基于M-PML边界的Lebedev网格起伏地表正演模拟方法及稳定性分析

贴体网格作为一种"边界拟合网格",能改善传统有限差分处理起伏地表时由阶梯状网格存在所产生的虚假绕射。此外,完全匹配层(PML)技术被证明是一种能够有效消除虚假反射的重要边界条件,但采用自由地表模拟面波时,传统PML易产生不稳定现象。为实现起伏地表自由边界条件下稳定的地震波场模拟,发展一种基于弹性介质的全交错-Lebedev网格有限差分方法,并将边界条件扩展为多轴完全匹配层(M-PML)。在实现算法的基础上,通过模型试算验证新方法的正确性;并对比几种不同完全匹配层技术的稳定性差异,解释PML边界产生不稳定的机制。正演模拟结果表明,M-PML在处理起伏地表面波模拟中有更好的稳定性。     

烧结过程布料均匀性状态的在线识别方法

提出了定量评价烧结机宽度方向上布料均匀性状态的方法. 通过对烧结机废气温度的检测,利用烧结工艺及气体力学的基本原理,建立了描述该均匀性评价指数的数学模型,以解决现阶段仅凭人工定性判断的不足. 在此基础上,开发了在线监测软件. 实践证明,该模型能客观、定量地反映出烧结机宽度上各部位料层密实度的差别.     

基于L1范数正则化的三维多震源最小二乘逆时偏移

与常规偏移相比,最小二乘偏移在振幅保真性、提高分辨率、压制偏移噪音等方面具有较大优势。交错网格下基于一阶波动方程的最小二乘逆时偏移能够考虑介质密度的影响,且在压制数值频散方面有一定的优势,但该方法目前主要应用于二维介质中。为了拓展方法的适用范围,将该算法推广到三维情形下。同时,考虑到多震源方法会引入串扰噪声,在目标泛函中引入L1范数的稀疏正则化约束,并给出一种快速有效的解法。结果表明,相位编码算法可显著降低计算量,提高计算效率,但会引入高频的串扰噪音,而L1范数正则化由于加入稀疏约束,可有效地压制成像结果中的低频和高频噪音,显著提升成像分辨率,较大程度地改善成像质量,且线性Bergman解法降低反演结果对参数的依赖度,适用于实际资料的处理。     

一种基于拉格朗日乘子的空间域差分系数优化方法

针对最小二乘差分系数优化法在低波数段频散误差大的问题,在采用绝对误差二范数的同时,有效利用误差和约束频散误差,构造拉格朗日函数求解差分系数,提出一种基于拉格朗日乘子的空间域差分系数优化新方法。通过频散曲线分析、地震波场模拟结果对比分析最小二乘法和新方法。结果表明：相较最小二乘法,新方法在低阶、低波数时频散效果改进较为明显,随着阶数增加改善效果减弱,新方法相较传统方法在有效频带宽度方面表现更加优秀;对于均匀模型,新方法能够减小波场残差同时缩小残差覆盖范围,提高地震波场模拟精度,验证方法的有效性;对于复杂Marmousi模型,新方法在频散压制、模拟精度上均有一定程度提升,具有较好的适应性。     

时间域和频率域二阶同步压缩变换及其在储层识别中的应用

从时间域推导出时间域二阶同步压缩短时傅里叶变换和时间域二阶同步压缩小波变换,从频率域推导出频率域二阶同步压缩短时傅里叶变换和频率域二阶同步压缩小波变换,通过公式推导结果可以得到二阶同步压缩变换的统一形式,这一规律可以推广到其他二阶同步压缩线性时频变换中去。将二阶同步压缩小波变换应用到实际地震资料处理中。结果表明:该方法可以得到非常高的时频分辨率,能够有效识别储层及有利圈闭,所得结果与测井资料相吻合;相对于传统线性时频分析方法和一阶同步压缩变换方法,二阶同步压缩变换可以使能量更加聚焦到时频脊上,提高时频域分辨率。     

基于混叠数据多步长优化提高全波形反演的运算效率

计算效率在一定程度上制约了全波形反演(FWI)技术的工业化应用,其中,步长的计算是影响计算效率的重要因素。常用的抛物插值类方法求取步长需要两次或多次正演计算,效率较低。在步长计算过程中引入混叠数据反演思想,采用多震源同时正演并直接基于混叠数据计算一次步长,较大幅度地减少计算步长的运行时间。此外,基于多节点并行同时计算多个试探步长,进一步提高计算效率和计算精度。将本文方法应用于典型中原模型和国际标准Marmousi模型试算,实验结果表明:本文方法与常规方法在反演精度上基本一致,但大幅度提高了运行效率,其中中原模型的运算效率提高43.75%,Marmousi模型的运行效率提高44.32%。     

基于矢量波场分离弹性波逆时偏移成像

在传统的弹性波逆时偏移中,通过Helmholtz分解获取的横波的极性随入射方向改变,导致转换波的成像值也随入射方向发生极性变化(极性反转),多炮叠加后转换波成像同相轴将受到破坏。在传统波场分离基础上,对标量势(纵波)与矢量势(横波)分别进行梯度和旋度处理,得到矢量纵波与矢量横波。针对矢量纵横波波场,引入内积成像条件进行偏移成像,通过这种成像方法无需对转换波成像进行极性校正。波场分析结果表明,该方法既适用于同类波高精度成像,也适用于转换波成像。模型实验结果表明了本文方法的正确性和适应性。