Tesseral培训讲义1概述

1、培培 训训 手手 册册在个人计算机上的声波和地震波模拟在个人计算机上的声波和地震波模拟正演模拟正演模拟（forward modeling）：在地球物理勘探研究中，根据地质体的形状、产状和物性数据，通过构造实体模型来观测模型所产生的地球物理效应的数值（物理模拟）叫做正演模拟。在地球物理资料解释过程中，常常利用正演模拟结果与实际地球物理勘探资料进行比较，不断修正模型，使模拟结果与实际资料尽可能地接近，进而使解释结果更接近客观实际。 BUILDING A NEW MODELBUILDING A NEW MODEL EDITING A MODELEDITING A MODEL RUNNING COMP

2、UTATIONRUNNING COMPUTATION VIEWING COMPUTATION VIEWING COMPUTATION RESULTRESULT PROCESSING BLOCKPROCESSING BLOCKNEXT PARTNEXT PART 目录目录概述概述建立一个新模型（第一部分）建立一个新模型（第一部分）编辑一个模型（第二部分）编辑一个模型（第二部分）运行计算器（第三部分）运行计算器（第三部分）浏览计算成果（第四部分）浏览计算成果（第四部分）处理模块（第五部分）处理模块（第五部分） BUILDING A NEW MODELBUILDING A NEW MODEL EDI

3、TING A MODELEDITING A MODEL RUNNING COMPUTATIONRUNNING COMPUTATION VIEWING COMPUTATION VIEWING COMPUTATION RESULTRESULT PROCESSING BLOCKPROCESSING BLOCKNEXT PARTNEXT PART概述概述 Tesseral 公司简介公司简介 Tesseral技术有限公司是一个地技术有限公司是一个地球物理软件公司球物理软件公司,总部设在加拿大总部设在加拿大卡尔加里。卡尔加里。Tesseral技术有限公司于技术有限公司于1997年年3月在加拿大卡尔加里建立

4、。公司月在加拿大卡尔加里建立。公司的领导人亚利克山大的领导人亚利克山大 科斯塔科维科斯塔科维奇博士，是奇博士，是Tesseral-2D全波建模全波建模技术的研发者。技术的研发者。Tesseral技术有限公司的经济合作伙伴有：技术有限公司的经济合作伙伴有： 法律投资有限公司法律投资有限公司 加拿大政府组织（加拿大国际研究委员会，阿尔伯塔研究委员会）加拿大政府组织（加拿大国际研究委员会，阿尔伯塔研究委员会）Tesseral技术有限公司的技术研究和开发合作单位之一是技术有限公司的技术研究和开发合作单位之一是STCU（乌克兰科学和技术中心）（乌克兰科学和技术中心） 北京安久吉利科贸有限公司北京安久吉利

5、科贸有限公司是是TesseralTesseral技术有限公司产品技术有限公司产品Tesseral 2-D Tesseral 2-D 在中国的独家代理。在中国的独家代理。 通讯地址：北京海淀区北三环中路通讯地址：北京海淀区北三环中路3939号号418418室，邮编：室，邮编：100088100088，电话：（，电话：（010010）6237434962374349， 传真：（传真：（010010）6237434962374349，E-mail:.E-mail:.Tesseral 2-D产品开发的简短里程碑：产品开发的简短里程碑： 从从1997-1999集中力量开发集中力量开发Tesseral 2

6、D的第一版本，的第一版本， 进行市场调研和宣传。进行市场调研和宣传。 自自1999-2002在乌克兰的基辅完成了在乌克兰的基辅完成了Tesseral 2-D的的 技术优化和第三版本的开发。技术优化和第三版本的开发。 2002年在美国年在美国SEG和欧洲和欧洲EAGE参展介绍参展介绍, ,并进入中并进入中 国市场。在北美和欧洲在两年内已有国市场。在北美和欧洲在两年内已有3434个用户；在个用户；在 中国现在有中国现在有8个用户。个用户。 2002年年12月份推出了月份推出了Tesseral 2-D4.0版本。版本。 2004年年9月的最新版本是月的最新版本是Tesseral 2-D4.5 地震全

7、波场正演模拟，过去在地球物理研究中，地震全波场正演模拟，过去在地球物理研究中，之所以没被广泛地应用，主要原因在于没有足够之所以没被广泛地应用，主要原因在于没有足够的计算机能力；其次是没能找到基于射线追踪和的计算机能力；其次是没能找到基于射线追踪和有限差分标量波动方程的简化算法有限差分标量波动方程的简化算法 ，以便减少计，以便减少计算工作量。算工作量。 因此，我们的地震勘探工作方法只能是基于各因此，我们的地震勘探工作方法只能是基于各种反演处理方法的结果，来认识复杂的地下地质种反演处理方法的结果，来认识复杂的地下地质情况，并且事先无法评估反演的结果是否正确，情况，并且事先无法评估反演的结果是否正确

8、，最终只能用昂贵的钻井来验证。最终只能用昂贵的钻井来验证。 Tesseral 2-D 是第一个基于是第一个基于PC的商业化的全波场模拟软的商业化的全波场模拟软包。用它可以非常容易地建立复杂的地质模型剖面，并且包。用它可以非常容易地建立复杂的地质模型剖面，并且模拟不同的地震观测系统。模拟不同的地震观测系统。炮点参数页炮点参数页用于定义震源方用于定义震源方式、子波形态和频率等。式、子波形态和频率等。接收点参数页接收点参数页用于定义排列长度、排列与用于定义排列长度、排列与炮点之间的关系和输出模拟结果的参数等。炮点之间的关系和输出模拟结果的参数等。Tesseral 2-D 软件包与以前相比，可以即快又

9、软件包与以前相比，可以即快又精确地计算，精确地计算，P-波和波和SV-波在各向异性介质中波在各向异性介质中的传播。的传播。Tesseral 2-D 用一种基于有限差分计算的，用一种基于有限差分计算的，既经济又可靠的计算方法。这样则有可能很快既经济又可靠的计算方法。这样则有可能很快地模拟，非常复杂的地质介质，包括固体和液地模拟，非常复杂的地质介质，包括固体和液体联合的介质和各向异性介质。另外，在体联合的介质和各向异性介质。另外，在Tesseral研发期间，排除了许多在波动方程数研发期间，排除了许多在波动方程数值解中固有的算法问题，大大减少了计算缺陷。值解中固有的算法问题，大大减少了计算缺陷。Te

10、sseral 2-D 采用人机交互的方式建立、检查速度采用人机交互的方式建立、检查速度-深度模型，并与常规地震数据处深度模型，并与常规地震数据处理和解释直接集成。系统中包含一个典型的地质环境数据库，包括理和解释直接集成。系统中包含一个典型的地质环境数据库，包括P波和波和S波的速度及波的速度及密度和岩性符号等。这样可以很方便地输入岩石物理特性来构建地质模型。同时，也密度和岩性符号等。这样可以很方便地输入岩石物理特性来构建地质模型。同时，也可以可以 把不同网格距和不同文本格式的外部模型输入到该系统进行模拟计算。把不同网格距和不同文本格式的外部模型输入到该系统进行模拟计算。Tesseral 2-D

11、包含四个主要的功能块包含四个主要的功能块: Model builder 模型建立器模型建立器Computation Engine 计算引擎计算引擎Viewer 浏览器浏览器Processing Block 处理软件包处理软件包模型建立器模型建立器用于用于交互交互设计、定义设计、定义2D速度速度-密度地质模型，密度地质模型，输入地球物理参数。输入地球物理参数。可以用输入可以用输入LAS格式的格式的声速测井曲线来定义声速测井曲线来定义P波和波和SV波的速度和密度值波的速度和密度值。它的能力包括它的能力包括： 用一组重叠的多边形来构建模型。用一组重叠的多边形来构建模型。 模拟物理参数的复杂分布模拟物

12、理参数的复杂分布-包括梯度变化和带有三种裂缝系统的薄互层各向异性介质。包括梯度变化和带有三种裂缝系统的薄互层各向异性介质。 以不同的测量单位和事先定义的精度显示信息。以不同的测量单位和事先定义的精度显示信息。 调整调色板的颜色描绘参数的分布。调整调色板的颜色描绘参数的分布。 输入地震观测系统输入地震观测系统 用在其它软件包中生成的网格数据建立的模型用在其它软件包中生成的网格数据建立的模型允许用户输入测井曲线允许用户输入测井曲线LAS文件（文件（P和和SV速度和密度）并且转换为速度和密度）并且转换为TESSERAL的网格文件，用的网格文件，用LAS-文件使它可能很容易地生成包含成百至上千层的薄层

13、模型。文件使它可能很容易地生成包含成百至上千层的薄层模型。多种便利的建模方式多种便利的建模方式交互手绘复杂构造交互手绘复杂构造多种便利的建模方式多种便利的建模方式测井曲线建立薄层模型测井曲线建立薄层模型多种便利的建模方式多种便利的建模方式输入输入JPEG文件拓绘文件拓绘多种便利的建模方式多种便利的建模方式输入输入SEGY文件直接建模文件直接建模计算引擎提供计算引擎提供5种波动方程有限差分数值解的算法种波动方程有限差分数值解的算法:l垂直波场传播垂直波场传播-对于垂直对于垂直1-D传播的地震波快速计算地震反射波的传播时间和振幅。传播的地震波快速计算地震反射波的传播时间和振幅。l标量介质模型标量介

14、质模型-仅用仅用P波速度且是模拟波速度且是模拟2-D模型波场传播的最模型波场传播的最 快的方法。快的方法。l声学介质模型声学介质模型-有效地逼近在真实地质情况下地震能量传播的有效地逼近在真实地质情况下地震能量传播的2D波动效应。波动效应。l弹性介质模型弹性介质模型-允许用户精确地、一致地模拟在固体介质中允许用户精确地、一致地模拟在固体介质中2D地震能量的传播。包括地震能量的传播。包括 逼近地质介质的全波场效应，如象转换波和横波。逼近地质介质的全波场效应，如象转换波和横波。l弹性各向异性介质模型弹性各向异性介质模型-是弹性波动方程的一个变形。它把垂直和水平方向（在它被是弹性波动方程的一个变形。它

15、把垂直和水平方向（在它被定义的地方）之间物理特征的差别计算在内。各向异性特征值用定义的地方）之间物理特征的差别计算在内。各向异性特征值用Thompsons汤普森汤普森 参参数数e和和d定义。定义。l每一个计算公式可以包括两个附加的方式：每一个计算公式可以包括两个附加的方式：1）波的能量衰减允许估算介质对地震能）波的能量衰减允许估算介质对地震能量的吸收。量的吸收。2）产生初至到达时间场它提供了有关地震波场的附加信息。）产生初至到达时间场它提供了有关地震波场的附加信息。lExploding surface和和Exploding reflectors层爆炸层爆炸震源方式允许用户很快地得到近似算震源方

16、式允许用户很快地得到近似算法的地震剖面。法的地震剖面。浏览器：浏览器：可以采用适当的方式可以采用适当的方式,浏览由计算引擎计算的合成地震记录和波场传播的快照。浏览由计算引擎计算的合成地震记录和波场传播的快照。并输出计并输出计算结果，以便在算结果，以便在Tesseral 软件包中，或以外的其他系统，进行后续处理。它也可以非常软件包中，或以外的其他系统，进行后续处理。它也可以非常方便地对比不同的波场分量方便地对比不同的波场分量,改变信号的振幅值等。改变信号的振幅值等。 解释人员可以：解释人员可以： 很容易地控制振幅参数，放大小信号和平滑数据，加随机噪音或整体时移。很容易地控制振幅参数，放大小信号和

17、平滑数据，加随机噪音或整体时移。 即可以个别地浏览快照，也可以生动活泼地连续放映波场快照，以便了解一个特别的即可以个别地浏览快照，也可以生动活泼地连续放映波场快照，以便了解一个特别的 地震同相轴的波场传播方式。地震同相轴的波场传播方式。 分析地震波场的不同的运动分量。分析地震波场的不同的运动分量。 用灰度或彩色调色板，用变面积和波形道的方式显示地震剖面，转换信号等。用灰度或彩色调色板，用变面积和波形道的方式显示地震剖面，转换信号等。可视化和服务程序有如下可视化和服务程序有如下1.Zero balancing 零配平零配平2.Linear gain 线性增益线性增益3.Normalization

18、 规格化规格化4.Automatic gain control 自动增益控制自动增益控制5.Add “white noise” 加白噪加白噪6.Random shift 加随机时移加随机时移7.Smoothing 平滑平滑8.Time shift 整体时移整体时移处理软件包：处理软件包： 可以处理在可以处理在Tesseral 软件包里生成的合成炮集记录，包括速度分析，软件包里生成的合成炮集记录，包括速度分析，CMP抽道，抽道，DMO叠加以及叠前、叠后时间偏移和叠前、叠后深度偏移。叠加以及叠前、叠后时间偏移和叠前、叠后深度偏移。它也可以非常方便地对复杂介质估固算它也可以非常方便地对复杂介质估固算

19、AVO效应。效应。 目前目前Tesseral 2-D 软件包含如下处理程序软件包含如下处理程序: :1.AVO.解释解释 2.抽道集抽道集3.速度谱分析速度谱分析 4.切除切除5.动校正动校正 6. 叠加叠加7.CMP叠加叠加 8.DMO 叠加叠加9.叠前克希霍夫偏移叠前克希霍夫偏移 10.加权叠前克希霍夫偏移加权叠前克希霍夫偏移11.转换波转换波-方式的叠前克希霍夫偏移方式的叠前克希霍夫偏移 12.叠后克希霍夫偏移叠后克希霍夫偏移13.加权叠后克希霍夫偏移加权叠后克希霍夫偏移 14.FK-域叠后克希霍夫偏移域叠后克希霍夫偏移 15.VSP- CDP叠加叠加 16.加权克希霍夫加权克希霍夫VS

20、P偏移偏移17.VSP 剖面剖面 18.叠前深度偏移叠前深度偏移19.加速的叠前深度偏移加速的叠前深度偏移 20.叠前深度偏移叠前深度偏移+时间算子时间算子21.时时-深转换深转换 处理程序菜单处理程序菜单RUN菜单下的处理功能菜单下的处理功能EDIT菜单下的处理功能菜单下的处理功能部分处理功能展示部分处理功能展示速度分析速度分析CDP叠加叠加叠前克希霍夫偏移叠前克希霍夫偏移(深度比例尺）深度比例尺）Tesseral 2-DTesseral 2-D 可以处理可以处理从其它系统得到的地震数据从其它系统得到的地震数据 FKFK-域叠后偏移域叠后偏移 (大西洋大西洋)左图为压制了入射波以后左图为压制

21、了入射波以后的的VSP 炮集记录，炮集记录，右图为入射波旅行时曲线右图为入射波旅行时曲线校正后得到的时间剖面校正后得到的时间剖面左图为左图为VSP-CDP 转换后的时间剖面，右图为偏移剖面转换后的时间剖面，右图为偏移剖面abTESSERAL 的特色的特色各向异性介质模拟各向异性介质模拟,下图为在各向同性和各向异性介质中模拟的下图为在各向同性和各向异性介质中模拟的VSP 波场对比波场对比左图展示了TTI 各向异性介质中有关透射转换横波的例子： (a)模型中下面一层为各向异性介质，它的倾斜对称轴为45。模拟的垂直VSP 炮集(波场 Z-分量)示于图(a) ，其中的绿色箭头指示在各向异性介质中传播的

22、转换波。(b)在模型下层为各向同性介质中模拟，得到的垂直VSP 炮集(波场 Z-分量)，可见在各向同性介质中，这样的转换波是不存在的。 K=K()X-comp. Vp=2177 m/s Vs=888 m/s =2160 kg/m3 Vp=1967 m/s Vs=1312 m/s =2050 kg/m3 Vp=2131 m/s Vs=869 m/s =2100 kg/m3 Vp=2177 m/s Vs=888 m/s =2160 kg/m3Z-comp.MODEL- - -当水平层状介质之上有近地表的复杂介质时，若把激发点在地面，而把接收点放在近地表复杂介质以下的水平层上方，这样使观测值避开了近

23、地表复杂介质的干扰，因此依然可以观测出AVO振幅的大趋势变化，只是个别道的振幅发生小量畸变。TESSERAL 的特色的特色各向异性介质模拟各向异性介质模拟,应用在表层为各向异性介质的应用在表层为各向异性介质的AVO效应效应模拟中模拟中 Vp=2177 m/s Vs=888 m/s =2160 kg/m3 Vp=1967 m/s Vs=1312 m/s =2050 kg/m3 Vp=2131 m/s Vs=869 m/s =2100 kg/m3 Vp=2177 m/s Vs=888 m/s =2160 kg/m3MODELA=A(x)Z-comp.X-comp.X,mArefl当水平层状介质之上

24、有近地表的复杂介质时，把激发点、接收点都放在地表时，AVO振幅的规律变化已经无法分析和辨认了，模型正演的结果表明，对带有近地表复杂介质的陆上地震资料进行AVO分析是难以取得理想结果的。TESSERAL 的特色的特色各向异性介质模拟各向异性介质模拟,应用在表层为各向异性介质的应用在表层为各向异性介质的AVO效应效应模拟中模拟中模拟道集及其后续的深度偏移处理，使我们看到了考虑各向异性对于确定目标岩块位置的影响。左图示当考虑各向异性时，岩块的偏移结果与模型完全吻和，右图示当不考虑各向异性时，岩块的位置偏离模型600-700m（在偏移剖面上模型作为剖面的底衬）对于克希霍夫偏移在生成合成记录的同时，也计算时间场