地质雷达数据成像处理、介质参数获取及其应用

摘要

本文研究利用地质雷达资料获得地下介质特性参数、构造成像的方法及其在实际地质雷达探测中的应用。 在前言部分对本文所涉及的地质雷达资料偏移处理和定量反演方法的国内外研究状况作了概述。 第一章介绍麦克斯韦方程逆时叠前偏移方法及其相关内容。首先介绍进行地质雷达逆时叠前偏移时所用的求解麦克斯韦方程组的时间域有限差分法，然后讨论麦克斯韦方程组逆时叠前偏移方法，并用该偏移方法处理了合成和野外实际多偏移距地质雷达资料。最后介绍跨井地质雷达资料的偏移处理方法在探测地下隧道方面的成功应用实例。 第二章讨论从地质雷达资料获取介质速度或介电常数分布的速度分析方法。首先介绍利用跨井数据获得井间速度分布的方法。在用走时拟合方法从跨井平行测量的直达波走时信息中获取粗略的背景速度后，用走时层析方法对该背景速度修正以得到精度比较高的背景速度。其次讨论用全局最优化偏移速度分析方法从地面多偏移距地质雷达资料中提取相对介电常数分布的方法。这种速度分析方法在理论上可以适用于构造和介质介电常数分布复杂的地质雷达资料的速度分析。最后将该偏移速度分析方法应用于合成和实际雷达资料，并对比了常规速度分析方法和全局最优化速度分析方法所获结果的精度。 第三章讨论用井间雷达探测裂隙和监测示踪剂随时间变化的方法。在一口钻井的某一深度处注入一定量的含有示踪剂的水，利用井中雷达接收井间雷达数据。由于介质中的含水量及示踪剂浓度对电磁波振幅影响十分明显，可用电磁波来检测示踪剂的动态变化，以探明地下透水层及其透水特性。用偏移方法使裂隙中的流体的反射波正确归位，并保持电磁波振幅的相对大小，获得示踪剂的分布情况。该方法应用于实际井间雷达数据，并比较了用该方法所得结果与方向性单井雷达等方法得到的结果。 第四章讨论利用麦克斯韦方程组由电磁波场反演介质特性参数的时间域非线性反演方法。在讨论反演方法后给出用合成数据的三维反演结果。在此提出加快反演运算速度而不降低反演结果质量的组源方法，使反演速度提高若干倍。还讨论了二维反演方法，并应用于合成和实际雷达数据，定量地给出与实际情况相符的地下介质特性分布情况，成功地探测到地下空洞的存在。

目录

文摘

英文文摘

独创声明及学位论文版权使用授权书

前言

第一章麦克斯韦方程逆时叠前偏移方法

1求解麦克斯韦方程组的时间域有限差分法

2麦克斯韦方程组逆时叠前偏移方法

3多偏移距地质雷达资料的叠前偏移结果

3.1合成记录的叠前偏移

3.2实际共源点地质雷达资料的叠前偏移

第二章推断介质的电磁波传播速度方法

1井间雷达资料的速度分析

2全局最优化偏移速度分析方法

3地面地质雷达资料的全局最优化偏移速度分析

3.1合成记录的偏移速度分析

3.2实际共源点地质雷达记录的偏移速度分析

第三章用井间雷达探测裂隙和监测示踪剂

1井间雷达数据采集

2裂隙成像数据处理

2.1直达波压制

2.2井间数据的偏移处理

3静态数据的裂隙成像

4动态监测示踪剂的运移

第四章基于麦克斯韦方程组的时间域反演方法

1三维麦克斯韦方程组

2三维反演公式

3参数修正步长的确定

4共轭梯度迭代方法

5用合成井中雷达资料反演地下三维介质特性

6用合成和实际井中雷达资料反演地下二维介质特性

6.1二维反演公式

6.2合成数据的反演结果

6.3实际数据的反演结果

总结

致谢

参考文献