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：常规长排列非双曲动校正公式是在VTI介质中得到的,它不能满足任意空间取向TI（ATI）条件下的扩展.本文以VTI介质中非双曲动校正公式为基础,基于我们推导得出的ATI介质中精确四次时差系数解析解和NMO速度解析解,给出ATI介质中长排列优化的非双曲动校正公式.通过与各向异性射线追踪方法计算所得出的＂精确走时＂结果对比,研究表明优化后的非双曲动校正公式能精确地描述任意强弱、ATI介质中随测线方位变化的走时曲线,可以用来替代耗时、多偏移距、多方位的射线追踪方法正演拟合ATI介质中长偏移距反射走时,为利用非双曲时距的各向异性参数反演提供理论基础性认识。

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：为了分析沁水盆地太原组煤层岩石物理性质、镜质组反射率与微观结构之间的关系，采集了三个不同煤矿井下的11个煤岩样品，利用MTS岩石物理参数测试系统对煤样进行弹性参数测试，通过薄片鉴定和扫描电镜对11个煤样的有机显微组分、镜质组最大反射率和微观结构特征进行了分析。对上述实验结果进行交会分析发现：一些弹性参数之间具有线性关系；纵波速度与横波速度均具有各向异性特征，其各向异性特征与镜质组最大反射率有良好的负相关性；纵横波速度、杨氏模量与微孔含量呈负相关关系。获得的煤岩岩石物理参数之间的关系构成了煤岩地震岩石物理建模和煤层气地震反演技术的基础。

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：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：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：推导了二维TTI介质的相速度表达式,并且依据推导出来的相速度表达式,模拟并分析了二维TTI介质相速度的传播快照以及TI介质相速度的传播快照;对比并分析了TTI介质和TI介质模型的相速度理论计算值的X分量特征的差异。TTI介质的相速度研究具有较高的理论研究价值和实际应用价值．

简介：传统Robinson褶积模型主要受缚于三种不合理的假设,即白噪反射系数、最小相位地震子波与稳态假设,而现代反射系数反演方法（如稀疏约束反褶积等）均在前两个假设上寻求突破的同时却忽视了一个重要事实：实际地震信号具有典型的非稳态特征,这直接冲击着反射系数反演中地震子波不随时间变化的这一基础性假设。本文首先通过实际反射系数测试证实,非稳态效应造成重要信息无法得到有效展现,且对深层影响尤为严重。为校正非稳态影响,本文从描述非稳态方面具有普适性的非稳态褶积模型出发,借助对数域的衰减曲线指导检测非稳态影响并以此实现对非稳态均衡与校正。与常规不同,本文利用对数域Gabor反褶积仅移除非稳态影响,而将分离震源子波和反射系数的任务交给具有更符合实际条件的稀疏约束反褶积处理,因此结合两种反褶积技术即可有效解决非稳态特征影响,又能避免反射系数和地震子波理想化假设的不利影响。海上地震资料的应用实际表明,校正非稳态影响有助于恢复更丰富的反射系数信息,使得与地质沉积和构造相关的细节特征得到更加清晰的展现。

简介：地震波场和电磁场耦合产生的震电效应与储层物性参数有关，含流体孔隙介质中震电效应的研究有助于更好的描述储层特性。本文我们对饱和砂岩样品中的震电效应进行了实验研究，构建了一套震电测量装置。利用此测量装置记录了在声波激励下砂岩样品中产生的震电转换信号，观测得到了砂岩界面产生的震电信号的衰减特性，在此基础上进一步研究了震电信号与砂岩物理参数之间的关系。在震电效应的实验中发现尽量减小参考电位与震电信号扰动区的基准电位之间的电位差是保证震电实验测量精确性的关键点，能够显著提高震电信号的可探测性。震电测量结果证实了地震波在含流体孔隙介质中传播时，能诱导震电耦合，同时给出了震电界面响应的特点。震电信号振幅随着波源与岩样距离的增加呈线性衰减，随着接收电极与岩样界面距离的增加呈指数衰减。不同渗透率砂岩样品中产生的震电响应结果表明震电响应的强弱与样品渗透率成正相关，震电效应可以作为研究储层渗透率的一种新方法。

简介：裂缝预测在致密油气、煤层气、页岩气等非常规油气勘探中起着十分重要的作用。本文将裂缝分成大（大于1/4波长）、中（1/4~1/100波长）、小（远小于1/100波长）三种尺度类型开展综合预测研究。基于多尺度岩石物理正演模拟技术,分析区分中等尺度裂缝的叠前方位各向异性敏感属性,结合地质、测井和地震属性大尺度裂缝预测方法和岩心薄片观测小尺度裂缝预测,形成了一套综合地质岩心信息、成像测井解释和地震信息的多尺度裂缝综合预测方法。该方法通过岩心裂缝描述和成像测井解释,分析得到裂缝发育控制因素,再通过应力场构造模拟,完成区域性大尺度裂缝发育控制因素研究。利用叠后几何类属性进行大尺度裂缝预测,结合叠前衰减属性进行中等尺度裂缝预测,以及岩性统计学反演和断层叠合结果,验证中等尺度裂缝与岩性、断层的对应关系,明确了中尺度裂缝成因。通过岩心电镜扫描,分析小裂缝发育状况,最后综合三类裂缝研究成果分析储层裂缝发育状况。通过对某实际工区灰岩储层的裂缝发育情况进行综合预测研究,结果表明文中提出的多尺度裂缝预测基础理论方法和多尺度裂缝预测技术流程,能够较好地解决裂缝预测的强非均质性、多尺度问题,综合地质、测井和地震多信息裂缝多尺度预测技术能够实现裂缝性油气藏的储层描述和甜点预测。

简介：本文是中国陆域航磁地质构造研究最新进展的综述性文章，对基于航磁数据的中国陆域地质构造编图最新成果和取得的新认识进行了论述。该项研究利用我国50多年的海量实测航空磁测数据，采用最新的数字化编图技术及先进实用的位场数据处理方法编制了1：5000000万和1：1000000万中国陆域航磁系列图件，以板块构造和大陆动力学理论为指导，以岩石物性研究与航磁异常特征分析为基础，定性、定量与综合解释相结合，编制了中国陆域磁性基底深度图及主要地质构造单元图件，并依据航磁数据对新划分的地质构造进行了论述。

简介：Gabor变换和S变换是常用的时频分析工具。根据测不准原理,它们的时频分解结果无法在时间域和频率域同时具有很高的分辨率。为了提高非平稳信号时频分解结果的分辨率,本文提出瞬时频率分布函数（IFDF）并利用它表达非平稳信号。当非平稳信号时频成分的分布满足测不准原理对信号可分辨的要求时,瞬时频率分布函数的支集和短时Fourier变换的小波脊支集是同一个集合。利用IFDF的该特征,本文提出一种迭代算法（Sparse-STFT）实现了信号的稀疏时频分解。该算法在每次迭代过程中利用残留信号的短时Fourier变换结果的脊支集更新信号的时频成分,每次迭代得到的时频成分的叠加结果即为最终的稀疏时频分解结果。文中的数值实验证明了Sparse-STFT可以有效地提高非平稳信号时频分解结果的分辨率。最后,本文将该方法应用于地震数据面波的压制中,取得了理想的处理结果。

简介：目前观测系统设计中接收道数的选择基本上是基于水平层状介质假设，这显然不能满足复杂地区采集的需求。本文在朱金平研究基础上，通过野外试验法获得最优接收道数问题，进行数值模拟实现，在固定道间距情况下，建立接收总能量与平均效率能量之间的数学模型，获得最优接收道数，并利用一个复杂工区的地震数据对方法的正确性进行验证，模型数据计算的结果与实际数据处理的结果表明，本文方法与实际处理结论一致，说明该方法具有较高的科学性，可以为复杂地区观测系统设计提供新的思路。

简介：水害是煤矿五大自然灾害之一,严重威胁着煤矿工人的生命安全,其主要原因是煤层导水裂缝带诱发透水事故。由于导水裂隙带电各向异性严重,利用传统的电阻率方法探测的电阻率信息将会导致错误的水文地质结论。本文以煤层导水裂缝带为地质基础,建立地电模型,研究煤层导水裂隙带电各向异性特征。分别讨论了裂隙带地层水电导率、基质孔隙度、基质电阻率、裂缝密度,裂缝表面粗糙度,围岩地层压力大小以及裂缝倾角的对导水裂隙带电各向异性的影响。通过数值模拟,定性分析了各因素对电各向异性的影响以及地表视电阻分布形态与导水裂隙带特征之间的关系,初步探讨了利用导水裂隙带的电各向异性研究裂缝走向以及倾向方法。

简介：ThevariationsintheEarth’srotationareimportanttospacedynamictheoryandnaturaldisastersbecausetheyaffectthelength-of-day(LOD)andconsequentlyhumanlives.Weusemaximumentropymethod(MEM),Lombmethod(LOMB),andphasedispersionminimization(PDM)todeterminethenaturalperiodsofequallyspacedLODtimeseries.WetransformtheobservationalmonthlyLODtimeseries(LODM)tounequallysampledseries(LODMD)byremovingeveryfourth,third,andhalfofthetotalsamples.WealsoapplysplineinterpolationtoLODMDtoyieldequallyspacedtimeseries(LODMDN).Theresultssuggestthatregardlessofthetimeseries,theMEMfrequencyis0.1660month^-1and0.0840month^-1,whereasLOMBandPDMyield0.166month^-1and0.083month^-1,respectively.Furthermore,missingdatathatarelessthanhalfofthetotaldataorsplineinterpolationdonotaffecttheanalysis.Fortheamplitude,neithermissingdatanorsplineinterpolationaffecttheanalysis.

简介：在对浙江省某铜矿进行瞬变电磁勘查时，由于感应激发极化效应的影响，造成瞬变电磁晚期测道的数据发生倒转。采用常规的瞬变电磁数据处理方法难以处理，造成晚期测道数据不可用，影响TEM的探测深度及精度。针对这个情况，采用Cole—Cole模型分析了均匀半空间模型中直流电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数对磁性源瞬变电磁响应的影响规律。利用奇异值分解法（TheSingularValueDecomposition，简称SVD）对实测TEM数据进行分析及反演，并且从瞬变电磁响应数据中分离出勘探区瞬变电磁测量数据Cole-Cole模型的各参数，将分离出来的参数用于探测结果的辅助解释。经过分析得出充电率和频率相关系数对瞬变电磁响应的影响较大，而直流电阻率和时间常数对其影响较小的结论。通过常规方法和奇异值分解法对实测数据分别进行处理，发现后者视电阻率断面图的异常更加突出，从而较准确的圈定了铜矿体地范围，此结论得到了钻孔的验证，与实际地质情况吻合较好。

简介：传统的地层压力预测方法大都建立在地层欠压实机理之上,对于由其它因素引起的异常高压现象未必适用。Yassir等（1999）发现异常地层压力通常与异常水平应力有密切联系,异常高压带的最大主应力往往很大。基于此,在分析重力场和构造应力场的双重应力场特征基础上,本次研究首先通过常规测井资料建立构造稳定地区的最大主应力的计算模型,将利用该模型计算构造挤压强烈的非稳定地区的主应力结果定义为虚拟最大主应力,再结合相对构造应力的贡献值得到最大主应力,最后在一定的超压范围之内,根据最大主应力与地层压力的拟合关系预测地层压力。通过对A气田的实际资料处理表明,利用该方法得到的地层压力预测值与实际测量值吻合较好,预测精度较传统的等效深度法有明显的提高。

简介：中国西部复杂山地是地震勘探的难点区域,地表和地下都复杂,从而导致地表激发困难,地震资料干扰严重、信噪比低。地下构造形态复杂,导致反射点分散严重,前人尝试过弯线采集,但很少考虑地下实际构造特征。本文章提出基于CRP的不规则采集设计方法,使地表避开难以激发的区域,地下考虑构造特征及CRP点分布位置,优化地表接收线位置,通过地表有目的布置接收点位置,最大程度的保证地下CRP点不分散,从而提高地震数据的信噪比.并以四川盆地某工地的实际资料通过模型数据验证了方法的合理性与可行性。表明该方法能够解决复杂地区地震采集存在的部分难题,为复杂地区的地震勘探采集提供一个新的思路。