垂直地震法(VSP:Vertical Seismic Profile)是一種地面激發(fā),井中接收的地震勘探技術(shù)。該技術(shù)具有干擾少、精度高、信息豐富、擁有明顯的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征等優(yōu)點(diǎn),在地震勘探領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。文章從波動(dòng)方程出發(fā),實(shí)現(xiàn)了波場(chǎng)數(shù)值模擬,并在此基礎(chǔ)上獲得高精度模擬VSP數(shù)據(jù),再利用各種數(shù)據(jù)處理方法對(duì)VSP數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,達(dá)到了預(yù)期結(jié)果。整個(gè)過程包括理論學(xué)習(xí)及公式推導(dǎo)、程序編制、模擬VSP數(shù)據(jù)獲取、VSP數(shù)據(jù)處理及解釋應(yīng)用等主要步驟,基本完成了 VSP方法從理論到實(shí)踐應(yīng)用的所有環(huán)節(jié),對(duì)垂直地震有了直觀和深刻的理解。文章首先從一階速度-應(yīng)力聲波方程出發(fā),推導(dǎo)了基于交錯(cuò)網(wǎng)格的高階有限差分格式,并加入完全匹配層作為吸收人工反射的邊界條件。通過編程實(shí)現(xiàn)聲波的數(shù)值傳播過程,并深入分析探討了網(wǎng)格間距、時(shí)間步長(zhǎng)、差分精度、子波主頻、速度大小等因素對(duì)波場(chǎng)穩(wěn)定性及精度的影響。在得到高精度波場(chǎng)模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上,通過將檢波器安置在模型內(nèi)部并在地表激發(fā)的方式得到了模擬VSP記錄。得到VSP記錄還必須進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理才能真正使用。VSP數(shù)據(jù)處理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,且無固定模式,針對(duì)不同數(shù)據(jù)和目的,處理流程不盡相同,但一般都離不開幾個(gè)核心步驟。本文主要研究核心算法在VSP處理中的作用,主要包括初至提取、上下行波排齊、波場(chǎng)分離、走廊疊加等。初至提取是VSP處理中十分重要的步驟,其準(zhǔn)確性對(duì)最終結(jié)果有決定性作用。文章利用互相關(guān)方法來獲取初至,得到了理想的結(jié)果。利用該方法獲取初至要求道與道之間的相似性較高,同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)道的初至起跳點(diǎn)的獲取要盡量精確。得到初至?xí)r間后,將VSP數(shù)據(jù)減去初至?xí)r間實(shí)現(xiàn)下行波排齊,加上2倍初至?xí)r間實(shí)現(xiàn)上行波排齊。波場(chǎng)分離是VSP數(shù)據(jù)處理必不可少的步驟,本文主要實(shí)現(xiàn)了奇異值分解(SVD)、頻率-波數(shù)域方法(f-k)、中值濾波法三種方法的波場(chǎng)分離,并詳細(xì)分析了三種方法的優(yōu)劣及適用情況。總的來說三種方法都能實(shí)現(xiàn)波場(chǎng)分離,但處理結(jié)果受數(shù)據(jù)特征和方法本身的影響,結(jié)果又不盡相同。奇異值分解法要求上下行波嚴(yán)格排齊,這就要求初至提取非常準(zhǔn)確。頻率-波數(shù)域方法由于利用傅里葉變換作為核心,容易引入新的噪聲。中值濾波法在使用過程中應(yīng)以排齊后的上行波或者下行波作為輸入,否則結(jié)果受到影響,且窗口長(zhǎng)度的選擇對(duì)結(jié)果也有很大影響。在處理實(shí)際數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)特征來選擇最合適的波場(chǎng)分離方法。文章最后敘述了 VSP資料的解釋與應(yīng)用,并對(duì)部分應(yīng)用附圖以詳細(xì)說明其作用。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P631.4
【部分圖文】：

同時(shí)沿地面測(cè)線布置檢波器進(jìn)行觀測(cè)，檢波器安置在地表，因此被稱??為水平地震；而ＶＳＰ測(cè)線沿井壁鋪設(shè)，檢波器安置于井中，整個(gè)觀測(cè)裝置與地表??基本呈垂直狀態(tài)，因此被稱為垂直地震法。圖１．?１展示了常規(guī)地震和ＶＳＰ地震的??之間的差別。??（ａ）常規(guī)地震觀測(cè)?（ｂ）?ＶＳＰ地惡觀測(cè)??圖１．１常規(guī)地震和ＶＳＰ地震觀測(cè)示意圖??因ＶＳＰ法的檢波器被安置在井中，故其接收點(diǎn)分布在被測(cè)介質(zhì)內(nèi)部，因此，??它對(duì)垂直方向的地質(zhì)構(gòu)造變化有更直接的反饋，而水平地震是通過地表檢波器接??收到的數(shù)據(jù)來間接研究地質(zhì)構(gòu)造的垂向變化的。可見，ＶＳＰ方法能更精確地揭示??波在待研究對(duì)象中傳播的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征。ＶＳＰ方法將檢波器直接安置于目??標(biāo)地層中間或者附近，因此，一方面檢波器可以直接接收從震源傳播至目標(biāo)點(diǎn)的??２??

信號(hào)圖像在空間形態(tài)上具有一定的相似性，這給ＶＳＰ數(shù)據(jù)的分析處理帶來了便利??性。??圖１．２是實(shí)際采集的典型ＶＳＰ信號(hào)，直迖波、一次反射波、多次反射波較為??清晰，地層分界面也得到了較好的揭示。井深在１９０ｍ左右，井中檢波器間距為??２米，采樣間隔為０．００１ｓ，采樣時(shí)間為０．?３５ｓ。距離井口最近的檢波器埋置在２０ｍ??深度處。首先從波場(chǎng)能量的角度出發(fā)，隨著深度和時(shí)間的增加能量會(huì)因?yàn)榈叵陆??質(zhì)的吸收、衰減、散射和波前擴(kuò)散而逐漸衰減，表現(xiàn)在圖像上就是越靠近左上角??ＶＳＰ信號(hào)振幅越大，越遠(yuǎn)離左上角信號(hào)振幅越小。??圖中Ａ表示從震源出發(fā)直接到迗檢波器的直迗波，由于波的傳播是從上而下??傳播的，因此也稱為一次下行波。該波場(chǎng)成分到迗檢波器所走過的路徑是所有成??分中最小的

?ＩＣＫ）０？?１——＞?１——＊?＊?＊?＾?＊——＊——??圖２．?１?ｌＯＯＯｍＸＩＯＯＯｍ均勻速度模型及５０Ｈｚ主頻雷克子波??：ｍ＾ｍ?：ｍｓｍ??＿睡圖??ｊｅｄ?？〇?ａｃ?ｅｏｏ?？ｘｏ?＂＾￣〇?ａｏ?？ｅ?？〇?ｗ？??水豐（》＞?水（？〇?＾Ｔ８ｉ．ｋ?＜？）??＿畫回??ｏ?ｘａ?？〇?ｔｏｏ?ｎ?ｎ〇Ｄ?ｃ?ｎｏ?ａｓ?ｕｏ?〇〇〇＜〇〇〇〇?？?？〇?ｃｏｄ?ｂｏ?ｈｘｂ??水?水ｆ，）ｌ５?（？）?水Ｔｉｆｔ＃?＜■＞??：＾ｊＨｉｙ?３ＫＫＢＳＭ?ＷＫＳＭ??ｊＢＢｌ??：ＩＢｈＨＩ?＝｜Ｂ８Ｉ??ｎ＞?？〇?？？?ｎｏ?？〇〇?＂＾＂ｏ?ｓｏｄ?＜〇?ｓｏｃ?？〇〇?１０００?ｘｏ?？ａ?ｔｏｏ?ｋｄ?ｋｅｏ??水Ｔｆｔ離＜■）?水平斷典＜■）?水ｆ距離（■）??圖２．?２不同空間差分精度不同網(wǎng)格間距波場(chǎng)快照比較??２．?６．震源函數(shù)??震源類型和加載方式都有很多種類型，本文選擇常用的縱波震源，并直接加??載在應(yīng)力項(xiàng)上。震源函數(shù)選擇雷克子波，其表達(dá)式為，??／（〇?＝?［ｌ?－２＾２／〇２?（／?－／０?）２］ｅ－２／？（－？）２?（２．２１）??式中義為子波主頻
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2870680