董良国
地震波传播理论、数值模拟与反演
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- 姓名:董良国
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学术头衔:
教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者, 博士生导师
- 职称:-
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学科领域:
固体地球物理学
- 研究兴趣:地震波传播理论、数值模拟与反演
董良国,男,1966年12月生,山东省诸城市人,固体地球物理学博士,同济大学海洋与地球科学学院教授,硕士生导师。
1990年毕业于同济大学海洋地质系勘查地球物理专业,获工学学士学位。1998年7月毕业于同济大学海洋地质与地球物理系应用地球物理专业,获理学硕士学位。2003年9月毕业于同济大学海洋与地球科学学院固体地球物理学专业,获理学博士学位。
主要研究方向:地震波传播理论、数值模拟与反演。对地震波数值模拟中的一系列问题进行了系统性研究,并分别提出了相应的解决方法,独立完成的高效高精度地震波数值模拟方法和软件在工业部门得到广泛应用,在地震数据观测系统设计、地震数据处理和解释、地震波反演等方面发挥了积极作用。作为课题负责人,目前正承担“南方海相复杂地表和复杂地质条件下地震波传播规律与采集技术研究”课题的研究工作。
主要研究方向是地震波反演,包括多尺度地震波形反演方法和层析成像。近5年来,在地震波传播与模拟、地震波反演与成像等领域发表学术论文20余篇。近几年来,作为负责人共完成地震波传播与模拟、地震波反演与成像方面的科研项目10项,参加了包括自然科学基金重大项目、863、973项目等国家重大项目4项。
获2002年度上海市科技进步二等奖、2005年中国石油学会第13次物探技术研讨会优秀论文二等奖,2006年入选教育部新世纪优秀人才支持计划。
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董良国, Liangguo
NANJING ISTITUTE OF GEOPHYSICAL PROSPECTING AND INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING JOURNAL OF GEOPHYSICS AND ENGINEERING J. Geophys. Eng. 2(2005)192-198,-0001,():
-1年11月30日
A new approach to constructing absorbing boundary conditions (ABCs) for acoustic and elastic wave equations (in transversely isotropic media) is presented. The eigenvalue decomposition method (ED method) is used to calculate the eigenvalues and eigenvectors of the coefficient matrix in the wave equations, which can be used to construct the outgoing and incoming waves along any direction. For different boundary regions, the outgoing waves are kept unchanged, but the amplitudes of the incoming waves are kept constant in time. As well as ABCs at the four lines in 2D and six surfaces in 3D, the ABCs at the four corners in 2D and eight corners and 12 lines in 3D are constructed. The vibration curves show that these conditions have nearly the same effect as perfectly matched layer (PML) absorbing boundary conditions, and are much better than Clayton–Enquist (CE) absorbing boundary conditions.
eigenvalue
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董良国, 王成礼, 韩文功, 王延光
油气地球物理第4卷第4期2006年10月/PETROLEUM GEOPHYSICS ,-0001,():
-1年11月30日
本文采用的VSP弹性波方程交错网格高阶差分法网格频散小,边界吸收精度高。不同井源距VSP正演结果表明"随着井源距增加,波场干涉对直达波影响加重、各类波场非线性特征趋于明显、能量分布特征变化增大,特别是上行反射P波与上行转换SV波视速度差异变小。这些结果在三维VSP处理中都要有足够的重视。
VSP, 弹性波, 模拟, 波场特征
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董良国, 黄自萍, 张铭, 吴文青
地球物理学报第47卷第6期2004年11月/月CHINESE JOURNAL OF GEOPHYSICS Vol. 47, No. 6 Nov. , 2004,-0001,():
-1年11月30日
本文针对弹性波波场传播的数学模型,提出了一种基于有限元和有限差分耦合的区域分裂方法。它有灵活的网格剖分,克服了单纯用差分方法对区域的依赖性,可以适用于曲边地表;达到同样精度所需的计算量比有限元方法小;并易于实现并行计算。数值实验表明了算法的有效性。
区域分裂方法, 有限差分方法, 有限元方法, 曲边地表, 并行计算, 弹性波
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董良国
石油地球物理勘探第34卷第1期21999年2月,-0001,():
-1年11月30日
地地震波数值模拟过程中,需要采用吸收边界条件以吸收人为边界反射。本文通过对TI介质中二维及三维一阶弹性波方程的特征分析,分别得到了与原波动方程形式相同的吸收边界条件,并在二维弹性波数值模拟中进行了应用。波场快照试算结果表明,这种吸收边界条件吸收效果很好,而且形式简单,易于实现。
吸收边界条件, 数值模拟, 弹性波方程, 网格, 波场
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董良国, 李培明
天然气工业第24卷第6期,-0001,():
-1年11月30日
数值频散程度直接决定了地震波数值模拟效果。在高频情况下,有限元法以及低阶差分法地震波数值模拟效果不好的主要原因,就是这些方法引起的数值频散比较严重。对高阶差分法声波模拟和交错网格弹性波模拟而言,影响数值频散的三个因素是地震波传播方向、差分精度和一个波长内离散点数,对交错网格弹性波模拟而言还包括介质的泊松比。Marmousi模型以及弹性波模型的模拟及成像结果表明,高阶差分方法(包括交错网格)可以显著地降低数值频散,有效提高地震波正演计算的精度,拓宽模拟波场的频带。两种方法的频散理论分析证明,和规则网格以及低阶差分方法相比,高阶差分方法(包括交错网格) 在不降低模拟精度前提下,空间网格可以增大数倍,从而大幅度提高正演效率。因此,高阶差分以及交错网格高阶差分是提高声波和弹性波传播数值模拟精度和效率的有效方法,为复杂地区地震波传播规律研究、野外地震观测系统优化设计、地震资料解释结果的验证、地震波形反演提供了有效的地震波正演工具。
差分法, 差分法, 弹性波, 地震模拟, 正演, 模型
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董良国, 周祖翼
高校地质学报第7卷第2期2001年6月/Geological Jourual of China Universities Vol. 7 No. 2 June 2001 ,-0001,():
-1年11月30日
为了检验由地震剖面解释得出的反转构造的可靠性,探讨反转构造地区在地震数据采集、处理中应采用的有效方法,设计了一个典型的反转构造模型-突起构造。以该模型为基础,针对复杂构造地震波模拟中常见的数值频散严重、人为边界反射吸收不理想两个问题,应用高阶差分法以及一种新的边界吸收条件,对反转模型进行了地震波场数值模拟和深度偏移成像处理。采用中心放炮两边接收的观测方式,共模拟了185 炮地震记录。研究表明,波动方程高阶差分法是模拟复杂构造模型中地震波传播的有效方法,除了近于直立的断层因难以接收到其反射波而较难成像外,其余的反转断层及其组合在理论上是可以通过合适方法(如Fourier有限差分深度偏移) 较好地成像的。
反转构造, 地震波场模拟, 深度偏移成像, 突起构造
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董良国, 耿建华, 钟广法
天然气工业第24卷第6期,-0001,():
-1年11月30日
石油地震勘探记录中的瑞雷面波是一种干扰波,在反褶积和叠加前必需首先将面波从炮记录中分离出来,以提高叠加剖面的信噪比。地震数据处理中压制频散瑞雷波通常是利用其低频特征采用高通滤波,或利用其低视速度传播特征采用f - K滤波的方法来实现。文章给出了一种分离瑞雷面波的新方法,在假设地表为非弹性自由边界条件的基础上,给出了从总垂直位移记录中分离纵波分量和横波分量的非线性滤波器,利用此非线性滤波器从常规地震记录中分离出的波场即为频散瑞雷面波。该算法通过Fourier 变换来实现,但是它有别于常规的f - K域视速度滤波方法。通过对数值模拟记录和野外实际观测记录的处理结果分析,这种分离瑞雷面波的非线性滤波方法可以在实际地震数据处理中应用。
地震勘探, 边界条件, 非线性, 滤波, 瑞雷面波
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董良国
勘探地球物理进展第28卷第3期2005年6月/Progress in Exploration Geophysics Vol. 28, No. 3 Jun. , 2005,-0001,():
-1年11月30日
低降速带对地震波的强烈吸收作用影响地震勘探的分辨率,地表的剧烈起伏造成了我国西部地震勘探中信噪比低的问题。针对这2个问题,提出了地质模型中地震波传播数值模拟的方法,并以模拟结果进行了分析。在考虑纵横波Q值的基础上,利用交错网格高阶差分法对粘弹性介质中地震波传播进行了数值模拟。利用纵向坐标变换将起伏地表转换为新坐标系的水平地表,进行利用交错网格高阶差分方法对起伏地表情况下的弹性波传播进行了数值模拟。这种模拟方法的主要优点是自由边界条件实现比较方便,数值频散小,模拟精度高。通过模拟实例发现,地表低降速带使地震波频带变窄,频率降低,影响了深部地层的地震勘探分辨率,模拟结果可以用来进行提高分辨率的地震处理方法研究。地表起伏使地震波在近地表的传播变得异常复杂,引起面波、体波等地震波型之间的相互转化,产生了大量的地表散射,从而引起了山地地震勘探中严重的低信噪比问题。通过弹性波模拟可以对各种地表干扰加以识别,以指导实际地震资料的去噪处理。
低降速带, 起伏地表, 数值模拟, 交错网格, 高阶差分, 分辨率, 信噪比
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董良国, 马在田, 耿建华, 宋海斌
海洋地质与第四纪地质第22卷第1期2002年2月/MARNE GEOLOGY & QUATERNARY GEOLOGY Vol. 22, No. 1 Feb. , 2002,-0001,():
-1年11月30日
天然气水合物作为21 世纪新的自然能源将为人类的生存发展服务。20 世纪60 年代证实,俄罗斯西伯利亚的麦索亚哈气田为典型的天然气水合物形成的气田,70 年代又在海底发现了固体天然气水合物岩样。1971 年,R Sto ll首先将地震剖面中的似海底反射层解释为海洋天然气水合物存在的标志,后来被深海钻探证实,从此地震方法成为大面积研究天然气水合物的重要手段。天然气水合物既是潜在能源,也是影响环境和形成灾害的因素之一,因此,研究天然气水合物是人类在21 世纪的重要课题。探讨海洋天然气水合物的地震识别方法,由于这项工作刚刚起步,还没有做出具体的成果,在此只能根据我们仅有的工作和参照国外公开的出版物,以及出国访问得到的有关资料进行分析,提出我们的一些基本设想,与各位专家探讨。
天然气水合物, 地震观测, BSR, 识别方法
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董良国, 甘文权, 马在田
同济大学学报第28卷第5期2000年10月/月JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY Vol. 28 No. 5 Oct. 2000,-0001,():
-1年11月30日
波动方程高阶差分法具有精度高、数值频散小的优点。使用这种高阶差分解法,对裂隙介质中的弹性波的传播进行了模拟,对其中的横波分裂现象进行了分析研究。结果发现,在裂隙介质中,横波分裂后快横波与慢横波的能量分布与裂隙和测线的夹角有关;慢横波的能量衰减快;快、慢横波遇到反射界面时会产生各自的反射波、透射波和转换波,使记录复杂化。模拟结果对裂隙发育地区的地震资料的采集、处理和解释具有指导意义。
裂隙, 横波分裂, 数值模拟, 高阶差分法
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