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：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：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：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：本文是三分量地震在陆相薄互层地震勘探中应用成功的首例。大庆长垣喇嘛甸油田处于高含水开发后期,储层预测的主要难题是密井网条件下厚度2m以上砂体的边界识别问题,常规单一纵波地震解释存在多解性,引入横波信息可增加地震解释的可靠性。本文根据纵、横波对气藏的响应特征,利用纵、横波联合振幅属性、分频属性对气藏进行了分析,能够很好地反应气藏的边界,体现了横波受流体影响较小的优势。通过测井曲线岩石物理定量的分析了该地区主要是密度、λρ和μρ三种物性参数能够很好地反映储层岩性变化。在以地震数据分频为核心的高精度地震参考标准层解释基础上利用纵、横波联合反演得出的纵、横波速度比、λρ、μρ等属性与测井解释的储层具有很好的一致性,多波属性λρ沿层切片描述了开发小层的砂体平面展布,与井砂岩图具有较高的一致性,刻画了井间砂体边界变化的细节,并指示了剩余油挖潜的有利区域。

简介：针对粘弹性裂隙型单斜介质,本文应用高阶交错网格差分法,对其传播快照以及多方位地面三分量记录进行模拟,结果证明了裂隙填充物的性质引起的各向异性与粘弹性性质对单斜介质波场有明显的影响,总结了不同观测方位地震记录呈现出的规律性,这为进一步了解波场在介质中的传播情况,提出更合理的理论模型,提供一种尝试。

简介：孔隙结构特征及类型划分对低渗透储层勘探开发至关重要,基于多重分形理论与核磁共振实验,对东营凹陷南坡沙河街组沙四段（ES4）复杂低渗透砂岩进行孔隙结构研究。首先,根据岩心物性、铸体薄片、压汞等资料所反映的孔隙结构参数差异,将研究区的岩石孔隙结构类型划分了3大类5小类;然后,针对不同类型岩石的核磁共振T2谱进行插值并计算其对数坐标下的一维、三维分形维数以及多重分形谱,并提取多重分形参数奇异性强度α、分布稠密度f（a）,结果显示孔隙结构类型不同,盒维数尤其是多重分形参数值差异明显,孔隙结构好,其a、f（a）偏向高值,以此划分孔隙结构类型与压汞、薄片分析结果基本一致;最后,将该方法应用到核磁共振测井剖面上,应用效果较好,表明多重分形是核磁共振T2谱的一种属性,利用核磁测井T2谱多重分形特征及参数能够连续较好地评价低渗透砂岩孔隙结构类型与预测有效储层。

简介：分数阶S变换（FRST）具有较强的时频聚集性。利用FRST处理地震数据，通过合适的分数阶参数将频率轴旋转到适当位置，即可实现目标地质特征信息的最佳识别。由于不同的地震信号的最优分数阶参数可能不同，因而对整体的分数阶参数的最优估计不利于对多道地震数据的处理。本文首先利用FRST分离出共频率数据体，并利用共频率数据体进行了低频伴影分析，然后提出FRST和盲分离结合的方法，不需要对地震数据的最优分数阶参数进行估计，即可提取识别有效地质特征信息的独立频谱，提高对地震数据的解释效率。仿真实验表明在分数阶时频域内此方法能有效分离出独立的频率信息。将该方法用于实际的地震数据，并与已知井信息进行比对，验证了其有效性。

简介：分数阶S变换(FRST)具有较强的时频聚集性。利用FRST处理地震数据,通过合适的分数阶参数将频率轴旋转到适当位置,即可实现目标地质特征信息的最佳识别。由于不同的地震信号的最优分数阶参数可能不同,因而对整体的分数阶参数的最优估计不利于对多道地震数据的处理。本文首先利用FRST分离出共频率数据体,并利用共频率数据体进行了低频伴影分析,然后提出FRST和盲分离结合的方法,不需要对地震数据的最优分数阶参数进行估计,即可提取识别有效地质特征信息的独立频谱,提高对地震数据的解释效率。仿真实验表明在分数阶时频域内此方法能有效分离出独立的频率信息。将该方法用于实际的地震数据,并与已知井信息进行比对,验证了其有效性。

简介：在具有垂直对称轴横向各向同性介质中,利用四种参数来确定中间至远偏移距转换波(C-波)动校正.它们是C-波叠加速度VC2,垂直速度比和有效速度比γ0和γeff,以及各向异性参数χeff.我们将这四种参数作为C波叠加速度模型.C-波速度分析的目的就是确定这种叠加速度模型.C-波叠加速度模型VC2,γ0,γeff,和χeff可以由P-波和C-波反射动校正资料获得.然而错误的传播是C-波反射动校正反演中的严重问题.当前短排列叠加速度由于是从双曲线动校正推算而得,因而其精度不足以为各向异性参数提供有意义的反演值.中间偏移非双曲线动校正不再被人们所勿略,而是可以用一个背景γ加以量化.非双曲线分析通过中间偏移距的γ校正量可以产生VC2,若数据不含燥音,其误差小于1%.方法稳健,允许γ启始假定值的误差达20%.该方法也适用垂直非均匀各向异性介质.精度的提高使能够用4分量地震资料计算各向异性参数.为此提出了两种工作流程:双扫描和单扫描流程.理论数据和实际数据的应用表明这两种流程得出的结果其精度相似,但是单扫描流程比双扫描更有效.

简介：提高地震资料分辨率的一个有效途径就是衰减补偿,通过对地震波的衰减和频散效应进行校正,提高地震资料的分辨率。常规衰减补偿方法都是基于波场延拓的反Q滤波方法。本文利用Futterman衰减模型,导出了一种衰减介质中合成地震记录的计算方法,在此基础上将衰减补偿问题归结为一个Fredholm积分方程反问题,利用反演方法来实现衰减补偿。针对衰减补偿问题的不稳定性,利用Tikhonov正则化方法提高反演过程的稳定性,数值模拟资料和实际资料处理结果验证了方法的有效性。

简介：野外空间采样密度的提高将增加室内数据分析的工作量，常规的基于地震数据的点与线分析方法有一定的局限性。本文简要说明空间子集的抽取方法，列举了正交子集和斜交子集的特点，并通过三维可视化展示了子集数据的空间特性。提出在数据处理中利用子集的时间切片：（1）分析地震道空间分布的均匀性和规则性；（2）研究面波及规则干扰的空间分布特点；（3）检测叠前数据中的异常信息；（4）监控叠前去噪的效果。实际数据的应用结果表明基于空间子集的分析方法是一种独特有效的地震数据分析方法，从另一种视角观察地震数据，可以发现其中某些新的特征，以提高处理人员对数据的洞察能力。

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：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：太行山山前断裂位于太行山脉与华北平原过渡地带,是华北及我国东部地区一条重要的构造带,有关该断裂带的活动性有以下观点：1）它属深大断裂带;2）它是活动断裂带和地震构造带;3）它不是地震构造带。为研究和评价该断裂的活动性,利用最近获得的地震资料和钻探联合剖面研究了太行山山前断裂的深部构造背景和第四系以来的活动特征。钻探验证以及研究结果与表明：太行山山前断裂不是岩石圈深大断裂,该断裂在第四系仅错断了中更新世QP2早期,中更新世QP2晚期和晚更新世地层没有发生错断。由此得出,太行山山前断裂不是活动断裂,也不是岩石圈深大断裂。该研究结果为跨越太行山山前断裂的城市进行规划和建设提供了重要的地质和地球物理资料,对于首都圈地震危险性评价也具有十分重要的意义。

简介：F-X域经验模态分解去噪方法在处理非稳态地震数据时存在两个局限,一是单纯剔除第一个固有模态分量将导致有效信号缺失及去噪能力偏弱问题,二是分解复信号时对实部和虚部分别分解存在分解数目不一致的风险。本文对上述两个方面进行了改进,提出了一种新的F-X域投影法复数经验模态分解预测滤波方法,首先采用基于空间投影的复数经验模态分解将F-X域地震数据直接分解为不同的复固有模态分量,然后再对这些分量分别进行F-X域预测滤波。合成记录及实际资料测试表明,本文的新方法能更好地衰减随机噪声,更有效地保持地震信号。

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。