赵连锋[1]2002年在《井间地震波速与衰减联合层析成像方法研究》文中研究表明提高井间地震波层析成像的分辨率及解释精度,是一个永恒的课题。地震波速与衰减联合层析成像,是利用地震波初至旅行时间、初至峰值振幅粘滞衰减进行井间介质的波速和Q 值图像重建。开展波速、衰减因子等多参量成像方法研究,以最大可能提高勘探分辨率为目标,以期更加有效地利用井间地震资料,充分发挥该技术的能动性。根据目前地震层析成像技术的现状和发展方向,结合工程勘探、环境保护、文物调查、防灾减灾等地质工程勘察的实际需要,论文研究了井间地震初至波、速度及衰减因子图像重建方法,本文主要内容包括:1. 射线追踪方法研究:地震波射线追踪的研究是走时层析成像的基础。当前实用性较强的射线追踪方法,包括波前法,最短路径法,走时插值法,程函方程有限差分法等。在对各种射线追踪方法进行理论及数值实验对比分析的基础上,提出了有序波前重建射线追踪方法,并开展并行射线追踪算法研究,研制了计算任意复杂介质初至波射线追踪软件。2. 成像反演方法研究:高精度的反演算法是提高井间地震波层析成像分辨率的关键技术之一,因此,研究了非线性问题的线性化,波速图像重建的微分系数矩阵,衰减成像系数矩阵,以及优化算法求解的有关方法技术,提出了采用适应射线覆盖密度的成像网格,以及给定精度要求的细密射线追踪网格的一种新的走时成像方法—交错网格法,编制了相应软件,进行了实验研究及工程实践;3. 层析成像中的约束问题讨论:有效利用已知的地质信息(如测井资料等)而加入强制约束条件,以及在反演算法中加入不等式约束条件(自然约束条件)后求解最小二乘问题,均能有效提高成像分辨率。提出了相干井拟叁维层析成像技术。实验研究与工程实践均证明了约束走时层析成像比常规反演算法成像精度高。4. 非均匀粘弹性介质中地震波动方程正演模拟研究:采用虚谱法进行非均匀粘滞弹性介质中地震波正演模拟,由运动微分方程、自由边界条件及吸收边界条件,导出二维非均匀粘弹介质中波传播的计算公式,实现微机上虚谱法对地震波场进行模拟,用以验证井间地震波走时层析成像结果,为井间地震波衰减成像、波形反演等提供依据。5. 衰减层析成像研究:衰减层析成像研究,不仅可以完善井间地震波成像方法,而且可以扩大成像信息量,增强对研究区域地质结构与物性分布的认识,提高成像结果的分辨率和可靠性。讨论了利用地震波初至峰值振幅重建二维衰减特性分布图像的层析成像方法,研究了地震波透射损失等引起的振幅变化的消除方法,以及速度分布对Q 值图像重建的影响,并进行了数值模拟实验及工程实践。6. 实用井间地震波层析成像软件系统研究:在井间地震波速与衰减联合层析成像方法研究的基础上,研制了具有较高分辨率的实用地震波层析成像软件系统。
周官群[2]2007年在《矿井巷道弹性波参数联合反演技术研究与应用》文中认为提高地震CT成像的分辨率及解释精度,是一个永恒的课题,利用地震波速与衰减联合CT成像可进一步提高地质解释效果。论文通过地震波初至时间、质心频率衰减进行介质的波速和衰减因子图像重建,开展波速、衰减因子、槽波特征值、泊松比、弹性模量等多参数联合成像方法的初步研究,利用自编CT处理软件获得多种属性图层并进行有效对比,不断提高探测分辨率和地质解释精度。采煤工作面实际探测应用结果表明,弹性波多参数联合反演成像对地质构造及其异常解释具有较好的针对性,可为矿井安全生产提供可靠的技术参数。论文具体内容包括:1、波速与衰减联合反演方法研究:衰减层析成像研究,不仅可以完善井间地震波成像方法,而且可以扩大成像信息量,增强对研究区域地质结构与物性分布的认识,提高成像结果的分辨率和精度。论文在井间波速成像的基础上,进行衰减成像技术应用,克服了单一物性反演的局限性,能更全面地认识井间研究区的地质结构与物性分布。在对四种具有代表性的巷间地震波衰减成像方法(振幅衰减法、脉冲增宽法、对数谱比法、质心频率位移法)对比研究基础上,得出质心频率位移法是最适合巷间地震层析成像的一种方法。2、通过数值模拟和工程实践提出了一种不同于常规的巷间地震层析成像技术,即在较细的网格上进行射线追踪,以提高射线路径和旅行时的计算精度,在较粗的网格上进行层析反演成像,使网格像素上射线覆盖的最低次数达到一定要求,以提高成像质量。3、反射偏移成像方法是检测采煤工作面波速横向变化的有效手段。大量的工程实践证实了此技术有效性。4、实用巷间地震波层析成像软件处理系统研究:在巷间地震波速与衰减联合层析成像方法研究的基础上,编制了具有较高分辨率的实用地震波层析成像软件系统,能对井巷间波速及衰减进行单一方法或联合反演,人机交互性强。
赵连锋, 王卫民, 姚振兴[3]2004年在《逐次线性化衰减层析成像方法研究》文中提出在时间域衰减成像的基础上,建立了一种与当前走时层析成像类似的衰减成像方法——逐次线性化衰减层析成像方法,这是一种基于射线理论的方法.文中推导了逐次线性化过程的一系列公式,给出了相应的迭代算法及实现技术,并通过数值实验验证了方法的可行性.作为走时层析成像的补充方法,实现多参数成像.工程勘察实践表明,走时与衰减联合成像方法的应用效果良好.
赵连锋, 王卫民, 姚振兴[4]2004年在《逐次线性化衰减层析成像方法研究》文中研究指明在时间域衰减成像的基础上 ,建立了一种与当前走时层析成像类似的衰减成像方法———逐次线性化衰减层析成像方法 ,这是一种基于射线理论的方法 .文中推导了逐次线性化过程的一系列公式 ,给出了相应的迭代算法及实现技术 ,并通过数值实验验证了方法的可行性 .作为走时层析成像的补充方法 ,实现多参数成像 .工程勘察实践表明 ,走时与衰减联合成像方法的应用效果良好
喻振华[5]2008年在《工程井间地震波正演模拟及层析成像技术研究》文中研究表明井间地震由于具有多波接收、高精度、高分辨率、能量传播距离短、接近探测目标、避开低速带等一系列优点,在工程中得到了越来越广泛的应用。但是由于井间地震波的多样性和复杂性,为了更有效了解不同波场分量在均匀半空间的分布情况,分析井间波场中的反射、透射、绕射、散射以及能量的衰减等运动学和动力学的各种细节特征,更好地指导地质解释,本论文开展了基于典型工程地质模型的井间地震波的交错网格正演模拟;并在作者多年从事水利水电工程地震层析成像技术研究和应用的基础上,总结了工程应用中的一些重要技术措施,可为工程井间地震层析成像技术的推广应用,提供了科学依据,具有指导意义。本论文就工程井间地震波正演和层析成像技术两大内容,开展了以下工作:(1)在水利水电工程勘察中进行井间地震层析成像时,不同于油气田的井间地震勘探,其井深度较小,大多在100米深度内,当震源、检波器接近地表或井中水位面顶部时,地表面和井中水位面的影响不可忽略。为此,作者在本文中,结合水利水电工程的特点,建立了包含地表和井水位面的井间地震模型,并对其进行了正演模拟,得到了模拟的井间地震记录和水平粒子分量波场快照。(2)作者系统地总结了前人的研究成果及当前主要的地震波场正演算法的基础上,推导了二、叁维的一阶速度-应力弹性波方程及其任意阶时间和空间精度的交错网格差分格式。在正演计算过程中,为节约内存空间和模拟计算时间,作者采用了非规则的可变有限差分网格和变化的时间步长理论,在保证计算精度的前提下,较大地提高了计算速度。(3)详细地探讨了交错网格差分法正演计算时的稳定性条件,得出了偶阶精度差分的时间和空间采样步长须满足的稳定性条件;分析了地震波数值频散产生的原因,阐述了通量校正传输(FCT)和提高差分精度两种频散压制方法;归纳了几种经典吸收边界条件的分类方法及这些吸收边界条件的优缺点,着重介绍了完全匹配层(PML)吸收边界条件,并导出了二、叁维各向同性介质一阶应力-速度弹性波方程的相应的PML边界条件的差分格式,为跨孔地震波场的差分法正演模拟及其相应的程序编制打下基础。(4)结合Visual C++可视化程序设计语言,编制了井间交错网格的差分法地震波正演程序,把该自制程序应用于典型工程地质模型的正演计算中,得到了相应模型的波场快照和地震记录,记录中可以清晰观测到初至波、反射波、透射波及多次波的运动学和动力学特征。通过分析这些正演记录和波场快照,可更深刻地理解地震波场的传播规律,可加深对井间地震波场快照的认识,提高井间地震资料处理的解释精度。此外,对不同力源(水平方向单力源与水平方向力偶源)在快、慢地层产生的地震波,进行了全波场正演模拟,得到了压力、水平应力、水平粒子速度、垂直粒子速度的地震记录及波场快照,通过这些跨孔地震全波场的模拟,可全面把握不同场源、不同粒子速度的特征。(5)详细分析了走时(速度)层析成像技术的原理,总结了不同层析成像射线追踪技术的优缺点,并应用ART算法和SIRT通过对数字化模型分别进行重构,比较了两种算法的优劣。在此基础上编制了层析成像正反演处理系统软件,通过对四侧和两侧观测系统下的正方形缺陷模型和十字裂隙模型进行正演模拟和反演成像,深入地研究了观测系统对成像精度的影响。综合利用地质地球物理资料、速度测井、孔内摄像和地震记录,提出了建立初始速度模型和反演边界约束条件的综合方法,耿得了更准确和清晰的反演成像效果。然后,深入探讨了地震波吸收层析成像的机理,得知地震吸收层析成像方法,它可为地震波速层析成像提供有益补充。针对这两种层析成像技术的优缺点,提出了利用多参数(波速、吸收系数)综合地震层析成像的想法,使波速层析成像与吸收层析成像两者能相互印证、互为补充。作者把它们应用于工程实践中,有效地提高地震层析成像技术在工程应用中的解释精度,为地质解释与工程诊断提供更充分的依据。
黄仁东[6]2005年在《金属矿山隐患空区声波层析成像识别及其安全控制技术研究》文中研究指明本文在全面检索、分析和评述国内外金属矿山隐患空区探测及隐患空区环境下工程安全控制研究已有成果和文献资料的基础上,采用理论分析、室内模拟实验和现场应用相结合的方法,系统地研究了金属矿山隐患空区声波层析成像识别及隐患空区环境下工程安全控制的理论与技术,并将研究成果应用于金属矿山隐患空区探测及其安全控制工作之中,取得了较好的效果。 论文首先论证了声波层析成像技术探测金属矿山隐患空区的技术可行性,给出了相应的理论依据。从地下声波波动方程出发,利用慧更斯-非涅耳原理、费马尔原理、克希霍夫绕射积分理论、反射透射原理探讨了声波在矿岩介质中的传播规律;从几何衰减、粘滞性吸收等几个方面研究了声波在矿岩介质中传播的衰减特性,分析并推导了特殊耗损参数——品质因子Q与吸收系数之间的关系。 研究了声波层析成像的技术与方法,提出了联合走时成像、振幅衰减成像的处理思路,并给出了综合层析成像的处理流程。 针对当前声波层析成像探测中信号处理不完善,多波迭加的信噪难以分离,初至时间难以确定的现状,论文提出了基于人工神经网络识别声波探测信号,确定初至时间的新思路,并首次以信号声音识别典型信号确定学习样本,建立了学习样本库;同时开发了一套与之配套的基于Dephi和Power builder开发的既能快速、准确处理数据和图像,又能方便、快捷管理数据的可视化自适应人工神经网络软件。 进行了金属矿山隐患空区声波层析成像探测的模拟实验,研究了空区形态特征、尺寸大小对探测结果的影响规律,获得了探测分辨率与隐患空区特征尺寸大小与波长的比值(D/λ_p)的关系,并分别以空气、乙醇、橡皮泥、甘油为充填介质进行模拟实验研究,获得了隐患空区中充填介质对探测图像的影响规律。 在现场探测试验方面,研究了一套适用于金属矿山隐患空区声波层析成像探测的实施技术和方法,获得了金属矿山隐患空区与层析成像显现特征之间的关系,及其图像识别与处理,平面定位及产状判定的综合技术。 最后论文结合厂坝铅锌矿群采空区环境下残矿的安全、高效回采及铜
周浩[7]2017年在《井间层析成像分辨率影响因素研究及应用》文中认为浅地表地质问题,主要包括溶洞、废弃采空区和断层等地质异常区,严重威胁着工程建设和人民生命财产的安全,其后期的治理工作尤为重要。地球物理勘探主要应用电法勘探和地震勘探的方法探测异常位置、范围和埋深,可为后期的治理工作提供参考依据。常规地震勘探基于连续均匀的、光滑的反射界面,横向上具有不均匀性,使得异常区不能得到全面直观的体现。层析成像技术,利用地震波的走时和振幅等信息进行反演成像,进而得到探测范围内波速分布的规律图像,它的分辨率高于常规的地震勘探,同时具有可靠性好、图像直观和信息量大的特点。层析成像方法包括井地层析成像、井间层析成像和联合层析成像,井间层析成像将激发和接收全部在井中完成,比井地层析成像具有更好的信噪比和分辨率,在探测浅地表地质问题具有明显的优势,是本文的主要研究内容。本文首先对井间层析成像的数学理论基础以及正反演算法进行概述,基于最短旅行时正演算法和SIRT反演算法,通过正演数值模拟,分析了有、无地质异常体情况下的波场特征,其中包括井间直达波旅行时和直达波振幅特征,阐述了走时层析成像和振幅衰减成像的基础。随后,通过建立正演模型,着重从观测系统角度研究了影响层析成像分辨率的叁个因素,包括观测角、射线密度和震源频率,并分别进行了走时层析成像和振幅衰减成像,得到了以下叁点结论:(1)观测角越大,层析成像的结果越准确,分辨率越高,但是观测角增加到一定范围后,角度的增加对成像结果影响不大;(2)射线越密,穿过异常区的射线条数越多,层析成像的分辨率越高,但是过密的射线密度对成像效果提升很有限;(3)震源频率直接影响地震波的波场,频率越高,波长越小,走时层析成像的效果越好,但是对于振幅衰减成像而言,频率增加到一定范围后,对成像效果的提升有限。最后,本文将井间地震直达波走时层析成像方法应用于溶洞、断层走向的探测之中,经过现场验证,该方法取得了良好的探测效果。
宋常瑜, 裴正林, 狄帮让, 王守东[8]2007年在《小波多尺度井间地震衰减层析成像》文中研究说明本文提出了一种井间地震衰减层析成像方法,首先采用小波多尺度分解;然后采用程函方程有限差分法进行井间地震走时计算,反演出井间速度结构;最后采用相邻道比值法消除震源对成像结果的影响,完成共炮集记录的振幅衰减成像。通过对含洞层状模型用黏滞声波方程交错网格高阶有限差分法合成的井间数据的计算表明:本方法与程函方程有限差分法计算的初至走时精度吻合较好,波场快照不但精确描述了正传方向和反传方向上地震波前面的特征,而且定量描述了地震波传播过程中的能量转换;振幅衰减值层析成像剖面准确刻画出了模型中洞的大小和位置。
于倩倩, 李振春, 张敏, 张凯, 于振南[9]2017年在《谱比法地震衰减层析反演方法研究》文中研究说明由于地下介质对地震波能量有强烈的吸收作用,降低了地震资料的分辨率以及地震资料处理、解释的精度,因此选择合适的参数对地层吸收衰减情况进行有效描述是对地下构造进行高分辨率、高精度处理及解释的有效途径。目前品质因子Q是对岩石弹性参数进行有效描述的重要参数之一。用品质因子Q来衡量地震波能量在介质中传播的吸收衰减情况,是目前提高地震资料分辨率的有效方法,同时也是提高含油气地层解释精度的有效途径。近些年,许多学者提出了多种计算Q值的方法,其中谱比法是在实际中应用最为广泛的Q值估计方法。本文在前人方法的基础上,对谱比法进行了改进,并结合走时层析方法反演Q值,充分利用谱比法在精度、稳定性等方面的优势以及走时层析方法计算效率高的优点,不仅可以提高反演的精度而且能够保证反演的稳定性,提高计算效率。通过模型试算证明谱比法衰减层析方法能有效估计Q值变化情况,具有较好的发展前景。
尹文笋[10]2014年在《联合振幅和频率的井间地震衰减层析成像方法研究》文中指出地震波在地层中传播时，由于地层介质的非弹性特性，导致了地震波能量的衰减。这部分衰减的能量通过内摩擦的方式转换为热能。通常用Q来表示地层介质的内摩擦强度。Q一般与地层的孔隙度、压力、孔隙流体性质以及孔隙流体饱和度有关，裂隙以及岩性的变化也很大程度上影响Q值。所以对Q值的研究，能加深对地层的认识，通过Q值寻找油气也很具有前景。目前，衰减因子的计算方法很多，从最直观的时间域直达波的振幅变化到波形上升时间的计算，从频率域频谱比的拟合到质心频率的位移，在实际应用中都存在一定局限性。本文通过对质心频率法、频谱比法的研究提出了联合振幅与频率的Q层析反演方法。Q层析成像是在速度层析成像的基础上进行的，在利用走时进行速度层析反演得到速度后，在此基础上进行基于费马原理的GMM波前走时计算与射线追踪，与常规的波前走时计算法不同，GMM算法具备高精度高效率的特点。在反演中，采用的是阻尼最小二乘算法，并引入了平滑约束与先验约束，以及宽约束，提高了反演算法的抗噪能力，减少了多解性。对于基于振幅与频率信息构建的方程组，将它们使用最小二乘准则组合起来，并通过设置权重系数，来优化反演效果。研制了井间地震衰减层析成像软件。该软件具备直达波走时层析成像、衰减层析、直达波走时与波形提取及波形处理等功能模块。衰减层析模块中包含了质心频率移动法、频谱比法与联合振幅与频率法等3种方法。通过多个模型实验，来分析其适用性，同时，也对实际资料进行了应用。结果表明联合振幅与频率的衰减反演法继承了质心频率法的稳定性，其反演效果也优于利用单一信息的反演结果。首先对2个理论模型分别应用了质心频率法、频谱比法与联合振幅与频率反演法这3中Q值反演方法，由于理论资料无干扰信息，3种方法都表现出了很好的反演效果。只是使用粘弹性波动方程模拟的理论模型，拾取的直达波频谱在高频存在异常，通过处理后导致质心频率偏移误差，这一误差对高Q区域影响较大，才导致了该模型质心频率法局部反演异常，这一误差对频谱比信息无影响，所以联合振幅与频率反演法的效果很好。然后，通过对理论的模型添加高频干扰与随机噪音，本文分析了3种方法的优缺点，质心频率法对噪音有一定的压制能力，而高相关性的频谱比信息包含了高质量的衰减因子信息，所以将振幅衰减信息与频率变化信息结合在一起，能得到高分辨率、高可信度的Q值反演结果。最后，将联合振幅和频率反演法应用于实际资料中，得到的反演结果也比质心频率法反演的结果局部分辨率要高，由于数据误差导致的异常Q值的区域要少得多。
参考文献：
[1]. 井间地震波速与衰减联合层析成像方法研究[D]. 赵连锋. 成都理工大学. 2002
[2]. 矿井巷道弹性波参数联合反演技术研究与应用[D]. 周官群. 安徽理工大学. 2007
[3]. 逐次线性化衰减层析成像方法研究[C]. 赵连锋, 王卫民, 姚振兴. 中国科学院地质与地球物理研究所二○○四学术论文汇编·第一卷(地球深部). 2004
[4]. 逐次线性化衰减层析成像方法研究[J]. 赵连锋, 王卫民, 姚振兴. 地球物理学报. 2004
[5]. 工程井间地震波正演模拟及层析成像技术研究[D]. 喻振华. 中南大学. 2008
[6]. 金属矿山隐患空区声波层析成像识别及其安全控制技术研究[D]. 黄仁东. 中南大学. 2005
[7]. 井间层析成像分辨率影响因素研究及应用[D]. 周浩. 中国矿业大学. 2017
[8]. 小波多尺度井间地震衰减层析成像[J]. 宋常瑜, 裴正林, 狄帮让, 王守东. 石油地球物理勘探. 2007
[9]. 谱比法地震衰减层析反演方法研究[J]. 于倩倩, 李振春, 张敏, 张凯, 于振南. CT理论与应用研究. 2017
[10]. 联合振幅和频率的井间地震衰减层析成像方法研究[D]. 尹文笋. 中国海洋大学. 2014