杂程度的增加,三维地质模型也更加复杂化,普通射线正演方法在精度和速度上都不能很好地满足实际生产的需要。为了解决复杂三维介质的地震数值模拟问题,本文研究了块状三维地质模型的快速射线追踪和高斯射线束正演方法。与普通的射线正演方法不同,该方法将波动方程和射线理论紧密结合起来,通过运动学射线追踪获取射线轨迹,通过动力学追踪获取中心射线附近的高频能量分布,因而既能反映波的运动学特征,又能表现波的动力学特点,并且具有运算速度快、精度高等优点,能够有效地解决复杂三维介质的正演模拟问题。     

复杂介质常梯度射线追踪方法研究

射线追踪方法是研究地震波传播的重要手段。射线追踪有多种算法，相比而言，以Langan等人的算法最好，它不仅适用于复杂介质模型，而且能够保证计算精度及效率。本文对Langan(1985)提出的基于程函方程的常梯度速度射线追踪方法进行了深入的研究，并对该射线追踪方法的实现以及在复杂介质的速度建模中的应用进行了有益的探索。算法中考虑了反射波、透射波和临界反射。理论试算进一步表明，该射线追踪方法对复杂介质具有较好的适应性。     

基于波前构建法的TTI介质射线追踪

射线(群速度)方向与旅行时梯度(相速度)方向不一致,使得TTI介质的射线追踪变得非常困难。传统的以弹性参数表示的各向异性射线追踪系统比各向同性条件下要复杂得多,而且在每一步都要求通过解特征值问题来计算极化矢量,使得整个射线追踪过程相当耗时。鉴于此,本文引入一种用相速度和群速度重构的射线追踪系统,该射线追踪系统与各向同性条件下的完全相似,从而简化了TTI介质的射线追踪问题。在综合考虑多种走时计算方法的优劣后,选择波前构建法进行射线追踪和波前传播的计算。将简化的射线追踪系统与波前构建法的优势相结合,得到了简单、高效的TTI介质射线追踪方法,并通过模型试算验证了此法的可行性。     

起伏地表下初值射线追踪的实现

作为一种常规地震波场数值模拟方法，射线追踪在地震层析成像、旅行时反演等领域具有极其重要的作用。在山地和高原等地表起伏地区进行射线追踪时，需要做一些细节上的改进。首先根据三次样条函数及线性函数来描述起伏地表以及地下界面，然后给定射线的初始点和初始方向，逐步计算射线路径。射线在地下的反射和透射依据Snell定律，与地表面以及地下界面的交点可以通过求解射线与相应界面的联立方程来获得。     

稳定波束法地震波场模拟技术

稳定波束法地震波场模拟技术将波动理论与射线理论有机的结合起来，是一项新的地震波场模拟技术，该技术不仅很好的利用线性元模型解决了“两点射线追踪”的难题，而且波场合成结果包含了精确的边缘绕射波场。介绍了稳定波束法地震波场模拟技术的基本原理，并利用模型模拟实验方法对该项技术进行了验证，实验结果证明稳定波束法地震波场模拟技术与传统的射线理论方法相比绕射波模拟精度完全达到了要求，与传统的波动理论方法相比计算速度快，是一种适合于复杂地质模型的地震波场模拟技术，在实际生产中利用该项技术对处理流程与处理参数进行了验证处理，从而提高了处理流程与处理方法的可靠性。     

菲涅耳体地震层析

传统的走时地震层析方法都是建立在射线理论的基础上,而实际地震信号的能量是来自一个连接激发点和接收点的菲涅耳体,并非单纯地来自于一条假想的射线。本文的目的是把菲涅耳体的概念引入到层析成像中去,其优点是;①菲涅耳体层析成像会保持数据本身的分辨率;②增强射线覆盖量;③抗误差（在层析正演过程中由于初始速度场的不准确性造成的射线误差）能力强。理论模型测试证实了菲涅耳体层析成像的这些优点。在理论模型的制作中,我们发现了从理论记录上拾取的走时和直接计算的走时存在着差异：当射线穿过高速异常时,理论模型的走时往往小于计算的走时;反之,当射线穿过低速异常时,理论记录的走时又大于直接计算的走时。对于任何一种以射线走时为基础的层析方法,都将会受到这种走时异常的影响。     

利用反射波的相关特性拟合零炮检距剖面——剔除追踪拟合方法

基于射线原理的ＣＤＰ道集,经过动校正以后,相邻道的地震反射波具有波形相似,时间近似相等的特性,如果不具有这种特性,则认为是干扰波或受到了干扰的反射波。根据这一原理,我们可以选择一个有限小的时窗进行剔除追踪拟合,剔除干扰波,得到剔除追踪拟合剖面。从试验结果来看,剔除追踪拟合剖成比水平叠加剖面,多项式拟合剖面,剔除拟合剖面的分辨率、信噪比,同相轴的连续性等都有明显的改善。     

基于射线追踪正演照明的观测系统分析研究

常规地震勘探采集中,观测系统设计是基于共中心点(CMP)理论进行的,传统的地震采集设计方法已不能完全满足日趋复杂的勘探状况。从近年来广泛讨论的地震照明技术出发,提出了针对目的层、基于射线追踪正演的观测系统属性分析方法,并给出了楔状模型和曲界面模型数值模拟实例,得到了基于目的层CRP点的面元信息——面元随偏移距变化的覆盖次数和能量(振幅)分布。通过定量分析得出结论,在上覆界面非水平情况下,其下伏地层覆盖次数及下传能量受很大影响。     

基于Chebyshev多项式的三维射线追踪

采用快速匹配追踪（FMM）算法计算旅行时场;根据函数逼近和正交多项式的定义,利用Chebyshev正交多项式逼近旅行时场,从而使误差在最小二乘意义下达到最小,起到一定的平滑作用;然后直接对Chebyshev插值函数施以微分运算计算旅行时场的梯度,并最终得到射线路径。数值实验表明该方法提高了射线路径计算的精度和效率。     

基于波动理论的地震波参数反演探讨

综述了近20年来应用波动理论的地震波参数反演的现状。对参数反演研究的一些实际问题进行了探讨，包括对地震波参数反演的理解、正则化和信息提取等。     

菲涅耳带与洞缝型油气藏地震波场

碳酸盐岩洞缝型油气藏可以看作是由准均质介质中随机分布大小形状各异的低速体共同组成的复杂非均匀介质。应用随机介质模型及非均匀介质弹性波波动方程对洞缝型油气藏进行了系统的正演模拟。对模拟地震波场进行了分析和总结．得出①溶洞横向尺度的变化对振幅影响很大；②溶洞高度的变化对振幅影响较小；③宽度较小溶洞的振幅变化比宽度较大溶洞的振幅变化复杂；④利用振幅可以确定小溶洞宽度；⑤不同溶洞的振幅变化规律存在差别等结论。利用惠更斯原理和菲涅耳带的思想从理论上对这些结论进行了分析和解释，结果说明溶洞型油气藏的地震波场主要由那些非均匀分布、大小形态各异的低速体所产生的强弱不同的散射（绕射）波组成，因此，要解决溶洞型油气藏的问题必需加强以散射（绕射）波为基础的处理方法研究。     

基于旅行时线性插值的地震射线追踪算法

本文介绍并实现了一种由Ａｓａｋａｗａ提出的基于旅行时线性插值的地震射线追踪算法（简称ＬＴＩ算法），并在此基础上提出了反射波ＬＴＩ算法。ＬＴＩ算法基于网格单元模型，适用于任意变速介质，可以追踪包括直达波、折射波、透射波等多种射线路径。原ＬＴＩ算法处理初至类型的地震波，而本文将其推广到反射波情况，使其可以应用于计算地震反射波的旅行时及追踪反射波射线路径。通过计算试验及与物理模型实验结果对比表明，用该算