地震波传播路径追踪的波动方程方法

在地震勘探的地震波传播研究中,波场传播路径追踪是一项重要研究内容,通常采用射线理论追踪地震波传播路径.提出一种波动方程波场传播路径追踪方法,首先利用窗口Fourier框架展开技术对源点和目标点的波场进行角度分解,并计算它们的方向照明,然后利用角度相干技术获取源点和目标点间的波场传播路径.该方法可以有效考虑地下非均匀介质对地震波场传播的聚焦与散焦作用.     

波动方程角度域偏移成像

在共炮集数据的波动方程深度偏移成像中,利用常规的波场传播算子进行检波点波场和震源波场的向下传播,在各个深度层借助波场的窗口Fourier框架展开,得到局部角度域的检波点波场和震源波场,然后应用偏移成像原理,提出了共炮集数据的波动方程角度域偏移成像方法.通过角度域偏移成像,可以得到地下成像点处的角度域成像矩阵以及共地层倾角偏移成像剖面和共反射角偏移成像剖面.也可为基于偏移成像的后续处理方法技术,如振幅随角度变化分析处理、角度域共成像道集提取和角度域速度分析,提供基础资料.以陡倾角模型和国际标准的Marmousi模型为数值试验例子,验证了波动方程角度域偏移成像方法的正确性和有效性.     

海底地层回波数据的波场外推法成像处理

海底地层回波数据的成像处理是依据地层剖面仪在海面激发以及水听器接收到的海底地层声纳回波信息来研究海底地层沉积结构的一种方法。文中运用描述声波场传播规律的波动方程将海面观测回波场记录进行反向外推处理,并指出在均匀介质或水平层状介质情况下时间成像方法的合理性,以及在沉积层构造复杂时,应同时进行绕射波场的收敛和由于介质速度横向变化引起的折射效应的时移校正的深度成像处理,从而获取准确的海底地层的结构形态。     

BICSQS模型与Biot-Stoll模型海底界面声波反射和散射的比较

利用孔隙弹性介质界面的声波散射公式计算对比了以Biot-Stoll模型和附加颗粒间喷射流及剪切阻力的Biot模型(简记为BICSQS模型)描述的海底的光滑平面反射系数和粗糙界面的背向散射系数,并分析了BICSQS模型中体积弛豫频率和剪切弛豫频率对其结果的影响。结果表明:两种模型反射系数的差别主要在垂直方向和表观临界角附近,而背向散射系数的差别主要在表观临界角附近,并且最大差别可以分别达到1.5dB和2dB;另外,体积和剪切弛豫频率的变化分别影响中频段(10~100kHz)和高频段(100kHz以上)的BICSQS模型的反射和背向散射系数,但引起的变化量很小。     

用声波方程对海底地层回波数据进行逐层折射校正成像

用地层剖面仪加一条拖曳水听器阵组成的海底地层测量系统采集海底地层广角回波数据，对广角回波数据进行共深度点叠加得到的叠加剖面可用于地质解释。当海底地层声速有横向变化时，由于波的折射效应的影响，叠加剖面不能真实反映海底下地层构造的情况，应用于地质解释很可能会导致错误的结果。在已知海底地层声速的情况下，用声波方程Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ积分方法对叠加数据进行正反向两次波场延拓，可消除上伏地层声速横向变化引起下伏地层回波波场的畸变，获得更精确反映海底下地层构造的声波图像。     

波动方程深度偏移的局部裂步Fourier传播算子

针对裂步Fourier传播算子在速度强横向变化介质中的不足,将算子的框架展开方法应用于Fourier传播算子中的相移算子,提出了一种波场传播的局部裂步Fourier传播算子,并把它应用于波动方程叠前深度偏移成像.这个局部裂步Fourier传播算子是由相空间(空间-波数)-频率域的相移算子和空间-频率域的窗口时移算子两部分组成.与波数-频率域的空间全局性相移算子不同,相空间-频率域的相移算子具有很好的空间局部性.通过在国际标准的SEG-EAGE二维盐丘模型的波动方程叠前深度偏移成像数值试验,证明局部Fourier传播算子不仅具有很好的稳定性,而且还特别适用于速度强横向变化介质.     

长江口与杭州湾海区水底浮泥地声模型及其声反射特性研究

通过在现场和实验室分别对长江口与杭州湾海区水底浮泥重度ρ随深度变化规律以及声速c与声衰减常数β等浮泥声学参数随ρ及声波频率f的变化规律的测量和分析,得出了这个海区水底浮泥层的地声模型。其主要特点是:重度ρ(kN/m³)在10.1到15.0的范围内,随着深度线性增加,但在12.5左右处线性增加的梯度(斜率)有一个突变(拐点),ρ大于15.0以后,ρ随深度的递增加快,即浮泥层很快过渡到硬性泥层或沙层;声速c(m/s)随ρ增大的变化不明显(在±1.5%以内),但在ρ为14.0附近存在一个最小值;声衰减常数β(dB/m)则分别随ρ和f(kHz)线性增加。根据实测的地声模型,通过理论计算,对长江口和杭州湾海区水底浮泥层的声反射信号进行了正演模拟研究,得到了在拐点处出现的声反射特性预射波的幅度和极性)与梯度变化的关系,为解决浮泥层重度的回声探测问题提供了依据。