摘 要：地震勘探和天然地震中已經(jīng)廣泛的應(yīng)用地震理論，相應(yīng)的，地震模擬技術(shù)也逐漸出現(xiàn)在地震勘探中，在地震勘探中，地震波場的數(shù)值算法和地震波正演也成為地震學(xué)家研究的一個前沿領(lǐng)域，文章介紹了一些正演模擬方法，包括幾何射線法、積分方程法、波動方程法。文章主要討論波動方程法以及求解波動方程的一些方法。主要討論相移法波動方程正演在復(fù)雜構(gòu)造分析中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)值模擬；法波動方程；復(fù)雜構(gòu)造

引言

油氣勘探區(qū)向著復(fù)雜地質(zhì)條件方向發(fā)展，地下地質(zhì)條件也越來越復(fù)雜。在地震剖面上容易形成許多與真實構(gòu)造不相符或偏離真實位置的假象。相移法波動方程正演模擬作為一種技術(shù)方法，能夠幫助解釋人員正確認識地下地質(zhì)構(gòu)造，直觀而有效地解決地震剖面中假象給解釋工作帶來的困擾。

近年來，隨著勘探技術(shù)的發(fā)展，我們對地下地質(zhì)構(gòu)造的信息也要求得越來越精準，與此同時，要解決的地質(zhì)問題也越來越困難，針對復(fù)雜地區(qū)的勘探問題，國內(nèi)外許多地球物理學(xué)家對地震波在復(fù)雜介質(zhì)中的傳播問題進行了研究，針對波動方程正演的計算方法不斷涌現(xiàn)，如有限差分法、差分方程法、頻率波數(shù)域方程法、相移法等。

文章主要研究內(nèi)容為相移法波動方程正演，與射線追蹤法同屬于數(shù)值模擬正演方法，射線追蹤法是基于惠更斯原理與斯奈爾定律，反映波的運動學(xué)特征，而波動方程法是基于彈性理論和牛頓力學(xué)，反映波的動力學(xué)特征，兩者相較而言，波動方程法能更加豐富的波場信息。

1 相移法波動方程正演原理

震源機制模擬

將地下反射界面當(dāng)作具有爆炸性的物質(zhì)或爆炸源，爆炸源的形態(tài)和位置與反射界面的形態(tài)和位置一致（圖1），它所產(chǎn)生的波為脈沖，其強度、極性與界面反射系數(shù)的大小和正負一致。并且假定在t=0時刻，所有的爆炸反射界面同時起爆，發(fā)射上行波到地面觀測點，波的傳播速度為v/2。若用波動方程式將爆炸反射界面產(chǎn)生的波向上延拓到地面觀測點加以記錄，這種記錄就是所求的正演信號。

根據(jù)爆炸反射界面原理，將上行波場延拓到地表所得記錄就是相移法波動方程正演的結(jié)果。

2 構(gòu)造假象實例分析

復(fù)雜構(gòu)造，不僅是那些看起來復(fù)雜，但那些看起來簡單，但花費了大量精力、物力、智力才高清或還沒搞清楚的構(gòu)造，都是復(fù)雜構(gòu)造。簡單的構(gòu)造不一定是簡單問題。造成復(fù)雜構(gòu)造成因大致可分為三大類：（1）地下地質(zhì)構(gòu)造本身由多期構(gòu)造活動的疊加造成的造成復(fù)雜。（2）在沉積演化過程中的造成的構(gòu)造復(fù)雜。（3）由于地下介質(zhì)復(fù)雜速度變化造成的構(gòu)造復(fù)雜。文章主要討論由速度復(fù)雜變化造成地質(zhì)剖面上構(gòu)造假象的類型。通過正演模擬，明確地下地質(zhì)體在剖面上的特征，并對后期處理解釋提供依據(jù)。

3 特殊巖性體造成的假象

當(dāng)?shù)叵麓嬖谂c圍巖速度差異較大的異常體時，由于速度的突變，將導(dǎo)致下伏地層在地震剖面上產(chǎn)生與實際地質(zhì)情況相反的情況，如圖2-a以川東某地實際情況所做模型，當(dāng)上覆地層為低速膏巖時。從正演結(jié)果中剖面中（圖2-b）可以看出，低速的膏巖對下伏地層造成了一個下拉的影響，在實際地震剖面中，對于膏巖層下的背斜構(gòu)造，需要考慮膏巖對背斜的下拉，造成構(gòu)造圈閉解釋得比實際小的情況。

4 傾斜地層造成下伏地層產(chǎn)狀變化

在傾斜地層界面下的構(gòu)造高點由于上覆地層傾斜會造成時間域的構(gòu)造高點發(fā)生偏移。圖3-a是根據(jù)新疆某地傾斜地質(zhì)情況給出的模型，在模型中，構(gòu)造高點位于圖中第115個接收點的位置，使用相移法波動方程正演，得到的結(jié)果（圖3-b），構(gòu)造高點漂移到了170個接受點的位置。

5 結(jié)束語

（1）相移法波動方程正演有兩個問題需要注意：一是橫向速度變化的問題。在相移法數(shù)值模擬中，我們將地下地層假設(shè)為橫向速度不變，即在ΔZ地層內(nèi)，速度是固定的，但是在實際地下地質(zhì)構(gòu)造造中，地下地質(zhì)總是復(fù)雜多變的，速度也不可能橫向不變，因此，橫向變速問題是一個應(yīng)該在方法上進一步創(chuàng)新的問題。

（2）彈性波方程方法的研究：彈性波方程同聲波方程向比，更具普遍性，在P波失效情況下或為滿足巖性、裂縫等勘探需要，對轉(zhuǎn)換波、橫波偏移成像及各向異性研究逐步深入。矢量（三分量或多分量）地震偏移成像方法必然得到發(fā)展和運用。

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