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频率域高精度波场延拓算子构建技术
作 者: 白敏
导 师: 贺振华;黄德济
学 校: 成都理工大学
专 业: 应用地球物理
关键词: 高精度 波场延拓算子 精度分析 参考速度选择 波动方程数值模拟
分类号: P631.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
随着油气勘探开发的不断深入,面临的勘探和开发对象也越来越复杂,其中包括复杂构造油气藏、岩性油气藏和裂缝油气藏等的勘探开发。因此,对地震偏移成像提出了更高的精度要求。本文基于频率域高精度波场延拓算子构建技术,提出了两种新的频率域波场延拓算子:PADE高阶近似的波场延拓算子和有理式近似的波场延拓算子。从方法理论、精度分析、计算效率、参考速度的选择等四个方面与常规频率域算子对比,证明了它们的高成像精度和效率,具有重要的价值。具体包含以下几个方面的研究:(1)方法理论:对于非均匀介质的单程波方程,为了避免k0( zi )/ kz ( zi )中的kz ( z i)=0,常规的近似方法是对k0( zi )/ kz ( zi )进行Taylor展开或PADE展开。本文的PADE高阶近似算子采用一种新的PADE展开方法,与常规的PADE展开相比,其具有更高的精度;有理式近似算子采用一阶分式近似,二阶抛物近似,其系数根据横向速度对比给定,满足频散误差最小。然后把近似后的k0( zi )/ kz ( zi )分解为1+a,通过推导,单程波方程可以表示为类似SSF的分裂步框架,分为时移项插值和频移项两步延拓,极大地提高了计算效率。(2)精度分析:对SSF算子、PADE高阶近似算子、有理式近似算子以及FFD算子的成像精度从横向速度对比、传播角度和相对误差的关系以及频散误差分析两方面进行了研究。结果表明,PADE高阶近似算子和有理式近似算子的成像精度明显优于SSF算子。PADE高阶近似算子适应中等横向速度对比介质,有理式近似算子适应强横向速度对比介质。从对SEG/EAGE模型的偏移试验来看,PADE高阶近似算子、有理式近似算子可以达到与FFD算子相当的偏移成像效果。(3)计算效率:SSF算子每延拓一层需要2次FFT,PADE高阶近似算子以及有理式近似算子需3次FFT和一次插值。FFD算子(相当于5次FFT)需2次FFT和一次FD校正。在相同的硬件条件下,对同一模型进行试算,PADE高阶近似算子的CPU时间比SSF增加31%,有理式近似算子的CPU时间比SSF算子增加44%,但远小于FFD的CPU时间。(4)参考速度选择研究:从参考速度大于和小于真实速度两方面研究了参考速度的选择对SSF算子、PADE高阶近似算子和有理式近似算子的影响。结果表明:不论参考速度大于或小于真实速度,PADE高阶近似算子和有理式近似算子的成像精度均比SSF算子有显著改进。(5)实际资料数值模拟:利用本文提出的高精度波场延拓算子分别对生物礁滩储层和J井地震响应进行数值模拟,模拟剖面与原始地震剖面有很高的吻合度,说明地质模型的建模和数值模拟是准确的,也验证了本文频率域高精度波场延拓算子的实际资料成像能力。
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全文目录
摘要 4-6 Abstract 6-10 第1章 引言 10-14 1.1 选题依据及意义 10-11 1.2 国内外研究现状 11-12 1.3 研究内容 12 1.4 研究成果 12-14 第2章 频率域单程波场延拓算子方法理论 14-26 2.1 相位移(PS)波场延拓算子 14-15 2.2 相移加插值(PSPI)波场延拓算子 15-20 2.3 分步傅里叶(SSF)波场延拓算子 20-22 2.4 傅里叶有限差分(FFD)波场延拓算子 22-24 2.5 波场延拓改进方案和提高运算效率的方法 24-26 第3章 频率域高精度波场延拓算子研究 26-33 3.1 PADE 高阶近似的波场延拓算子 26-29 3.1.1 方法理论 26-29 3.1.2 稳定性分析 29 3.1.3 与其它常规偏移算子的关系 29 3.2 有理式近似的波场延拓算子(RA) 29-31 3.2.1 方法理论 29-31 3.2.2 稳定性分析 31 3.2.3 与其它常规偏移算子的关系 31 3.3 几种频率域方法的简要评述 31-33 第4章 算子的精度分析和成像效果对比 33-47 4.1 精度分析 33-42 4.1.1 方法原理 33-34 4.1.2 PADE 高阶算子精度分析 34-40 4.1.3 RA 算子精度分析 40-42 4.2 成像效果对比 42-47 4.2.1 偏移脉冲响应测试及效果 42-44 4.2.3 SEG/EAGE 盐丘模型测试及效果 44-45 4.2.4 计算时间分析 45-47 第5章 参考速度的选择研究 47-53 5.1 方法原理 47-49 5.2 最大传播角度和SSF、PADE2 、RA1 准确角度的关系 49-51 5.3 SSF 和PADE2 标准垂向波数和传播角度的变化 51-52 5.4 SSF 和RA1 标准垂向波数和传播角度的变化 52-53 第6章 实际资料数值模拟 53-60 6.1 数值模拟概述 53-56 6.2 实例 56-60 6.2.1 生物礁滩储层的数值模拟 56-57 6.2.2 J 井地震响应的数值模拟 57-60 结论 60-61 致谢 61-62 参考文献 62-66 攻读学位期间取得学术成果 66
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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地质学 > 地质、矿产普查与勘探 > 地球物理勘探 > 地震勘探
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