逐段迭代法射线追踪三维地震道集记录正演模拟

摘要

地震波的射线追踪方法是地球物理学和地震勘探中的重要研究课题。射线追踪方法不但是研究介质任意速度分布情况下地震波传播问题的有效手段之一，而且在地震层析成像和叠前深度偏移等方而都起着重要的作用，射线追踪的计算精度和速度将直接影响着层析成像和叠前深度偏移的效果。 射线追踪方法是建立在一定的地质模型上，对地质模型传统的描述，一般是采用网格划分或层状结构描述。对于简单地质模型，经典的层状结构描述具有其独特的优势。模型描述方便、射线追踪快速，但对复杂模型的描述会遇到困难，不过这些问题都可以找到相应的解决方法。 本文基于Snell定律和Fermat原理对二维、三维任意界面情况下的两点间射线追踪问题进行了研究。文中采用一阶不完全Taylor展开方法，分别推导出适用于二维、三维介质分布情况下计算反(透)射点的公式；从任意给定的初始路径出发，对射线路径进行逐段迭代计算，当整条射线路径的校正量之和满足一定的精度要求时，迭代计算过程结束，以最后一次迭代计算所得的射线路径作为最终的二维、三维射线路径，进而实现二维、三维地层结构下射线追踪计算。 通过对大量的二维、三维复杂模型测试表明，逐段迭代射线追踪算法速度快、精度高。当然，在追踪的过程中也遇到了一些问题，我们对其进行了讨论，并提出了具体的解决方案。算法的改进，使射线追踪效率大幅度提高，使逐段迭代射线追踪方法最大限度地发挥了其优势，更加具有实际应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪言

1.1课题研究背景

1.2国内外发展概况

1.3研究的内容和方法

1.4研究的目的和意义

第二章 地震波在弹性介质中的传播规律

2.1引言

2.2地震波传播的基本原理

2.1.1惠更斯(Huygens)原理

2.1.2费马(Fermat)原理

2.3地震波的传播规律

2.3.1反射波和透射波的形成

2.3.2斯奈尔(Snell)定理

2.3.3折射波的形成

2.3.4地震波在层状介质中的传播规律

第三章 地质模型的描述和射线路径的确定

3.1引言

3.2地质模型的描述

3.2.1层状结构模型的构造

3.2.2块状介质模型的构造

3.2.3模型界面的描述

3.3两点射线追踪

3.3.1弯曲法

3.3.2试射法

3.3.3迭代法

第四章 二维、三维逐段迭代射线追踪方法及程序实现

4.1引言

4.2二维逐段迭代射线追踪方法原理

4.2.1二维层状介质情况

4.2.2一阶近似公式的推导

4.3二维逐段迭代算法流程

4.4三维逐段迭代射线追踪方法原理

4.4.1近似公式的推导

4.5三维射线追踪主要技术难点及解决方案

4.5.1反射点聚焦问题

4.5.2多路径问题

4.5.3极小走时和最小走时问题

4.6影响三维射线追踪计算速度的主要因素

4.7三维逐段迭代算法流程

第五章 二维、三维地震记录数值模拟

5.1二维地震记录数值模拟

5.2三维地震记录数值模拟

5.2.1观测排列参数的选取

5.2.2三维射线追踪测试模型分析

第六章 结论与建议

6.1主要认识与结论

6.2几点建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢