本文關鍵詞：粘彈TI介質單程波正演模擬與反Q偏移研究

  更多相關文章： 各向異性 粘彈性 單程波動方程 正演模擬 照明分析 反Q偏移 衰減補償

【摘要】：實驗已經(jīng)證明實際地下介質是非完全彈性介質,并且廣泛存在著各向異性,地震波在實際地下介質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術研究課題,而是地震勘探理論和方法研究中的一個關鍵因素。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,粘彈各向異性介質理論及其相關方法技術是地震勘探領域的熱門研究課題之一。本文從粘彈各向異性介質的波場傳播理論出發(fā),對粘彈各向異性介質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)彈性動力學原理,從粘彈各向異性介質的本構方程出發(fā),推導了粘彈各向異性介質的彈性波波動方程。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的Christoffel方程。并將Thomsen各向異性參數(shù)和品質因子Q代入到波動方程和Christoffel方程中,簡化了方程的形式。根據(jù)各向異性介質的對稱性,將方程退化,得到粘彈TI介質的波動方程及Christoffel方程。應用Alkhalifah的聲學近似理論,對粘彈各向異性介質縱橫波的頻散方程進行解耦�；贙elvin-Voigt模型的粘彈TI介質模型能夠很容易得到其對應的顯式q P波頻散關系式,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粘彈性和各向異性的變化,本文對兩種應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-空間域實現(xiàn)地震波場的延拓,計算速度快,且能適應介質的橫向速度變化。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,使其能夠適應介質彈性參數(shù)的橫向變化,將其拓展到粘彈TI介質的正演模擬中。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,更適用于復雜介質。并且廣義屏算子可以通過對頻散關系取不同階數(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果,以適應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介質的擾動參數(shù)進行了定義,利用粘彈TI介質的頻散關系,重新推導廣義屏傳播算子,使廣義屏方法能夠同時處理介質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介質中,并相應的計算了粘彈VTI、粘彈HTI和粘彈橢圓TTI介質的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。地震照明分析技術能夠定量描述地震波在地下介質中的能量分布。充分考慮地下介質實際情況的照明分析方法有助于更精確的指導觀測系統(tǒng)的優(yōu)化設計,提高野外地震資料采集質量及工作效率。本文根據(jù)改進的廣義屏正演模擬方法,計算粘彈TI介質的地震波照明強度�；趩纬滩▌臃匠陶菽M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果較為準確。本文通過對粘彈TI介質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)設計提供參考。粘彈各向異性介質性質復雜,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。介質的各向異性性質使得地震波的傳播規(guī)律與各向同性介質中不同,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,導致成像結果不準確。而介質的粘彈性會導致地震波的能量發(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介質的單程波傳播算子,提出粘彈TI介質疊后和疊前反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,能夠對地震波能量正確歸位,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。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P631.4

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本文編號：1274629