基于约束条件横波速度反演和流体替代

依据辽东湾地区一组在地层条件和不同流体相态下（气饱和与水饱和）实验室测定的岩石纵波速度、横波速度及密度等数据,讨论Gassmann方程在横波速度反演和流体替代方面的应用效果,指出岩石骨架剪切模量和体积模量估算精度是影响纵波、横波速度预测精度的关键因素之一,提出基于约束条件横波速度反演和流体替代方法,速度预测精度的改善十分明显.     

岩石的波速比与静水压的关系

应用高压容器以油为传压介质对岩石样品施加静水压.在加压过程中应用超声脉冲法测量岩石的纵波速度 Vp 和横波速度 Vs 随压力的变化,从而得到岩石的波速度比 Vp/Vs 与静水压的关系.对15种地壳典型岩石的研究表明,当压力超过200MPa 后,由于 vp 和 Vs 随压力变化都很小,Vp/Vs 趋于稳定.当压力在200MPa 以下,虽然 vp 和 Vs 均随压力增加而单调地增加,VP/Vs与压力的关系分为四种类型:(1)Vp/Vs,随压力增加明显地下降;(2)Vp/Vs 随压力增加缓慢地上升:(3)Vp/Vs 随压力增加缓慢地下降;(4)Vp/Vs 随压力增加缓慢地波动.得到的几种岩石在常压下和围压下的波速比的数据,在地壳介质物性参数的研究中具有参考价值.      

不同尺度裂缝对弹性波速度和各向异性影响的实验研究

裂缝广泛分布于地球介质中并且具有多尺度的特点,裂缝尺度对于油气勘探和开发有着重要的意义.本文制作了一组含不同长度裂缝的人工岩样,其中三块含裂缝岩样中的裂缝直径分别为2 mm、3 mm和4 mm,裂缝的厚度都约为0.06 mm,裂缝密度大致相同(分别为4.8%、4.86%和4.86%).在岩样含水的条件下测试不同方向上的纵横波速度,实验结果表明,虽然三块裂缝岩样中的裂缝密度大致相同,但是含不同直径裂缝岩样的纵横波速度存在差异.在各个方向上,含数量众多的小尺度裂缝的岩样中纵横波速度都明显低于含少量的大尺度裂缝的岩样中纵横波速度.尤其是对纵波速度和SV波速度,在不同尺度裂缝岩样中的差异更明显.在含数量多的小尺度裂缝的岩样中纵波各向异性和横波各向异性最高,而含少量的大尺度的裂缝的岩样中的纵波各向异性和横波各向异性较低.实验测量结果与Hudson理论模型预测结果进行了对比分析,结果发现Hudson理论考虑到了裂缝尺度对纵波速度和纵波各向异性的影响,但是忽略了其对横波速度和横波各向异性的影响.     

基于改进反射系数近似方程的纵横波阻抗同步反演

基于地震波反射系数近似公式的叠前反演是油气勘探的重要工具.本文在已有研究的基础上,推导了一个改进的射线参数域地震纵波反射系数近似方程.该方程建立了地震纵波反射系数与纵波阻抗和横波阻抗的非线性关系,在中、小角度的范围内较现有的反射系数线性近似公式精度更高.另外,由于该方程仅包含纵波和横波阻抗反射系数项,因此基于新方程的反演能够有效地降低同步反演纵波速度、横波速度、密度三个参数的不适定性.在此基础上,结合广义线性反演法(GLI)理论和贝叶斯理论,相应地发展了一种叠前地震同步反演方法.模型测试和实际资料的应用表明,基于新方程的反演方法能够利用有限角度(偏移距)的数据稳定地反演纵波和横波阻抗,由于在反演过程中,不需要假设纵横波速度为常数,因此该方法还能有效地提高反演结果的精度.     

基于非饱和Biot-Stoll模型的海底沉积物介质声频散特性研究

利用含气非饱和Biot-Stoll模型研究了声波在海底表层沉积物介质中的传播,讨论了骨架耗散、含气饱和度对快纵波、慢纵波和横波速度和衰减的影响,并与Biot模型的结果进行了对比.研究结果表明:孔隙流体黏滞耗散与骨架耗散共同影响声波传播速度和衰减,低频情况下骨架耗散引起的衰减占主要地位,高频情况下骨架耗散引起的衰减较小;少量气体(<1%)的引入显著改变了快纵波速度,气体含量的变化对快纵波衰减影响很大,低频情况下气体对慢纵波速度的影响不大,而对横波速度的影响较大,气体含量的变化对慢纵波和横波衰减影响较小.利用超声波测量系统测量了一例杭州湾海底沉积物样品的纵波速度和衰减,当含气量趋近0%时,Biot-Stoll模型预测的纵波速度和实验测量结果较为一致.     

Acoustic wave dispersion and attenuation in marine sediment based on partially gas-saturated Biot-Stoil model

利用含气非饱和Biot-Stoll模型研究了声波在海底表层沉积物介质中的传播,讨论了骨架耗散、含气饱和度对快纵波、慢纵波和横波速度和衰减的影响,并与Biot模型的结果进行了对比.研究结果表明:孔隙流体黏滞耗散与骨架耗散共同影响声波传播速度和衰减,低频情况下骨架耗散引起的衰减占主要地位,高频情况下骨架耗散引起的衰减较小;少量气体(＜1％)的引入显著改变了快纵波速度,气体含量的变化对快纵波衰减影响很大,低频情况下气体对慢纵波速度的影响不大,而对横波速度的影响较大,气体含量的变化对慢纵波和横波衰减影响较小.利用超声波测量系统测量了一例杭州湾海底沉积物样品的纵波速度和衰减,当含气量趋近0％时,Biot-Stoll模型预测的纵波速度和实验测量结果较为一致.     

红河断裂带断层泥高压状态参数和动态弹性参数的实验研究(英文)

在500MPa的压力范围内测定了红河断裂带断层泥的密度、纵波速度和横波速度随压力的变化。实验表明:在100MPa以上,上述力学量随压力增长很快,在100MPa以上,上述力学量随压力稳定增长,其增长率比岩石相应的值高一个数量级。断层泥密度与纵波和横波速度的关系均满足Birch定律,并由此得到了红河断裂带断层泥的Birch系数。由波速资料得出了断层泥的动态杨氏模量与动态剪切模量,表明动态杨氏模量比过去得到的静态杨氏模量高一个数量级以上。     

基于保幅波场分离的弹性波逆时偏移方法研究（英文）

欲实现基于弹性波方程的矢量波场逆时偏移纵、横波独立成像,必须在波场延拓过程中实现纵、横波场的分离,散度和旋度算子分离的纵、横波出现振幅与相位的畸变,导致输出成像结果的振幅失真。本文提出一种在弹性波场延拓过程中实现纵、横波保幅分离的方法,在传统的弹性波方程中加入纵波压力、纵波振动速度和横波振动速度方程,实现纵横波的矢量分解,再对分解后的矢量纵波和矢量横波做标量化合成得到保幅分离的纵、横波场,对保幅分离的纵、横波场应用成像条件,然后实现矢量波场逆时偏移的保幅纵横波成像。该方法可以保证分离后纵、横波的振幅与相位不变;同时,分解后的纵波压力和纵波振动速度可用于层间反射噪音压制和横波极性校正,提高多分量地震资料联合逆时偏移的纵、横波成像质量,从而实现保幅弹性波逆时偏移的目的,为叠前深度剖面应用于叠前反演工作奠定基础。     

密度与纵横波速度关系

用大庆地区４８口井的全波声波测井和密度测井资料进行了大庆地区密度与纵波速度、密度与横波速度经验公式，经５套文献数据和大庆，南阳，江陵等地实际测井资料检验证明，密度与纵波速度经验公式精度高于Ｇａｒｄｎｅｒ公式，并可看出误差的地区性差异；密度与横波速度经验公式无前人公式比较，但可看出其精度低于密度与纵波速度经验公式，建议在建立上述经验公式时，各地区最好根据本区资料确定经验公式中参数。如无本区公式可使用     

岩石的等效孔隙纵横比反演及其应用

通过融合Gassmann方程和由微分等效介质理论建立的干岩石骨架模型--DEM解析模型,本文提出根据纵波(和横波)速度反演岩石等效孔隙纵横比进行储层孔隙结构评价和横波速度预测的方法.首先,利用Gassmann方程和DEM解析模型建立岩石的纵、横波速度与密度、孔隙度、饱和度和矿物组分等各参数之间的关系;其次,将岩石孔隙等效为具有单一纵横比的理想椭球孔,应用非线性全局寻优算法来寻找最佳的等效孔隙纵横比使得理论预测与实际测量的弹性模量之间的误差最小;最后,将反演得到的等效孔隙纵横比代入到Gassmann方程和DEM解析模型中构建横波速度.实验室和井孔测量数据应用表明,反演得到的等效孔隙纵横比可准确反映储层的孔隙结构,对于裂缝型储层如花岗岩,其孔隙纵横比通常小于0.025,而对于孔隙型储层如砂岩,其孔隙纵横比通常大于0.08.只利用纵波与同时利用纵、横波反演得到的孔隙纵横比结果几乎完全一致,而且由纵波构建的横波与实测横波吻合良好,说明本文提出的等效孔隙纵横比反演及其横波速度预测方法是有效的.     

玛沁-靖边剖面S波资料研究与探讨

对玛沁——靖边剖面深地震测深S波资料处理解释，获得本区S波二维地壳速度结构和波速比结构．结果表明，该区S波二维速度结构和波速比结构，沿剖面存在着明显的差异．剖面西段和海原地区下方呈现S波速度偏低，而波速比偏高的结构特征；剖面中段和东段的S波速度和波速比正常．根据S波速度结构和波速比结构的横向变化特征，讨论了两大异常区岩性的变化．推测海原大地震孕育发生不仅与构造活动有关，而且与该区的岩石性质有关．      

莒县—郯城地区地壳厚度的测定

选用经多次筛选的23次定位地震及130组高精度地震参数进行研究计算,用直达波时距方程计算了研究区直达纵、横波的平均传播速度(-pν-=6.13 km/s-、ν-s=3.52 km/s)。利用反射纵横波得出地壳厚度HP11、HS11,莒县—郯城地区平均地壳厚度为34.8 km。     

含油岩石弹性特征及其与油气的关系

本文用准噶尔盆地东部油区58口井共2257块油气储层岩芯标本,在常温常压和模拟地下温度压力下对V_P/V_S及衰减系数进行了精确测量,结合密度、孔隙度及岩石学研究获得个同岩性地层含油、水、气不同流体的V_P/V_S比、泊松比及不同深度的速度校正曲线;用回归分析获得V_P-V_S,密度-速度,密度-孔隙度的相关关系式;用数学统计获得稠油地区岩芯砂岩的速度特征值;用AVO技术进行模型计算和实例验证.为油气碳氢检测,测井速度标定,声阻抗及演,模型正演等提供了有价值的数据.     

哀牢山变质带元江──墨江剖面岩石的纵波波速特征及其地质意义

依据研究区的地热梯度（25℃／km）,在高温高压（最高温度为1050℃,最高压力为1.2GPa）条件下系统测量了横穿红河-哀牢山断裂带的元江-墨江地质剖面上的哀牢山岩群各类变质岩（千枚岩、片岩、浅粒岩、变粒岩、大理岩和片麻岩）的纵波速度．实验结果表明,不同岩类的纵波速度随温度压力变化的趋势不同．在相当于衷牢山岩群变质岩峰期变质温度和压力条件下（P=0．4-0.8GPa,T=35-700℃）,测得大部分岩石的纵波速度为5．50－5．80km／s,这一纵波速度值与区域地球物理测深揭示的中地壳低速层的纵波速度相当因此,结合该区变质岩、地壳内热状态及地球物理测深研究成果可初步认为：组成哀牢山岩群的浅粒岩、变粒岩、酸性片麻岩以及部分千枚岩、片岩为该地区中地壳低速层的主要岩石类型．     

The Effect of Varying Damage History in Crystalline Rocks on the P- and S-Wave Velocity under Hydrostatic Confining Pressure

Cracks play a very important role in many geotechnical issues and in a number of processes in the Earth’s crust. Elastic waves can be used as a remote sensing tool for determining crack density. The effect of varying crack density in crystalline rock on the P- and S-wave velocity and dynamic elastic properties under confining pressure has been quantified. The evolution of P- and S-wave velocity were monitored as a suite of dry Westerly granite samples were taken to 60, 70, 80 and 90 % of the unconfined uniaxial strength of the sample. The damaged samples were then subjected to hydrostatic confining pressure from 2 MPa to 200 MPa to quantify the effect of varying crack density on the P- and S-wave velocity and elastic properties under confining pressure. The opening and propagation of microcracks predominantly parallel to the loading direction during uniaxial loading caused a 0.5 and 6.3 % decrease in the P- and S-wave velocity, respectively. During hydrostatic loading, microcracks are closed at 130 MPa confining pressure. At lower pressures the amount of crack damage in the samples has a small but measureable effect. We observed a systematic 6 and 4 % reduction in P- and S-wave velocity, respectively, due to an increase in the fracture density at 2 MPa confining pressure. The overall reduction in the P- and S-wave velocity decreased to 2 and 1 %, respectively, at 50 MPa. The elastic wave velocities of samples that have a greater amount of microcrack damage are more sensitive to pressure. Effective medium modelling was used to invert elastic wave velocities and infer crack density evolution. Comparing the crack density results with experimental data on Westerly granite samples shows that the effective medium modelling used gave interpretable and reasonable results. Changes in crack density can be interpreted as closure or opening of cracks and crack growth.     

莫霍界面的性质

本文綜述了当前对莫霍界面性貭的学說,列举了相变学說所遇到的困难。根据新近地震面波和体波所获得有关地幔頂部速度分布的资料,进一步探討了莫霍界面的性貭,所得的結論为: （1）大陆和海洋的莫霍界面都不是相变面; （2）地幔頂部沿深度方向不可能由均勻物貭所組成,低速带的形成与物貭的組成有关; （3）大陆和海洋的地幔頂部,其差异主要在于低速带頂面位置的不同,大陆的較深,海洋的較浅; （4）根据放射性含量的測定,組成地幔頂部的物貭可能是榴輝岩与其他超基性岩石的混合物,其速度受溫度的影响不大。     

基于移动窗解卷积法的2011年日本东北 MW9.0大地震场地非线性时变识别

利用模拟记录和2011年日本东北M_W9.0大地震观测记录分析了基于移动窗解卷积法识别场地非线性时变特征的可行性,并与移动窗谱比法的结果进行了对比分析。研究表明:基于移动窗解卷积法可以较好地揭示场地非线性随地震动水平的变化过程,识别非线性发生的阈值、非线性变化程度及强震动后的恢复程度;与移动窗谱比法相比,移动窗解卷积法更容易获得较为稳定的土体非线性时变过程,但对于存在强阻抗比的浅表层土体,移动窗谱比法可以获得更准确的非线性程度。对2011年日本东北M_W9.0大地震中8个KiK-net台站进行了非线性时变分析,结果表明;两种方法识别的非线性阈值较接近,约在40—100 cm/s2之间,且与场地v_S30没有明显的相关性;在峰值加速度PGA较低的IBRH20台站,非线性引起的波速下降较小（3%）且震后几乎完全恢复;PGA 处于386—822 cm/s2之间的其余7个台站,场地等效剪切波速下降13%—37%,产生了显著的场地非线性,且震后未完全恢复;PGA大于380 cm/s2时,非线性所导致的场地波速下降、恢复与PGA无明显相关性。      

三维地震与OBS联合勘探揭示的神狐海域含水合物地层声波速度特征

以三维高分辨地震与海底高频地震仪（OBS）联合勘探数据为基础,获得海底之下沉积层的地震反射成像剖面及多波信息,并以此确定研究区含天然气水合物沉积层的纵、横波速度的变化特征.根据走时反演获得的横波速度与纵波速度对比分析发现,研究区海底之下500 m深度范围内的某些沉积层具有较高的纵横波速度,这一纵波速度升高区域与水合物稳定带对应,而纵波速度下降并且横波速度变化较小的区域,可能与游离气的存在相关.游离气的可能存在与基于这一区域2007年钻探测井结果的普遍认识不完全相符.     

声波测井时裸眼井中弹性波的传播

本文分析了简化模型下声波测井时裸眼井（内充流体一般是泥浆）中弹性波的传播,此波场可看成是轴向传播有不同波矢的分波的叠加。分析表明,对于井外只有单一均匀岩层且无限深的井,仅对如（18）式所示的特征频率成分才存在具有轴向传播最大相速度v_zm=c₂的所谓“首波”;而v_x > c₂及c₂ > v_z>b₂的分波却不存在,此处c₂和b₂分别是井外岩层的纵波和横波速度。这正解释了文献[3]中所报道的裸眼井的“过滤效应”。分析还表明,对于井外具有多层岩层的井,只在一定条件下才存在与上述特性相近的“首波”。本文结果对声速测井显然是重要的。     

地球膨胀构造动力物理模拟的相似性研究

按照地球膨胀学说进行全球构造动力物理模拟的相似性研究，得到了膨胀地球岩石层弹性球壳力学模型的方程分析相似准则和地幔物质沿膨胀裂谷通道上涌流动的方程分析相似准则．按照各相似准则的约束，计算得到了满足与膨胀地球原型相似的模型参数：膨胀初始半径为０．４６ｍ；原始岩石层的厚度、密度分别为３×１０^－３ｍ和（１．２－１．８）×１０ｋｇ／ｍ^３，其强度为１０^４Ｐａ；原始地球膨胀内压为４．２５×１０^４Ｐａ；原始地表重力为－１．２５×１０^－２Ｎ／ｋｇ；上涌物质密度、粘度分别为１．２×１０^２ｋｇ／ｍ^３和２×１０^２Ｐａ·ｓ；原始地幔物质上涌厚度、速度和加速度分别为２．５×１０^－２ｍ，２．０×１０^－３ｍ／ｓ和３×１０^２ｍ／s²．由此表明材料物性等条件能够较好地满足原型要求的模型条件．