第七讲正演模拟技术
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此即一维计算模拟的基本公式。若已知b(t) 和R(t)，按上式可计算出理论地震记录，称之为 合成地震记录。因此．一维模拟又称为合成地 震记录的制作。它用于记录标定。
2．一维计算模拟的基本公式
在计算机上实现必须以离散形式进行
式中，xn =x(n△)为x(t)在t＝tn＝n△时 刻的样值，其余类推，N为子波的全部 采样个数 ，Rn=R(n△)为反射系数序 列。
正演模拟种类：物理模拟和计算模拟 物理模拟：是用一些已知参数的介质做成一 定几何形态的模型来模拟地下地质结构采用超 声波模拟地震波,专用换能器模拟震源和检波器, 将野外地震勘探过程在实验室内重现,得到理论 地震记录的方法技术。具有与实际情况更为接 近的优点。 计算模拟：是用计算计实现的正演模拟。它 包括一维和二、三维模拟。具有效率高，计算、 修改参数方较方便,使用更为广泛。
模块功能简介
射线法正演模拟模块特点
模块(1)～(4)适用于含断层、岩性尖灭的复杂介质模 型，能模拟断点、岩性尖灭点上绕射波；模块(1)～ (3)能模拟一次波和多次波的波场，模块(4)能分别模 拟介质中的纵波、转换横波、纯横波一次波的波场； 接收的记录分量有水平和垂直分量；能模拟地震波 的运动学（某个界面上的某类波的旅行时间）和地 震波的动力学（考虑波前扩散、介质吸收、透射损 失及界面曲率的影响）；能计算整个模型的波场， 也可只计算指定的任意层的任意种类的波场两分量 记录。
声测井合成地震记录
射线法模模块功拟能原简理
5.1.2 传输方程的解
零阶近似的振幅系数可以足够好地描述 体波最重要的动力学特征，其表达式为
u0u00
J0V00 JV
式中，V对应P波或S波速度，ρ是介质密度， J（τ0）和J（τ）分别为时刻τ0及τ时的雅 可比值。
地震地质模型示意图
模型构制
模型构制
3.1 界面描述及参数给定
界面由一系列界面上的离散点坐标组成， 离散点之间的深度由三次样条函数插值求 得，故模型的输入参数包括界面的离散点 坐标，该界面两侧的纵波速度值，而对应 的横波速度值及密度值可由人工给定，也 可由经验公式换算。
模型处理
模型处理是对模型构制得到的 一系列线段组成的地质分界线赋予 层位地质属性。即将线段定义为分 界面（层位及断层面），给定分界 面两侧的弹性参数，按一定原则对 层位进行自动排序。
一、基本概念
正演模拟：指用物理模型和数学模型代替地下 真实介质，用物理实验和数学计算模拟地震记 录的形成过程，以得到理论地震记录的各种方 法、技术。 在地震勘探中,正演模拟占据着重要的地位。 它不仅对于地震勘探基础理论的研究具有十分 重要的意义，而且在生产实际中也起着越来越 重要的作用。例如，前述的某些补偿处理需要 用到正演模拟，人机联作解释中很重要的一部 分也是正演模拟。
平行薄层所组成。 (2)薄层假设为等时厚，每层时间厚度均为半个
△(采样间隔)。 (3)地震波为平面波法线入射． (4)每一界面的反射子波形状都相同，仅振幅和符
号依据各界面反射系数而变。 (5)忽略透射影响和多次反射。
2．一维计算模拟的基本公式
在上述假设条件下，反射地震记录x(t)可以看 作是地震子波b(t)与反射函数R(t)(离散时为反 射系数序列)的褶积。即
层位自动编号及排序
模型处理
应遵循下列主要原则： （1） 编号从左至右，再从上至下； （2） 编号在前的某一层位的两个端点 纵坐标其中之一要小于该编号后的所有 层位的纵坐标。
(3) 水平位置不同但深度相近的层位， 交平缓的层位编号在前。
四、一维计算模拟（褶积模型） 1．一维计算模拟的基本假设
一维模拟包括如下基本假设 (通常称之为古皮特模型)： (1)地层横向均匀，纵向由一系列不同弹性性质的
3
模块功能简介
.
声
波
模拟共炮点记录（CSP）模块
方
程 有
限
元
模拟自激自收记录（CDP）模块
法
正
演 模
模拟垂直地震剖面（VSP）模块
拟
（零偏、有偏多种观测方式）
模
块
4
模块功能简介
.
弹 性
模拟共炮点记录（CSP）模块
波
方
程
有
模拟自激自收记录（CDP）模块
限
元
法 正 演
模拟垂直地震剖面（VSP）模块 （零偏、有偏多种观测方式）
模
块
有限元法正演模拟模块特点
模块功能简介
模块能适用于含断层、岩性尖灭的复杂介质 模型；能模拟介质中所有波的波场（面波、 反射波、直达波、绕射波）；接收记录的分 量有位移及位移速度的水平和垂直分量。
三、 模型构制原理及算法
模型构制是将地质模型简化为地震地 质模型的过程，简化的方式必须考虑前述 正演公式的适应条件，同时也要尽量使模 型参数数量最少。地质模型可以分解成三 部分组成：(1)速度均匀的区域；(2)弯曲或 不连续界面，它是两个不同速度变化区域 的分界面；(3)不连续点(断点和岩性尖灭点) 组成的绕射点。
它有下列几个方面的用途： 1．野外采集方面：提供野外地震勘探 野外数据采集的观测系统设计的参数 2．处理方面：为地震资料处理确定合 适的处理参数；
3．解释方面： ➢帮助地震资料的解释，判断地震剖面上 的波的类型； ➢ 验证地震资料的构造及岩性解释的正确 性，尤其验证构造高点的位置是否正确； ➢ 为地震资料反演构造提供理论走时； ➢ 为地震资料岩性解释提供合成记录。
二、 系 统 功 能 简
介
系统功能简介
地质模型的人机交互构制 渐近线法正演模拟 有限元法正演模拟 褶积模型 图形输出
1. 一维和二维地震褶积记录
模块功能简介
（1）对声波时差及密度测井资料进 行合成一维地震记录 （2）模拟给定的二维地质模型的地 震褶积记录如楔状模型、砂泥互层 的韵律层模型的褶积记录。
第七讲正演模拟技术
物探新方法技术（地震勘探）
第七讲：地震波场正演模拟技术
物探新方法技术（地震勘探）
第七讲：地震波场正演模拟技术
一、基本概念 二、地震地质模型建立方法 三、渐近射线追踪方法 四、有限差分法正演模拟 五、有限元正演模拟方法 六、物理模拟技术
【思考题】 （1） 正演模拟、计算模拟和物理模拟的概念。 （2） 计算模拟与物理模拟的优缺点。 （3） 何为古皮特模型？ (4） 射线追踪的步骤？ (5) 何为两点射线追踪、初值问题的求解？ (6) 物理模拟的两个相似性准则。
2．一维计算模拟的基本公式
在计算机上实现必须以离散形式进行
式中，xn =x(n△)为x(t)在t＝tn＝n△时 刻的样值，其余类推，N为子波的全部 采样个数 ，Rn=R(n△)为反射系数序 列。
正演模拟种类：物理模拟和计算模拟 物理模拟：是用一些已知参数的介质做成一 定几何形态的模型来模拟地下地质结构采用超 声波模拟地震波,专用换能器模拟震源和检波器, 将野外地震勘探过程在实验室内重现,得到理论 地震记录的方法技术。具有与实际情况更为接 近的优点。 计算模拟：是用计算计实现的正演模拟。它 包括一维和二、三维模拟。具有效率高，计算、 修改参数方较方便,使用更为广泛。
模块功能简介
射线法正演模拟模块特点
模块(1)～(4)适用于含断层、岩性尖灭的复杂介质模 型，能模拟断点、岩性尖灭点上绕射波；模块(1)～ (3)能模拟一次波和多次波的波场，模块(4)能分别模 拟介质中的纵波、转换横波、纯横波一次波的波场； 接收的记录分量有水平和垂直分量；能模拟地震波 的运动学（某个界面上的某类波的旅行时间）和地 震波的动力学（考虑波前扩散、介质吸收、透射损 失及界面曲率的影响）；能计算整个模型的波场， 也可只计算指定的任意层的任意种类的波场两分量 记录。
声测井合成地震记录
射线法模模块功拟能原简理
5.1.2 传输方程的解
零阶近似的振幅系数可以足够好地描述 体波最重要的动力学特征，其表达式为
u0u00
J0V00 JV
式中，V对应P波或S波速度，ρ是介质密度， J（τ0）和J（τ）分别为时刻τ0及τ时的雅 可比值。
地震地质模型示意图
模型构制
模型构制
3.1 界面描述及参数给定
界面由一系列界面上的离散点坐标组成， 离散点之间的深度由三次样条函数插值求 得，故模型的输入参数包括界面的离散点 坐标，该界面两侧的纵波速度值，而对应 的横波速度值及密度值可由人工给定，也 可由经验公式换算。
模型处理
模型处理是对模型构制得到的 一系列线段组成的地质分界线赋予 层位地质属性。即将线段定义为分 界面（层位及断层面），给定分界 面两侧的弹性参数，按一定原则对 层位进行自动排序。
一、基本概念
正演模拟：指用物理模型和数学模型代替地下 真实介质，用物理实验和数学计算模拟地震记 录的形成过程，以得到理论地震记录的各种方 法、技术。 在地震勘探中,正演模拟占据着重要的地位。 它不仅对于地震勘探基础理论的研究具有十分 重要的意义，而且在生产实际中也起着越来越 重要的作用。例如，前述的某些补偿处理需要 用到正演模拟，人机联作解释中很重要的一部 分也是正演模拟。
平行薄层所组成。 (2)薄层假设为等时厚，每层时间厚度均为半个
△(采样间隔)。 (3)地震波为平面波法线入射． (4)每一界面的反射子波形状都相同，仅振幅和符
号依据各界面反射系数而变。 (5)忽略透射影响和多次反射。
2．一维计算模拟的基本公式
在上述假设条件下，反射地震记录x(t)可以看 作是地震子波b(t)与反射函数R(t)(离散时为反 射系数序列)的褶积。即
层位自动编号及排序
模型处理
应遵循下列主要原则： （1） 编号从左至右，再从上至下； （2） 编号在前的某一层位的两个端点 纵坐标其中之一要小于该编号后的所有 层位的纵坐标。
(3) 水平位置不同但深度相近的层位， 交平缓的层位编号在前。
四、一维计算模拟（褶积模型） 1．一维计算模拟的基本假设
一维模拟包括如下基本假设 (通常称之为古皮特模型)： (1)地层横向均匀，纵向由一系列不同弹性性质的
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模块功能简介
.
声
波
模拟共炮点记录（CSP）模块
方
程 有
限
元
模拟自激自收记录（CDP）模块
法
正
演 模
模拟垂直地震剖面（VSP）模块
拟
（零偏、有偏多种观测方式）
模
块
4
模块功能简介
.
弹 性
模拟共炮点记录（CSP）模块
波
方
程
有
模拟自激自收记录（CDP）模块
限
元
法 正 演
模拟垂直地震剖面（VSP）模块 （零偏、有偏多种观测方式）
模
块
有限元法正演模拟模块特点
模块功能简介
模块能适用于含断层、岩性尖灭的复杂介质 模型；能模拟介质中所有波的波场（面波、 反射波、直达波、绕射波）；接收记录的分 量有位移及位移速度的水平和垂直分量。
三、 模型构制原理及算法
模型构制是将地质模型简化为地震地 质模型的过程，简化的方式必须考虑前述 正演公式的适应条件，同时也要尽量使模 型参数数量最少。地质模型可以分解成三 部分组成：(1)速度均匀的区域；(2)弯曲或 不连续界面，它是两个不同速度变化区域 的分界面；(3)不连续点(断点和岩性尖灭点) 组成的绕射点。
它有下列几个方面的用途： 1．野外采集方面：提供野外地震勘探 野外数据采集的观测系统设计的参数 2．处理方面：为地震资料处理确定合 适的处理参数；
3．解释方面： ➢帮助地震资料的解释，判断地震剖面上 的波的类型； ➢ 验证地震资料的构造及岩性解释的正确 性，尤其验证构造高点的位置是否正确； ➢ 为地震资料反演构造提供理论走时； ➢ 为地震资料岩性解释提供合成记录。
二、 系 统 功 能 简
介
系统功能简介
地质模型的人机交互构制 渐近线法正演模拟 有限元法正演模拟 褶积模型 图形输出
1. 一维和二维地震褶积记录
模块功能简介
（1）对声波时差及密度测井资料进 行合成一维地震记录 （2）模拟给定的二维地质模型的地 震褶积记录如楔状模型、砂泥互层 的韵律层模型的褶积记录。
第七讲正演模拟技术
物探新方法技术（地震勘探）
第七讲：地震波场正演模拟技术
物探新方法技术（地震勘探）
第七讲：地震波场正演模拟技术
一、基本概念 二、地震地质模型建立方法 三、渐近射线追踪方法 四、有限差分法正演模拟 五、有限元正演模拟方法 六、物理模拟技术
【思考题】 （1） 正演模拟、计算模拟和物理模拟的概念。 （2） 计算模拟与物理模拟的优缺点。 （3） 何为古皮特模型？ (4） 射线追踪的步骤？ (5) 何为两点射线追踪、初值问题的求解？ (6) 物理模拟的两个相似性准则。