波动方程地震照明模拟与观测系统优化设计方法研究
发布时间：2019-09-05 16:15
【摘要】：在复杂地表和复杂地下构造地区,即“双复杂”地区,由于散焦、聚焦及高速层屏蔽等因素的影响,导致了地震采集资料信噪比低、地震成像困难。地震照明分析技术是研究观测系统对勘探目标的地震波振幅或波场的模型分析技术。地震照明不仅可以得到震源激发的地震波场在地下介质中的分布情况,即单向照明,而且还可以得到能反映震源激发和检波点接收效应的双向照明。因此,基于地震照明分析的观测系统优化设计,可以提高观测系统对勘探目标的探测能力,进而改善其成像质量。虽然国内外众多学者已经对地震照明分析技术进行了大量的研究工作,但是至今人们对地震照明仍然缺乏统一的认识,使得地震照明分析缺乏应用标准,工业应用效果和认可度参差不齐。地震照明已经从射线追踪理论时代逐渐进入波动方程理论时代。但是由于单程波方程本身的缺陷,使之不能满足高度复杂区域的地震照明分析。相比之下,双程波动方程具有模拟精度高、波场信息丰富、不受构造倾角限制等优点,能够适应任何复杂地质条件下的地震照明分析,故基于双程波动方程的地震照明分析技术具有巨大的应用前景。本文在前人研究的基础上,从地震照明的基本原理和概念出发,对现有主要的地震照明函数进行了系统的归纳总结,并提出了多种分类标准；认为任何地震照明函数都可以归属于只考虑震源或检波器的单向照明和同时考虑震源与检波器的双向照明两大类地震照明。从地震波理论出发,推导了单程波动方程和双程声波方程波动方程,并详细研究了它们的数值模拟方法,为基于波动方程的地震照明分析技术研究奠定了的方法基础。对基于波动方程的单向照明和双向照明进行了详细的研究,模型计算结果表明：单程波动方程自身的缺陷,导致基于单程波方程的地震照明能量不准确,特别是在具有强散射损失的盐下区域；双程波动方程能够获得精确的地震照明,但是照明结果中会出现明显的上下行波场能量的干涉现象,干扰地震照明分析。为此,本文针对双程波动方程震源单向照明,采用坡印廷矢量将地震波场分解为只包含上行波的反射波场和只包含下行波的入射波场,根据分解后的地震波场分别定义了两个地震照明函数,即入射照明和反射照明。数值模拟结果显示,基于坡印廷矢量波场分离方法是完全正确的；入射照明比单向照明更能反映下行地震波场的能量分布特征。针对单程波动方程双向照明进行了改进,包括XIE-WU双向照明和DUC-DC双向照明；改进的双向照明不仅提高单程波动方程双向照明的精度,而且还克服了XIE-WU双向照明不能满足不同检波器应该接收到不同地震波场的缺陷。此外,本文还研究了基于双聚焦原理的双聚焦照明分析技术,并提出了观测系统的叠前偏移分辨率函数。最后,采用波动方程地震照明进行了观测系统优化设计研究,实现了面向勘探目标的地表最有利激发接收区域的优选、加密区组合震源地震波聚焦方向设计和满足叠前偏移分辨率要求的观测系统参数优化设计。
【图文】：
究了基于波动方程的数值模拟方法和地震照明方法原理，并对双程波动方程单向照明和逡逑单程波动方程双向照明方法进行了适当的改进；最巧讨论了波动方程地震照明方法在地逡逑震采集观测系统优化设计中的应用。本文研究的技术路线如图１－１所示。逡逑资料收集与文献调巧逡逑Ｉ逦＾逦Ｉ１逡逑地震照明基本原理研究逦波动方程数值模棋方法研巧逡逑厂．．．ｙ邋六ｉ．．．．．．ｉ邋．．．＇…Ｉ－．．．ｉ．．．．．．．．．．．户逡逑基本原理和物逦现巧地震照明方逦单程声波波动逦双程声波波动逡逑理怠义逦法的总结与分类逦方程数值模巧逦方程数值模巧逡逑Ｕ邋＾邋Ｕ逦Ｉ邋＾逦＾邋Ｉ邋＾逦＾逦＾逦＾逡逑逦＊——？波动方程地震照明方法研究邋逦＾逦逡逑地震波单向照明＾＾逦？地震波双向照明逡逑Ｉ逦．逦邋Ｉ逦逦．逡逑Ｕ逦……「广： ］——ｎ逦１逦１逦＾邋Ｉ邋Ｉ邋ｉ邋－邋Ｉ逡逑单程和双程声波波动逦入射照明和反逦改进的ＸＩＥ￣逦改进的ＤＵＣ－逦巧z波动方程逡逑足程单内照明逦射照明逦ＷＵ巧向照明逦ＤＣ巧向照明逦双巧焦照明逡逑Ｉ逦＾＿－＝］邋￣￣逦＾ｒ—＾邋Ｕ￣￣邋Ｊ—＾逦＾逡逑Ｉ基于波动方程地震照明的观Ｉ逦１逡逑测系统优化设计研究逡逑；逦邋Ｉ，逦－－逦Ｉ逦＇＇邋￣逦……－逦；逦逡逑地表最巧利澈发逦X椙磕康牟愕貜膊芰垮位谒劢拐彰鞯墓坼义匣蚪邮涨蛴叛″蔚募用茏楹蟖v源设计逦n,系统优化设计逡逑＾邋Ｉ逦ｔ逦Ｉ逦＾逡逑果分析和论文编逡逑图１－１研究技术路线逡逑１．４研九成果和创弟斤点逡逑在前人研巧的基础上
于反射角度或枯速遮巧等因素使反射波不能被检波器接收到，即\F说目标不能被＂照明＂，逡逑也就不能迪过偏移处理获得目标的像。囚此，真正意义上的地震照明包含＂照＂和＂明＂逡逑两个过程，即（源－检）双向照明。图２－ｌａ所示的情况表示目标被照明，图２－化所示的逡逑情况表示目标不能被照明。通过对地震反射波资料采集原理的分析，，我们巧认识到，逡逑整个观测系统对勘探目标的地震照明度或在地表接收勘探目标反射的能力不仅取决于逡逑震源能量是巧能到达Ｒ标位置，还取决Ｔ－邋ｎ标反射波能量能巧传播网地衷并彼检波器接逡逑收，二者不巧或缺。因此，通过地彶照明分析可Ｗ直接评价地震观测系统的探测能为或逡逑成像能力，从帕指导观测系统的优化设计。逡逑￥■＂？霉波震源逦枪波器排列逦＾地震波震源逦j⒉ㄆ髋帕绣义希垮澹垮澹驽澹桢澹驽澹驽澹驽义习赍义希慑逦蹋义希幔╁危猓╁义贤迹玻惫鄄庀等竦卣鹫彰魇疽馔煎义希玻澹驳卣鹫彰鞯姆掷噱义瞎谕庑矶嗟淖梗谎д呒壕缘囟日彰鞣制砑际踅辛舜罅康牡难芯亢陀τ茫⑷″义系昧朔崴兜某晒Ｓ捎诓ǔ∧Ｄ獾姆秸础⒌靥僬彰鞯娜锨沙潭龋住┭芯恐氐愕牟煌隋义厦翘岢隽舜罅康牡卣鹫彰鞣椒ǎ⑻崛×饲啥嗟卣鹫彰鞫惹墒Ｋ淙徽庑┑卣鹫彰鞫群义鲜挠τ枚既〉昧艘欢ǖ挠τ眯Ч
本文编号：2532317
【图文】：
究了基于波动方程的数值模拟方法和地震照明方法原理，并对双程波动方程单向照明和逡逑单程波动方程双向照明方法进行了适当的改进；最巧讨论了波动方程地震照明方法在地逡逑震采集观测系统优化设计中的应用。本文研究的技术路线如图１－１所示。逡逑资料收集与文献调巧逡逑Ｉ逦＾逦Ｉ１逡逑地震照明基本原理研究逦波动方程数值模棋方法研巧逡逑厂．．．ｙ邋六ｉ．．．．．．ｉ邋．．．＇…Ｉ－．．．ｉ．．．．．．．．．．．户逡逑基本原理和物逦现巧地震照明方逦单程声波波动逦双程声波波动逡逑理怠义逦法的总结与分类逦方程数值模巧逦方程数值模巧逡逑Ｕ邋＾邋Ｕ逦Ｉ邋＾逦＾邋Ｉ邋＾逦＾逦＾逦＾逡逑逦＊——？波动方程地震照明方法研究邋逦＾逦逡逑地震波单向照明＾＾逦？地震波双向照明逡逑Ｉ逦．逦邋Ｉ逦逦．逡逑Ｕ逦……「广： ］——ｎ逦１逦１逦＾邋Ｉ邋Ｉ邋ｉ邋－邋Ｉ逡逑单程和双程声波波动逦入射照明和反逦改进的ＸＩＥ￣逦改进的ＤＵＣ－逦巧z波动方程逡逑足程单内照明逦射照明逦ＷＵ巧向照明逦ＤＣ巧向照明逦双巧焦照明逡逑Ｉ逦＾＿－＝］邋￣￣逦＾ｒ—＾邋Ｕ￣￣邋Ｊ—＾逦＾逡逑Ｉ基于波动方程地震照明的观Ｉ逦１逡逑测系统优化设计研究逡逑；逦邋Ｉ，逦－－逦Ｉ逦＇＇邋￣逦……－逦；逦逡逑地表最巧利澈发逦X椙磕康牟愕貜膊芰垮位谒劢拐彰鞯墓坼义匣蚪邮涨蛴叛″蔚募用茏楹蟖v源设计逦n,系统优化设计逡逑＾邋Ｉ逦ｔ逦Ｉ逦＾逡逑果分析和论文编逡逑图１－１研究技术路线逡逑１．４研九成果和创弟斤点逡逑在前人研巧的基础上
于反射角度或枯速遮巧等因素使反射波不能被检波器接收到，即\F说目标不能被＂照明＂，逡逑也就不能迪过偏移处理获得目标的像。囚此，真正意义上的地震照明包含＂照＂和＂明＂逡逑两个过程，即（源－检）双向照明。图２－ｌａ所示的情况表示目标被照明，图２－化所示的逡逑情况表示目标不能被照明。通过对地震反射波资料采集原理的分析，，我们巧认识到，逡逑整个观测系统对勘探目标的地震照明度或在地表接收勘探目标反射的能力不仅取决于逡逑震源能量是巧能到达Ｒ标位置，还取决Ｔ－邋ｎ标反射波能量能巧传播网地衷并彼检波器接逡逑收，二者不巧或缺。因此，通过地彶照明分析可Ｗ直接评价地震观测系统的探测能为或逡逑成像能力，从帕指导观测系统的优化设计。逡逑￥■＂？霉波震源逦枪波器排列逦＾地震波震源逦j⒉ㄆ髋帕绣义希垮澹垮澹驽澹桢澹驽澹驽澹驽义习赍义希慑逦蹋义希幔╁危猓╁义贤迹玻惫鄄庀等竦卣鹫彰魇疽馔煎义希玻澹驳卣鹫彰鞯姆掷噱义瞎谕庑矶嗟淖梗谎д呒壕缘囟日彰鞣制砑际踅辛舜罅康牡难芯亢陀τ茫⑷″义系昧朔崴兜某晒Ｓ捎诓ǔ∧Ｄ獾姆秸础⒌靥僬彰鞯娜锨沙潭龋住┭芯恐氐愕牟煌隋义厦翘岢隽舜罅康牡卣鹫彰鞣椒ǎ⑻崛×饲啥嗟卣鹫彰鞫惹墒Ｋ淙徽庑┑卣鹫彰鞫群义鲜挠τ枚既〉昧艘欢ǖ挠τ眯Ч
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