简介：地震波场正演模拟是地震资料处理、解释中最为重要的技术之一。地震波场正演模拟在大时间步长、长时程的波场延拓中,存在计算不稳定的问题。本文基于声波方程的Hamilton表述,在波动方程求解中用辛差分格式进行时间网格离散,用傅里叶有限差分进行空间网格离散,提出一种新的保结构地震波场正演模拟方法一辛格式傅里叶有限差分法,在保证计算精度的同时提高计算的稳定性。利用声学近似处理空间-波数混合域的积分算子,将该方法推广至各向异性介质。给出各向同性和各向异性条件下的地震正演模拟的计算流程,并将本文方法用于BP盐丘、BPTTI等模型的波场正演模拟。数值算例表明本文开发的方法适用于速度变化剧烈的复杂介质地震波场正演模拟,计算精度高,数值频散小,在各向异性介质正演中能够有效避免qSV波残余,在大时间步长的迭代计算中稳定性好。本文为在辛算法的框架下实现高精度地震正演模拟提供了一种新的选择。

简介：波场重构反演是一种改进的全波形反演理论。该反演方法通过将波动方程引入目标函数中拓宽了解的寻找空间，通过重构真实波场来计算模型梯度，大大提高了计算效率的同时还减弱了局部极小值的影响。但目前该理论基本在频率域进行，而频率域反演对计算内存的需求太高，并且很难应用到实际生产中。因此，本文将波场重构反演拓展到时间域，推导了时间域波场重构的增广方程，结合模型试算结果对波场重构的模型梯度进行了修改。数值实验表明，时间域波场重构反演准确性较高并且对低频信息具有良好的重建能力。

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：有限差分方法广泛应用于求解许多科技领域所涉及的偏微分方程，高阶显式有限差分方法通常用来提高求解精度，已经提出的高阶隐式有限差分方法和截断高阶显式有限差分方法可用来进一步提高模拟精度而不增加计算量。本文首先计算了针对常规网格上的一阶导数和二阶导数、交错网格上的一阶导数的有限差分系数，发现高阶隐式有限差分系数中存在一些小的系数。频散分析结果表明：忽略这些小的差分系数能够近似维持有限差分的精度，但是显著减小了计算量。然后，引入镜像对称边界条件来提高隐式有限差分方法的精度和稳定性，采用混合吸收边界条件来减小来自模型边界所不需要的反射。最后，给出了针对均匀和非均匀介质模型的弹性波模拟例子，表明了本文方法的优点。

简介：在地震频段内,中观尺度局域流是引起孔隙岩层速度频散与衰减的主要原因,研究中观尺度孔隙中局域流的过渡频率及其对应的衰减（逆品质因子）峰值频率之间的关系,有助于深入分析孔隙介质内部构造的细节。基于Biot孔隙弹性理论得出时间域内局域流流体通量,引入傅立叶变换得到频域上的流体通量。为避免不同单元体之间局域流的相互影响,建立双相孔隙介质单重单元体模型,并且在流体通量基础上选择含水层的过渡频率来等价局域流的过渡频率。此外,针对不同孔隙介质参数,分析了局域流整体过渡频率及相应的衰减峰值频率的变化特征。为了了解边界条件对计算结果造成的影响,建立了多重单元体模型,引出局部局域流过渡频率及相应的衰减峰值频率。数值模拟结果表明,在低饱和度状态下,两种频率的变化趋势相同,但变化幅度存在较大差异;在高饱和度状态下,两种频率的变化趋势与变化幅度都很接近。

简介：针对有限差分数值模拟的频散问题，本文将交错网格技术和紧致差分格式相结合，推导了横向各向同性介质一阶速度一应力波动方程的紧致交错网格差分格式；对比分析了紧致交错网格差分格式、交错网格差分格式以及紧致差分格式的截断误差主项，并利用Fourier误差分析方法分析了上述三种差分格式的近似精度；在此基础上，分别采用上述三种差分格式进行了波场数值模拟。结果表明，当差分方程阶数相同时，紧致交错网格差分格式截断误差最小，数值频散最弱，差分精度最高，证实了该方法的有效性。

简介：Finite-difference(FD)methodsarewidelyusedinseismicforwardmodelingowingtotheircomputationalefficiencybutarenotreadilyapplicabletoirregulartopographies.Thus,severalFDmethodsbasedonthetransformationtocurvilinearcoordinatesusingbody-fittedgridshavebeenproposed,e.g.,standstaggeredgrid(SSG)withinterpolation,nonstaggeredgrid,rotatedstaggeredgrid(RSG),andfullystaggered.TheFDbasedontheRSGissomewhatsuperiortoothersbecauseitsatisfiesthespatialdistributionofthewaveequationwithoutadditionalmemoryandcomputationalrequirements;furthermore,itissimplertoimplement.WeusetheRSGFDmethodtotransformthefirstorderstress–velocityequationinthecurvilinearcoordinatessystemandintroducethehighprecisionadaptive,unilateralmimeticfinite-difference(UMFD)methodtoprocessthefreeboundaryconditionsofanirregularsurface.Thenumericalresultssuggestthattheprecisionofthesolutionishigherthanthatofthevacuumformalism.Whentheminimumwavelengthislow,UMFDavoidsthesurfacewavedispersion.WecompareFDmethodsbasedonRSG,SEM,andnonstaggeredgridandinferthatallsimulationresultsareconsistentbutthecomputationalefficiencyoftheRSGFDmethodishigherthantherest.

简介：频率空间域地震波数值模拟具有独特的优势:可以同时模拟多源的波传播、每个频率之间独立并行地计算、计算频带选择灵活、不存在累计误差、容易模拟粘弹性介质中地震波传播。但是该方法的最大瓶颈是对于计算机内存的巨大需求。我们使用压缩存储系数矩阵的方法,极大地减少了计算机内存的需求量。同时为了减少短差分算子的数值频散,引用了频率空间域25点弹性波波动方程的差分格式,并使用了最小二乘意义下求出的优化差分系数。为了克服边界反射,采用了最佳匹配层吸收边界条件。数值模拟试验证明:用压缩存储系数矩阵及优化差分系数的频率空间域25点差分格式进行弹性波正演模拟,可以减少数值频散,提高计算精度。使用较大的网格间距,降低计算机内存需求,并保持较高的计算效率。该正演方法为后续弹性波偏移和弹性参数反演提供较好的基础。

简介：传统上,时间域航空电磁数据通过拟合迭代反演计算得到大地模型,然而,由于航空电磁数据道间的较强相关性,导致病态反演,并引起超定问题;同时电磁数据的相关性使其与模型参数的映射关系复杂,增加了反演的复杂度。采用主成分分析法将航空电磁数据变换为正交的较少数量的主成分,不仅降低了数据道间的相关性,减小了数据量,同时压制了数据的不相关噪声。本文利用人工神经网络(ANN)逼近主成分与大地模型参数间的映射关系,避免了传统反演算法中雅克比矩阵的复杂计算。层状模型的主成分神经网络与数据神经网络的反演结果对比显示,主成分神经网络反演方法网络结构简单,训练步数少,反演结果好,特别是对于含噪数据。准二维模型的主成分ANN、数据ANN以及Zhody方法的反演结果显示了主成分神经网络具有更接近真实模型的反演效果,进一步证明了主成分神经网络反演方法适合海量航空电磁探测数据反演。

简介：本文在Oristaglio等(1984)和Adhidjaja等(1985)工作基础上,给出线源二维时间域瞬变电磁二次场的DuFort-Frankel有限差分数值解,有效避免了在总场求解法中场源附近的奇异问题,并对地-空边界电导率的处理、归一化感应电动势偏导数的计算、推进时间步的确定,提出了改进方法;吸取前人成就中二次场地-空边界向上延拓和零值边界处理技术,从而简化了计算方法;通过对均匀大地、水平层状大地模型的计算,二次场求解法与解析法的最大相对误差小于0.01%,计算速度比总场求解法提高了约3倍;模拟计算不同时刻瞬变电磁场在地下的分布形态,描绘出感应涡流向下向外的传播特征,以及与地下异常体相互作用的物理过程。

简介：这篇文章重点研究改进的Gabor小波（improvedGaborwavelet，IGW）变）并讨论了它在地震信号处理和解释中的应用ThispaperintroducesanimprovedGaborwaveletanditscompletetransform，andmainlyanalysestheirpropertiesanddiscussesapplicationsofthesepropertiesinseismicsignalprocessandinterpretation。改进的Gabor小波变换具有以下特性：1）IGWT把时域信号映射到时间一频率域，而传统Gabor小波变换把时间信号映射到时间一尺度域；2）IGWT可用于信号分频，通过固定变换的主频参数dominantfrequency，并变换能提取相应的子带信号，且其主频部分的信息与原信号相应频率部分的信息一致，通过调节变换的分辨率因子，变换能有效控制子带信号的带宽；3）用IGWT和IGWIT构建的滤波器有良好的时一频局部性，在指定时一频范围内能实现针对性滤波。文章用仿真实验和实际用例验证IGWT的这些特性，并在提高地震信号分辨率、地震信号分频和识别小断层等地震信号处理和解释等方面的应用中取得良好效果。

简介：地震数据的精确解释和分析非常依赖于所使用算法的稳定性。我们着重于盐丘地震勘探的稳定检测。我们讨论一个基于地震成像中最佳结构特征属性排序分类的盐丘探测新模型。该算法克服了现有的基于结构属性技术的局限性，因为该技术非常依赖于盐丘固有的地质属性与盐丘检测所用的属性数量。该算法综合了灰度共生矩阵（GLCM）属性，Gabor滤波器，以及含有使用属性特征排序信息协方差矩阵的本征结构等属性。将排序前列的属性组合起来形成一组最优的特征集，以保证算法即使在沿盐丘边界没有强反射层的情况下也能有效。与现有的盐丘检测技术相比，本文的算法稳定和计算高效，并能处理小尺度特征集。我用荷兰F3地块评价该算法的性能。实验结果表明，本文提出的基于信息理论的工作流程用于检测盐丘，其精度优于现有盐丘检测技术。

简介：逆时偏移被认为是处理陡倾角断层、回转波和逆掩推覆构造最有效的成像方法。考虑到当今勘探对地下复杂构造体、薄互层和隐蔽储层的高分辨率成像需求，井间、井中地震资料成为地面地震资料的一个很重要的补充。但由于地面地震、井中地震和井间地震存在很大的频率差异，本文将相应的变网格算法应用到偏移中。另外，也将Lanczos滤波引入到波场外推计算中，从而可以很好地消除变网格引起的人为反射。试算表明，对比地面、井中和井间的偏移，可以看到微构造、陡反射层都得到了更好地刻画和描述。基于变网格的逆时偏移在储层预测和岩性解释方面有广阔的应用前景。

简介：随着并行计算技术的发展,非线性反演计算效率在不断提高,但对于基于单点搜索的非线性反演方法,其并行算法的实现则是一个难题。本文将群体搜索的思想引入到基于单点搜索的非线性反演方法,构建了并行算法,以量子蒙特卡罗方法为例进行了二维地震波速度反演及实际资料波阻抗反演,并测试了使用不同节点数进行计算的效率。计算结果表明：该并行算法在理论和实际资料反演中是可行的和有效的,具有很好的通用性;算法计算效率随着使用节点数的增加而提高,但算法计算效率的提高幅度随着使用节点数的增加逐渐减小。

简介：在井下微震监测中，各向异性模型用来获取事件位置和给出对介质实际描是十分有用的。在各向异性介质中，因为横波的分裂和奇异点的出现，使得波场的结构变得复杂。我们的研究展示了对强烈各向异性VTI介质利用速度模型校准和双偶极震源进行常规处理和运动学反演的结果。因小走时的拟合差，常用的质量评价标准，不是总正确的，人工加入各向同性介质层以降低拟合差，也可能产生非物理模型，负泊松比，事件位置的位移，

简介：本文描述了在全波实验中所见到的三种现象,即:1.纵横波初至的振幅(绝对值)具有相同的变化规律;2.纵横波初至的相位彼此总是反向的;3.纵横波初至的振幅变化周期为2π。经过充分的分析和解释指出这些现象应该出现在全波测井条件下,从而为利用相位差从全波中提取有用的信息奠定了基础。更多还原

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：研究了基于Poynting矢量的角度域逆时偏移成像及成像幅度的校正方法。根据Poynting矢量进行波场角度分解，由此构建局部成像矩阵及局部照明矩阵。在局部成像矩阵中建立的角度域成像条件，有效地消除了低波数干扰，同时可在局部成像矩阵中进行角度域共成像点道集抽取、倾角估计等运算。利用局部照明矩阵进行了基于全波波动方程的时域照明分析，在局部照明矩阵中计算倾角域幅度校正因子。根据逆时偏移的像计算共倾角像，利用校正因子对各角度的像进行校正，进而实现对成像结果的校正，从而实现了一种高效的倾角域幅度校正方法。最后通过SEG／EAGE模型进行数值计算验证了文中所述的计算方法。

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。