地震层析成像

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层析成像

1.12
或写为：
1.13
其中
1.14
式（1.13）是一个关于三次方程，泊松比值给定时，就可以求出的值。而是瑞利波相速度与横波速度之比，显然均匀弹性半空间中的瑞利波速度只与介质的横波速度和泊松比有关，而与频率无关（无频散）。
将式（1.9）代入式（1.1）可得由瑞利波传播引起的质点位移（和）为：
3.1
其中，为目标函数，为N维向量空间，为向量的2范数。从目标函数的形式看，该问题显然属于最小二乘法最优化问题。由于方程（3.1）中无约束控制项，所以该问题是非约束最优化问题。另一方面，从数据与参数之间的关系看，频散数据的个数M一般大于横波速度的个数N，因此该问题是一个超定问题。瑞利波勘探中，较常用的反演方法有最小二乘法及较新的遗传算法。本文主要研究最小二乘算法。
1.3
又有
1.4
由于平面瑞利波的位移发生在x-z平面内，因此由式（1.1）和式（1.4）可知，瑞利波是P波和SV波相互作用的结果。
对于一个角频率为，波数为，沿x方向传播的瑞利谐波，其势函数可表示为：
1.5
其中，和分别表示瑞利波胀缩分量和旋转分量的振幅随深度变化的函数；波数，为瑞利波波长。
1.15
结合式（1.11），由式（1.15）得
1.16
式（1.16）还可写成
1.17
由式（1.17）可知瑞利波质点位移随深度的变化可表示为
1.18
由式（1.8）和式（1.14）可以计算出和的比值。
由与波长的关系以及式（1.14）、（1.18），我们就可以计算出在给定泊松比情况下和与之间的变化关系。图2.5给出了不同泊松比情况下两种位移用自由表面处的位移（）归一化后随深度（）的变化曲线。图2.5表明瑞利波的质点位移的大小随深度的增加而迅速减小，在深度约等于1个波长时（），质点的位移量已非常小（大概为自由表面处位移的0.2倍）。这意味着瑞利波勘探的穿透深度大约为1个波长。

石油勘探地震勘查方法及成像解释原理

石油勘探地震勘查方法及成像解释原理地震勘探是一种广泛应用于石油勘探领域的技术手段。

通过使用地震波的特性，地震勘探可以提供地下结构和岩层的详细信息，以帮助勘探者准确地确定石油资源的位置和储量。

本文将介绍地震勘探的方法和成像解释原理，以帮助读者更好地理解这一重要的石油勘探技术。

地震勘探是一种间接的勘探手段，它利用地震波在不同材料中传播的速度和反射的特性来获得地下结构的信息。

地震波分为压力波（P波）和剪力波（S波），其中P波传播速度较快，S波传播速度较慢。

地震勘探的基本原理是将能量源（震源）引入地下，通过检测记录地震波在地下的传播和反射，进而解释地下地质构造。

地震勘探的方法主要包括震源、检波器和数据处理。

震源通常采用地震震源车辆或人工炸药，通过产生能量源来激发地震波。

检波器则是用于记录地震波的传播和反射的仪器，又称为地震检波器或地震接收器。

检波器可以分布在地面上，也可以埋设在地下。

数据处理是将收集到的地震数据进行处理和解释，以获得地下地质信息。

在数据处理中，常用的一种方法是地震成像技术。

地震成像技术可以将地震数据转换为地下的地质构造图像。

其中最常用的技术是层析成像方法。

层析成像基于地震数据中的波束形成，通过对波束进行分析和处理，可以获得地下的高分辨率图像。

层析成像方法可以揭示地下岩层和构造的细节，帮助勘探者判断油藏位置和油气运移路径。

在实际的地震勘探中，通常会采用二维（2D）或三维（3D）地震勘探方法。

二维地震勘探是指在地表上以一条测线为基础进行勘探，通过逐步移动震源和检波器收集数据，最终获得地下的剖面图像。

三维地震勘探则是在一个三维空间中进行数据采集，通过同时移动震源和检波器收集数据，以获得更为准确的地下构造信息。

三维地震勘探方法通常更为精确和有效，但也需要更多的时间和成本。

除了传统的地震勘探方法，近年来还出现了一些创新的地震勘探技术。

其中之一是地震地电联合勘探技术。

地震地电联合勘探将地震和电法勘探相结合，通过联合解释和分析地震和电法数据，可以获得更为全面和准确的地下构造和岩性信息。

地震层析成像的理论研究及其在岩溶发育区的应用

ｗａｒｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｒａｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｔｒａｉｇｈｔｒａｙｔｒａｃｋｉｎｇｍｅｈｏｔｄ．ＴｈｅｍｏｄｅｌｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｉｎｖｅｒｓｅｌｙｕｓｉｇｎｈｅｔＳＩＲＴａｎｄＬＳＱＲａ１一ｇｏｉｔｆｈｍｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＩＳＱＲａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎａｃｈｉｅｖｅａｂｅｔｔｅｒｂａｌａｎｃｅｉｎｔｅｈａｃｃｕｒａｃｙ，ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ，ａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ
（１．ＣｈａｎｇｊｉａｎｇＲｉｖｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓＳｕｒｖｅｙＣｏ．，Ｌｔｄ．Ｗｕｈａｎ，Ｗｕｈａｎ４３００１４，Ｃｈｉｎａ；
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗａｖｅｒａｙｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙｉｎｔｈｅｈｏｍｏｇｅｎｏｕｅｓｍｅｄｉｕｍ，ａｖｅｌｏｃｉｔｙｍｏｄｅｌｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｔｈｅｏｒｆ－
ｉｎｔｈｅＫａｒｓｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＡｒｅａ

地下地震声波层析成像(CT)正演与反演研究

t 0 i 为声源节点 i 为其它节点
(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。

成像和反演简介

Imaging and inversion — Introduction成像和反演——简介地震成像和反演技术是用于将记录下来的地震波场转换为具有物理意义的易于分辨的地球内部的图像。

相应方法经常应用在具有一定规模的浅层调查，通过表征矿物储层和油气勘探，气体封存，热液研究，由此对地壳、地幔、地核进行局部和全球的地震探测。

相关方法正加强利用全波场和复杂的采集策略，和不同的工业分支一样，在学术界快速发展。

受启发于在2008年4月成功举行的欧洲地球物理学会年会上关于地震反演成像的研究进展，我们打算为地球物理组织这样一个特殊部分并且邀请论文描述相关理论，应用，及先进的成像/反演方案的好处。

我们的宗旨就是回顾这些技术的理论及其在不同范围，不同地质背景内的应用。

我们希望不仅能够促进那些为不同目标工作的不同团体传递知识和相互交流，而且能够鼓励那些改进了成像/反演和地层表征的新的具有独立规模的成像/反演技术的发展。

在2008年12月31日提交截止后,我们收到了60多篇论文，其中48篇论文被收录在这个附录中。

其他的一些论文仍在修改中，将很有希望在以后一期的GEOPHYSICS上刊登。

作者的比例大约是学术机构和工业一比一。

论文主题十分广泛，涵盖了不同的方法技术和反演问题的不同方面，从钻孔研究到区域地壳调查，还有大量的论文对非盈利性的应用进行了描述。

这些都反映出了这个研究领域的广泛兴趣，也表明了这特别的一期的最初目的已经成功的达到了。

我们已经把这些论文归为四个主要类别，分别为(1)深度成像，(2)旅行时间层析成像，(3)全波形反演，(4)创新方法。

在每个类别中，我们也尝试根据论文的具体主题进行了分类，然而从某种角度讲，这些类别和整理是比较随意的，因为一些论文也很适合被分到其他类别中去。

通过观察深度成像论文，有着用叠前/深度方法逐渐替代叠后/时间算法的一般趋势。

几乎没有论文对NMO/DMO工作流程相关的发展进行汇报，这可能是由于大多数成像/反演任务不得不处理地下界面逐渐增加的复杂构造。

井间地震层析成像初始速度模型

ｔｈｅｃｅｌｌｓｆｏｒｅａｃｈｒａｙ，ａｎｄｍａｋｅｓｔｈｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｒａｙｎｕｍｂｅｒｃｒｏｓｓｅａｃｈｃｅｌｌ，ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｐｉｃｋｓｕｐｔｈｅｎｏｄａｌ
维普资讯
第２２卷
第６期
地球Biblioteka 物理学进
展
Ｖｏ１．２２Ｎｏ．６
Ｄｅｃ．２ＯＯ７
２００７年１２月（页码：１８３１～１８３５）
ＰＲ０ＧＲＥＳＳＩＮＧＥ０ＰＨＹＳＩＣＳ
ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｄｉｒｅｃｔｗａｖｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｉｓｔＯｓｏｌｖｅｏｎｅ１ａｒｇｅ— ｓｃａｌｅ，ｓｐａｒｓｅ，ｉｌｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｌｉｎｅａｒｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｎｉｔｉａｌｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｓｐｅｅｄｍｏｄｅｌｉｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｉｔｅｒａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｏｆｌｉｎｅａｒｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｍｏｄｅｌｃｏｎｃｅｒｎｓｔｈｅｅｘａｃｔｎｅｓｓａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎｔｈｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎ．ＴｈｅｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｍｅｔｈｏｄｔＯｐｒｏｄｕｃｅｔｈｅｎｏｄｅｉｎｉｔｉａｌｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｏｒｍｅｒｓｔｕｄｙ．ＴｈｅｓｔｒａｉｇｈｔｌｉｎｅｆｒｏｍｓｏｕｒｃｅｔＯｒｅｃｅｉｖｅｉｓａｓｓｕｍｅｄｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｒｅｃｏｒｄｓ

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。

HRT4(层析成像))

层析成像的目的是确定一个图像函数 f ( x, y) 观测数据可以表示为它沿路径 L 的积分
其中 d ( , ) 称为投影函数，变量与波的入射角有关，与射线的路径有关。当 L 为直线时，即入射角， i 为射线相对于坐标原点的法向距离，上式称为二维经典Radon变换；当 L 为曲线时，称其为沿曲线积分的广义Radon变换。把图像划分为 J 个互不重叠的象元，用象元内 f ( x, y) 的平均值 { f j } 代替 f ( x, y) ，即可得到图像的数字化版。则
灌浆前、后都作了地震波层析成像测试。井间距为10~12米，井深为15~18米。采用了全程激发接收观测系统。激发、接收点距为 0.5米。测试剖面基本上顺岩层走向。其地震波层析成像图如下：
JK25号孔与 JK24号孔间地震影像图
(灌后 )
0
M 22右 05号孔与 M 26右 05号地震影像图
高程（米） 2500
地震影像布置示意图
地表 2500
地震影
段像激发
2400
地震影像带
2300
地震影像接收段 2200 湖水面
6号平硐
1号平硐
点距（米） 100 200 300 400 500 600
工程区位于松潘—甘孜褶皱带的巴颜喀拉冒地槽褶皱带内、南邻后龙门山冒地槽褶皱带，东北邻杨子准地台的摩天岭台隆，靠近青藏高原东边界的岷江断裂。边坡岩体为志留系浅变质砂岩，结晶灰岩和碎屑岩。因多次构造错动，边坡十分破碎。为探测边坡岩体卸荷情况，在勘探平硐与山顶间作地震波层析成像测试工作。 6号平硐长为 146 米，而它与山顶距离为 350 米，采用了全程激发接收观测系统，激发、接收点距为 4米。地表激发，平硐内接收。采用仪器为吉林工业大学工程地质研究所ES2404E型地震仪，软件为成都理工大学井间地震波层析成象程序。其地震波层析成像图如下：

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周报
刘皓男 2014.12.07
主题：地震层析成像
目录
1 2 3 4概念来自分类技术下周计划1、概念
地学层析成像是用医学X射线CT的理论详细调查地下物性参数分布状况的物探技术。分为地震层析成像、电磁波层析成像和电阻率层析成像。相对来说, 地震层析成像较其他两种方法应用更加广泛。
（a）医学层析成像（b）地学层析成像
优点：波动方程包含地震波场的全部信息, 比仅利用走时资料的射线追踪更能客观地反映地下结构信息, 是未来的主要发展方向
3、技术 3.1地震层析成像
1 2 3 4 模型参数化正演计算地下介质属性的理论值反演及图像重建反演结果的评价(分辨率分析)
3.2射线走时层析成像
3.1地震层析成像
模型参数化方法：
基于伪弯曲法和 Snell 定律的射线追踪示意图。Vi 为每一层的速 ,Ai’ ,Ai’’ ,Bi (i=1, 2, 3, 4) 分别为初始和迭代后射线路径上的点。
度;Ai,
3.2射线走时层析成像
五、正则化和反演计算方法
4、下周计划
下周计划阅读文献：
Engineering applications of seismic refraction method: A field example at Wadi Wardan, Northeast Gulf of Suez, Sinai, Egypt
（a）立方块法（b）网格法（c）网格-不连续面法
3.1地震层析成像反演算法
3.1地震层析成像
分辨率分析
常用的方法有: ( 1) 射线密度法。通过衡量每个节点附近的射线数量作为解的可靠性的一种评价。 ( 2) 尖峰试验法。该方法是通过使用合成数据去获得分辨率矩阵的列矢量, 以测试方程组的病态对解的歪曲效应 ( 3) 棋盘分辨率试验法。该方法的基本原理是, 首先用一个人工合成数据集代替已有的观测数据集。合成数据集由在一个特定的三维速度模型下, 应用真实的射线分布计算得到的理论走时值构成。
2、分类
优点：由于走时具有较高信噪比, 发展较早, 技术方法较成熟,是目前的主要方法。缺点：只适用波速在一个波长范围内变化很小的场合, 有一定的局限性
所依据的理论基础
体波层析成像基于射线方程的层析成像面波层析成像基于波动方程缺点：需要超大规模的三维数值计算, 目前还有的层析成像许多问题没有解决。
3.2射线走时层析成像
一、走时与模型参数之间的关系
3.2射线走时层析成像
3.2射线走时层析成像
二、网格-不连续面离散方法
3.2射线走时层析成像
三、射线走时敏感核
3.2射线走时层析成像
3.2射线走时层析成像
四、射线追踪当地震波在连续变化的结构中传播时，采用伪弯曲法确定射线路径；当射线穿过不连续面的时候，则用snell定律去确定射线路径与不连续面的交点。