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1.
吸收衰减是地震波在实际地球介质中传播的固有特征.在实际应用中,通常假设表征吸收衰减特征的品质因子Q在地震频带范围内不随频率变化.高阶广义流变模型能够在时间域内精确的表征品质因子Q不随频率变化的特征,为黏弹性介质波动方程精细模拟奠定了基础.基于广义标准线性体模型理论,采用最小二乘拟合方法对Q值不随频率变化特征进行拟合,分析了不同阶次广义标准线性体模型对黏弹性介质Q值特征的拟合程度,在权衡计算精度和三维计算量的基础上,确定了五阶广义标准线性体模型并建立了相应的三维黏弹性波的速度-应力方程,结合CFS-PML边界条件开展了高精度三维黏弹性波正演模拟.通过均匀介质正演模拟,验证算法的正确性,明确了地震波的传播时的吸收衰减特征,对三维盐丘模型进行数值模拟,表明了五阶广义标准线性体可以精确的模拟黏弹性介质地震波吸收衰减特征. 相似文献
2.
对有限频率层析成像线性理论的波恩近似问题进行梳理, 用数值方法统计分析其适用范围, 结果表明波恩近似要求最大速度扰动不超过1%; 然后对相关走时一阶近似进行统计分析, 结果表明它也只适用于最大速度扰动在1%以内的情形. 然而, 结合波恩近似和相关走时一阶近似而得到的有限频率线性理论, 其适用的速度扰动范围最大可达10%. 这个表面上的逻辑悖论, 称为“波恩近似佯谬”. 此佯谬是由于不恰当地使用波恩近似造成的. 本文摒弃波恩近似, 使用泛函的Fréchet微分和隐函数定理推导得到有限频率线性理论, 圆满解释了波恩近似佯谬. 由于有限频率非线性理论早已摒弃了波恩近似, 因此波恩近似概念在有限频率层析成像理论中完全没有必要. 相似文献
3.
基于简化双层黏弹介质模型及其变形过程的时间属性,考虑震后地壳上层(黏滞性相对较弱)短时间的弹性扰动及后续较长时间内下层(黏滞性相对较强)黏性变形对上层应力扰动的联合作用,研究地震应力扰动的时空变化.结果显示,地震应力扰动在震后一段时间内逐渐增大,之后缓慢衰减.并且模型参数越接近真实地体,应力扰动增大及衰减过程就越缓慢,持续时间越长,即地震活动具有较长时期的时间"记忆"特性.因而,在地震活动及库仑应力变化研究中,长时期的应力扰动影响不宜忽略.地震应力扰动有一定的空间作用范围,在此范围内应力扰动随距离衰减明显,距离震源较近处衰减较快、距离震源较远处衰减相对较慢,此范围之外应力扰动可忽略不计.在本文所取与实际地壳相对较为接近的模型参数条件下,应力扰动的空间作用范围大体是震源线性破裂尺度的2.5倍.地震应力扰动随震级增大而逐渐增大,在本文模型参数条件下,震级大于6级之后,应力扰动随震级快速增加.地震破裂尺度测量误差所导致的应力扰动计算误差的相对大小,与时间无关,与破裂尺度(震级)及震源距有关,随震源距的增大而增大,但对应力扰动的总体变化趋势及变化范围影响甚微.当距离足够远时,应力扰动计算误差的相对大小趋于常数,就6、7、8级地震而言,最大应力扰动计算误差分别小于应力扰动值本身的22%、30%及38%. 相似文献
4.
本文基于Kjartansson常Q模型理论，推导了常Q衰减介质中黏声波和黏弹性波的速度-应力方程，并采用基于二项式窗函数的优化交错网格有限差分方法进行了数值模拟，同时引入不分裂的复频移卷积完全匹配层(CPML)吸收边界条件，以消除边界反射.使用基于自适应时间步长记忆方法的中心差分近似时间分数阶导数，与常用的短时记忆方法相比，提高了波动方程的离散化精度和计算效率.通过对比均匀模型下声波的数值解与解析解，验证了算法的精确性，并进一步分析了不同品质因子下地震波的频散及衰减特征.对BP盐丘模型的数值模拟结果可以较好地反映本文数值方法对复杂介质的适应性及频散压制效果. 相似文献
5.
介质的黏滞性是普遍存在的.黏滞性介质中的真振幅成像需要校正由介质的黏滞性引起的振幅衰减与速度频散,然而常规的反Q偏移方法存在不稳定问题.本文在反演的框架下求解黏声介质成像问题,在有效避开不稳定的同时实现真振幅成像.首先将波动方程线性化,并依此建立黏声介质最小平方逆时偏移(LSRTM)的目标函数;然后推导波动方程伴随算子,并在此基础上借助伴随状态法推导迭代求解的具体算法;最后通过引入动态相位编码技术将计算量降至与常规逆时偏移相同的数量级.该方法在真振幅成像过程中考虑了介质黏滞性的影响,更接近实际情况,具有更好的振幅保持性.相对于常规逆时偏移,该方法能够自动压制成像噪声,具有更高的成像分辨率及精度.通过模型试算验证了方法的正确性. 相似文献
6.
介质的黏滞性是普遍存在的.黏滞性介质中的真振幅成像需要校正由介质的黏滞性引起的振幅衰减与速度频散,然而常规的反Q偏移方法存在不稳定问题.本文在反演的框架下求解黏声介质成像问题,在有效避开不稳定的同时实现真振幅成像.首先将波动方程线性化,并依此建立黏声介质最小平方逆时偏移（LSRTM）的目标函数;然后推导波动方程伴随算子,并在此基础上借助伴随状态法推导迭代求解的具体算法;最后通过引入动态相位编码技术将计算量降至与常规逆时偏移相同的数量级.该方法在真振幅成像过程中考虑了介质黏滞性的影响,更接近实际情况,具有更好的振幅保持性.相对于常规逆时偏移,该方法能够自动压制成像噪声,具有更高的成像分辨率及精度.通过模型试算验证了方法的正确性. 相似文献
7.
分数阶微分算子具有描述历史依赖性和全域相关性的特质，本文利用这种特质描述双相介质固体骨架的黏弹性特征.基于Kjartansson常Q理论将含有分数阶时间导数的黏弹固体骨架各向异性本构关系与双相介质理论有机地结合起来，并引入流变学本构关系描述孔隙流体的黏滞性力学行为，提出一种新的基于分数阶时间导数常Q黏弹本构关系的含黏滞流体双相VTI模型.推导了相应的时间域波传播方程，然后对该方程进行了数值模拟.对整数阶导数采用高阶交错网格有限差分算法，对分数阶时间导数采用短时记忆中心差分算法，进行了不同相界、不同品质因子组及双层地质结构情况下该类介质中波场的数值模拟与特征分析.模拟结果表明：将含有分数阶时间导数的常Q黏弹固体骨架各向异性本构关系及孔隙流体的黏滞性本构关系引入双相介质理论是可行的，二者的结合能更好地反映地下介质的黏弹性特征，对于进一步认识波在黏弹各向异性孔隙介质中的传播机理具有重要意义，为反演和重构地下油气储层和结构奠定正演理论基础. 相似文献
8.
逆时偏移作为一种高精度偏移方法已成为复杂构造成像的重要技术,描述纵波独立传播的延拓方程是各向异性介质逆时偏移的一个关键问题.在对VTI介质几个经典相速度近似公式回顾的基础上,针对常用于描述纯P波的Harlan近似公式在各向异性参数ε较大情况下近似精度较低的问题,本文对Harlan公式中的非椭圆项进行了修正,在非椭圆项前添加了一个与各向异性参数ε有关的修正系数,得到了三种改进型Harlan公式,并以近似精度最高的改进式为基础,推导了TTI介质纯P波方程.针对该伪微分方程,本文利用伪谱法和有限差分法联合实现波场延拓,对于常密度二阶方程,基于中心网格实现;对于一阶应力-速度方程则基于旋转交错网格实现.通过数值试验分析了TTI介质纯P波一阶应力-速度方程的近似精度,并以一阶纯P波方程为基础进行了TTI介质逆时偏移数值模拟试验.结果表明,本文给出的方法能够较准确地描述TTI介质纯P波波场特征,可以应用至各向异性介质逆时偏移. 相似文献
9.
地震波在非弹性介质中的衰减效应常用品质因子Q度量.相对准确的Q模型对提高强衰减介质中地震波成像的质量至关重要.本文提出了黏声介质反射波形反演(QRWI)方法来重建地下宏观Q模型.在缺乏大偏移距和低频地震数据时,该方法以黏声波方程为波场传播引擎,利用反射波核函数对模型中深部的敏感性去提取背景Q值.当速度高、低波数成分均已知时,基于波形拟合的QRWI可以获得较高分辨率的反演结果.由于地下介质速度的高波数扰动很难准确估计,本文通过引入峰值频移目标函数,极大地降低了QRWI对速度高波数成分的依赖.理论合成数据实验结果表明,本文方法反演得到的宏观Q模型可以满足衰减补偿逆时偏移成像的要求. 相似文献
10.
给出了任意倾斜各向异性介质中二维三分量一阶应力速度弹性波方程交错网格任意偶数阶精度有限差分格式及其稳定性条件,并推导出了二维任意倾斜各向异性介质完全匹配吸收层法边界条件公式和相应的交错网格任意偶数阶精度差分格式. 数值模拟结果表明,该方法模拟精度高,计算效率高,边界吸收效果好. 各向异性介质中弹性波波前面形态复杂, 且qP波波速不总是比qS波波速快. qS波波前面和同相轴的三分叉现象普遍, 且其同相轴一般不是双曲线型. 当TI介质倾斜时,3个分量上均能够观测到横波分裂现象, 而且各波形的同相轴变得不对称. 相似文献
11.
A new wave equation is derived for modelling viscoacoustic wave propagation in transversely isotropic media under acoustic transverse isotropy approximation. The formulas expressed by fractional Laplacian operators can well model the constant-Q (i.e. frequency-independent quality factor) attenuation, anisotropic attenuation, decoupled amplitude loss and velocity dispersion behaviours. The proposed viscoacoustic anisotropic equation can keep consistent velocity and attenuation anisotropy effects with that of qP-wave in the constant-Q viscoelastic anisotropic theory. For numerical simulations, the staggered-grid pseudo-spectral method is implemented to solve the velocity–stress formulation of wave equation in the time domain. The constant fractional-order Laplacian approximation method is used to cope with spatial variable-order fractional Laplacians for efficient modelling in heterogeneous velocity and Q media. Simulation results for a homogeneous model show the decoupling of velocity dispersion and amplitude loss effects of the constant-Q equation, and illustrate the influence of anisotropic attenuation on seismic wavefields. The modelling example of a layered model illustrates the accuracy of the constant fractional-order Laplacian approximation method. Finally, the Hess vertical transversely isotropic model is used to validate the applicability of the formulation and algorithm for heterogeneous media. 相似文献
12.
时间域常Q黏声波方程,由于含分数阶时间导数项,数值求解需要大量内存,计算效率低,不利于地震偏移的实施.通过一系列近似,可将该方程简化为介质频散效应和衰减效应解耦的分数阶拉普拉斯算子黏声波方程,数值求解内存需求少,计算效率高.本文采用交错网格有限差分逼近时间导数,改进的伪谱法计算空间导数,PML吸收边界去除边界反射,对该方程进行数值离散和地震正演模拟,开展地震数据的黏声介质逆时偏移,实现波场逆时延拓过程中同时完成频散校正和衰减补偿.改善深层构造的成像精度,数值结果表明,基于分数阶拉普拉斯算子解耦的黏声介质地震正演模拟与逆时偏移可大幅度提高地震模拟计算效率,偏移剖面明显优于常规声波偏移剖面,极大改善深层构造的成像品质. 相似文献
13.
The perturbation method in elastic wave scattering 总被引：3，自引：0，他引：3
Ru-Shan Wu 《Pure and Applied Geophysics》1989,131(4):605-637
Methods of theoretical study in seismic wave scattering are reviewed with the emphasis on the perturbation method. Detailed analysis for weak scattering using Born approximation is given. For elastic random media, the mean square amplitudes of scattered waves are derived using a new approach by working directly in the spectrum domain. The conditions for the scalar wave approximation are obtained. The problem of sensitivity of fore- and backscattering to heterogeneities with different scales and properties (velocity or impedance) is discussed. 相似文献
14.
Seismic inversion with generalized Radon transform based on local second-order approximation of scattered field in acoustic media 
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下载免费PDF全文 Sound velocity inversion problem based on scattering theory is formulated in terms of a nonlinear integral equation associated with scattered field. Because of its nonlinearity, in practice, linearization algorisms (Born/single scattering approximation) are widely used to obtain an approximate inversion solution. However, the linearized strategy is not congruent with seismic wave propagation mechanics in strong perturbation (heterogeneous) medium. In order to partially dispense with the weak perturbation assumption of the Born approximation, we present a new approach from the following two steps: firstly, to handle the forward scattering by taking into account the second-order Born approximation, which is related to generalized Radon transform (GRT) about quadratic scattering potential; then to derive a nonlinear quadratic inversion formula by resorting to inverse GRT. In our formulation, there is a significant quadratic term regarding scattering potential, and it can provide an amplitude correction for inversion results beyond standard linear inversion. The numerical experiments demonstrate that the linear single scattering inversion is only good in amplitude for relative velocity perturbation ( \( \delta_{c}/c_{0} \) ) of background media up to 10 %, and its inversion errors are unacceptable for the perturbation beyond 10 %. In contrast, the quadratic inversion can give more accurate amplitude-preserved recovery for the perturbation up to 40 %. Our inversion scheme is able to manage double scattering effects by estimating a transmission factor from an integral over a small area, and therefore, only a small portion of computational time is added to the original linear migration/inversion process. 相似文献
15.
随着计算机硬件技术的发展以及高分辨率勘探需求的增加,我们希望能够更准确地模拟地下介质,得到更丰富的地层信息.然而,传统的声学假设并不能描述实际地层所存在各向异性和黏滞性,使得成像分辨率较低.为了实现深部储层的高精度成像,本文同时考虑了介质的各向异性和黏滞性,从TI介质弹性波的基本理论出发,结合各向异性GSLS理论,并通过声学近似方法导出基于GSLS模型的各向异性衰减拟声波方程.数值模拟表明该方程既能准确地描述各向异性介质下的准P波运动学规律,又能体现地层的吸收衰减效应;模型逆时偏移结果表明,在实现成像过程中考虑各向异性和黏滞性的影响,能对高陡构造清晰成像,且剖面振幅相对均衡,分辨率较高. 相似文献
16.
全波形反演可提供高精度的地下介质参数空间分布,但传统的全波形反演方法建立在Born近似的基础上,对初始模型具有一定的依赖性.为了摆脱Born近似的束缚,本文基于二维常密度声波方程,在De Wolf近似的前提下,借助传输矩阵(T-matrix)方法,深入研究了逆薄板传播算子(Inverse Thin-Slab Propagator,ITSP),实现了速度扰动的非线性估计.ITSP方法避免了Born级数方法在扰动较强、扰动区域较大时的发散性问题,且只经过一次扫描校正,计算效率较高.二维模拟数据分析验证了本文方法的可行性以及有效性. 相似文献
17.
Morten Jakobsen 《Studia Geophysica et Geodaetica》2012,56(1):1-20
Forward seismic modelling in the acoustic approximation, for variable velocity but constant density, is dealt with. The wave
equation and the boundary conditions are represented by a volume integral equation of the Lippmann-Schwinger (LS) or Fredholm
type. A T-matrix (or transition operator) approach from quantum mechanical potential scattering theory is used to derive a
family of linear and nonlinear approximations (cluster expansions), as well as an exact numerical solution of the LS equation.
For models of 4D anomalies involving small or moderate contrasts, the Born approximation gives identical numerical results
as the first-order t-matrix approximation, but the predictions of an exact T-matrix solution can be quite different (depending
on spatial extention of the perturbations). For models of fluid-saturated cavities involving large or huge contrasts, the
first-order t-matrix approximation is much more accurate than the Born approximation, although it does not lead to significantly
more time-consuming computations. If the spatial extention of the perturbations is not too large, it is practical to use the
exact T-matrix solution which allows for arbitrary contrasts and includes all the effects of multiple scattering. 相似文献
18.
以先进的波动理论为基础的波动方程保幅地震偏移成像是在给出正确位置的同时也给出真实振幅的一种特殊完善.作者从保幅单程波动方程的非稳态相移公式出发,基于反问题求解中常用的摄动理论,利用单平方根算子的渐进展开,从而推导出保幅叠前深度偏移方程的高阶广义屏形式;针对散射波场计算项对于横向变速介质的不稳定性,通过数学近似提出一个有效提高稳定性的策略,应用到波场递归外推过程中,从而得到一种稳定的保幅高阶广义屏叠前深度偏移算子.理论模型试算和实际资料处理表明,该方法不但可以更精确地使散射能量聚焦、归位,提高成像精度;而且可以输出正确反映地下反射系数的振幅信息,使AVO响应更加清晰,提高了AVO资料的分析精度. 相似文献
19.
本文将普遍声逆散射微扰论应用于弹性波层析成像问题,在Born变换下推出了以旋转角为补偿参数的各阶微扰重建公式,实现了对非均匀各向同性散射体内3个参数（质量密度ρ和两个Lamé系数λ,μ）的同时重建. 对于层析成像问题,在弹性波的传播过程中P波与SV波有耦合,但它们不会和SH波发生耦合,于是可以得到3个形式相对简单的标量方程. 在Born变换下,在散射波中引入微扰参数,将散射体的3个参数分别按该微扰参数展开,然后利用二维自由空间的Green函数分别得到散射的P波、SV波和SH波的积分表示. 最后,经一维傅氏变换后,得到Born变换下散射体3个参数的各阶微扰重建公式. 相似文献
20.
针对传统射线层析存在的种种局限性,菲涅尔带走时层析成像摒弃了传统的数学射线,考虑到地震信号具有一定的频带宽度,中央射线附近的介质对地震波的传播产生不同程度的影响。本文提出了多频段组合菲涅尔带走时层析成像方法。该方法以频率域波动方程Born和Rytov近似为基础,推导出建立在带限地震波理论基础上的波动方程 Rytov 近似走时敏感核函数,实现第一菲涅尔带约束下的波动方程走时层析反演方法。同时由于多个频段的引入,充分利用低频段和高频段的特有优势,从而兼顾菲涅尔带层析的计算效率与分辨率。模型试算结果证明了本方法的有效性和稳定性。 相似文献