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地震散射波理论与数值模拟

作　者: 刘铁华
导　师: 刘永华
学　校: 长安大学
专　业: 资源与深部地球物理
关键词: 地震勘探散射波波动方程正演 FK域积分非均匀介质
分类号: P631.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 123次
引　用: 2次
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内容摘要

随着石油、煤炭等资源勘探的发展,在资源开发中,需要解决的地质问题的复杂程度和精细程度都在不断提升。在生产和实践中,多次覆盖反射地震勘探技术暴露出的某些弊端和问题逐渐增多,因为在复杂构造情况下(山前断裂带、盆地边缘破碎带、岩浆侵入后形成的岩墙以及地表不均匀情况),反射波多次叠加方法难以得到理想的结果。从跟本上来看,主要由于传统的反射波地震勘探的理论基础(水平层状介质)限定了其不可能精确的表达地质特征。另外,在传统处理技术中,一次处理往往只采用单一的波场(反射波、折射波、面波等)进行处理,但从本质上来看这些波场各自从不同方面反映了地下的信息。如果只考虑单一的波场,必然会忽略部分有用的信息,这样必然在成像和地质信息提取的时候受到限制,这种问题在地质构造复杂时尤其明显。从而要求进行更为精确尺度理论的讨论,这样散射理论就被提到一个新的研究层面。散射波是由地下不均匀体的扰动引起的波场的变化,任何形式的波都可以归到散射波的范畴,换句话说,传统认识中的各种波场是散射波在不同约束情况下的体现。国内外对散射波的研究目前还处于探索阶段,应用于工业生产还有很长的路要走。本论文主要研究内容有：1)介绍了散射波的理论和最新进展,比较系统地总结了近十年的散射波研究环境、主要成果和热门课题；2)从数学和数值两个角度,分析了散射波的形态变化过程,给出了不同散射波形态之间的关系；3)在对比了现阶段国内外主要的散射波数值模拟方法的优劣后,基于基本的理论公式提出了一种新的散射波数值模拟方法。在该方法中,引入了多个修正参数对波场进行改进并编写了相应的计算程序,此程序可以进行任意非均匀介质的总场和散射波场的模拟。4)利用论文设计的程序对从简到繁的模型(点、层、不整合面、断层等)进行了散射波的模拟,分析了总场与散射场之间的异同。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-18
  1.1 课题研究的意义  11-14
  1.2 散射波地震勘探  14-16
  1.3 论文主要工作内容和创新点  16-18
    1.3.1 论文主要工作  16
    1.3.2 特色与创新之处  16-18
第二章散射波理论  18-38
  2.1 地震散射波的概念  18
  2.2 散射波的起源与发展  18-28
    2.2.1 二十世纪的地震散射波研究  19-21
    2.2.2 二十一世纪散射技术革新  21-22
    2.2.3 国际组织  22-26
    2.2.4 国内研究现状  26-27
    2.2.5 最新研究课题  27-28
  2.3 散射波的分类  28-32
  2.4 散射波的研究领域  32-36
    2.4.1 弱散射的微扰论  32-34
    2.4.2 多重散射理论  34-35
    2.4.3 尾波理论  35
    2.4.4 近地表散射  35
    2.4.5 地震波能量衰减  35-36
  2.5 散射波的勘探技术应用  36-38
    2.5.1 无损探测  36
    2.5.2 石油勘探  36-37
    2.5.3 金属矿勘探  37
    2.5.4 地壳深部特征研究  37-38
第三章散射波的数值模拟  38-66
  3.1 任意阶精度有限差分法  38-48
    3.1.1 方法原理  39-40
    3.1.2 边界处理  40-44
    3.1.3 有限差分法测试  44-48
  3.2 FK域积分法  48-54
    3.2.1 方法原理  49-51
    3.2.2 一次场计算  51-54
  3.3 散射波的数值模拟实现  54-66
    3.3.1 数值方法选择  54-55
    3.3.2 正演模拟算法设计  55-63
    3.3.3 程序实现  63-66
第四章散射波的渐变形态  66-72
  4.1 散射渐变的数学描述  66-68
  4.2 散射渐变的数值模拟  68-71
  小结  71-72
第五章散射波的波场特征  72-95
  5.1 点模型  72-80
    5.1.1 单点模型  72-78
    5.1.2 多点模型  78-80
  5.2 层状介质模型  80-83
    5.2.1 单层模型  80-81
    5.2.2 点-层模型  81-83
  5.3 断层模型  83-87
    5.3.1 阶梯模型  84-86
    5.3.2 断层模型  86-87
  5.4 不整合面模型  87-92
    5.4.1 不整合面模型  88-90
    5.4.2 不整合面-阶梯模型  90-92
  5.5 复合模型  92-94
  小结  94-95
结论  95-97
参考文献  97-103
附录  103-106
  附一:程序主要变量说明  103-104
  附二:程序使用说明及参数文件格式  104-106
致谢  106

地震散射波理论与数值模拟

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