简介：传统上，有限差分的差分系数一般可以通过泰勒级数展开法或优化方法来极小化频散误差得到。基于泰勒级数展开的差分法在有限的波数范围内精度较高，但在这个范围之外会产生较强的数值频散；基于最小二乘的优化有限差分法能在更大的波数范围内达到较高的精度，并可以在较小的计算需求内获得全局最优解。本文将基于最小二乘的优化有限差分法从二维正演模拟推广到三维，形成了计算效率高、高精度范围宽、适合并行计算的三维声波优化有限差分方法。频散分析及正演模拟表明本文发展的有限差分方法可以很好地压制数值频散。最后，将本文发展的有限差分方法应用到三维逆时偏移的震源波场延拓和检波点波场延拓中，并结合有效边界存储策略与checkpointing技术在GPU集群上实现三维逆时偏移以提高计算效率、减少存储量。三维逆时偏移试算结果表明本文三维优化有限差分方法与传统的有限差分法相比可以获得更高精度的偏移成像结果。

简介：本文是三分量地震在陆相薄互层地震勘探中应用成功的首例。大庆长垣喇嘛甸油田处于高含水开发后期,储层预测的主要难题是密井网条件下厚度2m以上砂体的边界识别问题,常规单一纵波地震解释存在多解性,引入横波信息可增加地震解释的可靠性。本文根据纵、横波对气藏的响应特征,利用纵、横波联合振幅属性、分频属性对气藏进行了分析,能够很好地反应气藏的边界,体现了横波受流体影响较小的优势。通过测井曲线岩石物理定量的分析了该地区主要是密度、λρ和μρ三种物性参数能够很好地反映储层岩性变化。在以地震数据分频为核心的高精度地震参考标准层解释基础上利用纵、横波联合反演得出的纵、横波速度比、λρ、μρ等属性与测井解释的储层具有很好的一致性,多波属性λρ沿层切片描述了开发小层的砂体平面展布,与井砂岩图具有较高的一致性,刻画了井间砂体边界变化的细节,并指示了剩余油挖潜的有利区域。

简介：标量CSAMT只适合一维及测量方向与构造方向垂直的二维情况,对于复杂的三维地电结构,CSAMT需采用张量测量。本文试图采用矢量有限元法实现三维张量CSAMT的正演模拟。为了验证算法的正确性,本文在层状介质中计算了三维CSAMT远区的电场,磁场及阻抗张量,并且与层状介质中的理论解进行了比较,接着还模拟了均匀半空间中含有三维异常体的模型,并且分析了四个阻抗张量、视电阻率及阻抗相位的响应特征。得出如下结论：采用矢量有限元法来模拟三维张量CSAMT,其电磁场及阻抗张量的实虚部计算精度都比较高,并且该方法本身满足电场法向不连续,不用进行散度校正。

简介：标量CSAMT只适合一维及测量方向与构造方向垂直的二维情况,对于复杂的三维地电结构,CSAMT需采用张量测量。本文试图采用矢量有限元法实现三维张量CSAMT的正演模拟。为了验证算法的正确性,本文在层状介质中计算了三维CSAMT远区的电场,磁场及阻抗张量,并且与层状介质中的理论解进行了比较,接着还模拟了均匀半空间中含有三维异常体的模型,并且分析了四个阻抗张量、视电阻率及阻抗相位的响应特征。得出如下结论:采用矢量有限元法来模拟三维张量CSAMT,其电磁场及阻抗张量的实虚部计算精度都比较高,并且该方法本身满足电场法向不连续,不用进行散度校正。

简介：静冰压力是影响水工结构物安全运行的主要因素之一。现有静冰压力检测方法主要存在两个局限，一是实时性差，二是传统电阻应变式压力膜盒传感器因边壁效应影响测量结果的正确性。针对以上两个不足之处，作者基于反射式强度调制原理，研发了一种带杆伞状圆盘结构的压力膜盒静冰压力光纤传感器，实现了利用光纤传感技术检测静冰压力。我们用研制的新型光纤传感器在实验室完成了-30℃～5℃温度范围内冰生长过程中及5℃～-30℃温度范围内冰消融过程中静冰压力的测量试验。实验结果表明，与传统电阻应变式压力膜盒传感器相比，该传感器工作稳定、分辨率达0．02kPa、灵敏度达2．74×10-4／l（Pa，并可实现自动连续测量。

简介：静冰压力是影响水工结构物安全运行的主要因素之一。现有静冰压力检测方法主要存在两个局限,一是实时性差,二是传统电阻应变式压力膜盒传感器因边壁效应影响测量结果的正确性。针对以上两个不足之处,作者基于反射式强度调制原理,研发了一种带杆伞状圆盘结构的压力膜盒静冰压力光纤传感器,实现了利用光纤传感技术检测静冰压力。我们用研制的新型光纤传感器在实验室完成了-30℃~5℃温度范围内冰生长过程中及5℃~-30℃温度范围内冰消融过程中静冰压力的测量试验。实验结果表明,与传统电阻应变式压力膜盒传感器相比,该传感器工作稳定、分辨率达0.02kPa、灵敏度达2.74×10-4/kPa,并可实现自动连续测量。更多还原

简介：现阶段的叠前地震反演技术中用于描述反射系数与纵、横波速度和密度之间的关系几乎完全是Zoeppritz方程的近似式，由于这些近似公式在大角度和弹性参数变化剧烈时误差较大，这不仅降低了反演解的精度，而且增加了叠前反演的多解性。本文探索了直接利用Zoeppritz方程求解精确反射系数的理论方法，并基于广义线性反演理论详细推导了基于叠前大角度地震资料的纵、横波速度和密度三参数同步反演算法，同时在反演过程引入正则化约束阻尼因子和共轭梯度算法，有效降低了反演的不适定性和提高了反演收敛性。理论模型试算和实际工区应用表明，本文提出的反演方法能够有效利用大角度（一般入射角〉30°）的叠前地震数据，获得更精确的地震弹性参数反演结果，并且反演结果忠实于地震资料，与井吻合较好。

简介：在地震勘探数据采集中,随机噪声严重影响地震资料质量,给后期解释工作带来很大困难。如何在不损失剖面有效信息的前提下压制随机噪声,有效地提高地震资料的信噪比和保真度,是本文的研究目标。构造导向滤波技术的核心是构造方向表征的求取以及如何实现非平稳滤波,来达到提高地震数据信噪比和保真度的目的。本文首先通过分析函数二维导数与希尔伯特变换的频率响应关系,推导出了基于二维希尔伯特变换的非迭代地震同相轴倾角求取算子,进而达到了构造方向表征的求取;其次选取多项式拟合作为构造导向滤波中的非平稳滤波方法,扩展了非平稳多项式拟合的应用范围;最后沿构造倾角方向进行变振幅同相轴的非平稳多项式拟合,实现和构建了新的自适应构造导向滤波方法。理论模型和实际地震资料处理的结果表明,所提出的方法实现了既保护构造信息又有效地压制了随机噪声的目的。

简介：多分量地震数据中低频缺失是弹性波全波形反演中的一大难题，低频的缺失导致全波形反演无法有效恢复介质的长波长成分进而使反演陷入局部极值。为此，本文提出了反演介质纵横波速度长波长分量的弹性波包络反演方法。该方法利用包络算子具有的解调多分量数据中隐含的低频信息的能力，构造多分量地震数据的包络目标函数进行反演，用以恢复地下介质纵横波速度的长波长成分。一系列数值试验表明，即使在多分量地震数据中缺失低频信息、并且初始模型缺少先验信息的情况下，这种弹性波包络反演方法能够有效降低波形反演的非线性，可以为后续的常规弹性波全波形反演或者深度偏移提供足够精确的初始模型，且该方法对横波速度长波长分量的重建尤为有效。Marmousi-2模型的高精度纵横波速度的反演结果表明，利用该方法反演的纵横波速度作为常规弹性波全波形反演的初始模型，可以显著提高反演结果的精度。此外，本文对弹性波包络反演方法的适用性也进行了初步的研究与讨论。

简介：震源定位是微地震监测关键技术之一。本文提出用于微地震定位的弹性波和加权弹性波（WEW）干涉成像方法。该方法在保证定位精度的同时，还可避免震源假象。通过各向同性水平层介质状模型的数值试验，初步表明该方法可适应低信噪比微震信号、速度随机扰动、较稀疏的检波器分布等情况，并在速度模型存在一定的系统误差时也仍保持较高的定位精度。由于干涉成像方法不需要进行初至拾取，定位效率相对传统走时方法也得到了提高。采用二维断层模型试算Nnumericalresultsofusingatwo-dimensionalfaultmodel，表明方法还能实现多震源定位，且比逆时成像有更高的定位精度。

简介：在地震勘探数据采集中,随机噪声严重影响地震资料质量,给后期解释工作带来很大困难。如何在不损失剖面有效信息的前提下压制随机噪声,有效地提高地震资料的信噪比和保真度,是本文的研究目标。构造导向滤波技术的核心是构造方向表征的求取以及如何实现非平稳滤波,来达到提高地震数据信噪比和保真度的目的。本文首先通过分析函数二维导数与希尔伯特变换的频率响应关系,推导出了基于二维希尔伯特变换的非迭代地震同相轴倾角求取算子,进而达到了构造方向表征的求取;其次选取多项式拟合作为构造导向滤波中的非平稳滤波方法,扩展了非平稳多项式拟合的应用范围;最后沿构造倾角方向进行变振幅同相轴的非平稳多项式拟合,实现和构建了新的自适应构造导向滤波方法。理论模型和实际地震资料处理的结果表明,所提出的方法实现了既保护构造信息又有效地压制了随机噪声的目的。

简介：储层物性参数的改变伴随着弹性参数某种程度的改变，而这种改变并非简单的线性关系。加上观测信息的缺失、重叠、噪声破坏及模型理想化等原因，致使这种改变关系的获取具有较大的不确定性。针对传统统计岩石物理物性参数反演方法的不足，以利用弹性参数反演储层物性参数为目的，依据贝叶斯反演框架，我们建立了新的储层物性参数目标反演函数。首先，采用兼具确定性与随机性特点的统计岩石物理模型，考虑到不同弹性参数间的精度存在差异，引入权重系数，建立起储层物性参数与弹性参数间的加权统计关系。其次，基于这种加权统计关系，结合马尔科夫链蒙特卡洛随机模拟技术产生储层物性参数、弹性参数随机联合样本空间作为目标函数求解样本空间。最后，建立解的快速求解准则，求取最大后验概率密度对应的储层物性参数取值作为最终解。实际应用表明，该方法具有较高的反演效率，应用前景较好。

简介：本文以中观孔隙结构的White模型为基础，构建了部分饱和孔隙介质模型，利用Biot方程的建立思路和Johnson推导的体变模量，推导了部分饱和孔隙介质中的纵波方程，并以平面波为例，求取了方程的衰减系数，分析了地震勘探频带范围内地震波的衰减特性。结果表明：在部分饱和孔隙介质中，地震波在低频段也会发生明显的衰减和频散现象，频率越大，衰减越大；且第二纵波的衰减比第一纵波更为明显；这一结论弥补了Biot理论在描述地震勘探频带范围内波的衰减现象的不足。文中还研究了孔隙度、饱和度和模型内径尺寸对第纵波衰减特性的影响机理，主要表现在在地震勘探频带范围内，波的衰减随孔隙度的增大而增大，随含油气饱和度的增大而减小，当孔隙内径尺寸小于二分之一外径尺寸时，波的衰减随内径尺寸的增大而增大，当内径尺寸大于二分之一外径尺寸时，波的衰减随内径尺寸增大而减小。

简介：渗透率评价是储层评价中的一个复杂问题，传统测井方法难以对储层渗透率参数进行直接和有效的评估。储层渗透率对钻井过程中的泥浆滤液侵入有着较大的影响，因此本文提出一种利用泥浆侵入效应来评价储层渗透率的数学模型和方法。首先构造含泥饼的泥浆侵入数值模型，然后以达西渗流理论为基础导出泥浆侵人深度和储层渗透率的近似数学关系，以此可以利用侵入深度测量值来估算储层渗透率。对孔隙度、渗透率和含水饱和度三个主要储层参数的敏感性分析，发现该方法适用于受到泥浆侵入影响的低孔隙度、低渗透率的油层或油水同层。采用现场测井和取芯数据进行数值模拟计算，结果表明估算出来的渗透率曲线和预设的渗透率曲线吻合较好，证明该方法具有一定的可行性。

简介：相干属性是检测地下介质不连续性特征的主要参数之一，但倾斜地层会对相干属性产生干扰，故在计算相干属性时需要消除地层倾角的影响。传统的相干属性计算一般使用时域倾角扫描法来消除地层倾角的影响，但这种方法的精度受到采样间隔等因素的限制，并不能很好地消除地层倾角的影响。根据振幅谱具有不受地层倾角影响的特点，本文提出将预先定义的子数据体内的地震数据变换为振幅谱，再利用振幅谱构造协方差矩阵，协方差矩阵最大特征根与矩阵迹的比值作为子数据体中心点的相干值。利用振幅谱计算相干属性的方法能够较好地消除地层倾角的影响，而且可以使用不同频段的振幅谱计算相干体，具备多尺度相干体算法的特性。模型数据和实际地震数据的应用结果表明，振幅谱相干属性可以更好地消除地层倾角对相干属性的影响。

简介：储层的裂缝分析在油气勘探中已变得愈来愈重要。品质因子Q值是表征地下介质对地震波吸收衰减特性的一个重要参数，不仅能够反映介质内部的本质特征，同时也可用于裂缝识别。在储层地震属性和反演中，地震叠前资料比叠后资料包含更加丰富的储层信息，因此，利用叠前地震道集进行吸收衰减参数提取能够进一步提高衰减系数估算的准确性。本文提出了一种在改进S变换基础上利用叠前地震CMP道集资料提取品质因子Q的方法。改进的叠前Q提取方法，首先是利用时频分辨率可调的改进S变换对叠前CMP道集进行时频分析，推导了利用改进s变换的频谱比法计算公式，其次采用能谱密度比替代传统的振幅比来逐道求取估算Q值的频谱比的斜率；然后建立谱比斜率与炮检距之间的关系式，采用多道拟合的方法消除炮检距影响，从叠前地震道集资料中提取准确的品质因子Q。最后本文把该叠前Q值计算方法引入到前进潜山储层裂缝预测中，纵波吸收衰减的各向异性具有好的实际应用效果。

简介：尾波是持续时间比主要波型长得多的多重散射波，它包含了直达波之外的部分有用信号。在油气田的开采过程中，由储层物性参数的微小变化而导致的储层速度的微小变化对初至的影响很小，无法通过初至变化直接观测，但是因为尾波为多重散射波，故储层速度的微小变化会在尾波的传播过程中被放大，因此利用尾波可以观测到这种变化。本文通过实验与数值模拟研究了尾波干涉方法在储层微小时移差异监测方面的有效性。合成地震数据是基于部分MarmousiII模型采用有限差分波动方程正演方法计算获得，为了模拟时移地震中的储层波速变化，在模型中选取波速发生微小变化的目标区，计算速度扰动前后的合成地震数据，进而观测尾波变化。研究表明利用尾波干涉可检测储层物性的微小变化，为时移地震信号监测提供新的方法和手段，从而提高时移监测的准确度，也为开发生产工作提供可靠的指导。

简介：地震数据重构是地震数据处理的重要步骤之一,重构算法的精度、效率与抗噪性是地震数据重构技术的核心研究内容。研究针对傅里叶域凸集投影(POCS)算法,在定义的最优阈值评价标准基础上,提出了反比例阈值模型,该模型具有在大系数区间比指数模型更快下降速率、而在小系数区间比指数模型更慢下降速率,从而在保证弱反射信号重构精度的同时有效提高POCS地震数据重构算法计算效率。为提高反比例阈值对不同地震数据特点的适应性,在地震数据谱能量分布差异性特征分析基础上,研究提出了在反比例阈值模型分母上增加适应地震数据谱能量特征的因变参数,通过调节该因变参数获得适应不同地震数据特点的最佳阈值曲线,进一步提高算法的计算精度与计算效率。为了实现重构过程中随机噪音的自适应衰减,提高重构后地震数据信噪比,研究提出了数据驱动的加权回加系数计算策略,利用每次迭代对应数据驱动阈值占阈值区间的百分比获得加权回加系数。研究将新方法应用于模拟三维数据和实际三维地震数据,分析结果表明反比例阈值相对传统阈值在提高数据重构计算效率和精度方面具有明显的优越性,新提出的加权回加系数计算策略能有效提高重构数据的信噪比。

简介：由于自由表面、海底等强反射界面的影响，海底电缆采集资料中鸣震等干扰往往非常严重且与有效波耦合在一起，降低了资料品质。海底电缆双检合成技术利用速度检波器和压电检波器对于下行波场的不同极性响应可以有效压制检波点端多次波，突出有效反射，提高地震资料的分辨率。本文在深入研究双检合成理论及匹配滤波技术的基础上，提出了基于均衡伪多道自适应匹配滤波方法的双检匹配合成方法压制检波点端多次波，不依赖于传统的求取反射系数的匹配合成方法，完全数据驱动，并在合成记录和实际资料的处理过程中均取得了良好的效果，证明了方法的有效性。

简介：针对地面场源在地层介质中所产生瞬变电磁场的数值计算方法和响应分析问题，本文展开研究．解法方面，传统离散镜像法多采用复数运算、数字滤波等方法计算量大，针对这些问题，提出一种改进的离散镜像方法：基于Gaver-Stehfest概率变换算法将电磁场解式实数化，选用Prony方法对目标核函数进行指数级数逼近，根据离散镜像原理和近似系数闭合式求解瞬变电磁场．通过试算均质模型中瞬变电磁场并对比汉克尔变换的数字滤波法所得结果，证明该方法有效且具有较好的精度和适用性．继而基于该方法计算地表磁偶源在典型地电模型中产生的瞬变电磁场，对“地面激发一地层中测量”方式所得感应磁场水平分量响应进行分析并得出结论瞬变场水平分量响应与地电结构、观测时间、空间位置等因素有关，感应磁场水平分量响应反映出涡流场分布及其垂向梯度变化情况，在探测异常体的工作中应尽量选取零偏移距、较大偏移距位置钻孔或用较大观测延时以减小背景场对勘测结果的影响。文中所用离散镜像方法与正演计算结论可为相关研究工作提供参考依据。