2007年, 第46卷, 第6期　刊出日期：2007-11-25

  

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  2007年 第46卷 第6期 目次

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  2007年 第46卷 总目次

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计算数学与地球物理专题
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  写在“计算数学与地球物理”专题前面的话

  本刊编辑部

  . 2007, 46(6): 531-533.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   
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  小波变换域地震资料瞬时频率分析方法

  高静怀;吴 茜;陈文超;周艳辉;张向君

  . 2007, 46(6): 534-540.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  小波变换域瞬时频率分析方法是地震资料分析的重要工具。分析了在小波变换域提取瞬时频率的原理及优点，讨论了选择不同的小波函数对计算结果的影响。利用Ricker子波和薄互层模型数据，分析了以Morlet小波、匹配地震子波的小波及三参数小波为基本小波计算的瞬时频率，结果表明：基于三参数小波的瞬时频率分析方法具有良好的抗噪性能及较高的时间分辨率。将该方法用于地下薄互层结构的地震响应分析,不仅可以刻画地层的整体变化特征，而且可以刻画薄互层内部结构。在大庆油田三维数据体瞬时频率分析中，将该方法与常用的Hilbert变换属性提取方法进行了对比，结果表明，该方法可以更清晰地刻画出火山岩的空间展布。
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  海洋三维地震资料处理中的静校正方法

  徐 升;Don Pham

  . 2007, 46(6): 541-544.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  在海上油气勘探中，三维地震资料的采集通常会持续半年甚至一年。在如此长的时间中，海洋的物理条件，如水温、含盐度等都会发生很大的变化，而这些变化会改变地震波的传播速度。因此，在相同位置不同时间采集的地震资料会有不同的旅行时，从而产生了静校正问题。在三维地震资料处理中，这是一个长期存在而未解决的问题，为此提出了解决方法。该方法包括相邻测线段相对时差自动拾取和全局非线性反演，并在反演中引入先验知识加以约束。另外通过引入混合的l¹和l²范数使反演对相对大的残差不敏感，以消除自动拾取产生的误差。数值模拟和实际资料处理结果证明了方法的有效性。
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  三维地震共炮检距向量道集

  李新祥

  . 2007, 46(6): 545-549.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  共炮检距道集中覆盖次数以及方位角的不规则变化是造成偏移噪声的主要原因之一，构造共炮检距向量（COV）道集是解决偏移噪声问题的有效方法。COV道集是传统二维共炮检距道集概念在三维地震数据中的延伸，在一个规则的三维地震观测系统中，每个COV道集是一个单次覆盖整个数据观测范围的数据子集。COV道集也可以通过连接三维地震交叉排列的特定子集而构成。一个简便实用的构造COV道集的方法是：在给定检波线的走向后，计算出每一地震道的inline炮检距和crossline炮检距；用观测系统中一个具有代表性的炮点的检波器排列范围来确定整个数据的inline炮检距范围和crossline炮检距范围（由负到正），用两倍的炮线间距把inline炮检距的范围分成若干份，用两倍的检波线间距将crossline炮检距的范围也分成若干份，一份inline炮检距和一份crossline炮检距就构成一个炮检距向量道集。在炮线与检波线不垂直时，可由实际的炮线方向及间距计算出垂直于检波线方向的有效炮线间距，再使用这个有效炮线间距和原检波线间距构造出合理的COV道集。最后对COV道集技术在实际应用中存在的炮检距范围较大和观测系统不规则问题给出了客观的分析。
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  三维微分方程滤波法及线性噪声压制

  廖建平;王华忠;李伟波;马在田

  . 2007, 46(6): 550-556.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  对三维面波和其它线性噪声的压制有两个问题需要解决：合适的道集和合适的噪声压制方法。为此，提出了一种时空域Butterworth类三维微分方程滤波方法。该方法的基本原理是：首先在频率波数域中针对具有一定视速度的线性相干噪声设计滤波器；然后把频率波数域中的滤波器变换到时空域，得到偏微分方程形式的时空域滤波方程；用有限差分法求解该方程得到时空域的滤波因子。在求解三维滤波方程时不对三维微分方程进行降维处理，仅对差分方程进行分解，从而获得计算效率很高的滤波因子。数值模拟和实际资料处理结果证明方法是有效的，线性噪声得到了较好的压制，对有效信号的影响很小。
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  沿射线路径的波动方程延拓吸收与衰减补偿方法

  任浩然;王华忠;张立彬

  . 2007, 46(6): 557-561.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  地层的吸收与衰减效应使地震波的振幅被衰减，相位被改变。在地震资料处理流程中，反褶积处理假设地震信号是平稳的，即地震子波的波形不随时间变化（或变化较小），这时用地震道自相关函数代替子波自相关函数才比较可靠；而地震成像也要求炮集与炮集之间、道与道之间的地震波能量一致，否则成像结果不保幅，因此必须对地震波进行吸收与衰减补偿。但是，对地震波吸收与衰减的补偿通常是针对自激自收单道记录的。事实上，地层对地震波的吸收与衰减是沿着波的传播路径发生的，因此，补偿应该与叠前深度偏移成像一样在反向波传播过程中进行。为此，提出了一种沿射线路径波动方程延拓的吸收与衰减补偿（Q值）方法。其基本原理是：用非递归波场延拓代替递归波场延拓，用等效Q值代替分层Q值，用平面波传播思想实现对叠前数据沿波传播路径的吸收与衰减（Q值）补偿。这种方法适合于局部水平层状介质假设的情况。数值试验表明该方法是有效的，补偿后子波波形的一致性得到了改善，衰减的振幅得到了恢复。
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  最大熵方法在偏移速度分析中的推广及应用

  周洪波

  . 2007, 46(6): 562-562=564.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  三维叠前深度偏移需要通过一个相对准确的速度来获得地层深处的结构。作为一种反问题方法，偏移速度分析利用共成像点道集上的剩余曲率成像点来反演速度模型。但由于非线性问题的线性化、噪声及不具物理意义的模型参数化假设，偏移速度分析是不适定和病态的。为了得到合理的和稳定的解我们必须使用正则化方法。首先对统计学中的贝叶斯定理和经典的基于信息论的最大熵方法进行了回顾；然后将模型参数的导数项引进到经典最大熵方法，将其推广到正则化速度模型中，使得既能得到合理的解，同时又能保持速度模型的间断面；最后，通过讨论一个数值算例说明了算法的适用性。
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  角道集与偏移距道集在表象微分优化中的等价性

  沈 鹏;William W.Symes

  . 2007, 46(6): 565-568.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  在偏移速度分析中，地下散射角度共成像道集(简称角道集)有清晰的物理意义。地下偏移距共成像道集(简称偏移距道集)是角道集在逆Radon变换下的对偶量。从一次反射的正演模型入手，探讨了偏移距道集的物理意义，重点阐述了偏移距道集与角道集在表象微分优化中动力学上的等价性。这一等价性是偏移距域表象微分偏移速度分析的基础。
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  多维波动方程逆散射的基础理论研究

  刘 洪;刘国峰;武 威;袁江华;李幼铭

  . 2007, 46(6): 569-581.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  探讨了多维(包括二维和三维)波动方程逆散射基础理论。通过对前人研究成果的综合分析，指出多维波动方程逆散射解法的整体框架类似于一维波动方程反问题。三维波动方程逆散射的关键环节可类比于一维波动方程反问题，一维波动方程逆散射中的时深转换、Z变换、一维谱分解和反射与透射系数等环节，在多维波动方程逆散射或速度横向变化介质逆散射的研究中，被替换为射线坐标系、单程波算子、基于Witt积的多维谱分解和反射与透射算子的平面波响应。 单程波算子积分表示的有效化、射线坐标系上波动方程的微分形式化、Witt积的深入应用和多维谱分解的现代发展，是多维波动方程逆散射关键基础问题研究的重要组成部分。理论和数值实例表明，散射数据的谱分解结果有更好的聚焦效果，这对于进一步速度分析和反射系数的求取十分有益。
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  真振幅全倾角单程波方程偏移方法

  张 宇;徐 升;张关泉;Norman Bleistein

  . 2007, 46(6): 582-587.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  常规单程波方程偏移方法不能保持声波波场的传播振幅，大倾角的波场振幅被削弱，同时，波场的传播受到90°倾角的限制。针对这些问题，提出了真振幅全倾角单程波方程偏移方法。该方法首先向下延拓激发波场和接收波场，然后再将回转波场向上传播，从而将波场的传播角度范围拓宽到0°～180°，可以对任意倾角的构造进行成像，并通过引入真振幅校正项加强了大倾角结构的成像。将常规单程波方程偏移方法和真振幅全倾角单程波方程偏移方法应用于墨西哥湾地区复杂盐丘模型和实际资料，结果显示，盐丘的陡倾角侧翼边界在常规单程波偏移中不能得到很好成像，经过全倾角单程波方程偏移处理后被清晰地显示出来。真振幅全倾角单程波方程偏移方法的计算量大约是常规方法的两倍。
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  矩形网格三维显式差分偏移

  谢 毅;Notfors Carl

  . 2007, 46(6): 588-593.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  由Hale提出的基于McClellan变换的三维显式差分偏移算法能够对速度横向变化剧烈的陡倾角复杂介质偏移成像，该算法计算效率高，但只适用于方形网格上采集的资料。对于矩形网格的地震记录，通常需将其先插值到方形网格上，然后再应用基于McClellan变换的三维显式差分偏移算法进行偏移成像，这样既降低了计算效率，又增加了对内存的需求。为此，提出了一种修正McClellan变换的三维显式差分偏移算法，即将插值嵌于外推算子中，无需对数据重采样，可以直接对矩形网格资料进行偏移成像。理论分析与数值实验结果表明，应用修正方法偏移成像的结果与基于数据插值的显式偏移算法结果相吻合，但计算量显著降低。

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  高维波动方程数值模拟的隐式分裂有限差分格式

  张厚柱;张 宇;孙 正

  . 2007, 46(6): 594-597.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  波动方程数值模拟的有限差分格式有隐式差分格式和显式差分格式两种，各有优点和缺点。针对高维波动方程提出了一种新的隐式分裂有限差分格式。其基本原理是：首先将高维波动方程按传播方向分解为一系列的一维波动问题，然后分别沿各方向隐式求解。该格式包含了x,y,z三个方向相互独立的一维隐式差分格式，每个方向的一维格式在数值离散后归结为一个三对角矩阵问题，可以用追赶法快速地求解。将该格式从时间〖CD*2〗空间域变换至时间〖CD*2〗波数域，证明此格式可以通过适当地选取参数来提高计算精度，保证计算过程的稳定性和与八阶显式差分格式同样的频散特性。脉冲响应数值计算表明，隐式分裂有限差分格式与显式差分格式相比数值频散小，频散误差接近，频散关系平滑。盐丘模型数值计算表明，隐式分裂有限差分格式与八阶显式差分格式具有同样的频散特性，但减少了计算量。
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  单程波方程偏移算法的相位问题研究

  刘法启;单国健;Scott Morton;Jacques Leveille

  . 2007, 46(6): 598-603.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  利用稳相原理对叠后单程波方程偏移、二维和三维叠前偏移算法中的相位进行了分析和研究，从理论上论证了叠后偏移算法可以保持输入子波的相位特征，而叠前偏移算法会改变输入子波的相位特征，叠前单炮深度偏移结果相位与输入数据子波相位之间相差了一个因子。上述理论通过基本单位脉冲响应和一个水平反射界面模型的数值模拟得到了验证。从而从理论上解决了波动方程偏移与Kirchhoff积分偏移结果相位不一致问题，这对于正确标定反射层的振幅和深度具有实用意义。
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  地表多次波应用研究

  单国健

  . 2007, 46(6): 604-610.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  在地震资料处理中，多次波通常作为噪声被压制和消除。但和一次波类似，多次波是地下反射层的多次反射，因此也蕴含了地层结构信息。如果把一次反射波当作震源（准震源），把多次反射波当作接收点波场，就可以像处理一次波一样对多次波进行偏移成像。首先通过互相关技术将多次波转化成准一次波；然后以一次反射波地表接收点作为准震源，对准一次波进行偏移成像。准一次波的运动学特征与一次波的相似，因此可以用准一次波来弥补一次波记录中缺失的近炮检距数据，以及在有陡倾角构造的情况下，有可能弥补缺失的远炮检距数据。数值模拟表明，多次波偏移能得到和一次波相似的成像结果。
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  炮检距域全局优化傅里叶有限差分偏移

  孙宏川;黄联捷;Michael C. Fehler

  . 2007, 46(6): 611-614.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  将共炮集全局优化傅里叶有限差分(GOFFD)法扩展应用于炮检距域，其中，双平方根方程中的每一个单平方根项都由裂步傅里叶算子与有限差分算子之间的相互耦合来近似。由于该方法采用全局优化的有限差分系数，从而使得在对横向速度变化剧烈的介质进行成像时，能够更好地对陡倾构造进行成像。脉冲响应试验结果表明，炮检距域全局优化的傅里叶有限差分偏移方法较裂步傅里叶以及虚拟屏等偏移算法更为精确。SEG/EAGE盐丘模型试验结果也表明，该方法对盐丘边界和盐下弱反射层的成像也较裂步傅里叶算法更准确。
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  平面波偏移、分角度成像与AVA道集生成

  崔兴福;刘卫东;刘桂宝;陈湛文;张关泉

  . 2007, 46(6): 615-615=620.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  基于波场延拓的叠前深度偏移是实现复杂构造地质体成像的可靠方法，但存在着计算量大、对观测系统适应性差等缺点。平面波偏移是利用波动方程实现精确叠前成像的另一类方法，其基本原理是：通过地表延迟放炮的方式生成平面波震源，利用下行波方程进行波场正向延拓得到下行波场；对地表采集的炮集记录，以组合延迟放炮的方式叠加，得到地表平面波记录，利用上行波方程进行波场反向延拓得到上行波场；二者互相关求和，实现平面波地下波场成像。分析表明：平面波成像技术的精度与单平方根算子的共炮点道集偏移和双平方根算子的共中心点道集偏移相当，但计算速度要快得多，且易于并行计算。二维Marmousi模型数值计算表明，射线参数的范围和间隔是影响平面波成像质量的主要因素;不同角度入射的平面波对最终成像结果的贡献是不同的，据此可以有针对性地选择射线参数进行平面波成像。

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  一种基于Kirchhoff积分的快速三维非均匀弹性介质地震波场模拟方法

  张 钋;Mathias Alerini;Gilles Lambaré

  . 2007, 46(6): 621-625.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  提出了一种基于Kirchhoff积分的快速地震波场数值模拟算法。在地下弹性介质的速度、反射界面的空间位置及反射率均已知的情况下，可以利用该算法计算三维非均匀弹性介质模型中的反射地震波场。讨论了算法的计算效率和计算精度。针对基于Kirchhoff积分的三维地震波场模拟计算量巨大这一问题，采用了两种尺度网格单元和限制积分区域等手段，不仅降低了计算量，节省了内存，同时还保持了足够的计算精度。利用数值模拟对算法的有效性进行了验证。
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  基于快速射线束偏移的交互式地震成像

  高福春;张 钋

  . 2007, 46(6): 626-629.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  为了提高偏移速度，使交互式速度建模和速度模型测试成为可能，在对近年来人们提出的快速偏移方法进行成像研究之后提出了快速射线束偏移法。该方法用许多局部相关的同相轴来达到地震记录稀疏表示的目的，提高了偏移效率。同相轴由多路径方式偏移到空间域中，可以使相关噪声和偏移假象得到更有效的压制。快速射线束偏移方法的成像步骤为：①数据分割；②同相轴拾取；③偏移拾取的同相轴得到分偏移像；④〖JP+1〗分偏移像叠加得到总偏移像。以SIGSBEE二维人工数据为例，将快速射线束偏移方法与Kirchhoff成像方法进行了对比，结果表明：采用快速射线束偏移方法能生成质量更高的图像，尤其是盐丘下的构造成像，其速度比Kirchhoff偏移快数十倍。在墨西哥湾实际三维海洋数据成像中（三维面积约210km2），采用快速射线束偏移方法生成的图像和Kirchhoff偏移方法生成的图像质量相仿，但前者比后者的成像速度快两个数量级。
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  相射线Maslov求和法：一个完全的有限频率射线法

  朱天飞

  . 2007, 46(6): 630-632.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  现有的有限频率射线方法，包括Maslov射线求和法和相射线法，只能部分地模拟菲涅耳干涉和介质非均匀性散射这两个影响有限频率波在非均匀介质传播的基本物理过程。为克服这些局限性，提出了一种新的有限频率射线方法。该方法融合了Maslov射线求和法和相射线法两者的长处，可以同时精确地模拟由菲涅耳干涉及介质非均匀性散射产生的有限频率波动现象，因此是一个完全的有限频率方法。此外，由于精确地描述了波场在焦散区附近由散射引起的波场平滑过程，也从根本上解决了渐近射线理论的奇异性问题。
储层描述
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  垦东滩海上第三系油藏地震描述技术

  徐 梅;谭明友;张明振;韩翠华

  . 2007, 46(6): 633-636.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  对构造和储层的精细描述是胜利油田滩海地区油气勘探成功与否的关键。为此，针对垦东滩海地区上第三系构造和储层特点，系统总结了适用于滩海地区的精细油藏描述技术。首先对构造精细描述技术进行了讨论，包括断裂体系描述方法和微幅构造成图方法；然后对储层精细描述技术进行了论述，包括基于水平切片的储层追踪、三维立体显示、测井约束反演和多参数分析等。实际应用效果表明，精细油藏描述技术可以准确地预测有利储层发育区。根据预测结果设计的水平井，实现了海油陆采。
应用研究
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  叠前时间偏移技术及其在三江盆地的应用

  于明德;王璞珺;铁映春;杨云飞;胡艳莎;田 云

  . 2007, 46(6): 637-642.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  三江盆地前进坳陷XDLZ地区构造较复杂，以往开展的二维叠后时间偏移成像精度低且空间位置不够准确，为此进行了二维叠前时间偏移处理研究。首先分析了Krchhoff积分法叠前时间偏移处理中关键技术和参数（如叠前去噪、振幅补偿、反褶积、静校正、均方根速度建模和偏移孔径选取）对研究区复杂构造成像的影响及处理技巧；然后对叠前时间偏移和叠后时间偏移在该区的应用效果进行了对比分析，表明Kirchhoff积分法叠前时间偏移处理结果包含的地震信息更加丰富，深层复杂构造成像得到改善，同相轴的连续性和断层及断点空间位置更趋合理， 成像相位和振幅误差较小，构造成图精度较高（约提高了4％）；最后，指出了该技术在实际应用中应注意的问题。
综合研究
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  柴达木盆地马海平顶山区断裂活动与油气运聚

  侯安平;王旭红;朱文军

  . 2007, 46(6): 643-648.    摘要 ( )    PDF全文 ( )   

  柴达木盆地马海平顶山地区目前发现的油气藏主要沿着马仙断裂带分布，油气的运移和聚集与断裂活动之间的关系密不可分。通过最新解释的三维地震资料，分析了断裂的平面和剖面展布特征，通过构造演化剖面厘定了断裂活动的主要时期，最终结合烃源岩、流体包裹体等研究成果，论述了断裂活动与油气的运移和聚集之间的配置关系。形成时间较早的马仙断裂早期为正断裂，在晚侏罗世—白垩纪发生反转，是马海平顶山地区主要的油源断裂；形成时间较晚（喜马拉雅运动中、晚期构造活动）的一系列派生的断裂体系构成了主要的构造圈闭。喜马拉雅运动中、晚期构造活动时期既是构造圈闭形成的主要时期，又是油气大规模运移时期，因此是马海平顶山地区油气成藏的关键期。研究认为，马海平顶山地区下一步勘探方向应立足于断裂带，沿断裂带寻找有效圈闭。