一种改进的地震波初至走时逆风差分算法

自Vidale提出有限差分解程函方程的初至波走时计算方法以来，由于最初算法的局限性，又有许多作者提出了改进的算法，主要包括基于波阵面的扩展以及逆风差分算法，这些改进的算法在井间走时计算方面是有效的。但是，在进行初至波走时层析成像研究的过程中发现，利用以往的算法对震源与检波点位于地表的模型进行计算的时候，如果存在速度差异较大的水平分界面时，在速度界面附近的走时计算结果会出现较大的误差，从而影响成像的精度。提出了一种改进的地震波走时计算的逆风差分算法，通过考虑首波和散射波的走时，能有效地减小速度值差异较大的近地表地质模型的走时计算误差，准确地描述速度界面上折射波的滑行描述，特别适用于近地表层析成像及地震勘探中的静校正问题。     

地震波旅行时计算方法及其模型试验分析

地震波旅行时的计算是地震波偏移成像技术和地震层析成像技术的核心内容,同时也是实现保幅叠前偏移成像的重要因素。推导了地震波波动方程高阶有限差分法计算格式,提出了最大绝对振幅能量节点初至旅行时拾取的方法。均匀介质模型试验表明,该方法与用解析解、程函方程法计算的旅行时等值线基本重合。基于层状介质模型、凹陷模型和Marmousi模型对方法的适用性进行了试验,将由该方法计算得到的初至旅行时作为叠前逆时成像条件,对凹陷模型和Marmousi模型的数值模拟记录进行了叠前逆时偏移成像,偏移叠加剖面很好地反映了模型的地质特征。     

井间地震粘弹性波场特征的数值模拟研究

以数值模拟方法为基础，研究了井间地震粘弹性波场特征及传播规律，并重点研究了井间地震波的粘滞衰减和散射衰减。从本构方程和运动方程出发，给出了二维粘弹性波方程交错网格任意偶数阶有限差分数值模拟方法。对均匀模型、含洞均匀背景模型和含河层状模型进行了井间地震粘弹性波场数值模拟。结果表明，该方法模拟精度高，边界吸收效果好。介质的粘滞性使得波振幅明显衰减、波形和相位畸变严重，主频向低频偏移显著，且有效频带变窄。洞的散射波同相轴为双曲型，但其同相轴曲率大于直达波的曲率。洞的散射引起直达波振幅衰减明显，而对直达波主频的影响较小。当洞的直径小于一个波长时，洞散射波的主频高于直达波的主频，且与洞的大小关系密切。     

程函方程走时反演

程函方程走时反演是一种用有限差分解程函方程计算地震波走时的正演过程，与最优化技术相结合，实现了自动修改模型参数，加快拟合速度。通过实例计算结果表明，效果较好。     

伴随状态法初至波走时层析

初至波走时层析成像方法通常被用来反演近地表速度结构。传统的射线层析成像方法计算效率低,且在复杂模型计算中存在不稳定性问题。为了快速、稳定地进行初至波走时层析,本文基于程函方程的有限差分形式,利用快速扫描算法实现初至波走时的快速计算。在此基础上,采用伴随状态法计算目标函数的梯度,进而实现伴随状态法初至波走时层析。将该方法与传统射线层析成像方法应用于理论模型实验和实际资料的处理,结果表明基于程函方程的伴随状态法初至波走时层析可以取得与传统射线层析近似的反演结果,但计算效率得到大幅提升。     

宽频双程走时计算方法及其波场照明分析

为了准确模拟任意主频情况下的初至走时和照明,应用高阶交错网格有限差分法进行了时域双程波动方程正演数值模拟,拾取最大振幅能量节点位置对应的旅行时间作为初至走时。以均匀介质为例,对比研究了本文方法与解析走时和高频近似走时(基于程函方程)在不同主频情况下的双程走时结果,指出在主频较高时三者最为接近。以Marmousi模型为例,计算了不同主频对应的初至走时及其振幅能量。综合分析表明,低主频存在较大的旅行时计算误差,不同的主频可以照明不同尺度的介质变化,从而指导实际地震资料的数字处理。     

井间地震速度和Q值联合层析成像及应用

井问地震速度层析成像可用来解决油田井间储、盖层横向的连通性、纵向的接触关系等问题;井间地震的Q值层析成像能反映井间介质对弹性波的吸收情况,可用于估算有关储层参数。通过利用井间地震初至波的旅行时及其频率特性进行地层地震速度和岩石Q值的联合层析成像,就可以综合利用地震波的运动学和动力学特征对井问储层进行更精确的描述。对于求解井间地震介质分布的定解问题．基于地震射线成像算法中的正问题对地震波慢度沿射线的积分表现为时间场．衰减因子沿射线的积分反映介质的吸收情况,两者均可用结构类似的Radon变换表征。因此,在反问题处理中手段基本相同．便于联合层析成像的实现。而井间采集的地震波初至数据反映了透射波频率随地层岩性及储层变化的情况,由此,通过研究地震波频率和衰减系数的关系可加强对储层参数的认识。     

一种基于非规则网格的地震波射线追踪方法

地震波走时计算对地震资料层析速度建模、偏移成像及地震定位等研究都具有非常重要的意义。有限差分法计算地震波走时具有计算效率高、易于实现、准确性高的优点,因而得到广泛应用。针对规则网格有限差分方法处理尖锐速度界面时存在不足的问题,提出了一种非规则网格的有限差分走时计算方法,即在Vidale差分算式的基础上推导出不规则网格差分算式,使其适用于不同的网格剖分方式。对均匀介质模型、复杂模型和Marmousi模型试算的结果表明,改进的方法能较好地解决尖锐速度界面和首波走时计算问题,且对复杂速度模型具有较好的适应性。     

波动方程法井间地震成像

井间地震波场丰富，含有反射波、直达波和管波等多种波型。为实现井间地震成像，首先对井间地震资料进行波场分离，提取反射波信息；其次通过直达波层析成像估算偏移速度场；最后利用Ｇａｚｄａｇ相移方法对实际资料进行偏移处理，获取井间高分辨率成像剖面。     

平面波射线追踪与面炮波场时间滞后深度成像

面炮(Arealshot)偏移技术是对实际炮集数据按照不同方向传播的平面波进行时间延迟分解并合成组合炮记录,分别进行组合震源下行波的向下波场外推和组合记录上行波的向下波场延拓,在相遇深度得到该方向平面波的反射波成像。本文基于面炮深度偏移技术,充分利用射线追踪计算量小和波动方程波场延拓的良好振幅特性,提出了用平面波射线追踪法计算平面波组合震源下行波前走时和面炮波场滞后时间成像的深度偏移方法,并着重讨论了程函方程有限差分法计算平面波传播时间和组合记录上行波场时间滞后的深度成像方法。通过对Marmousi模型数据的成像检验,表明该法要比积分法偏移效果优越。     

基于物理信息驱动神经网络的三维初至波旅行时计算方法

在地震勘探中,初至波旅行时的精确求取是偏移成像和旅行时反演等处理技术的重要基础。基于程函方程的有限差分算法在地震波旅行时求取中展现出良好的效果,但需要付出巨大的计算成本,尤其是对多震源、高密度网格的旅行时计算。为此,提出了一种基于物理信息驱动神经网络(PINN)的三维程函方程旅行时求取算法,由三维程函方程及其物理条件信息构成损失函数,再通过最小化该损失函数训练神经网络,最终输出满足程函方程的旅行时结果。不同速度模型的数值模拟实验结果表明,所提方法相对于传统算法具有更高的计算效率和更高的精确度。     

三维表层有限差分层析成像

利用三维地震资料中的大炮初至 ,对三维复杂地表模型给出了一种表层层析成像方法。正演采用快速的有限差分求解程函方程的方法求取旅行时 ,利用旅行时的负梯度方向求取射线路径。考虑到三维模型反演具有计算量大 ,需要巨大内存的特点 ,反演采用一种拟梯度法 ,可以节省内存及计算量。数值模拟结果验证了方法的有效性。     

程函方程差分法层析成像

在程函方程差分解法的基础上，本人曾给出了在已知二维空间网格点上的初步走时来一次求出所有接收点至激发点之间的地震初至波射线路径，从而利用瞬时迭代重建技术实现了任意两维地下介质速度分布情况下的弯曲射线法层析成像反演算法。     

小波多尺度井间地震波形层析成像方法

井间地震波形层析成像是一个很复杂的非线性反演问题,常规线性化反演方法的处理结果依赖于初始模型的选择,容易陷入局部极小;对于复杂模型和大扰动模型,用常规线性化反演方法无法得到满意的解,本文提出了小波多尺度井间地震波形析成像方法,数值实验结果表明,小波变换多尺度反演方法极大地改善了现行的线性化反演方法的性能,成像效果显著,同时,该方法还能提供不同分辨率的反演图像,有利于图像解释。     

罗家地区井间地震方法与效果

井间地震是将震源与检波器都置入井中进行地震波观测的一种物探新方法,胜利油田与Tomoseis公司合作,在罗家地区进行了成功的井间地震试验,在取得高质量原始资料的基础上,进行了直达波旅行反演处理与反射波成像处理,最终获得较高分辨率的井间速度层析剖面与反射波成像剖面,最高视频率达500Hz,可分辨的最小地震厚度为3－5m,成果剖面经综合解释,对井间储集层的横向分布与连通性,火成岩蚀变带,小断层,砂泥岩薄互层等复杂的地质现象有了清晰明确的认识,井间地震资料不仅可直接服务于油气田的开发,而且也可以标定三维地震资料。     

利用有限元解波动方程求取初至时间

 叠前逆时偏移需要计算成像点的初至时间。射线追踪法因为计算效率高，常被用作旅行时的计算，但难以处理速度剧变和非规则网格情形。常用的有限元法在求解波动方程时，也会像有限差分法一样存在数据频散问题。本文采用有限元解波动方程获取地震波初至时间，与一般有限元法的主要区别在于利用集中质量矩阵压制时间频散使波前形态保真，并给出了根据震源子波第一极值出现时间求初至时间的方法。数值实验结果表明该方法能适用于非规则网格和速度剧变界面情形。     

Optimization of the seismic processing phase-shift plus finite-difference migration operator based on a hybrid genetic and simulated annealing algorithm

Although the phase-shift seismic processing method has characteristics of high accuracy, good stability, high efficiency, and high-dip imaging, it is not able to adapt to strong lateral velocity variation. To overcome this defect, a finite-difference method in the frequency-space domain is introduced in the migration process, because it can adapt to strong lateral velocity variation and the coefficient is optimized by a hybrid genetic and simulated annealing algorithm. The two measures improve the precision of the approximation dispersion equation. Thus, the imaging effect is improved for areas of high-dip structure and strong lateral velocity variation. The migration imaging of a 2-D SEG/EAGE salt dome model proves that a better imaging effect in these areas is achieved by optimized phase-shift migration operator plus a finite-difference method based on a hybrid genetic and simulated annealing algorithm. The method proposed in this paper is better than conventional methods in imaging of areas of high-dip angle and strong lateral velocity variation.     

Kirchhoff积分法叠前深度偏移技术在孤岛地区的应用

潜山油气藏是胜利探区一种重要的油气藏类型，具有储集层发育、层系多、产能高等特点。但由于潜山地层经历了多期构造运动，往往多期断层交会切割，因而内幕结构非常复杂；同时埋深又比较大，这就使得常规地震剖面不能对潜山地层准确成像。以往的潜山油气藏勘探工作中的难点就在于构造的落实，Kirchhoff积分法叠前深度偏移技术正是在这种情况下发展起来的一项成像技术，它遵循波传播的Snell定律，借助于直接解程函方程的迎风有限差分三维旅行时计算方法，可以解决潜山复杂地层的成像问题。通过在孤岛地区的应用，取得了较好的效果。