第十四讲地震波层析成像
地震层析成像技术 ppt课件
二、地震层析成像方法面临的主要问题
2.1 地震波走时自动拾取问题 在地震层析成像的研究中 ,可获得的观测数据是地震 记录 .从地震记录中可以获得地震波的走时、振幅和 频率 ,其中最关键的是地震波走时 .随着数字地震技 术的发展 ,观测数据的数量迅速增加 ,准确地进行地 震波走时的拾取越来越成为一项重要且繁重的工作 . 为此 ,走时的自动拾取成为人们研究与关注的对象 .
二、地震层析成像方法面临的主要问题
2.2 三维波动方程有限差分算法模拟地震波场的问题 开展非弹性介质和完全弹性介质有限差分法三维
一、地震层析成像研究发展概况
地震层析成像的研究在70年代首先以井间速度结构 调查为研究对象（Bois et al.1972）。1979年， Dines和Lytle首先对地震层析成像坐了大量数值模 拟，并公布了利用弯曲的地震射线进行地下地震波 速度成像的结果，并首先将层析成像 （ Computerized Geophysical Tomography ） 这 一 名 词 用 于 论 文 的 标 题 。 1984 年 ， 美 国 的 Anderson利用天然地震数据着手全 化、密度结构、地幔物质流动有了新的认识。
二、地震层析成像方法面临的主要问题
2.2 三维波动方程有限差分算法模拟地震波场的问题 不论是天然地震还是人工地震 (即使是二维观测方 式 )的观测数据都是在三维空间介质中形成 .由于地 下地质结构的千变万化 ,理论数据的正演计算只有在 三维空间中实现才更具有实际意义 .而目前大多采用 二维计算 ,使得理论数据与观测数据之间的误差不仅 由地质模型形成而且还由计算方法的数学模型形成 . 三维波动方程的有限差分解是获取地震波三维波场 的有效方法 .
一、地震层析成像研究发展概况
20世纪60年代初期，美国科学家Cormack从数学和 实验结果证实了根据X射线的投影可以唯一地确定人 体内部结构，从而奠定了医学诊断上图像重建的理 论 基 础 ， 即 X 射 线 CT(X Ray Computer Tomography). 60年代中期和70年代中期,随着数 学图像重建方法在射电天文学和电子显微学方面的 应用和发展，在数学方法上出现了本质上与奥地利 数学家1917年提出的Rndon逆变换方法相同的褶积 投影方法，Chapman，1981）。此后，地学界借 助医学CT思想，利用地震波的传播对地壳乃至上地 幔结构开始进行半定量研究。从此，低着层析成像 成为地球物理学研究的一个新领域。
地震波反演成像方法的理论分析与对比
地震波反演成像方法的理论分析与对比任浩然;王华忠;黄光辉【摘要】Based on the mathematical and physical theory of wave equation, the full waveform inversion, travel-time tomography, least squares migration and migration velocity analysis can be included into a same inversion frame. Based on Bayes theory, this paper analyzed and compared these methods. It is proved that the full waveform inversion can use most seismic information, but the overlying of different information increases the difficulty of its usage. Under the guidance of signature waveform inversion, the characterized information were extracted to carry out seismic inversion, and several schemes were analyzed and compared theoretically.%全波形反演、旅行时层析、最小二乘偏移和偏移速度分析具有相同的反演框架,以Bayes估计理论为基础对这些方法进行了分析和对比,证明了全波形反演能够利用最多的地震信息,但多重因素的叠加加大了其实用性的难度。
针对这一问题,以特征波形反演为指导,对提取的地震波场的特征化信息进行了地震反演,并对其反演方案进行了理论分析和对比。
第14课地震反演与属性
②特点之二：分频波阻抗反演
将地震资料分成几个一定频宽的频段数据进行反演，在用低频成分反演时，避免高频 噪声的影响；用高频成分时，避免低频噪音的影响，该方法稳定性强，反演结果较常 规方法信噪比高。
t1
t1
t2
t2
t21 t22
t21 t22
L949(80hz)
L949(120hz)
③特点之三：非线性随机反演
(3)递推反演
• 方法实质
测井控制下的地震直接反演
• 应用条件：无特殊要求 • 优缺点：
断层适应性强、无多解性，分辨率低
• 最终结果：地层波阻抗 • 特色软件：道积分，Seislog
地震反演的主要类型
递推反演方法
• 递推反演是对地震资料的处理过程，其 结果的分辨率、信噪比以及可靠程度主 要依赖于地震资料本身的品质，因此用 于反演的地震资料应具有较宽的频带、 较低的噪声、相对振幅保持和准确成像。 • 测井资料，尤其是声波测井和密度测井 资料，是地震横向预测的对比标准和解 释依据，在反演处理之前应仔细校正， 使其能够正确反映岩层的物理特征。
反演：已知测量数据，反求出地质模型。
反演是正演的逆过程，就是根据测量到的数据，去反推原 始的地质模型。或者说，反演是利用测量到的地震和测井数 据，去反推出地下的地质沉积状况，帮助我们了解地下的地质 情况，这是我们工作的目标。
正演与反演两者的关系可以用图来表示：
可见，正演技术是从地质地球物理模型来产生一个地震响 应（剖面）。而地震反演则是把地震剖面作为输入来构建地质 模型。它与地震正演模型技术相反。
(5)多参数地震属性反演
• 方法实质：地震控制下的测井内插外推 • 应用条件：钻井数量多、储层类型全 • 优缺点：
地下地震声波层析成像(CT)正演与反演研究
(i)
(8) 将网格节点走时初始化后， 再计算每个节点向周围传播到下一个 节点的走时，并通过比较法，找出最小走时及其入射点。 ③ 计算每个节点上的最小走时 从含有发射点的单元开始，逐步向其四周的单元扩展，计算每个单元 内任意两节点间波的旅行时间：
1 速度网格和射线网格的自动形成
(4)
走时正演计算就是求激发点到接收点的最小路径问题， 为此必须 从激发点到接收点进行射线追踪，射线追踪算法很多，经过筛选我们 采用基于惠更期原理的最短路径追踪算法， 这是目前精度较高且节约 时间的一种算法， 它的主要优点在于能稳定地计算出大差度复杂介质 分布条件下任意两点最小走时， 计算精度主要依赖于射线网格单元的 划分密度。其步骤如下： 将一个二维速度模型用矩形网格离散化， 假设每个网格就是一个 速度单元，单元内速度分布为双线性函数。利用下面的双线性函数即 可确定每一个速度单元内任何一点的速度值 V(x,z)。 V(x,z)=a0+a1x+a2z+a3xz (5) 其中的系数可由网格上的四个速度节点值{VL}和四个节点座标(xL,zL)
3
(10)
小走时的入射节点编号。 ④ 拾取各接收点的最小走时与射线路径 依照上述计算法， 求出每个射线节点上从发射点到该点的最小走 时以及射线路径， 再将接收点所对应的节点走时及其入射点编号抽取 出来，作为理论走时和射线路径，至此就完成了一个发射点的射线路 径追踪过程。 对于多个偏移距的发射点，重复 2、3、4 步骤，即可完成所有发 射点的射线追踪过程，从而取得地震声波层析正演走时数据。 3、数字模型和物理模型的地震声波射线模拟试验 图 1 是数字模型和模型的射线分布图。图 2 是物理模型和射线 分布图。背景速度、数字和物理模型分别为 5000m/s 和 3818m/s,异 常体速度分别为 4000m/s 和 335m/s。 图 1 是数字模型和模型的射线分布图 图 2 是物理模型和射线分布图 我们采用“最短路径”射线追踪方法，在层析正演中实现了对复 杂结构的射线分布模拟， 通过数字模型和物理摸型实验证实了方法的 正确性和适用能力。 该方法的主要特点是可以得到打靶法所不能得到 的绕射波走时。
地质层析成像技术的原理与应用
地质层析成像技术的原理与应用地质层析成像技术是一种通过分析地下地质情况的技术手段，它可以帮助我们了解地球的内部结构，探索地下水资源，以及寻找矿藏等。
本文将介绍地质层析成像技术的基本原理，并探讨其在实际应用中的价值。
地质层析成像技术是一种基于物理探测原理的方法，主要通过测量地下地质体的物理属性差异，以构建地下地质横切面。
它利用地下介质对电磁波、地震波、重力、磁力等的反射、折射、散射等现象，来获取地下结构的信息。
具体来说，地质层析成像技术主要包括以下几个步骤：首先是数据采集，通过地质勘查仪器对地下进行测量和记录，获得大量的数据。
其次是数据处理，利用计算机算法对采集到的数据进行处理和分析，以提取出有用的信息。
这一步骤需要编写复杂的算法和模型，以实现对地下地质结构的准确描绘。
最后是数据解释，将处理得到的数据进行可视化，以便地质学家和地质工程师进行进一步的解读和分析。
地质层析成像技术在实际应用中具有广泛的价值。
首先，它可以帮助我们了解地球的内部结构。
地球是一个复杂的系统，通过地质层析成像技术，我们可以观察到地壳、地幔、地核等不同层次的结构，从而更好地理解地球的演化历程和板块运动的规律。
其次，地质层析成像技术可以用于寻找地下水资源。
地下水是人类生活和工业生产的重要水源之一，通过地质层析成像技术，我们可以确定地下水的储量和分布，有助于科学合理地进行地下水资源的开发与利用。
此外，地质层析成像技术还可以应用于矿产资源勘探。
矿藏的寻找是一项重要的任务，利用地质层析成像技术，可以探测到地下金属矿床、石油气藏等矿藏的位置和规模，为矿产资源勘探提供重要的依据和指导。
除了上述应用领域外，地质层析成像技术也可以在地质灾害预测和防治中发挥重要作用。
例如，地震灾害是一种常见的地质灾害，地质层析成像技术可以帮助我们预测地震的发生和活动区域，提前采取措施保护人民生命财产安全。
总之，地质层析成像技术是一项重要的地质勘查方法，它通过测量地下地质体的物理属性差异，以构建地下地质横切面，为我们了解地球的内部结构、探索地下水资源以及寻找矿藏等提供了重要的手段。
地震层析成像
地震层析成像摘要：层析成像方法是一种公认的基于地震数据的有效方法，近20年来，层析成像方法发展迅速。
从原理上讲，层析成像方法可分为两大类，一是基于射线理论走时层析成像，二是基于波动方程的散射层析成像。
本文介绍新的层析成像方法及其技术，包括各向异性介质的2D立体层析成像；时移层析成像的超声数据试验；绕射层析成像的迭代方法：真振幅偏移的本质；用于速度模型构建的下行波折封层析成像和反射层析成像；多尺度波动方程反射层析成像，并在后面展开层析成像方法应用于构造速度模型的分析和实例。
关键字：层析成像；偏移成像；速度模型；克希霍夫偏移。
一、引言偏移成像在地震勘探和开发过程中，已经成为一种关键的地震数据处理技术。
成像的精度和可靠性依赖于速度模型的准确与否。
速度分析历来都是地震资料处理的基础工作，从均方根速度、层速度以及叠加速度等，贯穿于地震资料处理的方方面面，速度分析方法丰富多样。
迄今，层析成像方法是一种公认的基于地震数据的有效方法，近20年来，层析成像方法发展迅速。
从原理上讲，层析成像方法可分为两大类，一是基于射线理论走时层析成像，二是基于波动方程的散射层析成像。
后一种层析成像很复杂，正处于理论研究阶段。
尽管其实际应用不多，但却是层析成像的发展方向。
走时层析成像比较成熟，有很多的实际应用。
它又可细分为初至走时层析成像和反射走时层析成像。
初至走时层析成像方法简单直观，稳定性较好，主要应用于井间地震以及近地表的速度分析，但是，初至走时层析成像由于只利用初至走时，所以，得到的速度模型比较粗糙，分辨率也较低。
反射层析成像主要应用于地下速度和反射层深度的反演，以及叠前或叠后偏移的速度分析之中。
前者由于速度和深度之间的藕合关系，以及反射波到达时间及其层位难于拾取等，制约了它的广泛应用，但是，这是一种极具价值和潜力的反演方法。
后者则是利用经过叠前或叠后CRI道集中同相轴未被拉平的剩余时差，经过层析成像来修正用于偏移的速度模型。
第14课地震解释-地震微相分析
地震沉积学主要技术
1 年代地层框架 分频解释,时频解释
2 最小等时研究单元
在体系域内定义地震反射,小层,准层序间的对应关系,在剖面上定义出层序研究 单元对应的反射时窗.它是三相结合的尺度基础. 3 地震岩石学 在最小研究单元上,分析准层序组的优势相与地震反射特征的关系
4 地震地貌学
1) 地层切片—— 层拉平,Wheller变换 2) 频变地震相——匹配追踪子波分解 -单频体; 3) 几何属性—— 相干,倾角,方位,曲率,振幅梯度 4）属性叠合显示——双色标组合显示,三元色叠合显示 5）地震地貌特征 ——频率及方向滤波
据RockStar Tech, Inc
地震沉积学主要技术
5 地震沉积解释
1）属性-相标定 2）多体沉积解释 3）连续切片分析——垂向沉积演化
6 相控储层预测
1) 相控阻抗-岩性标定
2) 相控砂体雕刻——Wheller反变换
据RockStar Tech, Inc
层序地层学
地震沉积学
GeoSeis
GeoStrat
波阻抗与地震振幅的对比关系，强振幅与强波阻抗 差的界面相对应
振幅与波阻抗叠合剖面：波形为振幅，颜色为波阻抗
5.2.6
按在叠加前后及 道集多少情况
波阻抗反演的主要方法
按测井资料作用大小 按实现方法
叠后单道反演
无井直接反演 井控制下的地震反演 测井—地震联合反演 地震控制下的测井内插外推
连续反演 递推反演 模型约束反演 统计学反演 相控非线性随机反演
•
（2）地震储层预测技术
地震储层预测，就是以地震勘探 信息为主，综合测井、录井分析化验 等各种资料对储集体的空间展布和几何 形态进行宏观描述，对储层的微观特征即 其岩性、物性（孔隙度和渗透率）和 含油气性进行预测的一门技术。地震 储层预测贯穿于油气勘探、开发的整 个过程。
地震层析技术的方法原理
地震层析技术的方法原理今天来聊聊地震层析技术的原理。
这东西听起来可挺玄乎的，就像在给地球做一个超级精密的CT扫描一样。
咱们先从一个生活中的现象说起吧。
你看啊，我们在一个大的空屋子里，如果想知道屋子里面哪里有东西，我们可以怎么做呢？我们可以站在不同的角落敲敲墙，然后听听声音有什么不同。
如果某个地方敲墙发出的声音很沉闷，可能那里就有个柱子或者什么固体的东西在墙后面；要是声音很空，那可能后面就是空的。
地震层析技术有点类似这个道理。
地球呢，就像咱们刚刚说的那个大屋子。
地震波就相当于我们敲墙发出的声音。
地震在地球内部产生地震波，这些波会在地球内部各个不同的介质里传播。
比如说，地球里面像岩浆这种软一点的东西和像岩石这些硬一点的东西，地震波在里面传播的速度就不一样。
就跟在水里游泳比在蜂蜜里游泳要畅快得多一样，地震波在软的介质里速度会慢一点、路径也有可能拐弯，在硬的介质里传播速度相对快且直直的就过去了。
有意思的是，我们在地球不同地方设置一些监测地震波的“小耳朵”，接收地震波的信号。
这时候就会有各种各样的数据过来，不同地点、不同方向的地震波数据就像是拼图的碎片。
就好比我们要拼一幅超级复杂的拼图，每块碎片上的图案就是地震波传递信息的表现。
老实说，我一开始也不明白这么海量的数据要怎么处理才能看到地球内部的结构呢。
这就要说到强大的数学算法和计算机技术啦。
科学家们利用数学算法，就像一位位聪明的侦探，从这些数据碎片中把地球内部结构一点点推理出来。
就像我们观察拼图碎片的图案来推断整个拼图应该是什么样子的。
这里面涉及到的专业术语“层析”，简单来说，就跟医院里的CT概念类似。
医院里的CT设备是一层一层扫描我们身体内部的结构，地震层析技术是想搞清楚地球内部一层一层的结构。
从这些数据里算出哪部分传播速度快慢，速度快的可能就是物质密度大比较坚硬的地方，速度慢的可能就是比较软或者有空洞的地方，最后把这些结果用图像展示出来，就像地球内部结构的一个剖面图。