基于波动方程数值模拟的地质解释误差分析

论文摘要

随着地震采集技术的不断发展,地震剖面上包含的信息更加丰富,其中许多信息利用相面法在地震剖面上观测是检测不出来的。对于一些复杂构造的边界、顶底位置等细节（如生物礁、古潜山、尖灭等特殊地质现象）,仍需要进行精细解释。目前,最新的基于地震资料的精细构造解释技术主要采用三维可视化、相干等地震属性分析进行计算,其只利用了偏移后的叠加地震剖面,主观因素或多解性较强。本文通过双程声波方程地震数值模拟合成叠前地震记录,对叠前地震记录进行时间偏移和深度偏移处理,得到相应的构造剖面,用来验证解释成果,并提出了正演与反演相结合来验证解释成果以降低地震构造解释多解性的思路以及基于波动方程的地质解释流程,以便更好的进行地震资料的处理与解释,主要进行了以下几方面的工作并取得一定的成果：（1）实现了波动方程的数值模拟,采用有限差分法求解波动方程,该方法具有计算速度快、占用内存小等优点,对于近远场及复杂边界都有广泛的适用性,能够准确地模拟波在各种介质及复杂结构地层中的传播规律。（2）提出了基于波动方程数值模拟的地震构造精细解释技术,采用频率-波数域单程波动方程进行地震数值模拟,通过对比模拟记录与偏移前、后的实际地震剖面的主要反射特征,逐次修改地震构造解释的模型,从而得到最终的构造精细解释结果。该技术采用频率-波数域单程波场延拓算子进行计算,不仅计算效率高,而且波场模拟记录信噪比高,便于目标地质体有效反射波场特征的对比。该技术充分利用了偏移前、后地震剖面的反射特征,有助于降低了地震构造解释的多解性,获得精细的地震构造解释模型。（3）推导并实现了单程波动方程的频率-波数域数值模拟,研究了速度误差对地质解释的影响,分析了偏移速度存在误差的情况下,深度偏移对速度误差更为敏感。通过三角地质模型实验,从速度偏大和偏小两个方面对偏移速度误差引起的深度偏移成像误差进行定量化的研究,并总结相关的规律,统计得出其变化特征以及顶底厚度具体改变量的多少,例如等比例偏移速度增大比等比例偏移速度减小所引起的偏移厚度误差要大,110%的偏移速度引起的偏移厚度误差大于90%的偏移速度。偏移速度有误差时,还会影响下方地层的反射特征。当偏移速度比真实速度低于80%时,会出现下方地层不能清晰成像等。并通过实际生物礁模型实验得以验证,从而使我们对其有更深一步的认识,从定量化的角度指导实际的地震资料处理和解释。（4）推导并实现了双程波动方程的有限差分方法的数值模拟,从实际应用的角度出发,通过双程声波方程地震数值模拟合成叠前地震记录,对叠前记录进行时间偏移和深度偏移处理,得到相应的构造剖面,用来验证解释成果,并分析了层位解释误差对地质解释的影响,说明波动方程叠前深度偏移技术是解决复杂构造和速度横向变化剧烈地区的地震资料成像问题的理想技术,可为复杂地区的高精度构造解释和地质解释提供可靠保证,对地震勘探解释起到了一定的指导作用并对以后的解释工作具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题依据及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 波动方程数值模拟研究现状
• 1.2.2 地质解释误差分析研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 创新点
• 第2章 波动方程数值模拟方法原理
• 2.1 声学波动方程
• 2.2 频率—波数域波动方程波场延拓方法
• 2.3 有限差分法求解波动方程
• 2.4 波动方程数值模拟计算实例
• 第3章 基于波动方程数值模拟的地质解释技术
• 3.1 流程
• 3.2 计算实例
• 3.3 影响因素分析
• 第4章 速度误差对地质解释的影响分析
• 4.1 频率—波数域波动方程数值模拟的方法原理
• 4.2 理论模型试验
• 4.3 实际模型试验
• 第5章 层位解释误差对地质解释的影响分析
• 5.1 模型的建立
• 5.2 数值模拟
• 5.3 常规处理
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果