(第七讲)正演模拟技术.ppt

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1、物探新方法技术（地震勘探）第七讲：地震波场正演模拟技术物探新方法技术（地震勘探）第七讲：地震波场正演模拟技术一、基本概念二、地震地质模型建立方法三、渐近射线追踪方法四、有限差分法正演模拟五、有限元正演模拟方法六、物理模拟技术【思考题】（1）正演模拟、计算模拟和物理模拟的概念。（2）计算模拟与物理模拟的优缺点。（3）  何为古皮特模型？(4）  射线追踪的步骤？(5) 何为两点射线追踪、初值问题的求解？(6)物理模拟的两个相似性准则。一、基本概念正演模拟：指用物理模型和数学模型代替地下真实介质，用物理实验和数学计算模拟地震记录的形成过程，以得到理论地震记录的各种方法、技术。在地震勘探

2、中,正演模拟占据着重要的地位。它不仅对于地震勘探基础理论的研究具有十分重要的意义，而且在生产实际中也起着越来越重要的作用。例如，前述的某些补偿处理需要用到正演模拟，人机联作解释中很重要的一部分也是正演模拟。它有下列几个方面的用途：1．野外采集方面：提供野外地震勘探野外数据采集的观测系统设计的参数2．处理方面：为地震资料处理确定合适的处理参数；3．解释方面：帮助地震资料的解释，判断地震剖面上的波的类型；验证地震资料的构造及岩性解释的正确性，尤其验证构造高点的位置是否正确；为地震资料反演构造提供理论走时；为地震资料岩性解释提供合成记录。正演模拟种类：物理模拟和计算模拟物理模拟：是用一些

3、已知参数的介质做成一定几何形态的模型来模拟地下地质结构采用超声波模拟地震波,专用换能器模拟震源和检波器,将野外地震勘探过程在实验室内重现,得到理论地震记录的方法技术。具有与实际情况更为接近的优点。计算模拟：是用计算计实现的正演模拟。它包括一维和二、三维模拟。具有效率高，计算、修改参数方较方便,使用更为广泛。二、系统功能简介地质模型的人机交互构制渐近线法正演模拟有限元法正演模拟系统功能简介褶积模型图形输出1.一维和二维地震褶积记录（1）对声波时差及密度测井资料进行合成一维地震记录（2）模拟给定的二维地质模型的地震褶积记录如楔状模型、砂泥互层的韵律层模型的褶积记录。模块功能简介2.渐近

4、线法正演模拟模拟共炮点记录（CSP）模块模拟共中心点道集记录模块模拟自激自收记录（CDP）模块模拟垂直地震剖面（VSP）模块（零偏、有偏多种观测方式）模块功能简介射线法正演模拟模块特点模块(1)～(4)适用于含断层、岩性尖灭的复杂介质模型，能模拟断点、岩性尖灭点上绕射波；模块(1)～(3)能模拟一次波和多次波的波场，模块(4)能分别模拟介质中的纵波、转换横波、纯横波一次波的波场；接收的记录分量有水平和垂直分量；能模拟地震波的运动学（某个界面上的某类波的旅行时间）和地震波的动力学（考虑波前扩散、介质吸收、透射损失及界面曲率的影响）；能计算整个模型的波场，也可只计算指定的任意层的任意种

5、类的波场两分量记录。模块功能简介3.声波方程有限元法正演模拟模块模拟共炮点记录（CSP）模块模拟自激自收记录（CDP）模块模拟垂直地震剖面（VSP）模块（零偏、有偏多种观测方式）模块功能简介4.弹性波方程有限元法正演模块模拟共炮点记录（CSP）模块模拟自激自收记录（CDP）模块模拟垂直地震剖面（VSP）模块（零偏、有偏多种观测方式）模块功能简介有限元法正演模拟模块特点模块能适用于含断层、岩性尖灭的复杂介质模型；能模拟介质中所有波的波场（面波、反射波、直达波、绕射波）；接收记录的分量有位移及位移速度的水平和垂直分量。模块功能简介三、模型构制原理及算法模型构制是将地质模型简化为地震地质

6、模型的过程，简化的方式必须考虑前述正演公式的适应条件，同时也要尽量使模型参数数量最少。地质模型可以分解成三部分组成：(1)速度均匀的区域；(2)弯曲或不连续界面，它是两个不同速度变化区域的分界面；(3)不连续点(断点和岩性尖灭点)组成的绕射点。地震地质模型示意图模型构制3.1界面描述及参数给定界面由一系列界面上的离散点坐标组成，离散点之间的深度由三次样条函数插值求得，故模型的输入参数包括界面的离散点坐标，该界面两侧的纵波速度值，而对应的横波速度值及密度值可由人工给定，也可由经验公式换算。模型构制模型处理是对模型构制得到的一系列线段组成的地质分界线赋予层位地质属性。即将线段定义为分界

7、面（层位及断层面），给定分界面两侧的弹性参数，按一定原则对层位进行自动排序。3.2模型处理模型处理层位自动编号及排序应遵循下列主要原则：（1） 编号从左至右，再从上至下；（2） 编号在前的某一层位的两个端点纵坐标其中之一要小于该编号后的所有层位的纵坐标。(3)水平位置不同但深度相近的层位，交平缓的层位编号在前。模型处理四、一维计算模拟（褶积模型）1．一维计算模拟的基本假设一维模拟包括如下基本假设(通常称之为古皮特模型)：(1)地层横向均匀，纵向由一系列不同弹性性质的平