收藏本站
《吉林大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于地震干涉法的波场成像技术及应用研究

许卓  
【摘要】:地震干涉法的提出及其在野外实际数据上的应用,极大的丰富了对地震波传播规律的认识和研究,被认为是地球物理发展中的一个重大进展。地震干涉法的适用范围从一维的层状均匀声波介质推广到三维弹性介质、任意非均匀介质或各向异性介质,甚至可被推广到运动的介质以及衰减介质。地震干涉法的基本思想是从混沌无序的地震信号中提取出有用信号,通过对记录到的地震信号进行干涉,得到新的地震信号,新形成的地震信号不仅包含了原始地震信号的特性,而且能反映出原始信号所不具有的某些重要特征。地震波干涉方法分为主动源地震干涉和被动源地震干涉,其震源可以是确定性震源也可以是噪声震源。主动源地震干涉法为地震勘探提供了一种新的处理方法,可以用于多种数据类型。以垂直地震剖面(VSP)数据类型的应用为代表,通过地震干涉法可以将VSP数据转换成其他类型的数据,如单井地震剖面(SWP)数据,地表地震剖面(SSP)数据等。被动源地震干涉法用于从野外地震噪声中提取出有用信号来获取地震波穿过介质的地质特性并推断地下地质构造的特征。本文中,我们分别就地震干涉法在主动源地震数据和被动源地震数据上的应用进行深入的研究和讨论。 首先阐述了地震干涉法的基本原理,以互易定理为基础,按照无损任意非均匀介质的假设,推导准确的声学和弹性动力学格林函数的表述。而重构的格林函数中不仅包含两个检波点之间的直达波场,也包含所有一次反射和多次散射。对于地震干涉提取格林函数的表述是基于用于相关处理中的检波器是被一个封闭的震源面所包围的这样一个假设。一般情况下,往往不能满足地震干涉应用中所需的震源分布条件,因此文中通过数值模拟实验调查当理论条件不能被满足,且震源位于地下深部位置处时,震源分布特性对重构的反射响应的影响进行讨论。在地震勘探的实际应用中,通常不能满足理论上所需的连续震源分布,但在干涉计算过程中,震源间隔应尽量布设的密集一些,以防止空间假频的产生。当震源只集中分布于地下局部区域内时,重构的道集中只有部分反射同相轴能被恢复出来,且大大降低了重构响应的信噪比。一般而言,可以利用地震干涉法从地下的透射响应中重构出有效的反射信息,并对重构的反射信息进一步应用偏移处理,偏移成像可以改善重构共炮点道集中反射信息的不完整性,获得令人满意的结果。 文中对地震干涉法在主动源数据上的应用进行了深入系统的研究,主要针对的是VSP型数据。当常规地震勘探数据处理方法不能对上覆盖层复杂变化的地震资料获得满意的成像效果时,可以通过虚拟震源方法将VSP数据转换成SWP数据,变换之后,原来位于地表的震源被重建到井下位置处,震源-检波器的井下排列离地质目标体更近,且可以有效的避免近地表变化和复杂上覆盖对数据的影响,不需要知道上覆盖层的复杂速度模型,为处理这种复杂地震资料提供了一种有效途径。本文主要利用虚拟震源方法探测地下陡构造地质体,通过数值模拟发现地质体越陡峭,获得的成像效果越好,并且虚拟震源方法可以自动校正静校正量。虚拟震源方法对于弹性波数据的应用也是有效的,能够获得合理的成像结果。此外,模拟实验表明,虚拟震源方法应用于稀疏观测系统仍然是非常有效的,尽管随着震源及检波器间隔的增大,信噪比随之下降,但是仍能构建出正确的成像结果。 标准VSP数据的成像精度虽然很高,但是成像范围却很有限,仅能对从第一个检波器开始向下的一个三角锥形区域内的地质体进行成像。为了扩展地下地质构造的成像范围,可以利用地震干涉中的相关算法将VSP数据重构为虚拟SSP数据,并对虚拟SSP数据进行成像处理。由此得到的结果中,地下地质构造的成像范围等同于具有相同震源覆盖范围的常规地表地震勘探中获得的成像范围。此外,该变换校正了井中的静校正量,并且不需要知道井中震源激发时间,震源以及检波器的位置信息。文中利用VSP-SSP相关变换将正演模拟的VSP数据转换成虚拟SSP数据,并对重构的地表地震数据进行常规处理,获得地下地质构造的成像。从结果中看出,和标准VSP数据的成像范围相比,地下的成像范围被大大扩展了。通过数值模拟测试了观测系统对VSP-SSP相关变换方法所得结果的影响。当采用井下不同分布范围上局部检波器所获得的响应时,应用VSP-SSP相关变换方法重构的SSP道集受到不同程度的影响,部分反射同相轴不能被正确的重构出来,道集的信噪比也降低了。但是采用稀疏的观测系统时,VSP-SSP相关变换方法依然能够重构出质量较好的SSP道集。当需要对采集自同一地区的VSP和SSP数据进行整合时,可以利用VSP-SSP褶积变换将VSP数据转换成虚拟SSP数据。形成的虚拟SSP数据可以和实际SSP数据进行对比分析,用于确定地下反射体的岩性。而且在该变换过程中也不需要知道速度模型和VSP测量中检波器的位置信息。我们利用VSP-SSP褶积变换将正演模拟的VSP数据转换成虚拟SSP数据,并对重构的地表地震数据进行常规处理,获得地下地质构造的成像。与通过相关算法从VSP数据中重构出来的虚拟SSP数据相比,褶积算法重构的虚拟SSP道集的信噪比更高,对地下较深处反射体的分辨率更好,但是成像范围却很有限。同样通过数值模拟测试了观测系统对VSP-SSP褶积变换方法所得结果的影响。采用仅分布于井下局部范围上检波器所获得的响应时,应用VSP-SSP褶积变换方法重构的SSP道集受到不同程度的影响,位于浅层的反射同相轴不能被重构出来,但依然保持了较高的信噪比。对于稀疏的观测系统,VSP-SSP褶积变换方法依然能够重构出信噪比较高的虚拟SSP道集。将VSP-SSP相关变换和VSP-SSP褶积变换相联合,能够将两种变换方法的优点结合到一起,对构建出的虚拟SSP道集进行常规成像处理,所得结果的成像范围和相关算法中的一样,大大扩展了地下地质构造的成像范围,而成像精度和褶积算法中的一样,对来自于深部的地质体也能分辨出来,且具有较高的信噪比。 被动源地震数据主要采集自地下的微震,记录的背景噪声信号通常能量较弱,信噪比较低。直接对被动源数据进行成像处理,研究储层的地质构造有一定的技术难度。利用地震干涉法从背景噪声数据中提取出新的地震数据,能够把无序的噪声变成有用的信号,将重构的面波响应和反射波信息用于推断地下浅层和深部的地质构造特征。本文通过数值模拟和野外实际数据深入研究了地震干涉法在被动源数据上的应用。首先专门针对被动源地震数据的特点,设计了适合的正演模拟方案,并模拟生成了被动源地震数据。然后对采集自德国Ketzin地区的CO2冲注试验区记录时长将近25小时的背景噪声进行被动源地震干涉技术的应用研究。根据该工区内两条地震测线上所有可用检波器接收到的背景噪声记录,重构出共炮点道集。在重构的道集中可以观察到面波、折射波和反射波信息,与该地区主动源地震测量产生的共炮点道集相比较,验证了虚拟共炮点道集中重构的面波响应和反射波响应的有效性。通过产生共偏移距叠加道集提高虚拟共炮点道集的信噪比。利用重构的面波响应的分散特性估计出面波分散曲线,通过分散曲线的反演获得该地区地下的1D和2D剪切波速度剖面,获得的速度模型与根据该地区主动源数据的旅行时层析反演得到的速度模型有很好的一致性,但是从被动源数据中获得的速度模型对地表附近的浅层具有更高的分辨率。此外,与该地区其他主动源资料中获得的速度剖面相比,也有很好的匹配性。对重构的反射信息进行处理,产生的成像结果能够反映地下地质构造的特征,与对相同测线记录的主动源数据进行处理得到的成像结果有很好的一致性,为被动源地震勘探的实际应用提供了有力的技术支持。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P631.4

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 齐诚;陈棋福;陈颙;;利用背景噪声进行地震成像的新方法[J];地球物理学进展;2007年03期
2 朱新慧,孙付平;用甚长基线干涉测量数据检测冰期后地壳回弹[J];地球物理学报;2005年02期
3 房立华;吴建平;吕作勇;;华北地区基于噪声的瑞利面波群速度层析成像[J];地球物理学报;2009年03期
4 单新建,马瑾,王长林,柳稼航;利用差分干涉雷达测量技术(D-InSAR)提取同震形变场[J];地震学报;2002年04期
5 汪承灏,魏炜;改进的时间反转法用于有界面时超声目标探测的鉴别[J];声学学报;2002年03期
6 吴昊,张碧星,汪承灏;声波在固体板中的多径传播及其时间反转声场[J];声学学报;2005年03期
7 陆铭慧,张碧星,汪承灏;时间反转法在水下通信中的应用[J];声学学报;2005年04期
8 王伟涛;倪四道;王宝善;;地球背景噪声干涉应用研究的新进展[J];中国地震;2011年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黎丹,王兵团;应力的反射系数和透射系数[J];北方交通大学学报;2003年03期
2 王笛,王秀娟,王兵团,麦苗;三维物性界面的反射与透射系数及其数值计算[J];北京交通大学学报;2005年03期
3 张中杰 ,何樵登;N个薄层介质组合引起的视各向异性[J];长春地质学院学报;1990年02期
4 杨宝俊,张伯军,杨友发,余迪钧;地震勘探频率中近抛物线型衰减的物理解释[J];长春地质学院学报;1990年03期
5 张中杰,何樵登;2-D与3-D横向各向同性介质中波慢度面研究[J];长春地质学院学报;1991年02期
6 徐中信,张中杰;2-D横向各向同性介质中地震反射波几何运动学研究[J];长春地质学院学报;1991年04期
7 陈京儒,何樵登;垂直地震剖面的克希霍夫积分法偏移[J];长春地质学院学报;1992年04期
8 牛滨华,何樵登,陶春晖;各向异性介质相速度、群速度与克利斯托费尔方程[J];长春地质学院学报;1992年04期
9 张中杰,何樵登,滕吉文;二维横向各向同性介质中弹性波场差分法模拟稳定性研究[J];长春地质学院学报;1993年02期
10 牛滨华,孙春岩;裂隙各向异性介质横波双折射特性研究[J];长春地质学院学报;1993年03期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 陈东升;童峰;许肖梅;;时反联合信道均衡水声通信系统研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
2 焦明连;蒋廷臣;;GPS-InSAR数据融合方法与应用[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
3 张亚利;刘星;;SAR在地表形变监测中的应用与展望[A];重庆市测绘学会第三届优秀论文评选获奖论文暨2005-2006年度学术交流会论文选编[C];2008年
4 陶毅;符力耘;孙伟家;孙秋霞;;地震波干涉法研究进展综述[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(上)[C];2011年
5 申旭辉;吴云;单新建;;地震遥感应用趋势与中国地震卫星发展框架[A];纪念赵九章百年诞辰专辑[C];2007年
6 施程成;鲁来玉;王椿镛;何正勤;丁志峰;;华北克拉通中西部地区瑞利面波噪声层析成像[A];中国地球物理2013——第十四分会场论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 雷亚辉;水下目标的时间反转法声探测技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 巩向博;金属矿地震高精度成像与数据处理方法研究[D];吉林大学;2011年
5 刘松;基于相位共轭方法进行声源识别和定位[D];大连理工大学;2011年
6 胡海峰;板状金属结构健康监测的非线性超声理论与关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
7 吕彦;强烈构造区地壳上地幔速度及各向异性结构研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 丁攀;基于流/固介质弹性波场数值建模的波浪与海洋工程结构件作用的力学特性研究[D];浙江大学;2012年
9 谢忠球;各向异性介质中的场地微动理论及其应用研究[D];中南大学;2002年
10 成枢;地面沉降变形预计模型与监测技术研究[D];山东科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史卫平;DInSAR技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 刘月婵;TRM声聚焦波束形成的噪声源定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 秦真珍;露天矿边坡变形灰色系统预报模型研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 赵华祥;大型下穿结构抗震响应研究[D];昆明理工大学;2010年
5 任婧;基于InSAR技术的矿区地表沉降监测[D];太原理工大学;2011年
6 梁富华;福建地区瑞利面波层析成像研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
7 崔仁胜;精密控制震源发射信号设计和信号提取方法研究[D];中国地震局地震预测研究所;2011年
8 孙进;张家口—渤海地震活动带地壳地震学特性初步研究[D];中国地震局地震预测研究所;2011年
9 蒋炼;碳酸盐岩储层结构刻画与流体识别[D];成都理工大学;2011年
10 薛花;复杂地震波场成像技术难点分析及误差研究[D];成都理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈颙,陈龙生,于晟;城市地球物理学发展展望[J];大地测量与地球动力学;2003年04期
2 陈凤,李金宗,黄建明,李冬冬;利用数字图像处理技术提高地震剖面图像信噪比[J];地球物理学进展;2003年04期
3 齐诚;陈棋福;陈颙;;利用背景噪声进行地震成像的新方法[J];地球物理学进展;2007年03期
4 刘国栋,顾群,史书林,孙洁,石障松,刘金汉;京津唐渤和周围地区地壳上地幔电性结构及其与地震活动性的关系[J];地球物理学报;1983年02期
5 曾融生,陆涵行,丁志峰;从地震折射和反射剖面结果讨论唐山地震成因[J];地球物理学报;1988年04期
6 金双根,朱文耀;南半球减速膨胀的定量分析[J];地球物理学报;2003年06期
7 嘉世旭,张先康;华北不同构造块体地壳结构及其对比研究[J];地球物理学报;2005年03期
8 臧绍先,杨军亮;我国华北等地区板内地震的深度分布及其物理背景[J];地震地质;1984年03期
9 姚华建,徐果明,肖翔,朱良保;基于图像分析的双台面波相速度频散曲线快速提取方法[J];地震地磁观测与研究;2004年01期
10 许力生,陈运泰;1997年中国西藏玛尼M_S7.9地震的时空破裂过程[J];地震学报;1999年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐永林;软土覆盖层地震面波的地震动反应及台湾8级地震对上海高层建筑影响的估计[J];西北地震学报;2004年04期
2 A·M·爱尔马斯利;A·哈利斯;;沉积岩中的地震面波分析[J];石油地球物理勘探;1976年S1期
3 王丽敏,李潜生,冯锐;地震面波的熵谱分析[J];中国地震;1989年02期
4 Michael H.Ritzwoller,Anatoli L.Levshin;欧亚大陆地震面波层析成像(摘要)[J];地震地质;2000年01期
5 张子广,张素欣,郑云贞,王贺生;山西水2井和岳42井水位记震能力分析[J];西北地震学报;2002年03期
6 唐荣余,郭自强;初始应力下的磁弹性面波[J];中国科学技术大学学报;1982年S2期
7 周兵;用地震面波研究上地幔各向异性[J];地震研究;1991年04期
8 张子广,万迪堃,董守玉;水震波与地震面波的对比研究及其应用[J];地震;1998年04期
9 李白基,师洁珊,宋子安,曾融生;地震面波频散的数字计算——方法与试验[J];地球物理学报;1977年04期
10 冯锐;;地震面波在研究地壳上地幔构造中的应用(综述)[J];国际地震动态;1982年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑勇;M.H.Ritzwoller;杨英杰;周龙泉;沈伟森;熊熊;;中国大陆和周边区域噪声成像研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
2 陈晓非;盖增喜;;横向非均匀介质中的面波理论——(1)勒夫波[A];1998年中国地球物理学会第十四届学术年会论文集[C];1998年
3 铁安;李幼铭;;青藏地区结构的面波理论图研究及震源深度测定[A];中国科学院地球物理研究所论文摘要集(1984)[C];1989年
4 曹小林;朱介寿;曹家敏;;南海及其邻区的地震面波波形反演方法[A];1999年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十五届年会论文集[C];1999年
5 李皎皎;黄金莉;刘志坤;;背景噪声和地震面波联合反演东北地区岩石圈结构[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
6 谢军;曾祥方;倪四道;詹中文;;利用地震背景噪声校正1998年张北地震位置[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
7 陈晓非;盖增喜;;横向非均匀介质中Love波的频散曲面和变形振型[A];中国地震学会第七次学术大会论文摘要集[C];1998年
8 傅竹武;庄真;吕梓龄;胡家富;宋仲和;陈国英;安昌强;陈立华;;由长周期地震面波研究华南地区地壳和上地幔三维构造[A];1992年中国地球物理学会第八届学术年会论文集[C];1992年
9 谢金娥;郭全仕;肖鹏飞;彭代平;;一种自适应波束压制密点数据面波的方法[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
10 顾勤平;朱介寿;;用地震面波研究上地幔各向异性[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 本报记者 王志;构筑科学发展绿色通道[N];国家电网报;2009年
2 本报记者 谭娜;北京拟启动找水计划[N];北京科技报;2011年
3 记者 顾意亮;建立轨道交通安全管理长效机制十分迫切[N];人民政协报;2011年
4 解洁清;总局物探院引进全新物探处理系统[N];中煤地质报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许卓;基于地震干涉法的波场成像技术及应用研究[D];吉林大学;2012年
2 李玲利;地震背景噪声理论研究及在华北地区的应用[D];中国科学技术大学;2012年
3 王伟君;利用地震噪声调查华北平原场地作用和浅层结构[D];中国科学技术大学;2012年
4 罗永红;地震作用下复杂斜坡响应规律研究[D];成都理工大学;2011年
5 刘跃伟;转动地震动与结构抗扭设计[D];大连理工大学;2011年
6 唐建明;转换波三维三分量地震勘探方法技术研究[D];成都理工大学;2010年
7 谭尘青;多源地震混合采集波场高保真分离方法研究[D];吉林大学;2013年
8 董航;基于VNA的步进频率体制钻孔雷达系统研发[D];吉林大学;2010年
9 李丽丽;地球物理(重磁震)勘探数据一体化解释技术[D];吉林大学;2013年
10 焦健;基于空间自相关法的微动勘探技术的研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉海;井地地震CT技术在岩溶勘察中的应用研究[D];南京大学;2011年
2 杨文;利用背景噪声方法研究云南强震前后的波速变化[D];中国地震局地震预测研究所;2011年
3 朱恒;地震干涉技术被动源成像方法研究[D];吉林大学;2012年
4 赵盼盼;汶川地震区地壳速度相对变化的地震环境噪声自相关研究[D];中国地震局地质研究所;2011年
5 刘智;供热管网地震灾害损失评估技术研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
6 耿亮;基于分数阶傅里叶变换的地震面波压制方法研究[D];吉林大学;2010年
7 李悦;地震导致的井—含水层系统应变与地下水位变化关系研究[D];中国地质大学(北京);2011年
8 胡晓婷;椭圆展开法共炮点道集速度分析方法[D];中国石油大学;2010年
9 孟阳;椭圆展开法共炮点道集速度分析方法[D];中国地质大学(北京);2011年
10 郑现;中国大陆中东部地区基于背景噪声的瑞利波层析成像[D];中国地震局地震预测研究所;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026