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物探与化探  2018, Vol. 42 Issue (5): 990-998    DOI: 10.11720/wtyht.2018.0089
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近地表散射体波场特征分析及成像
彭鹏鹏1,2, 孙成禹1, 马振1, 李文静1,3
1. 中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院,山东 青岛 266580
2. 雅安市国土资源局 雨城分局 ,四川 雅安 625000
3. 东方地球物理公司 物探技术研究中心,河北 涿州 072751
Wave field analysis and imaging of near-surface scatterings
Peng-Peng PENG1,2, Cheng-Yu SUN1, Zhen Ma1, Wen-Jing LI1,3
1. School of Geosciences,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China
2. Ya'an Bureau of Land and Resources,Ya'an 625000,China
3. Research & Development Center of BGP,Zhuozhou 072751,China;
全文: PDF(3462 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

研究近地表散射波基本特征,确定散射体的位置,有助于地震成像,进而进行勘测规划,避免地质灾害。为研究近地表异质体波场特征,利用高阶有限差分数值模拟技术和扰动理论方法,模拟了浅地表散射体的波场记录,分析了近地表散射波基本特征;通过引入逆时偏移成像技术利用散射波场作为外推波场,定位了近地表散射体。数值计算结果表明:面波散射能量强于体波散射,正向散射波能量强于逆向散射;散射波逆时偏移对近地表散射体可精确成像,近地表散射体可看作为一个二次震源,增加了近地表照明。利用散射波场可提高近地表速度反演精度和地震成像精度。

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彭鹏鹏
孙成禹
马振
李文静
关键词 近地表异质体弹性波散射波场模拟逆时偏移    
Abstract

Studying the basic characteristics of near-surface scattering waves and determining the location of near-surface heterogeneities help seismic imaging,survey planning,and avoiding geological disasters.In order to study the wave fields characteristics of near-surface heterogeneous bodies,the authors used the high-order finite difference numerical simulation technique and perturbation theory method to simulate the wave field records of shallow surface scatters and analyze the basic characteristics of near-surface scattering waves.The near surface heterogeneity was located by introducing of reverse time migration imaging technology with the scattering wave field as an extrapolated wave field.The numerical results indicate that surface-wave scatterings are usually stronger than those body-wave scatterings and that forward scatterings are also stronger than backward scatterings.Moreover,near-surface scatters can be precisely imaged by the elastic wave reverse time migration.The near-surface scatters can be regarded as a secondary source,which increases the near-surface illumination.Using the scattered wave field can improve the accuracy of near-surface velocity inversion and seismic imaging.

Key wordsnear-surface heterogeneity    elastic scattering    wave field modeling    reverse time migration
收稿日期: 2018-03-08      出版日期: 2018-10-24
:  P631  
基金资助:国家自然科学基金项目“基于石油勘探中地震面波信息的近地表参数反演方法研究”(41374123);国家科技重大专项项目“复杂目标多尺度资料高精度处理关键技术研究”(2016ZX05006-002-03)
作者简介: 彭鹏鹏(1991-),男,硕士研究生,主要从事地震波传播理论及成像研究工作
引用本文:   
彭鹏鹏, 孙成禹, 马振, 李文静. 近地表散射体波场特征分析及成像[J]. 物探与化探, 2018, 42(5): 990-998.
Peng-Peng PENG, Cheng-Yu SUN, Zhen Ma, Wen-Jing LI. Wave field analysis and imaging of near-surface scatterings. Geophysical and Geochemical Exploration, 2018, 42(5): 990-998.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2018.0089      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2018/V42/I5/990
  交错网格示意
a—不考虑自由地表;b—考虑自由地表
  近地表散射体模型
a—模型1(模拟Rayleigh波中的散射波特征);b—模型2(模拟体波中散射波特征)
模型 层厚(直径)/m vp/(m/s) vs/(m/s) 密度/(kg/m3)
第1层 10 800 200 2000
模型1 第2层 90 1200 600 2000
散射体 4 600 100 2000
第1层 200 1800 1000 1750
模型2 第2层 200 3000 1500 2250
散射体 20 2500 1200 2000
  近地表散射体模型介质参数
  模型 1波场(垂直分量)模拟记录及其频散特征
a—背景场记录;b—总场记录;c—散射场记录;d—背景场频散特征;e—总场频散特征;f—散射场频散特征;频散图中的白色曲线为根据Haskell传递算法[33]正演所得的理论Rayleigh波频散曲线
  模型 2波场(垂直分量)模拟记录
a—背景场记录;b—总场记录;c—散射场记录;d—去除直达波的背景场;e—去除直达波的总场;f—去除直达波的散射场
层厚(直径)/m vp/(m/s) vs/(m/s) 密度/(kg/m3)
第1层 50 1800 1000 1750
第2层 150 3000 1500 2250
散射体 10 3000 1500 2250
  近地表散射体模型介质参数
  单个散射体成像效果对比
a—速度模型;b—总场逆时偏移;c—散射场逆时偏移;d—不考虑自由地表条件下的散射场逆时偏移
  成像剖面(图5)水平界面均方根振幅
a—图5b水平界面均方根振幅;b—图5c水平界面均方根振幅;c—图5d水平界面均方根振幅
  基于散射波场的逆时偏移成像
a—模型3;b—模型3成像结果;c—模型4;d—模型4成像结果;e—模型5;f—模型5成像结果
  成像剖面(图7)中水平界面均方根振幅对比
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