本文關(guān)鍵詞：粘彈TI介質(zhì)單程波正演模擬與反Q偏移研究

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【摘要】：實驗已經(jīng)證明實際地下介質(zhì)是非完全彈性介質(zhì),并且廣泛存在著各向異性,地震波在實際地下介質(zhì)中傳播時往往要同時受到粘彈性和各向異性的影響。因此,對于地震勘探方法技術(shù)不斷向高精度方向傾斜的今日,粘彈性和各向異性問題早已不再是一個沒有實際意義的學(xué)術(shù)研究課題,而是地震勘探理論和方法研究中的一個關(guān)鍵因素。如果繼續(xù)忽略粘彈性和各向異性的影響,就會嚴重制約地震資料的有效利用。目前,粘彈各向異性介質(zhì)理論及其相關(guān)方法技術(shù)是地震勘探領(lǐng)域的熱門研究課題之一。本文從粘彈各向異性介質(zhì)的波場傳播理論出發(fā),對粘彈各向異性介質(zhì)中的地震波傳播理論及其單程波正演模擬、照明分析和反Q偏移方法進行了研究。本文首先基于Kelvin-Voigt模型,根據(jù)彈性動力學(xué)原理,從粘彈各向異性介質(zhì)的本構(gòu)方程出發(fā),推導(dǎo)了粘彈各向異性介質(zhì)的彈性波波動方程。通過將平面波的一般解代入到波動方程中,得到了粘彈各向異性介質(zhì)的Christoffel方程。并將Thomsen各向異性參數(shù)和品質(zhì)因子Q代入到波動方程和Christoffel方程中,簡化了方程的形式。根據(jù)各向異性介質(zhì)的對稱性,將方程退化,得到粘彈TI介質(zhì)的波動方程及Christoffel方程。應(yīng)用Alkhalifah的聲學(xué)近似理論,對粘彈各向異性介質(zhì)縱橫波的頻散方程進行解耦�；贙elvin-Voigt模型的粘彈TI介質(zhì)模型能夠很容易得到其對應(yīng)的顯式q P波頻散關(guān)系式,易于使用單程波方法實現(xiàn)數(shù)值模擬計算。相比于雙程波動方程方法,單程波動方程方法雖然波場信息不夠豐富,但是有計算速度快,計算效率高,資源占用率低,對波場模擬比較準確且信噪比高等優(yōu)勢。但是傳統(tǒng)的單程波方法不能同時處理介質(zhì)粘彈性和各向異性的變化,本文對兩種應(yīng)用較廣的單程波動方程方法進行了改進,以解決這一問題。分步傅立葉法是較為常用的一種單程波動方程方法,它在頻率-波數(shù)域和頻率-空間域?qū)崿F(xiàn)地震波場的延拓,計算速度快,且能適應(yīng)介質(zhì)的橫向速度變化。本文基于相移加插值方法的思想,在分步傅立葉方法的計算過程中加入插值步驟,使其能夠適應(yīng)介質(zhì)彈性參數(shù)的橫向變化,將其拓展到粘彈TI介質(zhì)的正演模擬中。使用新方法分別對粘彈VTI、粘彈HTI和粘彈橢圓TTI介質(zhì)的q P波波場進行正演模擬,通過理論分析以及與雙程波動方程方法和傳統(tǒng)分步傅立葉方法的對比,驗證了新方法的正確性和準確性。為了進一步提高粘彈TI介質(zhì)正演模擬的精度,本文對廣義屏方法進行了改進。與分步傅立葉方法相比,廣義屏方法的計算效率雖然相對較低,但是其計算精度更高,更適用于復(fù)雜介質(zhì)。并且廣義屏算子可以通過對頻散關(guān)系取不同階數(shù)的近似,來控制展開算子的精度,進而得到不同精度的正演模擬結(jié)果,以適應(yīng)實際地震勘探對于精度和效率的不同需求。本文針對廣義屏單程波算法,對粘彈TI介質(zhì)的擾動參數(shù)進行了定義,利用粘彈TI介質(zhì)的頻散關(guān)系,重新推導(dǎo)廣義屏傳播算子,使廣義屏方法能夠同時處理介質(zhì)的粘彈性和各向異性變化。將廣義屏傳播算子擴展到粘彈TI介質(zhì)中,并相應(yīng)的計算了粘彈VTI、粘彈HTI和粘彈橢圓TTI介質(zhì)的q P波波場,通過理論分析以及與雙程波動方程方法和傳統(tǒng)分步傅立葉方法的對比,驗證了新方法的正確性和準確性。地震照明分析技術(shù)能夠定量描述地震波在地下介質(zhì)中的能量分布。充分考慮地下介質(zhì)實際情況的照明分析方法有助于更精確的指導(dǎo)觀測系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,提高野外地震資料采集質(zhì)量及工作效率。本文根據(jù)改進的廣義屏正演模擬方法,計算粘彈TI介質(zhì)的地震波照明強度。基于單程波動方程正演模擬方法的照明分析計算成本低、計算速度快,雖然對波的類型描述不夠全面,但是對反射波和透射波的計算結(jié)果較為準確。本文通過對粘彈TI介質(zhì)的源照明度和平面波照明度進行計算,分析粘彈性和各向異性對地震波能量分布的影響,為實際地震數(shù)據(jù)采集中的觀測系統(tǒng)設(shè)計提供參考。粘彈各向異性介質(zhì)性質(zhì)復(fù)雜,地震波在傳播過程中要同時受到各向異性和地層衰減的影響。介質(zhì)的各向異性性質(zhì)使得地震波的傳播規(guī)律與各向同性介質(zhì)中不同,地震記錄中包含這種各向異性信息,因此,各向同性偏移不能將地震波的能量正確歸位,導(dǎo)致成像結(jié)果不準確。而介質(zhì)的粘彈性會導(dǎo)致地震波的能量發(fā)生衰減,相位發(fā)生畸變,使地震資料的分辨率和信噪比降低,成像分辨率降低。因此,本文基于改進后粘彈TI介質(zhì)的單程波傳播算子,提出粘彈TI介質(zhì)疊后和疊前反Q偏移方法。與常規(guī)的偏移算法相比,不僅考慮了各向異性的影響,能夠?qū)Φ卣鸩芰空_歸位,而且能夠在偏移的過程中對地震波的衰減進行補償,進而提高地震勘探的精度。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P631.4

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本文編號：1274629