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多井源距VSP速度分析及逆时偏移

作　者: 黄翼坚
导　师: 朱光明
学　校: 长安大学
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 多井源距VSP TTI介质准P波方程走时反演速度分析逆时偏移
分类号: P631.4
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

垂直地震剖面(VSP)独特的优点使其在能源和矿产资源的勘探以及开发中起着不可忽视的作用。在考虑速度各向异性的情况下,如何从多炮VSP数据本身求出合适的速度模型然后对地下地质构造进行成像,这仍然是一个具有挑战性的工作。本文研究在具有倾斜对称轴的TI(TTI)介质情况下多井源距VSP数据的速度分析以及逆时偏移,在内容上涉及到TTI介质准P波方程的有限差分解法、初至波和反射波射线追踪、走时速度参数反演和逆时偏移等方面。首先回顾TTI介质弹性波传播的基本理论,对前人给出的TTI介质准P波方程,用直接求解线性方程组的方法推导了任意阶导数任意偶数阶精度有限差分系数的计算公式,由此建立了该准P波方程的时间二阶、空间任意偶数阶精度有限差分格式,实现了TTI介质VSP准P波方程有限差分数值模拟。并利用平面波在各向异性介质与各向同性介质中的等效性,推导了该有限差分格式的稳定性条件和频散公式。在这个有限差分解法的基础上,采用零延时互相关成像条件实现了二维TTI介质多井源距VSP数据的准P波方程逆时偏移。把前人给出的VTI介质初至波走时插值算法扩展到TTI介质的情况。根据该算法以及Fermat原理,通过在反射界面上搜索最小走时的方法,实现了二维TTI介质反射波的走时计算以及射线追踪。根据二维TTI介质的群速度表达式,建立了多井源距VSP初至波和反射波走时的表达式,由此推导出了TTI介质地震波走时对各速度参数(即对称轴方向的准P波速度a。、TTI介质对称轴倾角φ以及Thomsen参数ε和δ)偏导数的计算公式,并利用Gauss-Newton反演方法实现了TTI介质速度参数反演。最后提出一种联合TTI介质速度参数反演和逆时偏移的多井源距VSP迭代速度分析方法。从初始速度模型出发,固定速度界面,利用VSP走时反演各地层的速度参数；然后由反演结果进行偏移成像,根据成像道集估计出新的地层界面位置；由此更新的速度模型再次进行走时反演和偏移处理,从而形成迭代算法。该方法的应用效果由一套模型数据和一套实测数据来说明。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章引言  9-15
  1.1 论文的研究背景和意义  9
  1.2 VSP方法及其特点  9-11
  1.3 国外发展情况  11-12
  1.4 国内发展情况  12
  1.5 论文研究思路  12-13
  1.6 论文主要内容  13-14
  1.7 论文创新点  14-15
第二章各向异性介质中弹性波传播的基本理论  15-25
  2.1 一般各向异性介质中的弹性波方程  15-17
  2.2 VTI介质中的弹性波方程  17-20
  2.3 二维TTI介质中的弹性波方程  20-21
  2.4 二维VTI和TTI介质的群速度和相速度公式  21-24
  2.5 Thomsen参数和弹性常数的换算  24
  2.6 关于"速度参数"的说明  24
  2.7 本章小结  24-25
第三章二维TTI介质准P波传播有限差分数值模拟  25-52
  3.1 二维TI介质准P波方程的推导  25-30
  3.2 二维TTI介质准P波方程有限差分数值模拟  30-39
    3.2.1 有限差分解法  31-33
    3.2.2 任意阶导数任意偶数阶精度有限差分系数的计算  33-36
    3.2.3 稳定性条件  36-38
    3.2.4 频散关系式  38-39
    3.2.5 边界条件  39
  3.3 二维准P波方程有限差分数值模拟算例  39-51
    3.3.1 准P波方程与弹性波方程数值模拟结果对比  39-41
    3.3.2 削弱干扰波算例  41-42
    3.3.3 WVSP正演算例  42-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章 TTI介质中准P波走时的计算  52-64
  4.1 TTI介质走时算法简介  52-53
  4.2 TTI介质初至波走时插值算法  53-57
  4.3 TTI介质初至波走时算例  57-59
    4.3.1 各向同性介质模型算例  57
    4.3.2 TTI介质模型算例  57-59
  4.4 TTI介质初至波射线追踪  59
  4.5 TTI介质反射波走时算法及射线追踪  59-60
  4.6 TTI介质初至波及反射波射线追踪算例  60-63
  4.7 本章小结  63-64
第五章 TTI介质WVSP数据逆时偏移  64-78
  5.1 逆时偏移方法简介  64-65
  5.2 逆时偏移的实现  65-69
    5.2.1 炮点波场的正演计算  65-66
    5.2.2 接收点波场的逆时延拓  66-69
    5.2.3 成像条件的应用  69
  5.3 模型数据偏移算例  69-77
    5.3.1 水平界面模型偏移算例  69-72
    5.3.2 "倾斜地层+断层"模型偏移算例  72-77
  5.4 本章小结  77-78
第六章 TTI介质WVSP走时反演  78-87
  6.1 Gauss-Newton法反演公式的推导  78-80
  6.2 WVSP走时反演  80-86
  6.3 本章小结  86-87
第七章多井源距VSP偏移速度分析  87-106
  7.1 VSP速度分析方法简介  87-88
  7.2 联合走时反演和偏移处理的WVSP速度分析方法  88-97
    7.2.1 实现步骤  88
    7.2.2 模型数据算例  88-97
  7.3 实测WVSP资料速度分析和逆时偏移算例  97-105
  7.4 本章小结  105-106
结论和建议  106-108
  8.1 结论  106
  8.2 建议  106-108
参考文献  108-116
攻读博士学位期间发表的学术论文和参加的科研项目  116-117
致谢  117

多井源距VSP速度分析及逆时偏移

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