TI介质带限射线束传播及偏移方法

高斯射线束偏移技术在渤海LD16-17区的应用
王志亮;周滨;高祁;张建峰
【期刊名称】《中国海上油气》
【年(卷),期】2011(023)005
【摘要】高斯射线束偏移技术是近几年来国外广泛应用的一种新的偏移处理技术,它克服了常规克希霍夫偏移技术在焦散面附近振幅急剧、不固定变化的缺点,在复杂速度构造区域也能保证正常响应.高斯射线束叠前深度偏移技术在渤海LD16-17区取得了很好的应用效果,有效改善了高陡构造和复杂断裂的成像效果,提高了中深层地震资料的信噪比.该项技术在渤海地区有广阔的应用前景.
【总页数】3页(P307-308,348)
【作者】王志亮;周滨;高祁;张建峰
【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司;中海石油(中国)有限公司天津分公司;中海石油(中国)有限公司天津分公司;中海石油(中国)有限公司天津分公司【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于高斯射线束的叠前深度偏移在断裂带成像中的应用——以渤海海域辽东湾地区为例 [J], 张志军
2.高斯控制束偏移技术开发与优化技术 [J], 屈超银
3.高斯射线束正演与偏移 [J], 邓飞;刘超颖;赵波;王成祥
4.高斯射线束叠前深度偏移成像研究 [J], 谢飞;李佩;黄中玉;魏修成;朱成宏
5.高精度速度建模和高斯射线束深度偏移技术在渤海地区的应用 [J], 王志亮;周滨;龚旭东
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TTI介质纯准P波一阶压力-速度方程及求解方法李佳珂;张会星;白冰;张建敏【摘要】以具有倾斜对称轴的横向各向同性(Titled Transverse Isotropic,TTI)介质中纯准P波二阶方程为基础,通过引入辅助波场实现了方程的降阶,推导出了TTI 介质纯准P波一阶压力-速度方程,并利用旋转交错网格高阶有限差分方法对方程进行数值求解,给出了完全匹配层(Perfectly Matched Layers,PML)吸收边界条件在该方程中应用的方法.理论分析及数值模拟结果表明:相对于二阶形式的准P波方程,该TTI介质纯准P波一阶压力-速度方程在计算精度相同的情况下,具有更高的计算效率;同时能更准确地描述对称轴参数变化剧烈的TTI介质中准P波的传播规律.【期刊名称】《中国煤炭地质》【年(卷),期】2018(030)007【总页数】7页(P72-78)【关键词】TTI介质;纯准P波;旋转交错网格;PML边界;Wedge模型【作者】李佳珂;张会星;白冰;张建敏【作者单位】中国海洋大学山东青岛 266100;海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛 266100;中国海洋大学山东青岛 266100;海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛 266100;中国海洋大学山东青岛 266100;中国海洋大学山东青岛 266100【正文语种】中文【中图分类】P631.40 引言地球是一个非均匀、广泛存在各向异性的介质体。

其中具有倾斜对称轴的横向各向同性(Titled Transverse Isotropic，TTI)介质作为描述地层中各向异性介质最具一般代表性的模型[1]，受到了地球物理勘探界的广泛关注。

研究TTI介质中地震波的传播规律对于提高裂缝性地层的地震勘探精度具有重要意义[1-10]。

前人已对于声学各向异性理论进行了大量的研究。

Alkhalifah[11-12]首先提出了著名的声学假设：即将沿对称轴方向的剪切波速度设置为零，并基于该理论推导了具有垂直对称轴的横向各向同性(Vertical Transverse Isotropic，VTI)介质四阶伪声波波动方程；吴国忱等[13]在频率—空间域试算了该四阶伪声波方程的数值解；Du等[14]对方程进行化简，引入辅助函数，推导出VTI介质二阶伪声波波动方程；Duveneck[15]通过变换弹性张量中的系数，使得辅助波场具有实际的物理意义，也获得了相应的VTI耦合准P波方程；Hestholm等[16]通过引入辅助参数，推导出了VTI介质下耦合准P波方程的一阶形式；韩令贺和何兵寿[17]针对该方程，利用高阶交错网格有限差分进行了求解；Zhou[5]、Fletcher[6-7]将VTI介质二阶方程推广至TTI介质；Flowler等[18]研究发现该类耦合波动方程都是等价的，并给出了TI介质二阶耦合准P波方程的一般形式。

TI介质局部角度域射线追踪与叠前深度偏移成像段鹏飞;程玖兵;陈三平;何光明【摘要】Neglecting anisotropy in seismic imaging may result in remarkable positional errors and focusing problem, especially for long-offset and wide-azimuth seismic data. To meet the demands of seismic imaging and anisotropic velocity analysis in laterally heterogeneous transversely isotropic (TI) media, we present an angle-domain imaging approach for prestack depth migration based on two advanced anisotropic ray tracing algorithms. It not only outputs migrated section and offset-domain common image gathers, but also obtains incident angles domain and illumination angles domain imaging results according to the local angular characteristics at a subsurface image point based on extended superposition of the impulse responses. In order to efficiently calculate traveltimes and local angular attributes in TI medium, we discuss and compare two improved ray tracing systems. One is based on phase velocity, which is evolved from the classic ray tracing equation of anisotropic media. Another system is derived from qP wave equation with acoustic approximation for VTI medium, and is extended to tackle TTI medium through coordinate rotation. Numerical examples on the standard theoretical anisotropic models show that our approach can be used as imaging tool for complex geological structures and efficient migration engine for anisotropic migration velocity analysis and model building.%研究与实践表明,对于长偏移距、宽方位地震数据,忽略各向异性会明显降低成像质量,影响储层预测与描述的精度.针对典型的横向各向同性(TI)介质,本文面向深度域构造成像与偏移速度分析的需要,研究基于射线理论的局部角度域叠前深度偏移成像方法.它除了像传统Kirchhoff叠前深度偏移那样输出成像剖面和炮检距域的共成像点道集,还遵循地震波在成像点处的局部方向特征、基于扩展的脉冲响应叠加原理获得入射角度域和照明角度域的成像结果.为了方便快捷地实现TI 介质射线走时与局部角度信息的计算,文中讨论和对比了两种改进的射线追踪方法:一种采用从经典各向异性介质射线方程演变而来的由相速度表征的简便形式；另一种采用由对称轴垂直的TI(即VTI)介质声学近似qP波波动方程推导出来的射线方程.文中通过坐标旋转将其扩展到了对称轴倾斜的TI(即TTI)介质.国际上通用的理论模型合成数据偏移试验表明,本文方法既适用于复杂构造成像,又可为TI介质深度域偏移速度分析与模型建立提供高效的偏移引擎.【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2013(056)001【总页数】11页(P269-279)【关键词】横向各向同性;射线追踪;声学近似;相速度;局部角度域;叠前深度偏移【作者】段鹏飞;程玖兵;陈三平;何光明【作者单位】同济大学海洋与地球科学学院,上海200092;同济大学海洋与地球科学学院,上海200092;中国石油川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司,成都610213;中国石油川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司,成都610213【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言为了改善地震波照明与成像、噪声压制以及油气储层的预测和描述，长偏移距、宽方位的地震数据采集越来越多，以往针对有限偏移距、窄方位地震数据的各向同性介质假设与在此基础上的地震成像方法明显受到了挑战.忽略各向异性带来的误差会引起反射波归位不准，绕射波收敛不彻底，能量不聚焦，对长偏移距、宽方位数据尤为突出.这就要求地震偏移成像与速度模型建立方法考虑速度各向异性，否则花费巨大代价观测到的地震资料得不到合理的利用.大量的观测与研究发现，许多页岩与薄互层沉积地层等在地震波长尺度下均可等效成TI介质.而这些地层在全球范围内分布非常广泛.因此，在考虑各向异性地震波成像问题时，VTI介质和TTI介质是最常用的等效模型.叠前深度偏移是强横向非均匀介质复杂构造成像与速度模型建立依赖的关键技术.其算法实现要么基于射线理论，如Kirchhoff偏移和高斯束偏移，要么基于波动理论，如单程波方程深度延拓偏移和双程波方程逆时延拓偏移.近10多年来，各向异性介质深度偏移方法也得到了极大的发展，先后出现了 TI介质 Kirchhoff偏移[1］、高斯束偏移[2］、单程波方程偏移[3］与逆时偏移[4］等深度域成像方法.尽管波动方程偏移存在精度上的优势，射线理论基础上的偏移方法因其在灵活性、面向局部目标的成像能力以及计算成本等优势，在复杂构造成像尤其是速度模型建立过程中得到广泛应用.目前主要地震数据处理软件中的深度域偏移速度模型构建都仍以Kirchhoff偏移作为引擎.在复杂介质条件下，即使偏移速度是合理的，传统的偏移距域和炮域共成像点道集都可能存在假象干扰.为此，近十几年来人们一直在致力于研究射线理论或波动理论基础上的角度域成像方法.基于射线理论和广义拉冬变换（GRT），de Hoop[5］提出了共散射角偏移／反演理论.随后Xu等[6］和Brandsberg-Dahl等[7］提出了Kirchhoff叠前深度偏移共散射角成像方法，并用于地震成像和速度模型建立过程中.Bleistein[8］也系统地阐述了共散射角成像／反演理论.最近，Koren等[9］在局部角度域成像理论框架下提出了方向型和反射型共成像点道集的产生方法及其用途.Cheng等[10］提出了适应TI与方位各向异性介质的方位保真局部角度域叠前时间偏移成像方法并展示了在储层成像与描述中的初步应用.局部角度域Kirchhoff叠前深度偏移算法的核心在于稳健、快速地计算地震射线的走时与方向信息.在传统Kirchhoff叠前深度偏移过程中，程函方程有限差分解法[11］与波前重建算法[12］被广泛用于走时表的计算[1，13］.然而，对局部角度域成像与反射走时层析基础上的偏移速度分析而言，射线追踪算法显得更有吸引力，因为它除了计算走时，还可以显式地得到射线路径及其方向信息.不过，传统的各向异性介质射线追踪方程是以刚度系数而不是Thomsen参数表示的[14］，不方便数值计算，效率也较低[14-16］.为此，一些学者重新推导了Thomsen参数表征的射线方程.例如，Alkhalifah[17］基于声学近似推导出了VTI介质的射线方程.Zhu[15-16］等推导了一种基于相速度、适用于一般各向异性介质的射线方程. 本文根据强横向非均匀各向异性介质地震波成像与偏移速度模型建立的需要，研究基于射线理论的TI介质局部角度域叠前深度偏移成像方法.首先讨论与对比两种各向异性射线追踪算法，然后论述局部角度域叠前深度偏移成像原理及其算法实现，最后借助国际上通用的理论模型检验算法的可靠性.2 各向异性介质射线追踪方法各向异性介质中的运动学射线方程最早由Cerveny[14］给出.下文简单回顾其推导过程.一般各向异性介质无源的弹性波动方程可以表示为其中，ui为位移，cijkl 为介质的刚度系数，i，j，k，l=1，2，3，ρ为密度，t为走时.其频率域表达式为其中，ω为圆频率.在零阶射线理论中，（2）式的近似解可写成uk（xi，ω）=Uk（xi）eiωτ（xi），其中Uk（xi）和τ（xi）分别是射线上的振幅和走时.把这个解带入（2）式，当ω→ ∞时，可得到Christoffel方程：其中，Γjk=aijklpipl为Christoffel矩阵，aijkl=cijkl／ρ为密度归一化刚度系数，pi=∂τ／∂xi为慢度矢量的各个分量.方程（3）对应一个标准的特征值问题，且特征值满足G（pi，xi）=1.（3）式可改写为其中，gk是单位特征向量（即极化矢量）.（4）式两边同乘以gj，结合gkgk=1，可得到对于程函τ（xi），方程（4）是一个非线性一阶偏微分方程.这个程函方程可通过汉密尔顿方程求解，进而表示成一般各向异性介质的运动学射线追踪方程组[14］：方程组等式最右侧的函数非常复杂，计算不但费时，且需要在射线追踪的每一步求解特征值问题.此外，方程组（6a）与（6b）用刚度系数来描述介质的弹性性质，这与实际地震资料处理中通常用Thomsen参数的情况不一致.为此，文中将讨论两种不需用刚度系数表征的各向异性射线方程.2.1 相速度表示的各向异性介质射线方程为了克服刚度系数表示的射线方程的复杂性及其计算上的麻烦，Zhu[15-16］等重新推导了各向异性介质中的运动学射线追踪方程.根据文献[14］，沿xi方向的群速度可表示为Vi=aijklplgjgk.于是，方程（6a）改写为其中，VGi为群速度对空间坐标xi的导数.考虑到（4）式中特征值G及其偏导数∂G／∂xi都是pi的齐次方程，容易得到v2=G（xi，ni），故而有：与各向同性介质程函方程推导思路一样，将平面波解带入方程（10）可推导出VTI 介质的程函方程：其中，ni 为单位慢度矢量，v=v（xi，ni）为相速度.将（8）式带入方程（6b）并联立（7）式得到：由于群速度可通过相速度计算得出，因此（9a）与（9b）式就组成了相速度表示、适应一般各向异性介质的射线方程组.这样就回避了传统各向异性射线追踪过程中每一步都要计算的特征值问题.注意，由于空间矢量x与单位慢度矢量n都是相速度方程v=v（xi，ni）的独立变量，因此（9b）式右边对相速度求偏导数时，其隐函数的链式求导中不依赖ni，只需对相速度表达式中出现的与空间坐标xi有关的参数对xi求导即可.在许多地质条件下，受构造运动或其它因素影响，一些横向各向同性地层大多数情况下都非水平层状，其对称轴通常与垂向存在一定的夹角.这时，采用TTI模型来描述速度各向异性就更合理.附录A给出了VTI与TTI介质中相速度表示的射线追踪方程的具体形式.2.2 TI介质声学近似意义下的射线方程声学近似就是假设沿对称轴方向qSV波的传播速度为0，即VS0=0，这样就可将原始的VTI介质弹性波动方程及其频散关系简化.假设地下介质为声学介质，由VTI介质弹性波动方程及其频散关系可推导出近似的qP波标量波动方程，进而得到相应的程函方程和射线方程[17］.研究表明，声学近似对qP波运动学特征的负面影响基本可以忽略[17］.根据VTI介质qP波的频散关系，声学近似qP波波动方程满足[17］：其中VP0为qP波垂直速度，VNMO为NMO速度，η为反椭圆系数，且与Thomsen参数ε与δ存在如下关系：设η=0和VNMO=VP0，（12）式就退化成各向同性介质的程函方程.通过特征值方法可进一步推导出描述射线路径的常微分方程组.为此，将（12）式改写为如下形式：其中，为慢度矢量的三个分量.通过特征值法可得到射线方程组：其中，τ代表沿着射线的走时，i对应x，y和z分量.该方程组描述了VTI介质声学近似意义下的射线路径、走时及传播方向信息.可以看出，式（14）与式（9）形式上非常相似，且在算法框架上也基本一致.只不过式（9）在理论上是准确的，而式（14）代表的射线追踪算法存在声学近似引入的误差.TTI介质与VTI介质并没有物理上的本质区别，若在沿倾斜对称轴的坐标系下考查TTI介质波的传播问题则与VTI介质完全等价.为了推导TTI介质的程函方程，将VTI介质程函方程进行坐标旋转.假设x为标准坐标系，按对称轴的倾角ν与方位角α旋转后的倾斜坐标系记为x′，则坐标变换对应的雅可比矩阵B可以表示成：于是由（12）式得到三维TTI介质声学近似意义下的程函方程（见附录B）.设方位角满足α=0，则得到其二维形式：将（16）式改写为汉密尔顿方程 F（x，y，z，px，py，pz，ν）=0，通过特征值方法仍可将声学近似意义下TTI介质的射线方程表示成（14a）与（14b）的形式.只不过这时对称轴倾角ν也为空间坐标xi的函数，因此（16）式对空间坐标xi 求导时，还需对倾角ν求导数.2.3 两种各向异性射线追踪算法对比由于局部角度域叠前深度偏移成像算法既需要射线的走时信息，还需要其方向信息，因此在偏移之前按上述原理编写射线追踪算法创建走时与起飞（相）角的数值表.基于国际上通用的二维TTI推覆体模型，对比两种算法的计算精度与效率.如图1（a—d）分别显示了该模型的垂直qP波速度vP0、Thomsen参数ε与δ以及对称轴倾角ν.该模型横向与纵向采样点分别为900和200，采样间隔均为10m.由于声学近似意义下的射线追踪方程不是完全精确的，因此本文将基于它计算的射线路径、走时和文中另一种精确的各向异性介质射线追踪算法进行对比.图2a与图2b中红色射线路径与走时曲线为相速度表示的射线方程计算结果，而蓝色曲线为声学近似射线方程计算结果.两种结果非常接近，表明声学近似射线追踪算法精度仍然比较高，适用于角度域叠前深度偏移算法中走时与起飞角等相关参数的计算.图1 逆冲模型（a）vP0模型；（b）ε模型；（c）δ模型；（d）ν模型.Fig.1 Numerical example on overthrust model（a）vP0model；（b）εmodel；（c）δmodel；（d）νmodel.图2 局部角度域射线追踪图（a）射线路径；（b）走时曲线图.Fig.2 Local angle domain ray tracing（a）Raypath；（b）Traveltime.基于同样的模型，表1列出了两种算法在VTI与TTI两种介质情况下计算走时表与起飞角度表所需的CPU时间.对于VTI介质情况，将原TTI介质模型对称轴倾角取为0.从表中可以看出，VTI介质声学近似射线追踪算法效率非常高，但当考虑对称轴倾角时，其计算成本提高了数倍，这主要是因为从VTI介质到TTI介质的坐标变换引入了太多的额外计算量.而基于相速度的射线追踪算法考虑对称轴倾角增加的计算成本不到10%.表1 两种射线方程计算效率对比Table 1 Computational cost comparison between two ray tracing systems介质类型相速度表示的射线方程声学近似射线方程VTI介质76s 30s TTI介质87s 111s3 地震波局部角度域成像原理如果从地下成像点的视角来观察地震波场，成像点处有两种波场，即入射波与散射波（包括反射与绕射波）.在高频渐近意义下，入射和散射波前面分别具有各自的格林函数属性，如走时、几何扩散因子、走时梯度或慢度矢量等.如图3所示，三维情况下，入射慢度矢量ps和散射慢度矢量pr共同描述了散射点m处波的传播方向特征.入射与散射慢度矢量之和pm称为照明矢量.根据地震勘探的需要，可用两类、四个角度共同定义局部传播方向[18］.第一类是描述入射与散射（包括绕射和反射）方向特征的两个角度，即入射角γ（散射张角θ的一半）和散射方位角（即局部入射与散射慢度所在平面的方位角）φ.偏移速度分析、AVA分析／反演就是考察和利用时差或振幅随这两个角度的变化.第二类是描述局部照明方向的两个角度，即照明矢量的倾角ϑ与方位角φ.基于射线理论，这四个角度参数可由走时的空间梯度计算得到[10］.图3 成像点处地震波局部角度特征示意图Fig.3 Local angle characteristics of a selected ray pair at a subsurface image point设入射射线的起飞角为βs，方位角为αs，散射射线的起飞角为βr，方位角为αr，很容易得入射射线与散射射线的单位慢度矢量：根据矢量运算法则，四个局部角度参数分别满足[10］：式中x、y与z分别代表沿坐标轴的单位矢量，其中y指向正北方向并作为定义方位角的参考方向，pmz为照明矢量的垂向分量.可见，只要根据起飞角及其方位角计算得到入射与散射慢度矢量，就可根据上述方程求取四个局部角度参数.在局部角度域进行射线追踪时，从地下成像点以起飞角βs（或βr）与方位角αs （或αr）等间隔向上发射一簇射线到达地表各观测点，将这些不同方向起飞射线的走时与角度信息保存在数值表中.在局部角度域成像时，根据炮点-成像点-接收点关系，在数值表中读取计算好的样本通过插值获得实际射线路径的走时、起飞角及其方位角，进而按公式（17a）至（18d）从射线路径的局部角度参数（βs，αs；βr，αr）转换成局部角度域成像需要的角度参数（φ，γ；φ，ϑ）.根据Kirchhoff积分偏移原理，地面观测地震记录各个时刻振幅所对应的偏移脉冲响应按空间位置叠加起来就得到地下构造图像.事实上，脉冲响应曲面任意一点都与可能的特定射线路径相对应，且在各点都具有其局部角度属性.常规的成像结果相当于不同传播方向波场成像值的某种平均，而局部角度域成像就是要在叠前偏移过程中保留这些像的局部方向信息.为了降低计算成本，一般在完全叠加成像数据与炮检距域共成像点道集之外，仅额外输出入射角度（φ，γ）域或者照明角度（φ，ϑ）域的共成像点道集.入射角度域共成像点道集适用于偏移速度分析、成像振幅随入射角或方位角变化（AVA／AVAZ）分析.照明角度域共成像点道集可用于提取地层走向与倾角属性，也可用于绕射波的分离与成像等[10］.根据Bleistein等[8］的建议，本文把三维入射角度域Kirchhoff叠前深度偏移成像公式写成：其中I（x，γ，φ）为入射角度域成像结果，A（x，xs）与A（x，xr）分别对应入射波与反射波格林函数中的振幅项，W（x，xr，xr）为与该成像点处的覆盖次数成反比的加权系数，D（x，xr，xr）为滤波后的地震数据，其表达式为式中u（xr，xr，ω）表示地表观测数据，τ（x，xr，xr）为入射射线与散射射线走时之和，K（x，pm，γ，φ）为KMAH参数，它代表射线经过焦散处引起相位反转的次数.振幅系数A（x，xs）与A（x，xr）以及 KMAH参数通常需由动力学射线追踪得到.为降低计算成本，本文数值算法中的振幅系数采用了均匀介质或横向均匀介质格林函数振幅来替代.如果不考虑随入射方位角的变化，可将（19）式改写为：其中与（21）式中被积分求和的入射方位角面元个数成正比.同理，三维局部照明角度域叠前深度偏移成像公式写成：其中，I（x，ϑ，φ）为照明角度域成像结果.4 数值算例4.1 SEG／HESS VTI模型图4（a、b、c）展示了SEG／HESS二维VTI模型垂直qP波速度、Thomsen参数ε和δ.模型左边有一个被各向异性岩层包围的盐丘，右侧为一个断层面，盐丘两侧与断层较为陡峭.射线走时与局部角度计算采用VTI介质声学近似射线追踪算法.图4d为本文VTI介质Kirchhoff叠前深度偏移结果，盐丘边缘与断层都得到了很好的聚焦成像；克服了各向同性介质Kirchhoff叠前深度偏移（图4e）中反射归位不准、绕射未完全收敛、能量不聚焦等问题.图5a展示了该模型偏移后的平均入射角域共成像点道集，其中入射角范围为0°～60°.与传统的偏移距域共成像点道集（图5b）相比，角度域共成像点道集能量更聚焦，波形拉伸效应的影响也弱得多.类似地，图5c与图5d分别展示了忽略各向异性影响的情况下得到的入射角域与偏移距域共成像点道集.可以看出，这两种成像道集大多数同相轴均未拉平，都有上翘的现象.借助这些剩余曲率信息便能够进行各向异性偏移速度分析.图4 SEG／HESS VTI模型数值算例（a）vP0模型；（b）ε模型；（c）δ模型；（d）考虑各向异性偏移结果；（e）忽略各向异性偏移结果.Fig.4 Numerical example on SEG／HESS VTI model（a）vP0model；（b）εmodel；（c）δmodel；（d）Considered the effects of anisotropy；（e）Ignored the effects of anisotropy.4.2 TTI逆冲模型下面以国际上通用的逆冲模型（图1）为例，测试TTI介质局部角度域叠前深度偏移成像算法.该模型数据正演模拟时底部放有一水平反射界面用于测试上覆各向异性介质对该界面反射地震波传播与成像的影响.射线走时与局部角度计算采用前文介绍的相速度表征的TTI介质射线追踪算法.首先对合成数据进行VTI介质Kirchhoff叠前深度偏移（图6a），发现由于忽略对称轴倾角给走时计算带来明显误差，进而导致该反射界面未能准确成像.图6b显示了TTI介质Kirchhoff叠前深度偏移结果，此时底部的水平界面得到了正确成像，观测孔径限制引起的未完全收敛与叠加掉的绕射能量也减弱了许多.图6c为TTI介质局部角度域Kirchhoff叠前深度偏移成像获得的平均入射角域共成像点道集.由于合成数据偏移距范围较小，考虑的入射角范围为0°～25°.图6d展示了TTI介质局部角度域Kirchhoff叠前深度偏移成像获得的照明倾角域共成像点道集.可见，偏移后的反射波为似双曲线形状，其中能量最强的顶点所对应的照明倾角与反射界面的倾角一致，而偏移后的绕射波则具有明显不同的形态.关于照明角度域共成像点道集物理含义和实际用途的讨论可参见文献[18］，[9］和[10］.5 结论本文基于改进的射线追踪算法实现了一种面向TI介质的局部角度域叠前深度偏移成像方法.对比研究的两种改进的射线追踪方法为局部角度域成像提供射线的走时与局部方向信息，它们均不再采用刚度系数而是相速度或Thomsen参数来表示各向异性速度模型.其中声学近似射线追踪方法是基于VTI介质声学近似qP波波动方程与程函方程推导的，本文通过坐标旋转将其扩展到了TTI介质.今后可以照此思路推导诸如正交各向异性等更复杂各向异性介质的声学近似射线方程.从推覆体模型数值试验看，声学近似射线追踪算法精度与文中另一种准确的射线追踪算法非常接近，但从计算效率考虑更适合VTI介质.根据地震波在成像点处的局部方向特征，文中采用局部角度域成像空间的脉冲响应叠加，实现了入射角度域和照明角度域Kirchhoff叠前深度偏移成像算法.文中二维VTI与TTI模型数值试验表明，该算法能够给各向异性偏移速度分析提供强有力的支撑.这种局部角度域成像方法的优点还在于用到了成像孔径内所有波场数据而不是某些按地面炮检距与方位角分选的数据子集，成像振幅更合理地反映了目的层“原位”的随入射角及其方位变化的带限反射系数信息.本文方法与常规Kirchhoff 叠前深度偏移一样，在处理多波至、焦散等问题是存在缺陷.基于与本文TI介质运动学射线追踪对应的动力学射线追踪算法，可在本文理论框架下发展局部角度域高斯束偏移成像方法，进而有效地解决多波至与焦散问题，提高在复杂非均匀各向异性介质中的成像精度.这部分工作拟另文介绍.致谢感谢SEG提供文中使用的理论模型数据.图6 逆冲模型偏移结果（a）VTI偏移结果；（b）TTI偏移结果；（c）平均入射角域共成像点道集；（d）照明倾角域共成像点道集.Fig.6 TTI data migration results（a）VTI migration；（b）TTI migration；（c）Average incident-angle CIGs；（d）Illumination-dip domain CIGs.附录A 相速度表示的TI介质射线追踪方程前文给出了Zhu等[15-16］提出的相速度表示的一般各向异性介质的射线方程.在VTI与TTI介质中的具体形式，根据前文，有如下各向异性射线追踪方程组：其中群速度可由相速度表示[19］，而VTI介质相速度满足[19］：其中“+”对应qP波，“-”对应qSV，θ为相角，f=当TI介质对称轴与垂向存在夹角为ν时，相速度满足：于是在（A1）中采用这种适用于TTI介质的相速度公式即可.如果令相速度公式中的f=1，上述射线方程也就退化成声学近似形式.附录B：TTI介质声学近似程函方程TTI介质声学近似意义下的程函方程有如下形式：其中，参考文献（References）[1]Kumar D，Sen M K，Ferguson R J.Traveltime calculation and prestack depth migration in tilted transversely isotropic media.Geophysics，2004，69（1）：37-44.[2]Zhu T F，Gray S H，Wang D L.Prestack Gaussian-beam depth migration in anisotropic media.Geophysics，2007，72（3）：S133-S13.[3]吴国忱.各向异性介质地震波传播与成像.东营：中国石油大学出版社，2005.WuG C.Seismic Wave Propagation and Imaging in Anisotropic Medium （in Chinese）.Dongying：China Petroleum University Press，2005.[4]康玮，程玖兵.横向各向同性介质拟声波方程及其在逆时偏移中的应用.地球物理学报，2012，55（3）：1033-1045.Kang W，Cheng J B.Pseudo-acoustic wave equations for reverse-time migration in TI media.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2012，55（3）：1033-1045.[5]de Hoop M V，Bleistein N.Generalized radon transform inversions for reflectivity in anisotropic elastic media.Inverse Problems，1997，13（3）：669-690.[6]Xu S，Chauris H，Lambaré G，et mon-angle migration：A strategy for imaging complex media.Geophysics，2001，66（6）：1877-1894.[7]Brandsberg-Dahl S，Ursin B，de Hoop M V.Seismic velocity analysis in the scattering angle／azimuth domain.Geophysical Prospecting，2003，51（4）：295-314.[8]Bleistein N，Gray S H.A proposal for common-openingangle migration ／inversion.Center for Wave Phenomena，Colorado School ofMines.Research Report CWP-420，2002.[9]Koren Z，Ravve I，Ragoza E，et al.Full-azimuth angle domain imaging.SEG Technical Program Expanded Abstracts，2008：2221-2225.[10]Cheng J B，Wang T F，Wang C L，et al.Azimuth-preserved local angle-domain prestack time migration in isotropic，vertical transversely isotropic and azimuthally anisotropic media.Geophysics，2012，77（2）：S51-S64.。

第一章 射线探伤的物理基础§1-1 X 射线的产生一、原子和原子结构：原子由原子核与核外飞速旋转的电子组成。

原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成。

每个质子和中子质量非常接近均具有一个质量单位。

（以碳质量的121为一个原子质量单位用1“u ”表示）照此规定氢元素的原子量为1，氧元素为16。

原子质量数A=中子数+质子数 质子数=核电荷数=Z=原子序数 质子数=核电荷数=核外电子数=原子 中子数=原子数-质子数（或原子序数） 例：60C06027C27个质子 60-27=33个中子原子序数27，核外电子27个电子质量很小可忽略不记，它等于18371氢原子质量。

二、X 射线的产生1、 X 射线产生的条件：X 射线是由X 射线发生器产生的，X 射线发生器由三部分组成：（即产生X 射线的必要条件） ① 发射电子——灯丝（阴极） ② 加速电子的装置——高压发生器 ③ 受电子轰击的阳极靶——阳极过程：灯丝加热后放出电子，在灯丝与靶之间加几十～几百千伏电压后，电子以很高速度撞击靶面，失去所具有的动能，电子的能量绝大多部分转化为热能，极少部分以X 射线形式辐射出来。

因为带电粒子在加速减速时，必然伴随着电磁辐射的发生。

⑴连续X 射线连续X 射线是高速运动的电子和原子核核外库仑场的作用过程中发射出来的。

① X 射线的性质：X 射线是一种电磁波，具有电磁波的波粒二相性 即：{在极端情况下，电子的能量全部转变为X 射线光电子能量h ν，而大部分电子是经过多次制动，逐步丧失动能的。

这就是使转换过程中发出的电磁辐射具有各种波长。

因此X 射线的波谱是连续分布的，称为连续谱。

② 最短波长λmin 计算：10-6-10-7mmHg玻璃（陶瓷）波的性质:波长与频率的关系：λ=——粒子的性质：粒子的能量 hν Cν λ：波长ν：频率h ：布郎克常数e —电子电量：1.6×10-19λc h eV mV hv E .212====即：λch eV .=λ=Ve ch ..KV4.12min =λÅ ※ 结论：最短波长只与管电压有关，与阳极靶材料无关，与管电流、灯丝电流均无关。

一种新的TTI介质多参数联合层析反演方法郭恺;杨林【摘要】倾斜横向各向同性(TTI)介质具有构造复杂、速度和各向异性参数的数量级差距大、对旅行时同时产生影响等特性,因而层析反演时不稳定且存在多解性.常规的单参数顺序反演方法计算量大,存在误差累积现象,难以建立准确的速度和各向异性参数模型.在常规TTI介质层析反演的基础上,采用理论公式将数量级相差巨大的Thomsen参数转换为数量级一致的速度参数,实现了等效参数同时反演.提出了先采用稳定性较高的顺序反演获得一定精度的参数模型,再使用精度较高的同时反演进一步提高模型精度的联合反演策略.SEG标准TTI模型数据试算和实际资料处理结果表明,联合反演策略精度高、稳定性强,具有较强的有效性和实用性,适用于复杂构造地区大规模实际资料的生产应用.【期刊名称】《石油物探》【年(卷),期】2019(058)003【总页数】8页(P412-418,426)【关键词】TTI介质;层析反演;Thomsen参数;等效参数;顺序反演;同时反演;联合反演;参数耦合【作者】郭恺;杨林【作者单位】中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院,江苏南京 211103;中国石油化工股份有限公司西北油田分公司研究院,新疆乌鲁木齐 830011【正文语种】中文【中图分类】P631传统地震学和地震勘探主要以地球介质具有完全弹性和各向同性的物理假设为基础,由于早期的地震勘探方位较窄、成像方法简单、硬件设施相对落后,因而地震数据体现不出各向异性特性,采用各向同性处理技术能够取得较好的效果。

近几年来,为了获得高品质的地震数据,宽方位地震采集技术得到了广泛应用,地下介质的各向异性问题日益突出;另外,一些高精度地震成像新技术,例如逆时偏移(RTM)成像技术,克服了偏移孔径和偏移倾角的限制,引入了更多的大偏移距数据,因而必须考虑各向异性因素的影响;同时,计算机的发展使各向异性复杂介质高精度处理成为可能。

因此,为了更精确地刻画地质构造,开展地震各向异性处理方法研究是高精度地震成像技术的必然发展趋势。

TTI介质qP波伪谱法正演模拟张庆朝;朱国维;周俊杰;朱聪聪;刘卫刚【摘要】Based on Tsvankin s exact phase velocity for VTI media,we obtain the exact phase velocity of qP-wave for 3DTTI media with the coordinate transformation. Then following Thomsen anisotropic parameters,we gain the approximate formula of phase velocity for 3D TTI media with Taylor series.The phase velocity analysis shows that the approximate formula could well fit the exact formula.From the approximate formula of phase velocity,we derive the qP-wave dispersion relation and wave equation in the time-wavenumber domain for 3DTTI media.The stability of the wave equation is analyzed.Numerical examples demonstrate that the solution of the wave equation proposed in this paper is stable and free of S-wave artifacts.%基于Tsvankin的VTI介质qP波精确相速度公式,利用坐标变换的方法,导出了三维空间TTI介质qP波的精确相速度公式;结合Thomsen的弱各向异性假设以及泰勒展开式,简化了三维TTI介质qP波的精确相速度公式,建立了近似相速度公式;TTI模型的计算结果表明,近似相速度公式能较好地逼近精确相速度公式.从近似相速度公式出发,推导了三维qP波的频散关系以及时间—波数域波动方程,构建了纯qP波时间—波数域波场递推格式,分析了递推公式的稳定性条件.最后,基于伪谱法对三维均匀(VTI、TTI)模型、Hess VTI模型以及BP 2007TTI模型进行qP波正演模拟.结果表明,利用所提方法得到的波场快照没有伪横波干扰,波场计算结果稳定.【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2019(054)002【总页数】11页(P302-311,前插2)【关键词】TTI介质;相速度;纯qP波;有限差分法;伪谱法【作者】张庆朝;朱国维;周俊杰;朱聪聪;刘卫刚【作者单位】中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】P6310 引言为了简便起见，在地震勘探中通常把地下介质视为各向同性介质。

10 各向异性介质技术利用地震资料研究裂隙裂痕发育的方向和密度意义重大。

关于油气勘探而言，碳酸盐岩是一个有利的高产油气层，世界上约有60％左右的油气来自碳酸盐岩储层，而碳酸盐岩储层与裂隙裂痕的关系极为紧密。

关于煤矿开采而言，研究裂隙裂痕的作用更为重要，要紧表此刻煤层底板突水和瓦斯突出两个方面。

华北大部份矿区的煤系地层基底为奥陶系灰岩，区内张裂性、张剪性断裂及陷落柱超级发育，奥灰水往往借助于小断层或岩溶陷落柱等导水通道冲破煤层底板涌入工作面，造成矿井涌水量的增加乃至淹井的煤矿灾害，简称“水害”。

瓦斯突出是指煤矿生产进程中，从煤层、岩层及采空区放出的各类有害气体在工作面上富集并涌出，从而引发瓦斯爆炸的煤矿灾害，简称“火灾”。

不管是“水害”仍是“火灾”，其罪魁罪魁是岩层中的裂隙裂痕。

由于裂隙裂痕是水及瓦斯富集、存储、运移的场所，因此查明采区内断层、裂隙裂痕的散布有利于预防煤层底板突水和瓦斯突出，直接涉及到煤矿的平安生产。

大量的研究工作和观测数听说明，含裂隙裂痕介质的性质能够用各向异性介质理论进行说明，而传统的地震理论仅研究各向同性介质。

本章讨论各向异性介质中弹性波传播理论的意义也在于此。

各向异性介质各向异性现象在地球介质中是普遍存在的。

广义上讲，当介质的特性在同一点处随方向发生转变时，那么以为介质是各向异性介质。

地震各向异性在地震勘探中，各向异性是指在地震波长的尺度下介质弹性特点随方向发生转变。

图10—1给出各向同性介质与各向异性介质的地震波速度转变。

(a)各向同性介质 (b)各向异性介质图10—1 各向同性介质与各向异性介质的地震波速度转变一样地说，引发地震各向异性的要紧因素为：(1) 结构各向异性(如薄的层状结构，见图10—2)；(2) 地层中方向应力致使的各向异性；(3) 岩性各向异性(如颗粒的定向排列)；(4) 地层中岩石晶体定向排列致使的各向异性；(5) 岩石定向裂隙裂痕致使的各向异性，见图10—3。

TTI各向异性逆时偏移技术及应用王咸彬【摘要】地下介质广泛存在各向异性,传统各向同性地震偏移成像技术往往会导致成像精度不高甚至深度偏差问题,宽方位采集技术和高精度逆时偏移(RTM)成像技术的应用更是突显了各向异性的影响.从弱各向异性弹性波波动方程出发,首先采用拟声波近似得到VTI各向异性伪声波控制方程,然后引入交叉导数项进行坐标旋转得到TTI各向异性伪声波控制方程,再由高阶有限差分方法得到TTI-RTM偏移算子,最后采用波场校正消除横波分量影响,提高各向异性偏移算子的精度.模型试算和实际资料处理结果表明,该技术在处理各向异性介质地震资料时具有更高的精度,是高精度地震成像理想的技术手段.%Anisotropy is widespread in the subsurface formation medium.The conventional isotropic seismic migration imaging technique often leads to low imaging accuracy and even depth error.The application of wide azimuth seismic acquisition technique and high precision RTM imaging technology have highlighted the influence of anisotropy.In this paper we begin with the weakly anisotropic elastic wave equation,First,the VTI anisotropic pseudo acoustic wave control equation is obtained by quasi acoustic approximation.Then,the cross derivative term is introduced to coordinate rotation to get the TTI anisotropic pseudo acoustic wave control equation.Next,the TTI-RTM migration operator is obtained by high order finite difference.Finally,the influence of the S-wave component is eliminated by wave field correction to improve the accuracy of the anisotropic migration operator.The model test and field data processing results show that,the technique is more beneficial to theanisotropic medium with higher precision and it's an ideal technique for high precision seismic imaging.【期刊名称】《石油物探》【年(卷),期】2017(056)004【总页数】9页(P534-542)【关键词】各向异性;拟声波近似;控制方程;TTI逆时偏移【作者】王咸彬【作者单位】中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院,江苏南京211103【正文语种】中文【中图分类】P631地下介质具有广泛的各向异性特性,如我国东部陆相砂泥岩薄互层具有长波长各向异性特征,西部海相岩溶—裂缝型碳酸盐岩储层具有裂隙诱导各向异性特征。

各向异性介质共炮域高斯束叠前深度偏移段新意;李振春;黄建平;李娜;张晴;岳玉波【摘要】高斯束偏移作为一种射线类偏移方法的改进算法,兼顾了成像精度和运算效率,越来越受到人们的关注.在传统高斯束叠前成像算法的基础上,引入地下介质各向异性参数,通过修改运动学和动力学射线追踪方程,发展了基于各向异性介质的共炮域高斯束叠前深度偏移方法.简单各向异性洼陷模型和国际标准各向异性Hess 模型的试算结果表明:各向异性参数对地震记录的大偏移距信息影响较大;对于地层各向异性不能忽略的探区,采用基于各向异性介质的高斯束成像方法能够更加准确地刻画复杂的地下构造.【期刊名称】《石油物探》【年(卷),期】2014(053)005【总页数】8页(P579-586)【关键词】高斯束偏移;各向异性;叠前深度偏移;运动学射线追踪;动力学射线追踪【作者】段新意;李振春;黄建平;李娜;张晴;岳玉波【作者单位】中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司勘探开发研究院,辽宁盘锦124010;中国石油天然气集团公司东方地球物理勘探有限责任公司研究中心,河北涿州072751【正文语种】中文【中图分类】P631.4传统的地震勘探理论大多假设地球介质为完全弹性和各向同性。

而地球内部介质的各向异性是普遍存在的，采用基于各向同性假设的地震成像方法处理各向异性介质的地震资料，会使得偏移结果出现反射波未能准确归位及绕射波收敛效果不好等问题，进而对后续的地震解释研究产生不利影响。

这种影响对大偏移距、宽方位数据尤为明显[1]。

随着地震勘探精度的提高，各向异性地震数据处理方法也逐渐成为勘探地球物理界的研究热点。

基于射线理论的高斯束偏移(Gaussian beam migration,GBM)方法一直受到地球物理研究人员的高度重视。

辐射ttw
辐射转移（Transfer of radionuclides, TOR）是指人类活动、自
然及人为原因导致的放射性物质（辐射性同位素）的迁移和传播过程。

由于放射性物质具有高度的活动性和长寿命，它们在环境中的转移和传播可能会对人体健康和环境产生潜在的危害。

辐射转移主要是通过食物链和环境介质传播的。

放射性物质首先进入生态系统的环境介质，如土壤、水体和大气中，然后通过动植物吸收和摄取，进入食物链并最终进入人类体内。

因此，辐射转移的过程可以分为外部辐射和内部辐射两个方面。

外部辐射是指人体暴露在放射性物质周围的环境中，直接受到来自放射性物质的辐射。

例如，在受到核事故，如切尔诺贝利核事故或福岛核事故，放射性物质会释放到大气中，人们暴露在放射性物质沉积的土壤、建筑物和空气中，接受外部辐射的影响。

内部辐射是指人体通过吸入、食入或皮肤接触等方式摄入了放射性物质，放射性物质在体内发生核衰变并释放出辐射。

放射性物质可以通过空气中的悬浮颗粒物吸入到呼吸系统，也可以通过食物或饮水进入肠道。

一旦放射性物质进入体内，它们会在组织和器官中积累并释放出内部辐射。

为了减少辐射转移对人类健康和环境的影响，国际上有许多监测和控制措施。

例如，监测土壤、水体和空气中的放射性物质浓度，评估该地区的辐射水平是否达到安全标准；控制食品和饮用水中的放射性物质含量，确保人们的摄入量在安全范围内。

总之，辐射转移是放射性物质在环境中的迁移和传播过程，需要通过监测和控制来减少对人类健康和环境的潜在影响。