三维多分量资料处理关键技术进展

与纵波地震资料相比,由于多分量资料的矢量特征、各向异性和转换波传播路径非对称性,因此需要一套特殊的资料处理技术,解决多波地震资料处理中的难题,同时发挥矢量波场的优势,从而改善三分量地震资料处理的质量.利用多分量的矢量特征、偏振特征以及面波特征,压制随机和相干噪声,进行纵波和横波的波场合成与分离.针对转换波非对称传播路径问题,提出转换波共反射面元计算、建立近地表浅层横波速度模型的解决方案,从而解决转换波共反射面元和转换波静校正问题.各向异性对转换波的影响比纵波更加明显,因此如何从多波资料中反演各向异性参数,消除各向异性参数对成像质量的影响至关重要.在这个处理环节中,建立了4参数各向异性反演方法,实现转换波各向异性动校正和各向异性叠前时间偏移处理.同时在国内最早提出和实现了转换波弯曲射线各向异性叠前时间偏移技术,改善偏移能量的聚焦性,降低成像剖面低频化现象.     

一种PS波与PP波反射时间匹配方法

 多波多分量地震资料解释中, 反射纵波与转换横波反射时间关系是影响地震储层预测的关键因素之一。该文在前人研究工作基础上,提出了利用转换波叠前道集进行纵横波速度比提取及纵波与转换横波反射时间匹配处理方法。模型资料计算结果表明,文中所述方法可以直接由转换波道集计算得到横波速度、纵横波速度比等参数,应用这些参数可实现纵波与转换波反射时间匹配处理。该方法具有一定的计算精度,特别适合于水平层状地层多波多分量资料处理。     

极化滤波在海底多分量地震数据波场分离中的应用

探讨了极化滤波法在海底多分量地震数据中纵横波波场分离的应用.通过振幅随偏移距变化的P波和PS波地震记录的合成原理构建地质模型数据,利用地质模型数据和实际海底多分量数据对该法进行应用,并绘制矢量端点图说明分离效果.结果显示,以上数据中垂直Z分量的转换波和径向R分量的纵波基本消失.对于海底多分量数据,极化滤波法能够将纵横波...     

三维双相各向异性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟

基于Biot理论,给出了三维双相各向异性介质应力-速度弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法,并对三维双相各向异性(TIH)介质中弹性波场进行了模拟.结果表明,弹性波在三维双相各向异性介质中传播时存在快纵波qP1、快横波qS1、慢横波qS2和慢纵波qP2,并清楚地观测到了横波分裂、横波分裂盲点、波面三分叉等特殊现象.快纵波在固相和流相中的相位相同;而慢纵波在固相和流相中的相位相反,即慢纵波在流相中振幅大,而在固相中的振幅较小.另外,三维双相各向异性介质中弹性波场的快纵波和快横波的耦合关系、波的类型、能量分布和相位等都是在三维空间中变化的.     

碳纳米管中晶格波的研究

文章采用量子效应修正的库仑屏蔽势,研究了一维无限长(单壁或多壁)碳纳米管中的晶格波,给出了它们的色散关系。结果发现纵波具有声学波性质,横波具有高频光学波性质,并且其色散关系受外界约束的影响较大,当约束不太强时,纵波与横波是耦合的,当约束较强时,纵波与横波之间会出现能隙,能隙的大小与约束强度成正比。文中分析了系统稳定性,研究表明在特定的屏蔽参数区间系统会出现不稳定性,进而发生相变而融化,而在系统稳定的屏蔽参数区间,晶格波的色散关系依赖于屏蔽参数的大小。     

三维双相各向异性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟

基于Biot理论，给出了三维双相各向异性介质应力一速度弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法，并对三维双相各向异性（TIH）介质中弹性波场进行了模拟。结果表明，弹性波在三维双相各向异性介质中传播时存在快纵波qP1、快横波qS1、慢横波qS2和慢纵波qP2，并清楚地观测到。T横波分裂、横波分裂盲点、波面三分叉等特殊现象。快纵波在固相和流相中的相位相同；而慢纵波在固相和流相中的相位相反，即慢纵波在流相中振幅大，而在固相中的振幅较小。另外，三维双相各向异性介质中弹性波场的快纵波和快横波的耦合关系、波的类型、能量分布和相位等都是在三维空间中变化的。     

波数域等价波动方程三维弹性波波场分离

将基于传统弹性波波动方程正演模拟或者反向外推得到的波场作为纵横波耦合的混合波场,利用亥姆霍兹分解方法对混合波场进行分离,可得到纯纵波波场和纯横波波场,但是用这种方法分离后的波场和原波场相比产生了振幅畸变。为了消除这一现象,笔者从亥姆霍兹分解方程入手,利用纵波波场旋度为零、横波波场散度为零的特性,在波数域将传统波动方程分解为无旋部分和无散部分,得到波动方程的一种等价表示。数值实例表明,该方法既能获得混合波场、纯纵波波场和纯横波波场,又能使分离前后的波场振幅无畸变。     

一种单面评估表面细小凹坑的波型转换新方法

提出了一种根据波型转换原理单面评估表面半球形细小凹坑（０．９５～２．５ｍｍ）直径的新方法,用自制的电磁超声换能器测定了纵波（Ｐ波）正入射至多种不同直径的凹坑上后转型横波（ＳＶ波）的标准散射指向图,提出了以４５°和６０°散射方向ＳＶ波的振幅比作为凹坑直径评估的依据,凹坑评估测量值与实际值符合较好．     

一种单面评估表面细小凹坑的波型转换新方法

提出一种根据小型转换原理单面评估表面半球形细小凹坑直径的新方法，用自制的电磁超声换能器测定了纵波（Ｐ波）正入射至多种不同直径的凹坑上后转型横波（ＳＶ波）的标准散射指向图，提出了以４５°和６０°散射方向ＳＶ波的振幅比作为凹坑直径评估的依据，凹坑评估测量值与实际值符合较好。     

模型桩多波检测的对比研究

文章给出了瞬态激振力下完整桩与浅部缺陷桩的纵波、扭转波及横波实测的桩顶速度响应与数值模拟结果;分析多波检测曲线的特征,结果表明扭转波和纵波桩底反射波相位特征一致,但横波桩底反射波会同时出现同相位和反相位;根据纵波、扭转波及横波在桩土系统传播的定解问题,利用有限差分方法分别求解了3种波的桩顶速度响应,计算结果表明扭转波对浅部缺陷反射更为敏感,但是横波测试的横向尺寸效应受激振力作用时间和桩径比(桩长与桩身直径的比值)的影响要比纵波和扭转波明显。     

基于动校正前CRP道集的多波联合AVO反演新方法

叠前AVO反演可以得到地层的弹性信息,继而进行地层岩性和流体类型识别。与速度信息相比,弹性模量信息更有利于储层描述。因此,本文采用叠前AVO反演方法直接反演得到纵波模量反射系数、横波模量反射系数和密度反射系数,联合纵波(PP)资料和转换横波(PS)资料进行AVO反演提高反演结果的精度和稳定性。常规AVO反演方法所采用的数据都是动校正后的CRP道集,动校正处理引入的动校正拉伸效应会影响反演效果,降低反演精度,尤其是密度的反演结果会受到较大影响。本文采用动校正前的CRP道集进行联合AVO反演,在反演过程中引入贝叶斯理论,从而提高反演的稳定性和精度。理论模型试算结果表明,本文提出的反演方法具有更好的稳定性、更高的精度以及更强的抗噪能力。     

PP波和PS波联合反演研究进展

 随多波多分量地震勘探的发展,PP波和PS波联合反演方法研究在近年取得了一定进展。PS波是S波的一种,无法在流体中传播,因此对岩石组构的内部构造更为敏感。联合使用PP波和PS波数据,可以提高从多波地震数据中推导弹性阻抗和岩石性质参数的能力,减少地震反演中的不确定性。本文综述近年PP波和PS波联合反演方法的发展。简述了PP波和PS波联合反演的基本理论,所有的联合反演方法都是基于PP波和PS波反射系数的Aki-Richards近似公式。其次,常用联合反演方法的算法及其反演结果参数。因为使用了相互独立的PP波和PS波数据,联合反演方法的算法比单独的PP波反演更为稳定。展望了PP波和PS波联合反演方法的发展趋势。     

非均匀介质地震波传播交错网格高阶有限差分法模拟

采用常规的二阶声波方程有限差分方法对于非均匀介质进行了数值模拟时 ,其数值模拟精度较低。而采用一阶双曲型标量波动方程 ,则无须对介质的弹性常数进行空间求导。根据Taylor级数展开式 ,推导出了交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度展开式和相应差分系数计算式以及一阶双曲型标量波动方程交错网格任意偶数阶精度差分格式 ,并给出了该差分算法的稳定性条件。用该差分算法对均匀介质模型、非均匀介质模型和Marmousi模型进行了数值模拟试验 ,并与伪谱法进行了对比。结果表明 ,一阶双曲型标量波动方程交错网格高阶差分法的模拟精度与伪谱法的精度非常接近 ,计算效率高 ,且适合于模拟非均匀介质、复杂构造和复杂地质体的地震波场     

基于源波场照明的逆时偏移振幅补偿方法研究

逆时偏移作为一种先进的地震成像方法,能够适应横向变速和高陡倾角等复杂地质构造成像。但在对逆掩断层等复杂地质构造进行逆时偏移成像时,由于断层对地震波场的屏蔽效应,导致其下盘地质构造成像振幅很弱。一般采用单炮源波场照明除互相关成像来对深层构造弱振幅成像进行补偿,这种单炮源波场照明补偿方法虽然简单,但在地质构造特别复杂时会导致波场照明空间变化剧烈,从而影响成像振幅的补偿效果,加重了背景假像和噪音。为了克服这一问题,本文提出均炮源波场照明补偿方法,即用均炮源波场照明除互相关成像来进行弱振幅补偿,均炮源波场照明是指利用某一炮附近邻域内所有单炮源波场照明的均值来代替该炮源波场照明。对于复杂构造,由于均炮源波场照明空间变化较平缓,在进行逆时偏移成像振幅补偿时,背景假像和噪音也能得到很好地压制。根据实际地质构造设计了一个逆掩断层理论模型来验证均炮源波场照明振幅补偿的效果,并和单炮源波场照明振幅补偿进行了对比。     

赝库仑势加新环形势的Dirac方程的精确解

在标量势和矢量势相等的条件下,利用Nikiforov-Uvarov方法给出了赝库仑势加新环型势Dirac方程的束缚态解和能谱方程.结果表明,径向波函数可用合流超几何函数表示,其角向波函数可用广义连带Legendre多项式表示.     

史瓦西-德希特空间中的有质量标量场辐射

采用数值方法研究了史瓦西德希特时空中有质量标量场方程的解.为了将场方程转化成可解的形式,引入多项式函数来拟合乌龟坐标,并讨论了宇宙视界和事件视界相距很近的情况下标量场的辐射.结果表明在乌龟坐标下,波函数类似于简谐波,而在径向坐标下,波在视界附近堆积在一起,有效势峰值处波长最大.标量场的反射系数随质量的增加而增大.     

离散复镜像法求取层状介质的格林函数

对分层地层进行井间电磁成像时，需要求取分层介质中的格林函数。利用频率域中电磁场的边界条件，求出频率域分层介质的格林函数，再利用傅里叶逆变换，将格林函数变换到空间域，得到以Sommerfeld积分形式表达的解。为了避免积分中的奇异性，利用离散复镜像法将积分核用复镜像的指数求和式表示，引入广义函数荣方法，可以在不提取积分核中表面波项的条件下，采用数值方法提取准静态项，给出复镜像点的数目、位置和强度，使得该方法在多层介质情况下对格林函数的计算更为有效。对一个7层介质中的垂直磁偶极子的矢量势和标量势进行了计算，离散复镜像法与Sommerfeld精确积分的结果吻合较好，说明离散复镜像法是比较准确的。     

反质子与原子核弹性散射的相对论性描述

用含有相对论性罗仑兹不变性的光学势研究反质子与原子核弹性散射.用严格的分波方法求解含有标量势和矢量势的 Dirac 方程.计算了反质子能量为179.8Mev 与 ~(40)Ca和~(12)C,以及能量为46.8Mev 与~(12)C 核的微分截面(dσ)/(dΩ),分析本领 A_y(θ)和自旋转动函数Q(θ).微分截面与实验比较符合很好.同时也预言了分析本领 A_y(θ)和自旋转动函数 Q(θ).     

分布式光纤声波地震波勘探技术

随着常规和易采油气资源日渐减少,勘探开发复杂地质油气资源,对降低我国油气对外依存度,保障国家能源安全发挥着越来越重要的作用。复杂地质油气藏具有储层更薄、更深,非均质性更强等特性,现有地震波检测技术难以实现有效勘探。设计了一种用于油气地震波勘探开发的分布式光纤声波监测系统,使用光缆作为传感器来检测声音信号,采用基于背向瑞利散射的相位调制解调技术,实现了10 m的空间分辨率、-145.35 dB的声压灵敏度的测试,并进行了地震弹炮实地勘探,完成了地震波信号采集处理,获得了清晰的地层反演信息。