1、第26卷第6期地 球物理 學(xué)進(jìn)展Vol. 26, No. 620】1 年 12 月(頁(yè)碼：1959-1967)PROGRESS IN GEOPHYSICSDec. , 2011 ，- " 了: 鄒延延，徐義賢，沙 椿，等.彈性介質(zhì)中垂直地震剖面有限差分正演.地球物理學(xué)進(jìn)展，2011,26(6):19591967,doi：10. 3969/j. issn. 1004-2903. 2011. 06. 009.Zou Y Y, Xu Y X»Sha C, etal. Finite difference modelling for vertical seismic profile

2、in elastic media. Progress in Geophys. (in Chinese), 2011, 26(6)： 19591967,doi： 10. 3969/j. issn. 1004-2903. 2011. 06. 009.彈性介質(zhì)中垂直地震剖面有限差分正演鄒延延】，徐義賢小，沙 椿】，汪利民之<1.四川中水成勘院工程勘察有限責(zé)任公司，成都610072；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球物理與空間信息學(xué)院，武漢430074)摘 要 垂直地震剖面法可以通過(guò)認(rèn)識(shí)反射和透射過(guò)程，深入了解地震波傳播特性，又可以改善地表地震資料關(guān) 于構(gòu)造、地層和巖性的解釋.本丈是在基于垂直地震剖面的基本原

3、理基礎(chǔ)上，采用高階交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分?jǐn)?shù)值求解 二維律性波方程，然后對(duì)常見(jiàn)的層狀介質(zhì)和巖溶介質(zhì)模型分別進(jìn)行模擬，根據(jù)模型合成了相關(guān)的垂直地震刮面記 錄.期間采用的是完全匹配層法吸收邊界條件，從記錄中可以看見(jiàn)該邊界條件的簡(jiǎn)單而高效的優(yōu)點(diǎn)，最后對(duì)模型的 復(fù)雜程度的不足提出了進(jìn)一空的要求以適應(yīng)更復(fù)雜的地質(zhì)條件.關(guān)鍵詞 垂直地震剖面，正演，有限差分doi： 10. 3969/j. issn. 1004-2903. 2011.06. 009 中圖分類號(hào) P315文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 AFinite difference modelling for vertical seismic profilein elastic

4、mediaZOU Yan-yan1, XU Yi-xian2, SHA Chun1, WANG Li-min2(1. Engineering investigation Co. , Ltd. , Chengdu Hydroelectric Investigation & Design Institute of ChinaHyopoiver Engineering Consulting Group Co. ,Chengdu 61OO72»Cftina»2. Institute of Geophysics & (jeonuitics« China Un

5、iversity of Oeosciences, Wuhan 430074 »C/i:na)Abstract Vertical seismic profiling can be used to get the reflections and refractions» deeply know the seismic propagation characteristics» and then explain the seismic data about structures layers, lithological character. Based on the th

6、eory of vertical seismic profile, this paper takes high order staggered-grid finite difference method to resolve the wave equation for the synthetic VSP in the layered media and the karst media. Meanwhile, it takes the perfectly matched layers method as the absorbing boundary condition» so it w

7、ill deal with the boundary condition simply and efficiently. Finally it is more important that we get more complex models with more complex geological conditions. Keywords Vertical seismic profiling. Simulation, Finite difference收稿日期2011-03-30,修回日期2011-09-11.作者簡(jiǎn)介鄒延延.男.1982年生，江西萬(wàn)年人，碩士研究生，工程師.主要從事水電工程

8、物探和微地震研究.(E-mamzyyzff) *通訊作者 徐義賢，男，研究生，教授.(E-mail： xyxiancw. edu. cn)0引言垂直地震剖面(Vertical Seismic Profiling,簡(jiǎn)稱 VSP)模擬可以深入地研究地震波的各種運(yùn)動(dòng)學(xué)特 征和動(dòng)力學(xué)特征，還能給實(shí)際VSP地震資料解釋提 供一種可靠的依據(jù)和有效手段.1981年，K. D. Wyatt提出從一維波動(dòng)方程 出發(fā)利用聲波測(cè)井和密度測(cè)井的資料來(lái)合成VSP 記錄，因?yàn)樗軌蚝芎玫姆治稣鹪措S著深度和時(shí)間 變化傳播，還可以觀察到源在地下任意深度激發(fā)所 產(chǎn)生的響應(yīng)，所以這對(duì)于地震資料的解釋有很大的 幫助，也使人們更全面

9、地了解VSP記錄的合成.同 年D.C. Ganley進(jìn)一步考慮到吸收和品質(zhì)因素的 波散效應(yīng);國(guó)內(nèi)許云（1981）,楊文采（1986）和王彥春 （1993）35】采用波場(chǎng)遞推法（Haskell, 1953 ）w進(jìn)行 一維和零偏移距VSP正演計(jì)算.K. D. Wyaff和S. B. Wyatt（1981）接著提出了二維的射線追蹤模 型，并用于VSP-CDP迭加.研究套管波（Hardage,1982）和迭代正演模擬（Lee, Balch和Grivelet,1983）.而Apsel（1982）采用的是格林函數(shù)法；隨后 T. K. Young等（1984）比較了七種制作VSP模型 方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)合

10、；國(guó)內(nèi)朱光明，胡建平和邱 陶興9（1985）完成了任意傾角的平界面情況下，零 偏移距VSP射線追蹤模型的制作，迅速地、粗略地 給出VSP測(cè)量可能得出的總體結(jié)果；Michel Dietrich 和 Michel Bouchon 10? （1985）利用離散的波 數(shù)來(lái)表示地震波場(chǎng)，完成了彈性介質(zhì)中VSP記錄地 合成，在這里還可以處理多層的介質(zhì),在這里包含所 有的波，即使在很小的偏移距情況下新切波和轉(zhuǎn)換 波也非常普遍.王彥春，螢敏煜n（ 1990）給出了一 種基于考慮吸收和頻散下效應(yīng)合成垂直地震剖面的 快速算法.上述大部分都是在法線入射的情況下合成記錄 的，然而在實(shí)際的勘探過(guò)程中不然.Dietric

11、h等 （1984）實(shí)現(xiàn)了有偏VSP的數(shù)值模擬,但是不適用于 高頻.George A. McMechan,3 （1985）把它擴(kuò)展到 常偏移距和多井源距的VSP,而且此時(shí)的模型也變 成了橫向變化的二維模型；朱光明，胡建平和邱陶 興口婦（1986）用漸近射線理論制作VSP非零偏移距 任意形狀界面模型的原理和方法，制作并描述了傾 斜層、斷層、尖滅、彎曲界面、透鏡體等幾類常見(jiàn)模型 VSP 響應(yīng)的特征；F. Aminzadeh 和 J. M. MendelC15（1985）完成了 NNI平面波的VSP的合 成，可以同時(shí)看到水平和垂直方向上的記錄，同時(shí)還 進(jìn)行了不同地質(zhì)模型和不同入射角時(shí)的VSP的研 究，

12、但其中不包括面波而且必須是無(wú)損介質(zhì). Supraj it no 和 Greenhalgh （1986）在層狀介質(zhì)中利 用反射法合成有偏VSP,同時(shí)又給出了關(guān)于一些橫 向變化的構(gòu)造（斷層，尖滅等）的近似解決的方案，類 似的方法 Subhashis Mallick 和 L. Neil Frazer 在 】988年也應(yīng)用過(guò)；王仰華（1988）介紹了根據(jù)VSP 初至走時(shí)反演地層速度的廣義線性反演方法，同時(shí) 討論了走時(shí)誤差對(duì)反演結(jié)果的影響，這對(duì)設(shè)計(jì)最佳 的VSP觀測(cè)系統(tǒng)會(huì)有-定幫助.陳元慶，鄧富求 （1993）以實(shí)例說(shuō)明了用VSP二維模擬方法對(duì)四川 東部地區(qū)多層層狀介質(zhì)高陡復(fù)雜構(gòu)造進(jìn)行正演逼 近，獲得陡

13、斷帶形態(tài)合理解釋的度好效果；肖春燕， 莊東海和金耀祖U6】（1994）利用有限元法和差分法 對(duì)彈性波波動(dòng)方程及其相關(guān)的邊界條件進(jìn)行了數(shù)值 模擬，發(fā)現(xiàn)空間離散間隔，時(shí)間采樣間隔和震源最大 頻率之間存在制約關(guān)系，滿足此關(guān)系可使模擬效果 收斂穩(wěn)定;朱建林和牟永光（1994）通過(guò)對(duì)有限元粘 滯彈性波VSP地震模型結(jié)果進(jìn)行分析，證實(shí)了所用 方法能精確地模擬粘滯性彈性波的衰減特征；王成 禮，李秉富等17（1995）采用射線追蹤的迭代法構(gòu)造 了一種斜井VSP的正演模型；1996年李銳堅(jiān)"用 精度較高的四階差分格式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二階差分格式 來(lái)求解聲波方程，進(jìn)而模擬地下半無(wú)限非均勻介質(zhì) 中聲波傳播的物理

14、過(guò)程,獲得了能清楚分辨反射波， 多次波，繞射波等各種波型的聲波VSP剖面，該方 法可用于計(jì)算構(gòu)造任意復(fù)雜的地震模型;1998年胡 建平完成變偏移距VSP射線迫蹤模型的制作, 可以用來(lái)單獨(dú)模擬P波、S波，也可以模擬P、P-SV 波的復(fù)合波場(chǎng)，可以適應(yīng)復(fù)雜介質(zhì)情況.劉偉和K.D. Wyatt等（1999）把三維VSP勘探的有限差分的 彈性模型用以來(lái)調(diào)查在墨西哥Gulf地區(qū)復(fù)雜介質(zhì) 中的全波的傳播情況.王成禮，韓文功等L2O（2003） 采用的VSP彈性波方程交錯(cuò)網(wǎng)格高階差分法網(wǎng)格 頻散小、邊界吸收精度高.1波動(dòng)方程及其差分格式假定水平向右為軸的正向，垂直向下為z軸 的正向，在x - z二維空間中，

15、用速度一應(yīng)力表示 的波動(dòng)方程（假定體力為零）為23：_ 把 1石+山云在各向同性介質(zhì)情況下，勺】=33=人+ 2/心3 = 義,山=外其中/為介質(zhì)密度，初為質(zhì)點(diǎn)的水平位移 速度,為質(zhì)點(diǎn)的垂直位移速度，以，J為正應(yīng)力， 以為剪應(yīng)力辦和0為介質(zhì)的拉梅系數(shù)交錯(cuò)網(wǎng)格差分示意圖如圖1所示，圖中黑色實(shí) 心符號(hào)表示時(shí)刻速度分雖（水平分量U,“和垂 直分量Wj_H/2.j+|/2）的值，白色空心符號(hào)表示應(yīng)力分量(正應(yīng)力R+】/2.j、T,+ 】/2.j和乾應(yīng)力W,>+l/2)在以+ 1/2)&時(shí)刻的值.設(shè)、琦h、% 和分別是速度與應(yīng)力Tn、咨、的離散值.采用精度較高的交錯(cuò)差分網(wǎng)格"，對(duì)

16、一階彈 性波方程2階時(shí)間差分精度高階近似方程(2) (6),給出2N階空間差分精度的差分格式： 以=晾+急土 唐/5-玲十./) +* ”=】一忒尸12) ,(2)時(shí)如=啪_+湍5羸唐芽(hLh h>i，h) + 土*立勇(財(cái),川一屯，5)，/I1(3) R捋,'=喘+ & * W * 立仁'"吐'>1 1一婦偵)+段* 力a3n-1(叫4妃砂-昵H，次" ,瑞，=瑁.,+& *侈* £舟”(原“Ui，)+W*力氏3fi-1(吧七2 次沙) ,(5)W = /玷+&*佬*去苧 (吧學(xué).* 一吧嚀2,形)+

17、笑*唐總(辦).(6)2邊界條件和震源(1) 初始條件在£>0時(shí),由于震源的作用介質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)才發(fā) 生擾動(dòng)，vz(.jc9z9t')=0即 v Tn(Z，N，)=O (YO)(7)r«(J7,z,O=0基«,?,£)=0(2) 自由表面邊界條件根據(jù)Aki和Richard (1980)的研究成果，在所 研究的二維模型中，自由界面設(shè)置在深度為0的第一 行網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位置(j = 1),在自由界面上有：p= 1/2 , 義=0，產(chǎn)=1/2代，其中pg »A»/z,/zo分別表示自由界面 和自由界面以下介質(zhì)密度，自由界面處以及自由界面

18、 以卜-介質(zhì)的拉梅常數(shù).另外在差分計(jì)算時(shí)對(duì)于應(yīng)力分 最直接令其等于0,即:咨Cz,O,£)=0.(3) 彈性界面條件彈性界面的形成是由于地層介質(zhì)的速度、密度的 不同所致,或者體現(xiàn)為介質(zhì)的拉梅系數(shù)的差異所形成 的介質(zhì)分界面，只要彈性界面存在波阻抗差異，就會(huì) 在界面上形成反射，在界面下形成透射，這可以通過(guò) 差分方程的X、"的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，不必單獨(dú)處理.為 了防止在彈性界面處出現(xiàn)彈性參數(shù)變化過(guò)大而帶來(lái) 計(jì)算不穩(wěn)定,此時(shí)彈性參數(shù)須做預(yù)平均處理了鴻】:X 方向：pr (i,J)=+ 0 (i,/) +卬 G+ Lj)Z方向*曲)=身0(3)+件(浦+1).(8)"做諧和平均：

19、A -1 i.+ .i .+ .i + .i )4 /z(z»7) G+1,頂)(3頂+1) /(i+l ,j)(4) 吸收邊界條件完全匹配層29：3OJ ( perfectly matched layer, PML)作為吸收邊界條件，數(shù)值結(jié)果表明，PML法 是一種高效的吸收邊界條件.Festa和Nielsen證 明，大多數(shù)情況下PML能很好地吸收體波，即使 在入射角度很大的情況下，其吸收效果也很理想.同時(shí)，PML對(duì)于面波的吸收效果也很好.與原來(lái)所 要模擬的計(jì)算區(qū)域相比，引入PML吸收邊界所增 加的計(jì)算量幾乎是可以忽略的，為此本文采用這種 邊界條件來(lái)進(jìn)行數(shù)值模擬，取得了更好的效果.根

20、據(jù) Collino】"（2001）的研究成果,對(duì)于完全匹配層法吸 收邊界條件，現(xiàn)將其交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分格式書寫 如下：（a）?./ =（d）焉+（以）為，以看七+0.5奴x，）x（心焉+斜微 一（以頃，（10）（WW = +0.5【也瘋（lf5X&X擊）X （說(shuō)）"+恙（）：羿嘉一（盤飄，（11）（S）?+l/2,j+l/2 =（功 *）?+1/彼+1/2 +（訝）?+1/2.；+1/2 （12）（以）?+1/2.>+1/2 = i+o. 5x£x#M" 15X&Xdj+i/2）X（訕） ?+l/2.j+l/2 +念"3抻提

21、M+1 一（以）由幻，（13）6 腮2J+1/2 = +0. 5 X' xd常/2 （ 1 _0. 5X &Xd%/2 ） X （訝）"+i/2,j+l/2+念3費(fèi)2一（給）盜，（14）5淚洗=（）*偽+（M尚佑，（15） （4 商佑= 1+0.5X、xU：M<（1_0-5X & X d%/2）X（）H-l/2,y+型普（球項(xiàng)一（p"，（16）（出）：散=1+0.5*&瘋“1一° 5X Xd；） X （r#+ 籍（q）：+l/2.j+l/2一（S）：+l/2.j-l/2 »Z、”+1/2 （A xn+1/2 1/1（

22、17）（18）<rzz）,+i/2,j ）,+i/2.j十 lC ;«+i/2，i»以）眼= +o.5x，Xd"（l°5+墮譬互（功）和1/2廣 1/2，1（M）*iZ如= i+o.5x%xdj（ 1 _0. 5 X & Xd：+i/2） X （下）"+i/2.j +血）" （q）?打，（）叫=以）盜+（3拙2，（dr 坦歆=1 +0. 5 x£ X d商2 " 1 -Q 5+（出）?+1/2.汁】/2一（q）?-1/2.，+l/2，1（19）（20）（21）（22）">+/i/2 =

23、 1+0.5X必奇（ 1 -。. 5X&X劣）X（H）打散 +整（a）泌L（q）?，（23）其中，q,q, j »r« »r« ,df ,d；分別表示了方向和z 方向粒子速度,了方向和z方向正應(yīng)力以及舊應(yīng)力， X方向和N方向衰減系數(shù)；人,“為拉梅常數(shù).（5）震源函數(shù)模擬過(guò)程中采用主頻為30 Hz高斯函數(shù)的一階 導(dǎo)數(shù)作為震源子波，高斯函數(shù)為/（£）=ef>2 ,其一階導(dǎo)數(shù)：人°）= _4兀2尸（£_£。）尸打"f ）2,其 中f為中心頻率，£。=0.025 s.數(shù)值模擬中使用的震 源

24、為垂向點(diǎn)震源.3穩(wěn)定性條件文中采用的穩(wěn)定性條件為J w 1,（24）f_ 1 m-心就T/y其中，_ /cnA?2 | c4At2e 十 P必 *_ %寥|以矛Lz_Jp&2 十/，d =對(duì)于&向同性介質(zhì)情況,將條件曲=。33=義+ 2“心3=入心=以及差分系數(shù)公式代入到(25)可 得化簡(jiǎn)后的穩(wěn)定性條件其中*為縱波速度，心和0為空間步長(zhǎng)，/為 時(shí)間步長(zhǎng),差分格式系數(shù)N為差分算子半長(zhǎng)度.4模型計(jì)算模型中“”表示檢波器，“V”表示震源，共有 100道檢波器,第一個(gè)離地面80 m.4.1模型A：兩層介質(zhì)模型圖2兩層介質(zhì)模型示意圖Fig. 2 Scheme of two-layer m

25、edia model零偏移距模型中震源置于(500,0)；非零偏移距 (偏移距為100 "，)模型中震源置于(600,0)如圖2 所示.道間距為4 參數(shù)分別見(jiàn)表1和表2.層序號(hào)厚度 (m)縱波速度 (m/s)橫波速度 (m/s)密度 (kg/m3)1400.01700.0962.01934.02M2666. 01539.02175.0表2兩層介質(zhì)模型計(jì)算參數(shù)l able 2Calculation parameters of tw(>-layer media model網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)Ax (m)k (m)Ar (ms)主頻(Hz)表1兩層介質(zhì)模型彈性參數(shù)fable 1 Elastic

26、parameters of two-layer media model400X2004.04.00. 130.0正演結(jié)果如圖3和圖4.圖3零偏移距的兩層介質(zhì)模型合成的VSP記錄 Fig. 3 Synthetic VSP in two-layer media model with zero-offset時(shí)間/'s0 QI 02 03 矽 OS 0.6 0.7 040-1時(shí)間/s00.10.20.30.40.50.60.70.8圖4偏移距100米的兩層介質(zhì)模型合成的VSP記錄Fig. 4 Synthetic VSP in two-layer media model with 100 m-o

27、ffset模擬結(jié)果分析:我們把壓力作為模擬輸出，從其 合成i己錄圖3和4中可以明顯地識(shí)別出400 m姓的 分界面，而從直達(dá)波的起始位除圖3到達(dá)時(shí)間為 0. 0470 s,圖4到達(dá)時(shí)間為0. 0753 s,都能夠與理論 模型非常吻合.圖中還可以清晰地識(shí)別出宜達(dá)波、反 射波和多次波，但是由于模擬中所采用的是垂向點(diǎn) 震源,并且合成的是壓力的記錄圖.所以S波在圖中 不容易識(shí)別，但肯定有S波.4.2模型B：夾層介質(zhì)模型模型中型源置于(600,0),偏移距為100 m,如 圖5所示.道間距為4 m.模型中間為60 m厚的夾 層.參數(shù)分別見(jiàn)表3,表4和表5.08001600 血v TT ,_ ，.200 :

28、260 800 zJm圖5夾層介質(zhì)模型示意圖Fig. 5 Scheme of the model with interlayer表3高速夾層介質(zhì)模型彈性參數(shù)I'able 3 Elastic parameters of the nxxlclwith high velocity interlayer層序號(hào)19度(m)縱波速度 (m/s)橫波速度(m/s)密度 (kg/m3)1200.01700.0962.01934.0260.02600.01500.02100.03M1700.0962.01934.0表4低速夾層介質(zhì)模型彈性參數(shù)Table 4 Ekistic parameters of (

29、he ni<Kielwith lou velocity interlayer層序號(hào)19度(m)縱波速度 (m/s)橫波速度 (m/s)密度(kg/m3)12002600.01500.02100.02601700.0962.01934.03Ax2600.01500.02100.0表5夾層介質(zhì)模型計(jì)算參數(shù)fable 5 Calculation parameters ofthe model with interlayer網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)ax (m)(m)at (ms)主頻 (Hz)400X2004.04.00. 130.0高速和低速央層正演結(jié)果分別為圖6和圖7.模擬結(jié)果分析:圖6和圖7中顯示出了直達(dá)波

30、、 反射波和多次波.其中上界面反射波和下界面反射 波分別為第一層反射波和第二層反射波.相對(duì)于兩 層介質(zhì)模型.三層介質(zhì)模型合成記錄中的一級(jí)多次 波更明顯，還出現(xiàn)了 P波轉(zhuǎn)換波.4.3模型C：巖溶介質(zhì)模型模型中震源置于(700,0),偏移距為200 m.如 圖8所示.道間距為6 m.模型第二層介質(zhì)中分別含 有一面枳為8X8和20X20的溶洞.其充填物質(zhì)是 縱波速度為1500 m/s.橫波速度0 nVs的水.其中溶洞 模型左上角坐標(biāo)為(600,480).參數(shù)分別見(jiàn)表6和7.表6巖溶介質(zhì)模型彈性參數(shù)Table 6 Elastic parameters of the* Karst media nMKle

31、l層數(shù)障度 (m)縱波速度 (m/s)橫波速度 (m/s)密度 (kg/m3)14001700.0962.01934. 022600.01500.02)00.0表7巖溶介質(zhì)模型計(jì)算參數(shù)Table 7Calculati<»n parameters of the Karst nwtlia nMMlel網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)Ar (m)(m)(s)主頻 (Hz)400X2004.04.00.130.0圖6高速夾層介質(zhì)模型合成的VSP記錄Fig. 6 Synthetic VSP in the model with high velocity interlayer時(shí)間/s)16152=向達(dá)波上界而反3

32、32轉(zhuǎn)換波經(jīng)地表反射日J(rèn)名次波下界而反射波圖7低速火層介質(zhì)模型合成的VSP記錄Fig. 7 Synthetic VSP in the nxxlel with low velocity interlayer圖8巖溶介成模型示意圖Fig. 8 Scheme of the Karst media model(1)正演結(jié)果如圖9和圖10.模擬結(jié)果分析：由于該模型中偏移距比夾層介 質(zhì)模型更大.所以上行波和下行波同相軸雙曲線特 征更加明顯.在圖9和圖10中看到的繞射波就是溶 洞模型所產(chǎn)生的.因?yàn)槿芏茨Ｐ拖鄬?duì)于整個(gè)模型來(lái) 講彬常小，完全可以當(dāng)作一個(gè)繞射點(diǎn).從合成記錄中 我們可以看出左邊的繞射波同相軸清楚地雙

33、曲線特 征，雙曲線極小點(diǎn)與溶洞的位置基本相對(duì)應(yīng).同時(shí)由 于溶洞模型很小.所以模型上的能量比較集中會(huì)產(chǎn) 生強(qiáng)烈的干涉現(xiàn)象.5結(jié)論本文基于完全匹配層法吸收邊界條件的速度- 應(yīng)力彈性波方程交錯(cuò)網(wǎng)格高階有限差分算法分別 對(duì)多層層狀介質(zhì)和巖溶介質(zhì)模型進(jìn)行數(shù)值模擬.結(jié) 果宜觀地揭示引入的完全匹配層法吸收邊界條件 解決了網(wǎng)格空間截?cái)噙吔缣幍膹?qiáng)反射問(wèn)題.與此同 時(shí),所采用的有限差分法有效地減少頻敞誤差，而仔 獲得高質(zhì)技的剖面；從相應(yīng)模型模擬i己錄中可知垂620時(shí)間/S1341882422963504044585125660°0.20.60.70.8188404458566620E 296350時(shí)間/

34、$0.30.40.5圖10 20X20溶洞介質(zhì)模型合成的VSP記錄Fig. 10 Synthetic VSP in the Karst media model with 20X20宜地震剖面法中波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征更明顯、 更直接、更靈敏.它既可以觀測(cè)到自下而上的上行 波.也可以觀測(cè)到自上而下的下行波.還訶以避開(kāi)和 減弱剖面上部的干擾.易于識(shí)別波的性質(zhì).該方法能 夠充分反映地震波的反射和透射過(guò)程，深入了解地 震波傳播特性.從而反過(guò)來(lái)改善地表地震資料關(guān)于 構(gòu)造、地層和巖性的解釋.鑒于實(shí)際地質(zhì)條件的發(fā)雜性和文章涉及模型的 簡(jiǎn)單化.建議以此研究為基礎(chǔ).開(kāi)展更為復(fù)雜的地表 地質(zhì)條件(如彎曲界面、斷裂

35、等模型)下的數(shù)值模擬 研究3W,以便更好地利用垂宜地震剖面法指導(dǎo)實(shí) 際的勘察工作,對(duì)相關(guān)的環(huán)節(jié)做建設(shè)性的參考輔助 作用°圮.致 謝 在本文的完成過(guò)程中，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球 物理和空間信息學(xué)院的張煜博士給予了很大的幫 助.在此表示衷心的感謝.參考文獻(xiàn)(References)：1 Wyatt. K. D. Synthetic vertical seismic profiles： Gwphysics. )981. 46(6):880891.2 Ganley I) C. A method for calculation synthetic seismograms which include t

36、he effect of absorption and dis|x*rsion. Geophysics* 1981 46： J100.3 (關(guān))J. F.克萊鮑特苫.許云洋.地震成像理論及方法.北京:石 油工業(yè)出版社.1991.(*lacrlx»ut. J. F. . Xu Y. The theory and method of seismic tomography. Beijing： Petroleum Industry Press. 1991.W物文采.平均勻?qū)訝罱橘|(zhì)中地震波速的成像.地球物理學(xué)報(bào). 1990. 33(2)：265282.Yang W C. Seismic vel

37、ocity imaging of inhomogeneous layered medium. Chinese J. Geophys, (in Chinese). 1990.33(2):265 282.5 析文采.地球物理反演的理論與方法.北京:地質(zhì)出版社.1997. 124354.Yang W ('. The theory and method of geophysical inversion. Beijing： Geological Publishing House. 1997 .6 Haskell N A. The dispersion of surface waves on mu

38、ltilayered media： Bulletin of the seismological asstKiation of America. 1953. 43： 1734.7 Wyatt K【).Wyatt S K The determination of subsurface structural information using the vertical seismic profilex Geophysics. 1982, 47：465466.8 Young T K. Computer nuxleling of vertical seismic profiling. Geophysic

39、al prospcciing. 1984. 32： 851 870.9朱光明.胡平.邱陶興.零偏移距VSP射線迫蹤模也石油物 探，1985.24(4 "32 40.Zhu G M. Hu J P. Qiu T X. Ray-tracing model of zero-offset VSP . Geophysical Prospecting for Petroleum. 1985*24(4) >32 40.10 Michel Dietrich. Michel Uouchon. Synthetic vertical seismic pro-files in clastic medi

40、a： Geophysics. 1985,50(2)： 224 234.H王彥春敢觸冽.粘彈介質(zhì)零偏移距VSP計(jì)算.石油物探. 】990.29(2)：4552.Wang Y C. Dong Y M. Computing for the viscous elastic medium zcro-offsci VSP data. Geophysical Prospecting for Pcirolcum. 1990.29(2)： 45 52.】2 I Dietrich M. Ikiuchon M Synthetic vertical seismic profiles in elastic media：

41、 Geophysics. 1985, 5O：224234.13 McMechan G A. Synthetic finite o(fsc-t wrtical seismic profiles for laterally varying media： (kophysics, 1985. 50(4)：627636.id朱光明.胡建平.邱陶興.vsp作零偏移距任意界面漸進(jìn)射級(jí) 追蹤模型.石油物探.1986.25(4)： 1427.Zhu G M,Hu J P.Qiu T X. Asymptotic ray-tracing modeling of VSP with arbitrary boundari

42、es and offsets. Geophysical Prospecting for Petroleum, 1986,25(4)： 1427.15 Aminzadch F. Mendel J M. Synthetic vertical seismic profiles for non-normal incidence plane waves： Geophysics, 1985. 50：178 188.16 肖春燕，莊東海.金I®祖.垂直地震剖面的有限元正演模擬.江 漢石油學(xué)院學(xué)報(bào),1944,16(supp): 8086.Xiao C Y, Zhuang D H» Jin

43、Y Z. Forword modeling VSP by finite element method. Journal of Jianghan Petroleum Institute. 1994,16(supp) ：80 86.17 王成禮，李束富等.一種斜井VSP的正演模型.青島海洋大學(xué) 學(xué)報(bào)，1995,25(3):382390.Wang C L» Li B F. A forward model of deviate well VSP. Journal of Ocean University of Qingdao, 1995,25(3) ： 382 390.18李銳堅(jiān).VPS高階有

44、限差分正演模型.西安石油學(xué)院學(xué)報(bào). 1996,11(2)：3842.Li R J. High order finite difference modeling for VSP of acoustic wave equation. Journal of Xi'an Petroleum Institute, 1996.11(2)：3842.19 胡建平.變偏移距VSP射線追蹤模型.西安工程學(xué)院學(xué)報(bào)， 1998,2O(supp)：710.Hu J P. Walkway VSP ray tracing model. Journal of Xi'an Engineering Univer

45、sity, 199820(supp)：710.20 王成禮，韓文功，王延光覽良國(guó).VSP彈性波方程正演模擬 與波場(chǎng)分析.油氏地球物理.2006,4(4)：715.Wang C L Han W G. The equation forward modeling and wave field analysis of VSP elastic wave. Petroleum Geophysics, 2006,4 (4) ：7 15.21董良國(guó)，馬在田，普景忠等.一階彈性波動(dòng)方程交錯(cuò)網(wǎng)格高階 差分解法.地球物理學(xué)報(bào),2000,43(3):411419.Dong L G. Ma Z T. Cao J Z.

46、A staggcred-grid high-order difference method of one-order elastic wave equation. C'hincsc J. Geophys. (in Chinese)* 2000,43(3)：411 419.22 杜啟振，秦童.橫向各向同性介質(zhì)彈性波多分扯樣前逆時(shí)偏 移.地球物理學(xué)報(bào)，2009,52(3):801807 .Du Q Z. Qin T. Multicomponent prestack reverse-time migration of clastic waves in transverse isotropic

47、 medium. Chinese J. Geophys. (in Chinese),2009.52(3) ：801807 .23 王潤(rùn)秋，李寸蘭，李會(huì)儉.塔里木地區(qū)勘探地震正演模擬研究. 地球物理學(xué)報(bào)，2010.53(8)： 18751882.Wang R Q. Li L L» Li H J. Forward modeling research for seismic exploration of Tarim area. Chinese J. Geophys. (in Chinese), 2010,53( 8) ： 1875 1882.24 張文波.井間地震交錯(cuò)網(wǎng)格高階是分?jǐn)?shù)值模擬及

48、逆時(shí)偏移成 像研究：博士論文.長(zhǎng)安大學(xué)，2005 .Zhang W K Research on cross-hole seismic simulation with staggered-grid high order difference method and reverse time migration imaging* Ph. D. thesis (in Chinese). ChanganUniversity. 2005.25 楊志峰.王帽.高精度有限岌分方法研究進(jìn)展.自然科學(xué)進(jìn) 展.1999.9(9)：769779.Yang Z F. Wang X. Advances in finite

49、 difference method with high accuracy,Progress in natural science. 1999,9(9)：769 779._26_ Aki. K. and P. G. Richards. Quantitative Seismology. W. H. Freeman and Co. , San Francisco, 1980._27_ Xu Y X. Finite-difference modding of high-frequency rayleighwave propagation for ncarsurfacc applications. Expanded Abstract, 75th SEG Meeting. Houston, 2005.28 Xu Y X. Xia J H R