在實際地質(zhì)地震勘探中,地震波正演數(shù)值模擬是地震成像的第一步,也是成像基礎和關鍵步驟,反演層析成像效果的優(yōu)劣與正演模擬算法效果的好壞有很大關系。地震波正演數(shù)值模擬是用數(shù)學的方式記錄下地震波在地下介質(zhì)模型中傳播的過程,也可以把地下構造在每一個時刻震動的情形記錄下來,能夠直觀、形象地了解地震波在地球內(nèi)部傳播的過程,并把這些信息用于反演過程,從而構造地下介質(zhì)。本文主要從初至波射線追蹤、多次波射線追蹤以及反演成像技術處理三個方面進行展開。在第一部分三維初至波射線追蹤算法中,本文研究了旅行時線性插值射線追蹤正演方法（the Linear Traveltime Interpolation method簡稱LTI）中存在的問題,并對其提出了解決的辦法。文中提出基于網(wǎng)格剖分的逐次網(wǎng)格剖分方法,將其與最短路徑法（the Shortest Path ray tracing method簡稱SPM）、有限差分法（theFinite-Difference method簡稱FD）做了模擬實驗比較,驗證了這種改進算法的優(yōu)勢；同時介紹了3種計算旅行時場的遍歷方法,分析了這三種方式的優(yōu)缺點;在向后處理射線追蹤過程中,根... 

【文章來源】：武漢大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

模型的離散化

來改善這個問題。為了減少計算時間同時保證計算精度，采用對網(wǎng)格界面逐次網(wǎng)格剖分技術，如圖2.7所示。改進后的算法，是在找到具有最小旅行時的入射點之后，然后在這個點附近繼續(xù)添加一個和剖分后的小網(wǎng)格大小同樣的矩形點陣，在這些矩形點陣上繼續(xù)做插值計算，如果遇到更小旅行時的旅行時點，則更新入射點[84]。在這里需要指出的是模型中網(wǎng)格節(jié)點的個數(shù)并沒有增加，只是在單個網(wǎng)格單元內(nèi)計算時選取了不同的剖分點計算。接下來比較在同樣的剖分精度下的計算效率，如果采用網(wǎng)格剖分方式則需要計算(2? + 1)2次插值點的旅行時，而如果采用逐次網(wǎng)格剖分的方式在相同的精度下只用計算(> + 1)2x2次。在應用時根據(jù)實際地震勘探工程的需要來選擇剖分的精度。逐次網(wǎng)格界面剖分技術的優(yōu)勢在于在保證三維模型中射線和最小旅行時的精度的前提下，使得汁算時間大大降低，從而保證了三維射線追蹤的計算效率。At ^——？ ？ TD. ?? 0" o- o .9 ? 0 ? 0 ? 0 ? o ? oEi-o.o...i .,. ￠-0 "0 '" ? o .. 6 ? o ? 6 '0 ? o . *…■…?…?…“。剖分點? ： ： ： r 。逐次剖分點B* ? ? * iC圖2. 7逐次網(wǎng)格剖分示意圖2.3.4三維向前處理走時場計算射線追蹤正演模擬分為兩個步驟計算：第一步

3)計算完炮點所在列網(wǎng)格節(jié)點旅行時后，接著向右計算X正方向上列網(wǎng)格單元旅行時，如圖2.8 (C)這時只考慮來自X負方向上入射的射線。從地表幵始從上往下計算，注意此時計算的旅行時都是從網(wǎng)格左側入射的，計算完這個方向入射射線的旅行時后找出具有最小旅行時的網(wǎng)格節(jié)點，將該節(jié)點作為次級震源按照步驟2)的方式分別向上向下計算來自水平界面的入射射線旅行時。此時，選取之前由左側入射射線旅行時和水平入射射線旅行時中較小的值作為網(wǎng)格節(jié)點的旅行時。這個步驟按照費馬原理，更新網(wǎng)格節(jié)點旅行時。4)按照步驟3)計算完X正方向最右側列網(wǎng)格節(jié)點旅行時。5)參照步驟（3) (4)計算炮點所在網(wǎng)格左側列網(wǎng)格節(jié)點旅行時。炮點所在Y平面內(nèi)所有網(wǎng)格節(jié)點的旅行時計算完后如圖2.8 (f)所示。6)然后計算Y方向上網(wǎng)格節(jié)點的旅行時，圖2.8 (g)計算的是炮點所在列前面一列網(wǎng)格節(jié)點旅行時，圖2.8 (h)計算的是來自Y方向的入射射線，圖2.8 (i)計算的是來自水平界面上的入射射線

【參考文獻】：
期刊論文
[1]三維層狀介質(zhì)中基于走時梯度的多次波射線追蹤[J]. 張婷婷,張東,邱達.  石油地球物理勘探. 2014(06)
[2]三維旅行時場B樣條插值射線追蹤方法[J]. 張東,張婷婷,喬友鋒,楊艷,胡英,秦前清.  石油地球物理勘探. 2013(04)
[3]網(wǎng)格逐次剖分算法在三維地震射線追蹤中的應用[J]. 趙群峰,張東,王敬,張小磊.  石油物探. 2012(05)
[4]基于波前擴展的線性走時插值射線追蹤算法[J]. 張東,童海杰,楊艷,秦前清,徐凌.  武漢大學學報(理學版). 2010(06)
[5]初至波走時層析成像對初始模型的依賴性[J]. 劉玉柱,丁孔蕓,董良國.  石油地球物理勘探. 2010(04)
[6]基于改進的雙線性旅行時插值的三維射線追蹤[J]. 梅勝全,鄧飛,鐘本善,周熙襄.  物探化探計算技術. 2010(02)
[7]一種快速建立層析反演初始模型的方法[J]. 李宇,楊德義,閆培.  煤田地質(zhì)與勘探. 2009(06)
[8]最短路徑算法下二維層狀介質(zhì)中多次波追蹤[J]. 唐小平,白超英.  地球物理學進展. 2009(06)
[9]最短路徑算法下三維層狀介質(zhì)中多次波追蹤[J]. 唐小平,白超英.  地球物理學報. 2009(10)
[10]基于LTI和網(wǎng)格界面剖分的三維地震射線追蹤算法[J]. 張東,傅相如,楊艷,秦前清,徐凌.  地球物理學報. 2009(09)

碩士論文
[1]反射波層析成像的數(shù)值模擬及在西安地裂縫中的應用研究[D]. 燕利芳.長安大學 2011



本文編號：3059815