1、Tesseral2D全波场模拟用户手册2用户手册在个人计算机上的声波和地震波模拟Tesseral 2-D 全波场模拟用户手册1. 概述 41.1 模型建立器 41.2 计算引擎 42. 开始 63. 用模型建立器创建一个模型 63.1 当你首次应用Tesseral 2-D 63.2 模型建立器 框 63.3模型建立器菜单和 工具栏 73.4 Cross-section 页 73.7 “Polygon” 会话 143.8 静态物理参数 173.9 共同的菜单条目 173.10 “Options” 会话 183.14 稍后模型的修改 223.15 修改多边型Polygon 233.16 浏览模型
2、243.17图画放大 253.18 等大的和调整比例 273.19 图画拖动 273.20 保存模型资料 273.21 模型硬拷贝 293.22 彩色比例色棒 303.23 彩色选项 303.24 坐标符号 313.25 “Tune position” 会话选项 333.26 Source方式 333.27从模型建立器运行计算引擎 353.28应用主窗口的管理框 363.29 主窗口尺寸的改变 373.30 图画叠合 373.31 计划下一个版本的特征 394. 全波模拟计算 404.1 “Computation” 会话 404.2 “Report” 窗. 414.3 波场计算 424.4 方
3、程式计算方式 425. 数据管理协定 436. 用浏览器分析结果 446.1 浏览框 446.2 其他标准格式的文件 446.3 浏览窗菜单和工具栏 446.4 “File” 菜单 Popup列表 456.5 “View” 菜单 Popup 列表: 466.6 图画可示化选项. 476.7 浏览波场快照 506.8 在浏览器中有关图画的管理 506.9 硬拷贝 506.10 浏览器 “Run” 菜单项目 506.12 网格转换 517. 发现并修理故障 528. 附录 A. 转换模型到网格形式 539. 附录B. 多分割网格 5410. 附录C. 井曲线文件 ( .LAS) 输入 5411.
4、附录 D. 用网格文件计算 5612. 附录 E. 从text文件 输出和输入模型 571. 概述Tesseral 2-D 全波场模拟软件包含四个主要部分: 模型建立器, 计算引擎, 浏览器 和处理。最后一部分在单独的手册中描述，同样，一些其他的功能，如象用LAS文件工作和AVO模拟，也提供单独的手册指南。 1.1 Modelbuilder模型建立器允许用户构建一个二维的密度-速度地质剖面模型，然后运行计算引擎中的一个模型程序。1.2 Computational Engine计算引擎计算合成地震记录和拍摄系列快照，目前支持5种波动方程的计算。另外它允许模拟由介质造成的能量吸收（衰减）和所产生的
5、初至到达时间场。 垂直入射模拟提供一种相对较快的估计反射波时间和振幅的方法，该方法假设地震能量传播是严格垂直的一维传播，在该假设情况下，不考虑地震能量的耗散。. 标量波动方程模拟是非均匀介质中波场效应最简单的近似，它只考虑压缩波的传播，不理睬密度变化。这个方法对于估计波的运动是很有用的，它的计算速度能比声波方程模型快30%。 声波方程模拟使用户能估算实际地质情况中地震能量传播的二维波场效应，它忽略固体介质中的刚度，即是说，这是一种理想的流体介质，在该介质中横波的速度为零。这种近似对于固体的计算仍然有用，当大部分地震能量传播到不连续介质时，转换波的振幅是很小的，可以忽略不计。声波方程模型计算比垂
6、直入射模型慢，但比弹性波方程模型要快。声波方程模型和垂直入射模型仅考虑纵波速度和密度特性。 弹性波动方程模拟是这个软件包中最综合的工具，产生的结果最接近固体介质的实际条件，包含了转换波和横波效应。它不仅考虑密度和纵波的分布也要求知道对应横波的速度，它的计算时间是声波方程的两倍。横波速度在模型的某些区域可以为零，这样就在模型中形成固体和液体两种介质。 各向异性弹性波动方程模型是弹性波动方程的一个变异，模型在纵向和横向的物理特征的变化被考虑。这个公式允许粗略地模拟各向异性介质的响应( 3.7.3.4). 它花费的时间是弹性波动方程模型(各向同性)的三倍。 每一个计算公式可以包括附加的两种模式 1)
7、 波的能量衰减允许模拟由介质造成的地震能量衰减，2)产生的波场初次到达时 它提供了地震波场的附加信息且这是深度偏移程序所需要的。(正在开发).计算时间不仅依赖于方程的类型，同样也依赖于模型的尺寸的大小(成正比)。纵波最小速度的降低则计算时间增加（与四次方成正比），且随着最大速度的增加而增加(与一次方成正比)。震源主频率也是一个很关键的参数。 因为计算时间的增加与它的三次方成正比。 通常,对于现在用的(400MHz to 2 GHz) PC，对于小中型模型 (从 1x1 km 模型和震源主频率小于100 hz ，到10x10 km 模型，震源主频小于30 hz) 对于一炮的计算的时间 (PC 5
8、00MHz)所用的时间不同可为一分钟到几小时不等。1.3 Viewer 浏览器主要是用于观看两种计算结果： shotgathers炮记录和 snapshots 波场快照。计算的炮集是一个合成记录，类似于野外观测接收排列得到的数据集，计算结果将和实际数据进行比较。通过看和分析在介质中波传播的波场快照，将帮助用户识别地震同相轴。浏览器也能对具备网格结构的其它类型资料进行可视化，包括标准的SEGY文件。数据通常被存储在与特定剖面相对应的目录中( 5).由建模器形成的数据是模型数据，是一个带有扩展名“.tam” 的文本文件。由计算引擎产生的网格文件，扩展名是 “.tgr”，为二进制文件。1.4 数据输
9、入/输出标准格式或一些别的软件包数据格式能够输入到建模器中。同样，数据也能够从建模器或浏览器中输出(详见see 11, 12, 8 )。为在其它软件包进一步分析和处理，结果数据也能够以多种格式输出或转换为各种光栅格式。 （详见 6.4.3). 2. 启动模型源数据与建模器相对应，成果与浏览器相对应。点击这些带图标的文件将调用这些文件的Tesseral 2-D应用程序。你可以从 StartProgramsTesseral.exe 启动Tesseral 2-D程序，也可以点击快捷图标启动。用户可用拖放(“drag and drop”)数据文件来打开对应的Tesseral 2-D应用程序。3. 用建
10、模器创建模型3.1 第一次启动Tesseral 2-D应用程序，建模器面板自动地打开，对于第一次阅读和初次建模，你可以跳过软件包选项和对话框描述的细节，当你需要时再返回来阅读它。有几种办法可以重排应用程序主窗口(详见 3.28)。3.2 建模器面版允许你在屏幕上构建图形化的模型、输入速度和密度的分布、设计观测系统参数，并运行计算模块。 下图是一个简单但相当弯曲的模型剖面，它象由一组多边形叠合而成。 多边形根据用户画图的先后次序排列起来，后面画的多边形(部分或全部)覆盖在前面画之上。建立模型最常用的顺序是从模型的顶部到底部顺序画出。以后可以插入和删除多边形。多边形允许在选择的区域局部地分布物理参
11、数。通常用户看到的是没有被覆盖的多边形部分。这些可见部分是有效面积，即要被计算的部分，连同其他可见部分，构成实际要表述的模型。3.3 建模器菜单和工具条首先让我们看看菜单(上行文字)和工具条(下行图标)为了建立新的模型，你应该执行“File”New菜单顺序，或按下工具条上按钮。当建立新模型时， Framework 对话框出现，该对话框包含四页 ：a ) Cross-section, b ) Source, c ) Observation d ) “Horizons”。这个对话框可以在任何时候由按下按钮或者在 “Edit” 下拉菜单中选中对应条目调用。3.4 剖面页允许定义模型的方框、名字和设置
12、计算方法。 模型名：如果有必要的话，模型剖面除了有一一对应的模型文件外，可以额外添加一个名字。模型方框：规定了模型的面积，修改Left, Top, Right, 和 Bottom的值，就改变了模型面积。 “Computation” 组包含一些设置计算引擎的参数。 Surface地表 组按钮： 不可见 (“Invisible” 选中) 地表 ，如果是地震(声波)波场模型，地表一定不能出现。 “Free” 产生一个“真正”的自由界面，在自由界面上波根据界面条件被反射，反射波相位与入射波相位相反。 对于“Static” 选项，来自界面的反射波将和入射波有同样的相位(速度/密度由低到高)，如果震源被放
13、在靠近界面的地方，震源的最初脉冲将被来自模型界面的正反射系数修改。“Static” 选项在标量方程中不起作用( 1.2.2)。确定网格单元的最小参数值：最小纵波速度( “Velocity”) 最小速度越高，网格单元尺寸越大，缺省值(选中对应框)为模型输入的实际最小值。输入更高的值(可到实际值的200%)，用户可以控制计算的速度和质量。 最小波长( “Wavelength”)，最小波长越小，网格尺寸越小，缺省值(选中对应的框)为模型输入的实际最小波长值。输入一个更小的值(可小于实际值的25%)，能增加网格的精度(波场模型)，在小不均质(但规则)模型或者为了避免横波耗散，常常使用更小的波长。时间采
14、样 ( ”Sample”) 总是使用缺省值，为了充分收集信息该值由程序设定，它是程序计算一步所需时间。模型网眼尺寸(“Mesh”) ：给出实际计算网格尺寸(“X”, “Z”)的信息 ，和计算的步数(“T”) ，网眼尺寸由程序根据观测参数和模型参数(模型面积，最大、最小速度(波长)和震源的主频)确定。计算时间的估算，以一个与模型相关的单位给出，一个正常时间( NT )等于1000000个面元 计算1000步所花费的时间：小模型（小于1NT）：在PC 500MHZ上花几分钟。中模型（ 约10NT） ：花费约1小时计算时间。大模型（约100 NT）：能用几小时的计算时间。3.5 Source 炮点页
15、允许用户输入数据去定义地震波场产生的条件：该页包含三个控件组：1 )“Point ”；2）“Surface ”；3）“Horizon”；它们对应于三种不同的震源激发类型，选中不同的组名就选择了不同的震源类型。 “Point” 是正常的局部震源。 “Free” 选中框 允许用户随意设置震源位置，并有随“对象移动”的能力(看 3.11)。当震源被设计 (看 3.11.3) 在一条预定的测线上时，这个选项被选中，且标题为 “projected” 的选项被激活。 “Cable Interval” 复选框 允许用户在地面或井中设计等炮点距的炮线。 “Number” 控件 允许用户定义炮数，也就是计算合成
16、记录（炮集）的数目。“Interval” 控件 允许用户输入相邻炮点的距离( “Free” 没有被选中)。如果距离值是负数，那么炮点将反序放置。即从大坐标到小坐标值。 “Computation” 组的 “First” 控件 设置当前计算的最小炮号。 “Computation” 组的 “Last” 控件设置当前计算的最大炮号。 “Default” 复选框允许用户设置自动值，该值根据对话框的前后关系确定，它和别的对话框原理是一致的。 “Surface” 选项被选中时，震源是线性并且和模型界面（地面震源）是一致的，它允许用户模拟平面波的传播（零偏移距方式）。这种模拟是一种快速方法，这种方法得到的结果
17、可用于比较地震勘探常用到的CDP 时间剖面。 在将来的版本中，可允许模拟不垂直平面的波， Wave angle 控件 就是为了这个目标预制的。 “Horizon” 选项允许用户较快地模拟CDP时间剖面，包含在一个组里的所有界面(模型多边形的可见边界)同时产生向上的波(爆炸面)。这是另一种(在很多情况下是最好)近似CDP时间剖面方法，另外它允许用户从不同的界面组分别产生反射波并分析它( 3.26.3)。 为了消除模型中陡界面产生的波，必须设置“Max Angle” 控件中的值.这个值对模型所有界面都起作用，多边形边界产生波场的部分用粗线表示(3.26.3.3)。 “Parameters” 组框允
18、许用户输入通用的数据： “Frequency” 控件定义震源主频，它表示在该频率上产生的子波振幅更强。 Mode 框包含 1)“Compressional” (压缩)和 2)“Rotational” (旋转)选项，它定义震源的方式。第一种方式是一种常用的震源模型，它产生纯粹的压缩波，第二种可用于一些弹性波动方程模型中，在这些模型中主要用于评价地震能量的旋转部分(剪切波)。 The “Wavelet” 控件允许用户选择一种震源子波类型，有三种类型可供选择： “Single” （单一）是最简单的形状。 “Symmetric” （对称）波形对称于中间的波峰。 “Double” （双倍）有两个波峰和三
19、个波谷。(+) 下一版本预计能输入用户自定义的震源子波3.6 Observation 观测系统页允许用户输入观测系统参数：“Receivers旁边的 Position” 组该框 包含两种类型的接收线方位“Horizontal Line” (水平线) 和 “Vertical Line” (垂直线)，在第一种情况下检波器沿水平方向排列，在第二种情况下检波器将垂直地布设，在缺省情况下假定接收线从模型的一边延伸到另一边。 “Free” 复选框允许用户利用 “object move”的能力在任意位置上布设检波器当检波器被设计在一条预定的曲线时，则选中这个框。 “Cable Interval” 复选框 允
20、许用户在地表或斜井设计接收线时等间距地设置检波器，当这个复选框被选中后，标题为 “projected” 的选择项被激活 ( 3.11.3)。 “Move with source” 复选框 允许用户在多炮点时设置接收线随炮点移动，在下一个震源激发前，接收线移动一个等于当前炮点到下一炮点位置的距离。这个选项只有在炮线和接收线在同一方向(水平或垂直)时起作用。 “From” 和“To” 控件 允许用户在不使用缺省位置时定义接收线的空间间隔，使用缺省值时， “From” 被设置为最小(水平时为左边，垂直时在顶部)模型边， “To” 被设置为最大值。 “Interval” 控件 定义检波器之间的距离，缺
21、省时它被设置为一个与检波器数相适应的值，如果设为负值，检波器将反序放置，即从大坐标值到小坐标值。 “Margin” 控件允许用户设置环绕观测框架(炮点和接收线)的边界，并定义计算网格的实际大小，建议使用缺省值。 “Receivers 旁边的 Time” 组： “Start” 控件 定义数据记录的开始时间，缺省时被设置为最小延迟时间，这个时间取决于震源的主频，它允许用户用来切除近道的大振幅值。 “Stop” 控件 定义用户想要计算的最大波场传播时间，缺省时被置为：波从模型底返回到地面的估计时间的1.5倍（取决于模型中最小和最大纵波速度）。“ Sample” 控件 定义数据的采样率，缺省时设置为一
22、个与样点数相适应的值 。Position 旁边的 “Snapshots” 组包含两个控件 “Every” 控件 允许用户定义在什么炮点位置上拍摄快照，如果等于零，那么不拍快照。否则将在每第 m个炮点位置上拍摄快照。拍摄位置的个数 n取决于震源方式和相应的参数：1) 炮点位置的个数(Point 方式)，2) 实际界面组个数(Horizon 方式)。 “End truncation” 复选框 .如果它被选中，那么在计算的结尾，程序将截断计算区域以适应接收位置和截止时间。 “Snapshots” 旁边的 Time 组 ： “ Start” 控件 定义拍摄快照的开始时间，缺省时被设置为依赖于震源主频的
23、最小延迟时间。 “Sample” 控件 允许用户输入拍摄快照的时间间隔（在剖面中波传播的图片顺序）。用户能看见一个数字 它代表程序计算得出的数据项的个数。在完成编辑和选择之后，点击 按钮，关闭对话窗口。如果你想放弃最近的设置，那么点击 按钮或者点击窗口右上角的关闭框 ，在这个软件包中可用同样的方法关闭其它对话框。3.7 “Polygon” 多边形对话框在新模型初始化( 3.1)， Framework 对话框第一次关闭时，第一个多边形被自动地画出。缺省时第一个多边形覆盖整个模型方框，在模型建立过程中它将被其他多边形覆盖，用户也可以在后来改变它的形状，通常第一个多边形使用模型的上方，然后 Poly
24、gon 对话框出现以便用户定义该多边形区域的特性： （可选）用户可在“Name” 窗中为该区域分配一个名字，用户必须输入纵波速度和密度值。Velocity （速度）组用户必须输入一个值到 “Compressional” (纵波速度 3.8.1) 控件 中。 Default 组复选框表明是否对应的数据已经由用户输入或者由预定义的标准响应所设置，当你分配别的参数时（非缺省），预定义的标准响应自动修改参数的缺省值。 “Default” 组的组合框 允许用户选择一个特殊的关系表。另外两个窗口 “Shear” (剪切波速度 3.8.2) 和“Density” (密度 3.8.3) 定义另外的物理特性，剪
25、切波速度值仅在弹性模型公式中使用，在别的计算中不被理睬。 “Base point” 组合框 允许用户选择一组参数，该组参数对应于一个已分配的“基本点” ( 3.13.2)。 “Anisotropy Thomsens coefficients”控件允许用户输入Thompsens 系数 (Epsilon), (Delta), (Gamma)和包含在多边形中的相对于垂直于各向同性(TI)介质对称轴的倾角 (Psi) 。 和 系数值确定速度qP 和 qSV 的差别 既 波沿着包含TI介质对称轴的方向的速度之间的差异 并且仅用于 “Elastic Anisotropy”波动方程计算。 参数 决定qSH波
26、沿着不同方向传播的速度且不影响2-D 情况的计算值 (它包含了为了完成和将来进一步扩展到3D的参数组)。用缺省值表明多边形是各向同性。激活各向异性通过检查对应的 “default” 框 并且输入非零的 Thompsens 参数值 , , (通常在 -0.2,0.2)之间取值。 角度 取值围在 -900,900你可以填入任何你所选择的多边形(不需要对所有的多边形都填此参数)。 按钮 “Fracture”打开编辑控制组“Set Fracture”在其中输入在所包含介质中的裂缝强度值。它们通过这些参数定义， n (Dn) , t (Dt) 和相对于垂直方向的破裂倾角 (Psi) 。 每一个多边形可没
27、有或最多具有三种不同的裂缝。用缺省值表明介质没有裂缝。 不检查对应的框则定义裂缝并允许输入相应的参数。 参数 n 和 t 在 0,1之间的围取值。 倾角定义的界限从-900 to 900 。参数值 n 和 t 取决于所包含介质的裂缝密度，泊松比和裂缝充填物：固体岩石， 流体或气体。它们影响所有波沿着不同方向的传播速度 ， 同样,也影响它们的 动力学特性。 在一般情况下多边形带有裂缝具有单斜类型的各向异性，且对程轴与2-D 计算平面相一致。 “Quality” 编辑控制组 允许设置由介质造成的地震波波的吸收该参数以quality 单位来度量：值反转为吸收衰减 。吸收衰减是一种波在等于一个波长的距
28、离上的衰减。 Quality 可以对于纵波(“Compressional”)和横波(“Shear”)分别定义。用确省值表示多边形没有吸收。 如果对应缺省检查框 没有被检查且quality 值大于 1 该多边形 被认为是有吸收的。对于横波的吸收仅在这种情况下工作，即如果 quality 纵波被定义(大于1)。如果横波 quality 值未被定义 (不大于 1) 则它被假设与纵波的情况相等。为得到较好的结果 纵波和横波的quality 值相差不得大于五倍。+下一个版本 如果 “Transparent” 检查框 被检查该多边形的特征将被加到下面的一些多边形。 “Polygon” 对话框有两个列表：选
29、择列表中的条目，该条目的物理参数值就传给当前多边形。 Model list （模型列表）包含了这个模型已经定义了的多边形，通过从列表中选择多边形并按下 Apply parameters 按钮，用户能够输入对应的物理参数到当前多边形编辑控件中。 Sample list（例列表）包含了预定义的岩石样品物理特性，选择列表中的条目并按下 Apply parameters 按钮按钮，用户可输入对应的物理特性到当前多边形编辑控件中，用户能从列表组合框 中选择一个特殊样品组。当用户从列表中选择了任意一个条目后， Average 按钮被激活，按下该按钮，选定条目的平均值输入到编辑控件中。 Horizon 组可
30、用于exploding horizon震源激发方式的情况中 ( 3.5.4). 它允许用户置哑层 (不产生上行波) 该层与多边形相连并且把它分配到一个层组 (也看 3.26.1)。在其它震源方式，该参数组不起作用。当用户选定 “Sample” 列表中的一个条目时，该条目对应的岩石图形被显示在“Sample pattern” 位图控件中，你能分配这个图形到当前多边形中。你也可以通过按“Load”按钮从外部文件调用图形至该多边型，或通过按“Clear” 按键清除现行的图形。指定的岩性符号将填满该多边形区域。3.8 静态物理参数建模器允许用户定义下列静态（不随时间改变）参数：纵波速度：地震波/声波能
31、量传播的速率，对应于介质中质点在波前面法线方向运动。横波速度：与横波对应的地震波能量的传播速率。密度：物质在空间中的分布（体积中的物质）。3.9 通用菜单条目允许用户编辑模型对象 (“Edit”)、显示图形(“View”)、定义模型比例(“Scale”)、图形特定物理参数的定义(“Component”)、为选定的区域设置一个量值(“Magnitude”)、运行别的程序(“Run”)、寻找或打开别的窗口(Window)、获得帮助(Help)等，详细描述如下： File 下拉菜单列表允许用户选择标准的文件操作。 部分功能可双击工具条上的按钮 实现。 Edit 下拉菜单列表的大部分功能可通过点击工具条: 按钮执行。3.10 选项对话框：在画模型之前，选择 op
