基於逆散射理論的金屬礦地震成像研究

《基於逆散射理論的金屬礦地震成像研究》是依託吉林大學，由王忠仁擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於逆散射理論的金屬礦地震成像研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王忠仁
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

在金屬礦地震勘探中採用逆散射成像方法具有充足的理論依據。Beylkin的逆散射奇性反演方法具有穩定快速的特點，但小擾動條件限制了該方法的實際套用。使用逆散射序列的多參數反演方法對散射體擾動沒有限制。本課題研究金屬礦地震散射波傳播規律，研究逆散射序列的子項與散射波中各種波元素的對應關係，尋求逆散射序列與奇性反演理論中Fourier積分運算元的聯繫，建立基於逆散射序列的奇性反演新理論。研究2D炮集地震記錄的奇性反演成像快速算法並研製相應的計算機成像軟體。建立金屬礦地震理論模型，開展金屬礦地震正演和奇性反演成像的數值模擬研究。針對奇性反演成像方法的特點，研究適應複雜地表和複雜構造的金屬礦地震觀測系統設計方案，開展金屬礦地震逆散射成像的野外實驗研究。本課題研究的成像方法除了具備Beylkin奇性反演方法的優點之外，還克服了小擾動假設的困擾，為複雜構造金屬礦地震勘探提供了一種可行的方法與技術支持。

結題摘要

利用小擾動技術在單一散射假定之下將反問題線性化，根據Green函式將線性化的運算元方程轉化為積分方程形式。引入了一類Fourier積分運算元和因果廣義Radon變換。構建了奇性反演的理論框架。研究了逆散射序列成像理論，確立了廣義散射波中各種波元素與逆散射序列的子項的對應關係。建立了起伏地表複雜地質體地震波傳播數學模型，提出了分段光滑曲線邊界法嚮導數的一種插值算法，採用矩形格線有限差分法對複雜邊界地球介質模型進行地震波場數值模擬，並採用波場系列快照技術揭示地震波在起伏地表和複雜介質中的傳播規律。 研究了2D炮集地震記錄的奇性反演成像算法，進行了理論模型的反演成像數值計算，揭示了奇性反演成像的一些特點和規律。基於逆散射序列的成像算法的計算量要遠遠大於奇性反演方法，因為逆散射序列的每個子項都是一個高維含參積分。我們根據被積函式的特點，利用卷積定理和快速Fourier變換方法計算這些高維含參積分，極大地提高了計算速度。通過理論模型模擬計算，表明我們研究的基於逆散射序列的反演成像算法，可以對複雜地下介質的構造進行成像，並具備在成像的過程中同時壓制多次反射波的特點。開展了金屬礦地震野外試驗，試驗中地震儀採用的是Sercel地震儀，震源採用的是可控震源。地震數據採集過程中試驗了兩種觀測系統，其一是常規反射地震勘探單邊激發滾道方式的觀測系統，其二是檢波器排列固定不動炮點滾動的觀測系統。對第一種觀測系統採集的地震數據進行了常規反射地震數據處理以便與成像結果進行對比。對兩種觀測系統採集的地震數據都進行了奇性反演成像研究，並取得了較好的成像效果。在項目研究期間，發表論文三篇，其中一篇是SCI檢索論文；申請並獲得授權中國發明專利一項；培養博士生兩名，培養碩士生4名。