井间地震走时层析成像技术

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1、CrosswellSeismicTraveltimeTomographyTechnologyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：SuBaidanSupervisor：Prof.BaiChaoyingChang’anUniversity,Xi’an,ChinaI摘要井间地震层析成像是反映地球内部构造的非常有效的一种手段，由井间地震层析成像技术的快速发展及有效利用，对地球的内部结构人们有了更深一步的了解，对以后的科学发展与生态资源的利用均起到了积极的推动作用。地震层析成像是一种调查及认知

2、地下地质结构的有效手段，目前已经在工程和地质灾害等方面的地球物理勘探领域中被广泛地应用。井间地震层析成像是通过井中放炮井中接受的地震资料来反演井间介质的速度场，从而推断井间物性的属性变化。本文的主要目的和研究内容是掌握各种射线追踪理论方法和反演成像方法技术，结合现有的非规则最短路径射线追踪正演算法和基于共轭梯度求解带约束的阻尼最小二乘反演算法，分析讨论井间初至波成像和反射波成像的基本原理和成像条件。主要内容包括：(1)几种常见的射线追踪方法及基本原理；(2)几种常见的反演算法及基本原理；(3)井间初至P波成像方法技术；(4)井间反射波成像方法技术；(

3、5)井间初至波、反射波成像分辨率与射线密度关系的讨论；(6)井间初至波、反射波成像分辨率与模型参数化网格单元大小关系的讨论；(7)井间初至波、反射波成像分辨率与反演中模型光滑度关系的讨论。上述分析讨论可为井间初至波或反射波走时成像提供定性的理论指导，例如：炮检排列方式、模型有效参数化方式、模型光滑度的取舍、以及制约成像分辨率的主要因素等。关键词：射线追踪、井间、走时层析成像、初至波、反射波、最短路径方法、带约束的阻尼最小二乘方法、共轭梯度法、分辨率分析、数值模拟IABSTRACTThecrossholetraveltimetomographyisan

4、efficientwaytorevealthelocalheterogeneitywithinthecrosswell,whichhasbeenrapidlydevelopedandimproved.Theseismictomographicimagehelpsustofurtherunderstandtheinnerearthstructure,whichhasbeneficialtothescientificdevelopmentandusefulnessofecologicalresources.Seismictomographyisaprac

5、ticalmethodtosurveyandestimateunderneathgeologicstructure,whichhasbeenwidelyusedinengineeringandgeologicalhazarddetectionandpreventionbymeansofgeophysicalexplorationmethod.Crossholetraveltimetomographyistorecoverthevelocityfieldwithinthewellsandhencethephysicalpropertiesofthege

6、ologicbody.Inthisthesisthemainpurposesandkeyresearchworksaretomasterthevariousseismicraytracingtheoriesandmethodologies,andthepopularinversionmethods,andthencombinetheirregularshortest-pathraytracingschemeandtheinversionsolverbasedontheconjugategradientmethodtosolvethedampedmin

7、imumnorm,andconstrainedleast-squaresproblemtoconductandanalyzethecrossholetraveltimetomographybyusingthedirectarrivalsorthereflectedarrivals.Themaincontentincludes(1)theprinciplesandmethodologiesofseveralraytracingmethods;(2)theprinciplesandalgorithmsofseveralpopularinversionso

8、lvers;(3)crossholetraveltimetomographybymeansofdirecta