波动方程地震定向照明分析

 本文从地震波能量理论出发，提出了基于玻印亭矢量的地震波场方向性分解方法和地震波定向照明度计算方法。根据声波方程高精度正演模拟，计算出声波波场的能量密度矢量和能量传播方向，并通过角域滤波器实现对波场的方向性分解；进而基于方向性分解后的波场，可以计算出震源定向照明度和源—检定向照明度。数值模型试验结果表明：该法计算精度高且速度快，具有非常良好的实用性；定向照明可以用于定量分析地震采集参数对成像质量的影响；目标层CRP点照明角分布可用于地震分辨率分析。     

基于伪谱法的复杂构造模型双程波地震照明模拟

面向复杂构造目标的地震照明分析对采集观测系统的优化设计具有重要的指导意义。照明分析方法中以双程波波动方程法在理论上更具优势。但常用的双程波波动方程有限差分方法受计算精度和计算效率的限制。本文将基于伪谱法的波场外推算子应用于双程波地震照明的计算中,通过简单透镜体模型试算表明,伪谱法双程波照明能够有效地克服数值频散现象,同时不受传播角度的限制,计算的地震波场照明能量精度高、波场信息丰富。将该方法用于Marmousi模型的照明模拟和分析,结果表明基于伪谱法的双程波地震照明模拟能够适应强烈的横向速度变化。利用波场上传法、地面源照明分析,能够对复杂构造目标的采集观测系统进行评价和优化。     

崎岖海底下伏地层的地震波照明分析

通过地震波照明分析可以准确地认识和研究地震波能量在地下的分布,所以基于目标模型的射线追踪地震波照明分析,可快速准确地识别工区内地震波的能量分布特征,同时可以指导实际观测系统设计及提高工区地震成像质量.由于崎岖海底会导致地震波在传播时的射线偏折,增加了地震采集和处理的难度,所以建立了一个针对中国南海某工区的三维地震地质模...     

基于胜利典型地质模型的波动方程地震波照明分析研究

 地震波照明分析技术以地震波传播理论为基础,面向特定地质目标进行观测系统设计来得到最佳照明的地震数据,进而得到最佳的成像效果。本文定义了最佳照明数据体、最佳照明的概念,指出对特定速度场而言,最佳观测系统是客观存在的,最佳观测系统设计的目的就是找到逼近该客观存在的最好的观测系统。本文基于胜利油田典型地质模型研究了波动方程地震波照明,分析照明阴影区的形成原因,结合对模型数据实验的效果分析,对单程波和双程波照明的特点和应用范围进行了探讨,指出单程波照明具有计算优势,双程波照明能够更好地保持波传播特点的优势。     

基于采集目标的地震照明度的精确模拟

传统的野外地震数据采集设计方法已无法适应复杂山地地表和复杂地下构造地区。为此本文提出了面向地质目标、基于模型正演模拟的地震采集设计方法。该法利用惠更斯-菲涅耳原理和Kirchhoff积分波场研究地震波的入射和反射的能量分布特征,提出将地震照明度分解为震源对地下界面的照明度及地下反射界面对地表检波器的照明度,并分别通过对两种照明度的分析,确定采集数据的信噪比和地表检波器的照明度,判断地面排列采集反射能量的均匀性,从而确定地震数据偏移成像的分辨率和可靠性。同时,在不需要对地震数据进行偏移成像的前提下,可对采集数据进行直观有效的分析评价,有利于设计人员对观测系统参数进行有目的的修改和完善。     

地震照明分析技术在深海地震数据采集设计中的应用

中国南海北部陆缘深水海域是形成大型油气区的有利区域。但由于该区水深急剧变化,峡谷纵横,构成了海底崎岖的地形地貌带,给该区的油气勘探带来了困难。本文利用高斯射线束地震波正演模拟方法,研究了南海白云凹陷深水崎岖海底区地震波对地下目的层的激发照明以及检波器接收照明能量的分布特征。针对不同接收缆数、不同排列长度及不同激发方向对海底崎岖界面和深部目的层的激发与接收照明能量的模拟分析,初步认识崎岖海底和下伏目的层地震波能量的分布特征,以及不同观测系统参数对地震采集能量的影响程度,为南海崎岖深海区地震采集参数设计提供了依据。     

粘弹VTI介质单程波正演模拟与照明分析

实际地下介质不仅表现各向异性的特征,同时还表现粘弹性的特征,对入射波和反射波的传播及能量分布造成一定的影响。为了更加准确地分析地震波在实际地下介质中的传播规律,利用改进的单程波动方程数值模拟方法,对粘弹VTI介质模型进行qP波正演模拟以及点震源和不同角度入射平面波震源的照明度分析,并对正演及照明结果进行了对比分析。通过两组模型试验,总结了地震波在粘弹VTI介质中与在弹性各向同性介质中传播的不同之处:一方面,介质存在粘弹性会对在其中传播的地震波能量造成吸收;另一方面,介质还存在各向异性,导致地震波在介质中传播速度随方向变化,对地震波的能量分布造成影响。     

基于地震照明、面向勘探目标的三维观测系统优化设计

基于水平层状介质假设的常规三维地震勘探观测系统设计方法难以适应复杂构造区。本文利用地震照明技术,参考前人对二维问题的研究成果,发展了面向勘探目标成像的三维地震勘探观测系统优化设计方法。该方法利用三维单程傅里叶有限差分波场传播算子将勘探目的层的平面源延拓到地表,通过分析从目的层延拓到地表的地震照明能量分布,确定面向勘探目标的最佳激发范围。利用该方法可明显提高照明阴影区的照明强度,进而改善地下阴影区的成像质量。基于三维SEG-EAGE盐丘模型的地震照明与偏移成像试验结果,验证了本文面向勘探目标的三维地震观测系统优化设计方法的有效性与正确性。     

炸药震源定向激发方式数值模拟及效果对比

地震波激发方式是影响地震数据采集质量的重要因素之一.利用波动方程有限差分方法对细长药柱震源、时延爆炸震源、相控爆炸震源、水平组合震源等常用的4种地震波激发方式进行了正演模拟,从理论上研究了相同药量情况下不同激发方式的波场特征差异,以及不同激发条件下的能量照明关系.模拟结果的对比分析表明,组合震源和相控震源随着炮数的增加其激发地震子波的能量越来越集中,向下传播的能量越来越多,有利于深层勘探;时延震源也具有一定的定向性;而柱状震源激发时能量向两边扩散,不利于深层地震勘探.对于水平地层,时延震源激发要比组合震源激发方式效果差,但可以通过增加延迟震源的基间距来提高其定向性,进而增加地震波向下传播的能量,实际应用中应根据工区地质情况和地震采集成本来选取.而对于倾斜地层,组合激发的效果比延迟激发效果要好很多,相控激发的效果最好.所以,对于勘探区是倾斜地层的情况,特别是大倾角的地层,建议使用相控震源激发.     

提高地震波照明均匀性的加密炮设计新方法

针对中国西部山前断裂带等近地表散射源较多地区的地震数据信噪比较低、地下目的层反射能量均匀性较差的问题,提出了基于震源组合、面向目标、增强目的层照明均匀性的炮点设计方法。首先,利用等炮间距的常规观测系统进行双程波波动方程地震照明模拟; 其次,在目的层照明阴影区激发地震波,当初至波传播至地表时,利用坡印廷矢量进行地表方向统计,确定震源组合主波束方向,同时进行地表能量统计,确定局部加密组合震源的位置。模型试验结果表明：局部加密组合震源可明显提高阴影区的照明能量和目的层照明的均匀性,对复杂地区针对特定勘探目标的观测系统优化设计具有一定的指导意义。     

基于相位编码的地震照明度分析

 地震照明分析是面向目标的地震正演技术。本文通过相位编码合成平面波源，采用单程波傅里叶有限差分(FFD)算子进行波场延拓，对地质目标体进行高效的面炮照明分析。全炮照明分析从全局考察能量在地下介质中的分布，大大提高了计算效率；单炮照明分析可以显示能量在局部范围的分布情况，克服了平面波源无空间局部性的缺点。综合全炮照明和单炮照明分析确定地质构造对地震能量传播的影响。对于能量较弱的目标区，利用照明统计方法，选择对目标区能量贡献大的最优炮点位置。通过对理论模型和桥口地区实际资料分析，表明该方法具有高效、快速和精度高的优点。     

火成岩下伏地层地震反射波场特征研究

在火成岩发育区,火成岩对下伏地层的地震成像影响严重,制约了岩下油气藏勘探。研究地震波在火成岩下的传播特征、分析火成岩对地震波场的影响是选择适合火成岩区地震资料采集和处理方法的基础。从Zoeppritz方程出发,分析了火成岩地层中地震波的透射能量与地震波的入射角和界面上下纵波速度比之间的关系;采用一阶弹性波交错网格有限差分对不同火成岩模型以及利用不同主频的子波对非均匀火成岩模型进行了正演模拟,分析了各模型的波场特征;采用反射率法合成了不同主频的火成岩互层模型的τ-p域道集,揭示了火成岩的非均质性对透射能量的衰减作用。模拟分析认为,火成岩发育对下伏地层成像的影响因素除了高速屏蔽还有介质的非均质性导致的散射。研究结果表明,转换波可以更好地对岩下地层成像,低频信号在通过薄互层和非均匀地层时能量损失较小。     

东濮凹陷火成岩屏蔽作用研究及采集方案

地震照明分析是认识和研究地震数据采集时能量在地下地质结构中分布的有效手段。通过对先验目标地质模型进行有效的地震照明度分析,可清楚地识别地震波的能量分布特征,用以指导观测系统设计及提高成像质量。地震照明分析方法很多,文中采用波动方程有限差分正演法,对东濮凹陷进行了模拟,获得了采集系统的改进措施。     

照明分析技术在复杂地区地震采集参数优化中的应用

复杂地表及地下地质条件严重影响地震资料的质量,特别是近地表火成岩区对下伏地层产生强烈的屏蔽作用,以及复杂断裂带的复杂断块会引起地震波能量分布的严重不均匀性。通过运用波动方程照明分析技术,分析了火成岩区和复杂断裂带的照明能量特征,确定了面向勘探目标的最佳激发范围,提高了照明阴影区的照明强度,优化了地震采集观测系统参数,从而确保了目的层成像效果,提高了野外施工效率和三维地震数据采集质量。     

小波多尺度井间地震衰减层析成像

 本文提出了一种井间地震衰减层析成像方法，首先采用小波多尺度分解；然后采用程函方程有限差分法进行井间地震走时计算，反演出井间速度结构；最后采用相邻道比值法消除震源对成像结果的影响，完成共炮集记录的振幅衰减成像。通过对含洞层状模型用黏滞声波方程交错网格高阶有限差分法合成的井间数据的计算表明：本方法与程函方程有限差分法计算的初至走时精度吻合较好，波场快照不但精确描述了正传方向和反传方向上地震波前面的特征，而且定量描述了地震波传播过程中的能量转换；振幅衰减值层析成像剖面准确刻画出了模型中洞的大小和位置。     

某工区基于地震照明技术的观测系统分析及优化

地震照明分析是认识和研究地震数据采集时能量在地下地质结构中分布的有效手段,通过对先验的目标地质模型进行有效的地震照明分析,可清楚地识别地震波的能量分布特征,用以指导观测系统设计及提高成像质量。根据某工区崎岖海底原始数据,建立了一个三维地震地质模型,基于三维射线追踪原理对目标层进行照明分析,找出影响地震成像效果的原因;并分析观测方向、炮间距及道间距对照明效果的影响,从而可以得到面向目标的最佳观测系统。     

逆掩推覆构造的地震波照明与观测系统优化

在中国的西部和西南部地区，地表条件复杂，逆掩推覆构造广泛分布。在这些地区进行野外地震资料采集，观测系统设计应该基于CRP点而不是CMP点。为此，对基于CRP点的观测系统设计方法进行了探讨。根据波动方程地震波照明结果，利用照明统计、双程波照明或单程波照明方法，确定针对某勘探目的层的地面最优炮点分布范围；利用射线追踪和波动方程模拟，分析特定目的层各CRP点的覆盖次数以及照射能量的分布情况；综合地下各目的层不同炮检距地震道对各CRP点的覆盖次数和能量贡献分布曲线，确定这些目的层的最优检波器排列方式和排列长度。以玉门油田JX01逆掩推覆构造模型为例，对面向目标的地震波照明和观测系统优化设计方法进行了讨论，结果表明，利用该方法可以对勘探目标更好地进行成像。     

基于波动方程正演的地震观测系统设计

 常规地震观测系统设计方法基于地下水平层状介质及共中心点（CMP）覆盖的假设，通常不能适应复杂构造情况。基于射线的地震波照明分析方法存在高频近似和射线理论本身的缺陷，在复杂目标区的精度很低。本文从波动方程正演出发, 提出了一种面向目标的地震观测系统设计方法，该法基于地质—地球物理模型，采用双程声波方程交错网格高阶有限差分法计算地震波照明度。文中针对冀中地区复杂断块模型进行了面向目标的地震观测系统优化设计，并重点探讨了检波器排列间距对成像质量的影响，得出以下认识：①复杂断块构造引起地震波传播能量的非均匀分布，局部目标成像质量优劣与目标体上的照明度强弱存在一一对应的关系。②在震源相同、检波器排列间距不同时，双向照明强度变化很明显，依此可以确定针对目的层段的最佳检波器间距。③对同一倾斜界面CRP点而言，沿倾斜方向随着CRP点的不同，不同位置炮点的双向照明强弱的变化规律不同；水平目标层面震源照明和倾斜目标层面震源照明的地表接收能量分布不同，能量强弱与偏移成像结果一致，由此可以确定地面最佳炮点或检波点分布范围。④道间距、排列长度的变化对地震波成像振幅和分辨率有明显影响；利用点扩散函数（或分辨函数）可以评价地震成像质量和分辨率，还可确定最佳检波器间距、排列长度等采集参数。实践表明，文中方法用于面向目标的地震观测系统优化设计是可行的。     

基于相控理论的炮点组合设计技术

在复杂地表区地震勘探中,广泛应用炮点组合激发消除干扰,提高单炮记录的品质。二维相控震源的排列长度和三维相控震源的组合面积决定了定向地震波束的宽度,即地震波能量的定向聚焦状态。本文借用军工领域的相控理论,通过组合激发的时间或深度控制实现相位组合控制,设计合理的组合激发模式,将发散传播的地震波集中于某个方向,即激发定向地震波束,使观测系统接收的反射信号增强,所采集资料的信噪比提高,从而有效地改善了地震勘探效果。     

二维弹性随机介质中的波场特征

本文通过波动方程交错网格有限差分正演，模拟了地震波在二维弹性随机介质中的传播及其自激自收时间记录；在层状随机介质模型中将声波和弹性波的波场作了比较，结果显示两者的差别很大。为研究二维弹性随机介质模型中的波场特征，我们将理论记录剖面分成三个不同的时间区段，并在三个不同的时间区段上分别计算剖面的横向中心频率、纵向中心频率、波场能量相对值三个统计特征量。这样，对应每一个弹性随机介质模型，由计算得到9个不同的波场特征量。通过研究介质模型发生变化时对应的波场特征量的变化特点。最终得出了随机介质的自相关长度、粗糙度等模型特征与记录剖面的扰动频率及能量等波场特征密切相关的结论：在随机介质中，波场的统计特征量强烈地依赖于介质的统计特性，如自相关长度和粗糙度等；随机介质模型对应的地震记录存在有散射波及地震波尾等复杂波场特征。