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弹性波正演技术在地震采集中的应用

小型油气藏 2007年第4期12卷 21-25页

作者：王勇程金星庞全康陆树勤曾强江苏油田分公司物探技术研究院江苏南京210046

受地震采集装备和技术条件的限制，江苏油田以往的地震资料不能满足现阶段勘探的需要。为了进一步落实构造，需要进行地震资料重新采集。在观测系统设计中，传统的射线追踪正演法已不能适应江苏复杂地下构造地区，因此使用弹性波波动方... 详细信息

受地震采集装备和技术条件的限制，江苏油田以往的地震资料不能满足现阶段勘探的需要。为了进一步落实构造，需要进行地震资料重新采集。在观测系统设计中，传统的射线追踪正演法已不能适应江苏复杂地下构造地区，因此使用弹性波波动方程正演技术，对不同采集参数的观测方法进行正演模拟，运用照明度分析以及单炮模拟记录，对优选采集参数和合理选择观测系统进行探讨。

关键词：弹性波正演采集参数照明度分析观测系统

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三维弹性波正演模拟GPU实现

三维弹性波正演模拟GPU实现

作者：朱振宇中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

地震正演模拟技术作为地震学和地震勘探技术的一种基础工具,能够确定矿产储层与地震属性的关系,揭示不同物理性质介质的地震响应特征,所以在各个领域,地震正演模拟技术得到了广泛的实际应用。在地震勘探中,完全各向同性介质和横向各向... 详细信息

地震正演模拟技术作为地震学和地震勘探技术的一种基础工具,能够确定矿产储层与地震属性的关系,揭示不同物理性质介质的地震响应特征,所以在各个领域,地震正演模拟技术得到了广泛的实际应用。在地震勘探中,完全各向同性介质和横向各向异性介质是最普遍的对称模型。本文以弹性波波动理论为基础,采用有限差分方法进行实现了完全各向同性介质和横向各向异性介质的正演模拟算法,并实现了完全各向同性介质正演结果的纵横波分量。本文主要研究内容有下面几个方面。(1)实现了弹性波方程的数值模拟的GPU并行计算算法,探讨了GPU并行算法的一般优化方法。针对本文算法,借助P2P技术使算法可以进行多GPU扩展,能够计算更大的模型并且进一步提高的计算效率,并且针对反复计算位移导数会遭遇访存受限的问题,引入了使用共享内存的方法来提高算法性能。(2)研究了各向同性介质和横向各向异性介质的模拟方法。通过介质的Lame参数,能够正演模拟各向同性介质的波场传播情况;通过介质的Thomson参数表征,能够计算得到介质的刚度矩阵系数,进而可以对VTI介质和HTI介质中地震波的传播进行正演模拟。(3)在各向同性介质的条件下,对正演结果做旋度和散度运算能够分离纵横波,但是计算得到的结果相比原始地震记录相位与振幅都发生了改变,对结果做希尔伯特变换后乘以规格化因子可以恢复原有的相位和振幅。

关键词：弹性波正演纵横波分离横向各向异性介质 GPU加速

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二维随机介质模型正演模拟及其波场分析

石油地球物理勘探 2011年第6期46卷 862-872,1012+830页

作者：殷学鑫刘洋中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京昌平102249 中国石油大学(北京)CNPC物探重点实验室北京昌平102249

本文通过弹性波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,得到了球面波传播的单炮记录和波场快照以及平面波自激自收记录。为了考察二维弹性随机介质的波场特征,将平面波自激自收记录分成直达波区、散射波区... 详细信息

本文通过弹性波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,得到了球面波传播的单炮记录和波场快照以及平面波自激自收记录。为了考察二维弹性随机介质的波场特征,将平面波自激自收记录分成直达波区、散射波区、反射波区三个区域,并在三个区域中分别计算了能量相对值、主频、有效频带宽度三个特征量。通过研究这三个特征量与随机介质模型的自相关长度、粗糙度因子、扰动标准差等因素的关系,得到以下结论:直达波、散射波、反射波的能量相对值随随机介质模型自相关长度、粗糙度因子、扰动标准差以及震源主频的变化有明显的变化。直达波的主频和频带宽度受这些因素的影响很小;散射波的主频主要受自相关长度的影响,散射波的有效频带宽度很窄,受各因素影响也很小;反射波的主频随自相关长度、粗糙度因子、扰动标准差的变化有明显的变化,而反射波的频带宽度主要受扰动标准差的影响。

关键词：随机介质模型弹性波正演波场特征自相关长度粗糙度因子扰动标准差

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基于截断牛顿法的弹性波全波形反演方法研究

基于截断牛顿法的弹性波全波形反演方法研究

作者：何云川贵州大学

学位级别：硕士

对地下空间结构的探索是人类文明发展至今依旧十分重要的一个研究课题,传统工业发展如油气、煤矿、金属与非金属等矿产资源开发以及考古研究、现如今的道路与建筑施工等市政工程,包括在西南喀斯特地区溶洞探测等领域都起着重要作用。地... 详细信息

对地下空间结构的探索是人类文明发展至今依旧十分重要的一个研究课题,传统工业发展如油气、煤矿、金属与非金属等矿产资源开发以及考古研究、现如今的道路与建筑施工等市政工程,包括在西南喀斯特地区溶洞探测等领域都起着重要作用。地下空间结构情况复杂,各个界面以及内部参数不同,地球物理勘探就是为了获知这些参数的分布状态及其性质。目前,在诸多有效方法中地震勘探具有精度高,探测深度大,分层详细等突出优点。经过几十年的发展,全波形反演被认为是获取地下结构内部参数信息的最为有效方法,相较于传统层析反演更加精确,无高频近似,充分利用了初至波振幅与续至波等全波形全响应信息,对小尺度低速异常体的反演分辨率更高。本文在前人研究的基础上重新改进全波形反演算法,降低了存储量,提高了计算效率和收敛速度,一定程度上增强了该方法的实用性。正演是反演的基础,正演问题关系全波形反演的成败。通过CPU/GPU并行加速运算进一步提高计算效率,充分利用计算机性能,包括波场重构、伴随波场高精度延拓,使得所需储存量与计算量大大减小,并且更高精度的求解为反演解释打下基础。针对全波形反演受子波影响以及其周波跳跃所造成的残差收敛至局部极小的问题,基于褶积目标泛函构建多尺度弹性波全波形反演,削弱了正演子波与观测子波不一致所造成的不收敛问题,并且进一步降低反演的不适定性和多解性。同时以常规全波形反演方法对相同复杂模型进行试算,证明该不依赖子波方法的可靠性,通过经典复杂模型的成像结果表明:正演子波与观测子波不一致时,本文方法得到的最终结果依然高度匹配真实模型,收敛效果明显,模型的各个界面和异常体能够高精度地呈现出来。最后,在截断牛顿法的基础上修正伴随状态法一阶梯度优化,实现高斯牛顿方向迭代,进而加快反演的收敛速度、降低全波形反演的非线性程度、避免陷入局部极小,进一步优化全波性反演方法。通过多个经典复杂模型对全波形算法进行测试,结果证明:截断牛顿法整体收敛速度较快,收敛精度较高,对复杂模型内部结构形态进行高精度成像,证明本文方法可以精确重构地下介质复杂结构。

关键词：弹性波正演截断牛顿法褶积目标泛函全波形反演

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时间域弹性波全波形反演

时间域弹性波全波形反演

作者：孙思宇中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

全波形反演方法充分利用地震记录中的振幅和相位信息,通过多次迭代的方法更新参数模型,得到准确可靠的地下参数。它具有高分辨率、高精度等特点,可以为叠前偏移提供较为准确的速度场,为岩性体的判断和油气藏识别提供可靠的速度资料。但... 详细信息

全波形反演方法充分利用地震记录中的振幅和相位信息,通过多次迭代的方法更新参数模型,得到准确可靠的地下参数。它具有高分辨率、高精度等特点,可以为叠前偏移提供较为准确的速度场,为岩性体的判断和油气藏识别提供可靠的速度资料。但是,常规的声波全波形反演主要反演纵波速度,把地下介质近似的看成是声波介质,并不能很好的反应地下介质的真实情况,不能提供地震资料解释中所需要的横波速度。为了克服这个问题,需要通过弹性波波形反演取代声波波形反演,并将反演参数由纵波速度扩展到纵横波速度以及密度。并且随着计算机硬件的发展,制约弹性波多参数反演的效率问题正在逐步得到解决。正演是反演的基础,弹性波正演模拟效果的好坏是影响弹性波波形反演的重要因素之一。本文在时间域通过有限差分法来求解二维的弹性波方程,并将所得到的炮记录和波场快照应用于后续的弹性波波形反演的工作中。除此以外也详细的分析了稳定性条件,震源的加载以及吸收边界条件等问题。本文的EFWI以时间域弹性波正演为基础,基于共轭梯度以及能量加权进行多参数并行反演,同时采用多尺度的方法来提高反演的精度。通过对模型的试算,本文的两步法反演策略在初始参数模型为线性场时也得到了较为准确的速度反演结果以及不错的密度反演结果。弹性波反演中由于纵横波速度与密度的相互耦合会导致反演结果中出现串扰噪音。特别是当纵横波速度与密度的模型构造差异较大时密度反演结果中会有很强烈的串扰噪音,严重影响到密度本身的迭代收敛,对此本文从模型参数化的方式出发对比了不同方式的串扰噪音的强弱,在此基础上修改了之前的两步法的密度反演策略并取得了不错的效果。在做模型测试时通常会采用全频带的地震数据,但是野外观测记录的低频信息通常是缺失的,这会极大地影响反演结果。包络算子具有解调地震记录中低频信息的作用,在野外观测记录低频信息缺失的情况下,利用包络算子解调处的低频信息可以有效地恢复地下介质的长波长成分。本文通过模型的测试证明,在低频信息缺失的情况下,弹性波包络反演可以有效地降低波形反演的非线性,取得较好的纵横波速度的反演效果。但是后续的密度反演的结果不理想,这将是以后研究的重点。

关键词：弹性波正演弹性波波形反演多参数多尺度能量加权解调包络算子

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基于组合优化差分系数的弹性波方程正演模拟

基于组合优化差分系数的弹性波方程正演模拟

中国石油学会2021年物探技术研讨会

作者：杨瑞冬黄建平中国石油大学(华东)

高效率、高精度地模拟地震波在弹性介质中的传播对逆时偏移成像及全波形反演是至关重要的。为提高计算效率,通常采用常规低阶有限差分进行数值模拟。然而低阶差分模拟精度较低,波场中存在严重的数值频散现象。鉴于此,本文组合交错网格... 详细信息

高效率、高精度地模拟地震波在弹性介质中的传播对逆时偏移成像及全波形反演是至关重要的。为提高计算效率,通常采用常规低阶有限差分进行数值模拟。然而低阶差分模拟精度较低,波场中存在严重的数值频散现象。鉴于此,本文组合交错网格有限差分和紧致差分,进行推导,得到一组优化差分系数。分别利用优化前后的差分系数进行弹性波正演模拟,结果表明,在相同差分阶数的情况下,优化差分系数较常规差分系数有着更高模拟精度的优点。2N阶优化差分格式在压制频散方面有着与2N+2常规差分格式相同的效果,这意味着对同一模型进行波场模拟时,可利用更少的节点进行计算,提高了计算效率。

关键词：优化差分系数数值频散弹性波正演

来源： cnki会议评论

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各向异性介质储层数值模拟及波场特征研究

物探化探计算技术 2010年第4期32卷 345-352,335页

作者：周怀来李录明罗省贤王明春成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室地球探测与信息技术教育部重点实验室四川成都610059 中海石油(中国)有限公司天津分公司勘探开发研究院天津300452

各向异性介质储层中波场特征的研究,有利于对多波资料的准确解释。在弹性波方程基础上,结合数值模拟技术与AVO技术,对多种介质模型和第二类含气砂岩储层模型进行数值模拟与波场特征描述。以表征介质各向异性程度的Thomsen参数为出发点,... 详细信息

各向异性介质储层中波场特征的研究,有利于对多波资料的准确解释。在弹性波方程基础上,结合数值模拟技术与AVO技术,对多种介质模型和第二类含气砂岩储层模型进行数值模拟与波场特征描述。以表征介质各向异性程度的Thomsen参数为出发点,研究各参数对地震波场动力学和运动学特征的影响,并对第二类含气砂岩介质中模拟得到的正演记录,以及各向异性参数对波场的影响程度进行分析,进一步加深了对该类储层各向异性特征的认识,这为各向异性介质中的参数反演与地震资料解释提供了有力的参考依据。

关键词：多波多分量波场特征各向异性弹性波正演 AVO技术

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不均匀风化花岗岩地层模型被动源地震模拟

河南科技 2023年第20期42卷 99-103页

作者：高启朱伟郝龙邓小虎许可杨俊杰长江大学地球物理与石油资源学院湖北武汉430100 武汉拓盟能源科技有限公司湖北武汉430074 武汉地震工程研究院有限公司湖北武汉430071

【目的】花岗岩体在我国东南山地丘陵地区经常出露。风化花岗岩的性质变化较大,严重影响隧道、桥梁和边坡等道路工程建设,需要对花岗岩体进行物探勘察与评价。【方法】本研究根据野外花岗岩体物探勘察和开挖情况,建立不均匀风化花岗岩... 详细信息

【目的】花岗岩体在我国东南山地丘陵地区经常出露。风化花岗岩的性质变化较大,严重影响隧道、桥梁和边坡等道路工程建设,需要对花岗岩体进行物探勘察与评价。【方法】本研究根据野外花岗岩体物探勘察和开挖情况,建立不均匀风化花岗岩地质模型,设计随机震源,进行被动源地震记录模拟。【结果】模拟结果表明,大量随机震源激发的地震波,在不同花岗岩地层中具有明显不同的传播特征;不同地质模型的被动源地震记录具有明显差异。【结论】被动源地震记录能够反映花岗岩地层性质的变化,为利用正演进一步研究野外观测装置和反演参数奠定了基础。

关键词：被动源弹性波正演风化花岗岩

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