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三维并行傅立叶变换法正演模拟

吴艳辉  
【摘要】:本文围绕地震数据偏移与正演模拟课题开展研究。地震数据偏移是现代地震数据处理的核心,与地震勘探的最终目的紧密相连,并直接影响着地震勘探的最终效果。地震数据正演模拟技术贯穿于地震数据采集、处理和资料解释的各个环节,是进行地震反演的基础,是认识和研究地下地质构造的最有效手段。 相位移法是一种频率-波数域叠后偏移或正演模拟的基本算法,利用上行波方程和爆炸反射层模型可以得到正演模拟和偏移结果。本文从理论上阐明了相位移法的原理,并分别将相位移法作用于经过Ζ—τ变换的波动方程与未经过Ζ—τ变换的波动方程,对两种声波方程分别进行偏移与正演模拟,先偏移后正演模拟以及先正演模拟后偏移的试算。通过试算结果验证了正演模拟与偏移是“互逆”的过程,两者结合可以恢复原始的深度模型。 三维模型计算的最大困难是内存需求量和计算量庞大。三维傅立叶变换法模型算法的主要计算部分是快速傅立叶变换。本文将向量化技术和复序列傅氏变换与实序列傅氏变换的关系应用于二维、三维快速傅立叶变换(FFT),优化了程序,提高了计算效率并节省了内存。理论分析和实际试算表明适当调节空间和时间采样间隔、震源子波的主频和长度,可减少因差分逼近微分引起的频散,得到更佳的模拟效果。文中还利用消息传递并行编程环境和微机机群运行并行程序,大大提高了计算效率,节省了计算时间。将波场快照与速度剖面相结合,可以更好地观测到波的传播过程。模型试算得到的高质量的合成记录表明了傅立叶变换法模型算法的可行性和有效性。 此外,本文还涉及了常规地震数据处理中的以叠加速度谱为基础的叠加速度分析,并对模型数据进行了试算,得到与真实速度场接近的水平层状速度模型。


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