三维地震波走时场正演数值模拟及反演技术处理研究
发布时间：2021-03-02 19:26
在实际地质地震勘探中,地震波正演数值模拟是地震成像的第一步,也是成像基础和关键步骤,反演层析成像效果的优劣与正演模拟算法效果的好坏有很大关系。地震波正演数值模拟是用数学的方式记录下地震波在地下介质模型中传播的过程,也可以把地下构造在每一个时刻震动的情形记录下来,能够直观、形象地了解地震波在地球内部传播的过程,并把这些信息用于反演过程,从而构造地下介质。本文主要从初至波射线追踪、多次波射线追踪以及反演成像技术处理三个方面进行展开。在第一部分三维初至波射线追踪算法中,本文研究了旅行时线性插值射线追踪正演方法（the Linear Traveltime Interpolation method简称LTI）中存在的问题,并对其提出了解决的办法。文中提出基于网格剖分的逐次网格剖分方法,将其与最短路径法（the Shortest Path ray tracing method简称SPM）、有限差分法（theFinite-Difference method简称FD）做了模拟实验比较,验证了这种改进算法的优势；同时介绍了3种计算旅行时场的遍历方法,分析了这三种方式的优缺点;在向后处理射线追踪过程中,根...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
模型的离散化
来改善这个问题。为了减少计算时间同时保证计算精度，采用对网格界面逐次网格剖分技术，如图2.7所示。改进后的算法，是在找到具有最小旅行时的入射点之后，然后在这个点附近继续添加一个和剖分后的小网格大小同样的矩形点阵，在这些矩形点阵上继续做插值计算，如果遇到更小旅行时的旅行时点，则更新入射点[84]。在这里需要指出的是模型中网格节点的个数并没有增加，只是在单个网格单元内计算时选取了不同的剖分点计算。接下来比较在同样的剖分精度下的计算效率，如果采用网格剖分方式则需要计算(2? + 1)2次插值点的旅行时，而如果采用逐次网格剖分的方式在相同的精度下只用计算(> + 1)2x2次。在应用时根据实际地震勘探工程的需要来选择剖分的精度。逐次网格界面剖分技术的优势在于在保证三维模型中射线和最小旅行时的精度的前提下，使得汁算时间大大降低，从而保证了三维射线追踪的计算效率。At ^——？ ？ TD. ?? 0" o- o .9 ? 0 ? 0 ? 0 ? o ? oEi-o.o...i .,. ￠-0 "0 '" ? o .. 6 ? o ? 6 '0 ? o . *…■…?…?…“。剖分点? ： ： ： r 。逐次剖分点B* ? ? * iC图2. 7逐次网格剖分示意图2.3.4三维向前处理走时场计算射线追踪正演模拟分为两个步骤计算：第一步
3)计算完炮点所在列网格节点旅行时后，接着向右计算X正方向上列网格单元旅行时，如图2.8 (C)这时只考虑来自X负方向上入射的射线。从地表幵始从上往下计算，注意此时计算的旅行时都是从网格左侧入射的，计算完这个方向入射射线的旅行时后找出具有最小旅行时的网格节点，将该节点作为次级震源按照步骤2)的方式分别向上向下计算来自水平界面的入射射线旅行时。此时，选取之前由左侧入射射线旅行时和水平入射射线旅行时中较小的值作为网格节点的旅行时。这个步骤按照费马原理，更新网格节点旅行时。4)按照步骤3)计算完X正方向最右侧列网格节点旅行时。5)参照步骤（3) (4)计算炮点所在网格左侧列网格节点旅行时。炮点所在Y平面内所有网格节点的旅行时计算完后如图2.8 (f)所示。6)然后计算Y方向上网格节点的旅行时，图2.8 (g)计算的是炮点所在列前面一列网格节点旅行时，图2.8 (h)计算的是来自Y方向的入射射线，图2.8 (i)计算的是来自水平界面上的入射射线
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维层状介质中基于走时梯度的多次波射线追踪[J]. 张婷婷,张东,邱达. 石油地球物理勘探. 2014(06)
[2]三维旅行时场B样条插值射线追踪方法[J]. 张东,张婷婷,乔友锋,杨艳,胡英,秦前清. 石油地球物理勘探. 2013(04)
[3]网格逐次剖分算法在三维地震射线追踪中的应用[J]. 赵群峰,张东,王敬,张小磊. 石油物探. 2012(05)
[4]基于波前扩展的线性走时插值射线追踪算法[J]. 张东,童海杰,杨艳,秦前清,徐凌. 武汉大学学报(理学版). 2010(06)
[5]初至波走时层析成像对初始模型的依赖性[J]. 刘玉柱,丁孔芸,董良国. 石油地球物理勘探. 2010(04)
[6]基于改进的双线性旅行时插值的三维射线追踪[J]. 梅胜全,邓飞,钟本善,周熙襄. 物探化探计算技术. 2010(02)
[7]一种快速建立层析反演初始模型的方法[J]. 李宇,杨德义,闫培. 煤田地质与勘探. 2009(06)
[8]最短路径算法下二维层状介质中多次波追踪[J]. 唐小平,白超英. 地球物理学进展. 2009(06)
[9]最短路径算法下三维层状介质中多次波追踪[J]. 唐小平,白超英. 地球物理学报. 2009(10)
[10]基于LTI和网格界面剖分的三维地震射线追踪算法[J]. 张东,傅相如,杨艳,秦前清,徐凌. 地球物理学报. 2009(09)
硕士论文
[1]反射波层析成像的数值模拟及在西安地裂缝中的应用研究[D]. 燕利芳.长安大学 2011
本文编号：3059815
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
模型的离散化
来改善这个问题。为了减少计算时间同时保证计算精度，采用对网格界面逐次网格剖分技术，如图2.7所示。改进后的算法，是在找到具有最小旅行时的入射点之后，然后在这个点附近继续添加一个和剖分后的小网格大小同样的矩形点阵，在这些矩形点阵上继续做插值计算，如果遇到更小旅行时的旅行时点，则更新入射点[84]。在这里需要指出的是模型中网格节点的个数并没有增加，只是在单个网格单元内计算时选取了不同的剖分点计算。接下来比较在同样的剖分精度下的计算效率，如果采用网格剖分方式则需要计算(2? + 1)2次插值点的旅行时，而如果采用逐次网格剖分的方式在相同的精度下只用计算(> + 1)2x2次。在应用时根据实际地震勘探工程的需要来选择剖分的精度。逐次网格界面剖分技术的优势在于在保证三维模型中射线和最小旅行时的精度的前提下，使得汁算时间大大降低，从而保证了三维射线追踪的计算效率。At ^——？ ？ TD. ?? 0" o- o .9 ? 0 ? 0 ? 0 ? o ? oEi-o.o...i .,. ￠-0 "0 '" ? o .. 6 ? o ? 6 '0 ? o . *…■…?…?…“。剖分点? ： ： ： r 。逐次剖分点B* ? ? * iC图2. 7逐次网格剖分示意图2.3.4三维向前处理走时场计算射线追踪正演模拟分为两个步骤计算：第一步
3)计算完炮点所在列网格节点旅行时后，接着向右计算X正方向上列网格单元旅行时，如图2.8 (C)这时只考虑来自X负方向上入射的射线。从地表幵始从上往下计算，注意此时计算的旅行时都是从网格左侧入射的，计算完这个方向入射射线的旅行时后找出具有最小旅行时的网格节点，将该节点作为次级震源按照步骤2)的方式分别向上向下计算来自水平界面的入射射线旅行时。此时，选取之前由左侧入射射线旅行时和水平入射射线旅行时中较小的值作为网格节点的旅行时。这个步骤按照费马原理，更新网格节点旅行时。4)按照步骤3)计算完X正方向最右侧列网格节点旅行时。5)参照步骤（3) (4)计算炮点所在网格左侧列网格节点旅行时。炮点所在Y平面内所有网格节点的旅行时计算完后如图2.8 (f)所示。6)然后计算Y方向上网格节点的旅行时，图2.8 (g)计算的是炮点所在列前面一列网格节点旅行时，图2.8 (h)计算的是来自Y方向的入射射线，图2.8 (i)计算的是来自水平界面上的入射射线
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维层状介质中基于走时梯度的多次波射线追踪[J]. 张婷婷,张东,邱达. 石油地球物理勘探. 2014(06)
[2]三维旅行时场B样条插值射线追踪方法[J]. 张东,张婷婷,乔友锋,杨艳,胡英,秦前清. 石油地球物理勘探. 2013(04)
[3]网格逐次剖分算法在三维地震射线追踪中的应用[J]. 赵群峰,张东,王敬,张小磊. 石油物探. 2012(05)
[4]基于波前扩展的线性走时插值射线追踪算法[J]. 张东,童海杰,杨艳,秦前清,徐凌. 武汉大学学报(理学版). 2010(06)
[5]初至波走时层析成像对初始模型的依赖性[J]. 刘玉柱,丁孔芸,董良国. 石油地球物理勘探. 2010(04)
[6]基于改进的双线性旅行时插值的三维射线追踪[J]. 梅胜全,邓飞,钟本善,周熙襄. 物探化探计算技术. 2010(02)
[7]一种快速建立层析反演初始模型的方法[J]. 李宇,杨德义,闫培. 煤田地质与勘探. 2009(06)
[8]最短路径算法下二维层状介质中多次波追踪[J]. 唐小平,白超英. 地球物理学进展. 2009(06)
[9]最短路径算法下三维层状介质中多次波追踪[J]. 唐小平,白超英. 地球物理学报. 2009(10)
[10]基于LTI和网格界面剖分的三维地震射线追踪算法[J]. 张东,傅相如,杨艳,秦前清,徐凌. 地球物理学报. 2009(09)
硕士论文
[1]反射波层析成像的数值模拟及在西安地裂缝中的应用研究[D]. 燕利芳.长安大学 2011
本文编号：3059815
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