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ti介质带限射线束传播及偏移方法

石油地球物理勘探 2018年第2期53卷 297-303,310页

作者：韩冰凯顾汉明刘少勇中国地质大学地球物理与空间信息学院湖北武汉430074 地球内部多尺度成像湖北省重点实验室湖北武汉430074

地震数据是典型的带限信号,这限制了传统高频射线理论在其偏移处理中的应用。本文构建了一种适用于横向各向同性(ti)介质的带限射线束传播算子,并应用于射线束偏移。在局部平面波近似下构建了带限射线追踪算法,并将该算法扩展到ti介质... 详细信息

地震数据是典型的带限信号,这限制了传统高频射线理论在其偏移处理中的应用。本文构建了一种适用于横向各向同性(ti)介质的带限射线束传播算子,并应用于射线束偏移。在局部平面波近似下构建了带限射线追踪算法,并将该算法扩展到ti介质。在带限中心射线基础上引入旁轴近似展开,构建适用于ti介质的带限射线束传播算子,将该带限射线束传播算子应用于各向异性介质射线束偏移。该传播算子在保持射线类方法高效灵活优点的基础上,兼具波动类波传播算子能够描述带限波场传播的特性。数值实验表明,各向异性带限射线束改善了盐丘等复杂构造与各向异性区域的照明,提高了偏移成像剖面和角度域共成像点道集的质量。

关键词：带限射线追踪局部平面波射线束偏移 ti介质

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ti介质中三分量转换波的速度比研究

煤炭学报 2009年第6期34卷 752-755页

作者：王赟杨德义芦俊中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024

对ti介质中三分量转换波的速度比进行了研究,给出了转换波速度比求取的系列公式;通过推证得出Vti与Hti介质中速度比与裂缝隙同测线的夹角无关,ti介质速度比的计算不受裂缝、隙方位角影响.对速度比误差的讨论表明,转换波速度较小的误差... 详细信息

对ti介质中三分量转换波的速度比进行了研究,给出了转换波速度比求取的系列公式;通过推证得出Vti与Hti介质中速度比与裂缝隙同测线的夹角无关,ti介质速度比的计算不受裂缝、隙方位角影响.对速度比误差的讨论表明,转换波速度较小的误差可给转换波速度比带来较大的误差,而当P波速度和转换波速度均含有误差且误差方向相同时,速度比的误差率可相对减小;当P波速度的误差率和转换波速度的误差率相同时,可消除速度比的误差.

关键词： ti介质转换波速度比误差

基于Low-rank分解的复杂ti介质纯qP波正演模拟与逆时偏移

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地球物理学报 2017年第2期60卷 704-721页

作者：黄金强李振春中国石油大学(华东)地球科学与技术学院地球物理系青岛266580

近年来,面向实际应用的ti介质准P波正演模拟与逆时偏移成像技术受到空前的关注.基于常规耦合型传播方程的正演模拟方法不仅存在伪横波及频散假象干扰,而且还遭受模型参数限制(η>0)和不稳定影响;而纯qP波方程的推导繁琐,且由于方程中包... 详细信息

近年来,面向实际应用的ti介质准P波正演模拟与逆时偏移成像技术受到空前的关注.基于常规耦合型传播方程的正演模拟方法不仅存在伪横波及频散假象干扰,而且还遭受模型参数限制(η>0)和不稳定影响;而纯qP波方程的推导繁琐,且由于方程中包含拟微分算子造成求解难度大且精度有限.为此,本文首先构建了一种适用于任意ti介质的纯qP波传播算子,然后借助Low-rank分解求取该算子中的空间-波数域矩阵,同时引入Cerjan衰减边界条件来压制边界反射干扰,最终实现了一种间接的纯qP波波场外推方案,并将其成功应用于复杂ti介质正演模拟与逆时偏移成像中.通过开展数值模拟,并与其他方法对比表明:①该方法既避免了纯qP波方程的繁琐推导,又克服了耦合型方程对模型参数的限制;②还彻底消除了残余伪横波噪音及数值频散;③且能适应较大时间或空间步长及高频震源,是一种相对准确且稳定的各向异性纵波正演与成像策略.

关键词：正演模拟逆时偏移 ti介质纯qP波 Low-rank分解

任意空间取向ti介质qP和qSV波解耦的波动方程

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地球物理学报 2019年第11期62卷 4353-4366页

作者：张庆朝朱国维何登科秦良呼邦兵中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中交(天津)生态环保设计研究院有限公司天津300461

由于构造运动等作用,ti介质对称轴往往沿空间任意方向分布,具有任意空间取向对称轴的ti(Ati)介质更符合实际地质情况.Vti介质与Ati介质的相速度在形式上具有一致性,Vti介质中地震波的相角对应Ati介质对称轴与地震波传播方向的夹角.本文... 详细信息

由于构造运动等作用,ti介质对称轴往往沿空间任意方向分布,具有任意空间取向对称轴的ti(Ati)介质更符合实际地质情况.Vti介质与Ati介质的相速度在形式上具有一致性,Vti介质中地震波的相角对应Ati介质对称轴与地震波传播方向的夹角.本文基于Tsvankin的Vti介质精确相速度公式,利用ti介质对称轴和地震波传播方向上单位向量的数量积和向量积来计算Ati介质的精确相速度.根据弱各向异性假设,导出qP波和qSV波的近似相速度,分析了近似公式的误差,讨论总结了Ati介质qP波和qSV波的相速度特征.本文中的单位向量采用观测坐标系表示,通过相角关系,可以较为方便地由Ati介质近似相速度导出频散关系,然后借助傅里叶逆变换推导出时间-波数域qP波和qSV波解耦的波动方程.数值算例表明本文的波动方程是qP波和qSV波解耦的,波场计算结果稳定,未出现明显的数值频散,验证了本文方法的有效性.

关键词： ti介质 qP-qSV波波动方程相速度伪谱法

一种ti介质纯qP波正演方法及其在逆时偏移中的应用

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地球物理学报 2017年第11期60卷 4447-4467页

作者：杨鹏李振春谷丙洛中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580

基于Tsvankin提出的精确频散关系,利用近似展开的方法,推导出解耦合的Tti介质纯qP波近似方程,并将方程中的偏微分算子分解成一个laplace算子和一个标量算子,用于代表qP波的精确传播方向,构建时间域二阶纯qP波方程.此推导过程无需设置横... 详细信息

基于Tsvankin提出的精确频散关系,利用近似展开的方法,推导出解耦合的Tti介质纯qP波近似方程,并将方程中的偏微分算子分解成一个laplace算子和一个标量算子,用于代表qP波的精确传播方向,构建时间域二阶纯qP波方程.此推导过程无需设置横波速度为零,能够更加精确地描述qP波的运动学特征.这个方程相比于求解波数域二阶解耦qP波方程,计算效率高,存储需求小;相比于基于Alkhalifah频散关系推导的时间域二阶纯qP波方程,假象干扰压制好,数值误差小,更具一般性.但此方法求解波矢量时采用波场梯度一阶渐近近似,会造成垂直于对称轴方向的波场振幅不准确.为了较正振幅,将椭圆分解方法应用于此方程中,构建纯qP波椭圆分解方程,使得振幅更加均衡,并与Xu等提出的方程比较分析,应用本文构建的纯qP波椭圆分解方程得到的波场振幅值更加准确.本文首先选取了均匀ti介质模型进行了qP波正演模拟,并抽取波场单道波形进行振幅分析,验证了本文构建的纯qP波方程和纯qP波椭圆分解方程的正确性及有效性;然后选取BP Tti模型进行了qP波正演模拟,将其qP波正演结果和均匀ti介质模型振幅分析结果相结合,突出了本文构建的纯qP波椭圆分解方程的优势及适应性;最后选取逆冲模型和BPTti模型,应用本文构建的纯qP波椭圆分解方程对其进行逆时偏移成像,验证了本文构建的纯qP波椭圆分解方程在逆时偏移中的可行性和适用性.

关键词： ti介质纯qP波频散关系椭圆分解逆时偏移

ti介质中qP波方程逆时偏移技术的研究现状与展望

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石油物探 2021年第1期60卷 34-45,69页

作者：何兵寿武雪峤高琨鹏中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071

理论上说,ti介质逆时偏移技术更有利于解决各向异性介质的地震波成像问题,工业实践也证明了此项技术在解决复杂地层地震波成像问题方面的巨大潜力。总结了ti介质中qP波逆时偏移技术的研究现状,重点分析了qP波方程的建立、qP波方程的延... 详细信息

理论上说,ti介质逆时偏移技术更有利于解决各向异性介质的地震波成像问题,工业实践也证明了此项技术在解决复杂地层地震波成像问题方面的巨大潜力。总结了ti介质中qP波逆时偏移技术的研究现状,重点分析了qP波方程的建立、qP波方程的延拓算法和qP波成像方法这3个逆时偏移关键技术的实现思路和存在的主要问题,并在此基础上探讨了今后该领域的研究重点。分析认为,现有技术主要存在以下问题:①已有的ti介质qP波方程具有较高的运动学精度,但对方程的动力学精度缺乏深入研究;②qP波方程炮点波场重构中的随机边界技术存在不稳定隐患,业界在提升稳定性方面缺乏有效的解决方案;③二阶或高阶qP波方程难以准确求取qP波的坡印廷矢量,且现有的坡印廷矢量技术无法解决多组波场问题;④子波拉伸校正缺乏针对性技术等。因此,今后ti介质中qP波方程逆时偏移领域的研究重点应该包括qP波方程的动力学精度分析多参数随机边界设置技术和qP波传播方向的准确求取等方面。

关键词：各向异性 ti介质 qP波方程逆时偏移成像条件波场重构坡印廷矢量子波拉伸校正

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起伏层状ti介质中多次波射线追踪

石油地球物理勘探 2013年第6期48卷 924-931,1016+850页

作者：李晓玲白超英胡光义长安大学地质工程与测绘学院地球物理系陕西西安710054 国家知识产权专利局专利审查协作河南中心河南郑州450000 长安大学计算地球物理研究所陕西西安710054 中海油研究总院北京100027

现有的ti介质中的射线追踪算法很少涉及多次波的追踪计算,加之大多数算法又是建立在规则网格(或单元)模型划分的基础上,不利于追踪不规则界面下的多次波射线路径和相应走时。本文在模型参数化时引入不规则网格(或单元)划分,在主节点上... 详细信息

现有的ti介质中的射线追踪算法很少涉及多次波的追踪计算,加之大多数算法又是建立在规则网格(或单元)模型划分的基础上,不利于追踪不规则界面下的多次波射线路径和相应走时。本文在模型参数化时引入不规则网格(或单元)划分,在主节点上对ti介质的6个参数(五个弹性参数,外加介质对称轴倾角)进行采样,计算得到三种类型(qP,qSV,qSH)波的群速度,通过单元主节点的群速度值线性插值得到次级节点上的群速度值。然后采用网格(或单元)波前扩展的方法进行分区波前扫描(射线追踪),实现了起伏层状ti介质中多次(透射、反射、及转换)波的追踪计算。均匀各向异性介质中的计算结果表明,数值解与解析解吻合,验证了算法的有效性;模型数值模拟结果表明,该算法可以有效地模拟起伏地表和速度间断面,具有较高的计算精度和较快的CPU运行时间,能够适用于任意倾角的ti介质中的多次波射线追踪。

关键词： ti介质最短路径算法多次波射线追踪不规则网格分区多步计算技术

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三维ti介质中多波走时层析成像

石油地球物理勘探 2018年第1期53卷 63-72页

作者：黄国娇孙江兵白超英钱卫河海大学地球科学与工程学院地质科学与工程系江苏南京211100 江苏省地质资料馆江苏南京210018 长安大学地质工程与测绘学院地球物理系陕西西安710054

传统的各向异性层析成像是在弱各向异性假设下,主要利用走时信息进行线性反演,忽略了介质横向变化,反演结果可信度不高。为此,研究了三维ti介质中多波走时层析成像技术。将各向同性介质中的分区多步不规则最短路径算法推广至三维ti介质... 详细信息

传统的各向异性层析成像是在弱各向异性假设下,主要利用走时信息进行线性反演,忽略了介质横向变化,反演结果可信度不高。为此,研究了三维ti介质中多波走时层析成像技术。将各向同性介质中的分区多步不规则最短路径算法推广至三维ti介质中,实现多次透射、反射以及转换波的追踪计算,采用各向同性地震多震相走时层析成像技术,结合有关群速度、相速度偏导数计算,通过联合多波走时同时反演5个各向异性弹性参数。无论是射线路径和走时的追踪计算,还是反演方程的建立,或是雅克比矩阵的计算,该方法都未假设介质为弱各向异性,并且每次迭代都重新追踪射线路径和走时,并计算雅克比矩阵元素。因此,适用于ti介质多波走时层析成像。数值模拟结果表明,多波走时资料的联合反演可有效提高成像的空间分辨率。

关键词： ti介质多波走时弹性参数反演走时层析成像

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ti介质地震波场数值模拟边界条件处理

西安石油大学学报（自然科学版） 2006年第4期21卷 20-23页

作者：李景叶陈小宏中国石油大学石油天然气成藏机理教育部重点实验室中国石油大学CNPC物探重点实验室北京102249

地震波场数值模拟研究中,边界条件处理非常重要,它直接影响模拟地震数据的精度.针对ti(Transversely Isotropic)介质一阶速度—应力弹性波动方程组,利用时间域分裂法给出了PML(Perfectly matched layer,完全匹配层)吸收边界条件,其基本... 详细信息

地震波场数值模拟研究中,边界条件处理非常重要,它直接影响模拟地震数据的精度.针对ti(Transversely Isotropic)介质一阶速度—应力弹性波动方程组,利用时间域分裂法给出了PML(Perfectly matched layer,完全匹配层)吸收边界条件,其基本思想是在所研究的区域外引入吸收层,地震波从有效计算区域传播到吸收层时不发生任何反射,且在吸收层内按传播距离呈指数衰减,不发生反射.利用交错网格高阶差分技术对PML吸收边界条件求解,对比不同边界条件数值模拟结果表明,PML吸收边界条件较应用广泛的Clayton吸收边界有更好的吸收效果,能更好地满足地震数值模拟的需要.

关键词：完全匹配层吸收边界条件 ti介质地震波动场数值模拟一阶波动方程