各向异性介质多波速度分析方法及软件实现

速度分析是多波资料处理的核心问题之一,在高精度地震勘探的今天,建立在各向同性假设条件下的速度分析已经不能满足高精度勘探要求。这里以自然界广泛存在的具有垂直对称轴的横向各向同性（VTI）介质为基础,研究各向异性条件下P波和P～SV转换波旅行时公式,并进一步研究了P波和P～SV转换波速度分析的方法步骤,在此基础上用QT开发出一套各向异性介质多波速度分析的交互处理软件。用该方法及软件对理论资料和实际资料进行处理,取得了较好的处理效果,验证了该方法及软件的正确性。     

济阳坳陷罗家地区各向异性页岩储层全波场地震响应模拟及分析

济阳坳陷罗家地区页岩储层的固有各向异性及水平层理发育使得储层呈现VTI（vertical transversely isotropy）各向异性,而VTI各向异性背景下垂直裂缝的发育使得储层进一步呈现等效正交各向异性特征。本文以正交各向异性介质作为罗家页岩油储层模型,在岩石物理建模中应用Backus平均理论将测井尺度的VTI各向异性粗化至地震尺度,并利用Schoenberg理论在VTI各向异性背景中引入垂直裂缝,进而得到正交各向异性等效介质模型,同时考虑裂缝尺度和流体填充等因素。之后,应用各向异性反射率法进行全波场地震正演模拟,计算正交各向异性页岩油储层AVAZ（amplitude versus azimuth）响应,通过振幅的方位特征进行储层裂缝识别。计算结果表明,PP波、PSV波和PSH波方位振幅响应各不相同,且方位振幅分布图的拟合形状可反映裂缝的发育方向,为页岩油储层中裂缝的地震识别提供依据。     

基于横波分裂的转换波各向异性分析技术及应用

当横波不平行也不垂直穿过裂缝时,会发生横波分裂现象。这里基于横波分裂理论,采用二维分量旋转方法进行转换波分裂分析。为了得到地层裂缝信息,提高宽方位转换波径向分量成像质量,利用宽方位转换波的径向和横向分量资料,完成了多层裂缝介质的各向异性分析。在此基础上,还完成了转换波方位各向异性校正研究。首先,利用分量旋转方法求出第一裂缝介质层的各向异性方向、快慢横波时延等参数;然后,将快、慢横波时延应用于慢波数据进行慢波时延补偿;最后,根据第一层的方位角将快波和补偿后的慢波旋转回原来的径向和横向分量方向。这样,就完成了第一裂缝层的各向异性分析,同时还得到第一层的裂缝方向、裂缝密度、补偿后的径向分量等数据。依此类推,进行以下裂缝层的各向异性分析。该转换波各向异性分析技术已应用于川西XC气田的宽方位三维三分量地震数据处理,不但得到了裂缝参数,而且还消除了宽方位转换波的方位各向异性影响,提高了转换波径向分量的成像质量。     

含AVO 效应的转换波速度分析方法

当转换波地震记录存在振幅值随炮检距变化,尤其是极性发生反转时,传统转换波速度分析计算结果不准确。为此,按照PP 波AB 相似系数速度分析方法,解决PP 波AVO 效应的思路,对存在 AVO 现象的转换波资料进行AB 相似系数方法的拓展,推导出用于解决转换波含有AVO 现象的AB 相似系数方法,为提高转换波速度分析精度提供了理论支撑。     

VTI介质多波速度与各向异性系数求取及应用

针对具有垂直对称轴的横向各向同性(VTI)介质,研究了多波速度与地层各向异性系数之间的关系。采用适应大偏移距以及强各向异性介质的双平方根方程,进行速度和各向异性系数分析,并将批量计算与交互解释相结合,实现了高精度各向异性介质多波速度与各向异性系数提取,并形成了一套利用多波地震资料求取地震波纵、横波速度及各向异性系数的方法和软件。所求取的参数可用于多波地震资料处理,提高多波资料的成像质量,也可为地层地质解释提供参考。实际资料的应用效果证明了该方法和软件的正确性及有效性。     

2.5维各向异性介质中地震波场数值模拟

这里实现了在2.5维各向异性介质中地震波传播的数值模拟。首先从2.5维一阶速度-应力弹性各向异性波动方程出发,得出了该方程的拟谱法数值解法;然后通过对Marmousi速度模型进行数值模拟,表明了拟谱法的有效性;最后计算并分析了均匀和混合各向异性介质中波的传播快照和理论模拟的地震记录,进一步认识了波在各向异性介质中的传播规律。     

弱各向异性介质地震波传播特征分析

随着油气田勘探精度要求越来越高,各向异性已成为不得不考虑的重要因素,因此对地震波在各向异性介质中传播特征的研究具有一定的价值。利用Thomsen提出的弱各向异性理论,通过理论模型数值计算,分析了Thomsen各向异性参数对弱各向异性VTI介质中三种体波的影响。分析结果表明:①参数ε、δ分别影响qP波大角度、中小角度传播的各向异性;②参数(ε-δ)影响qSV波中等角度传播时的各向异性;③参数γ影响qSH波大角度传播的各向异性,且群速度的各向异性要比相速度的各向异性更明显,并会出现复杂的交会区。通过这些研究分析,进一步认识了弱各向异性介质相速度及群速度随各向异性参数变化的规律。     

各向异性衰减与AVO分析

目前,对介质衰减各向异性性质的研究主要集中在均匀介质中,而衰减各向异性对反射地震数据的影响则较少考虑。针对粘弹各向异性盖层/储层反射模型,应用粘弹各向异性分界面反射、透射理论,研究了盖层Thomsen各向异性参数δ、ε变化时模型分界面P-P波、P-S波的AVO响应,分析了盖层中相速度各向异性、品质因子以及衰减各向异性;并综合以上研究结果分析了盖层的衰减各向异性对AVO分析的影响。研究结果表明:粘弹各向异性介质中不仅存在相速度各向异性,还存在衰减各向异性;并且后者的各向异性程度要大于前者,S波的衰减各向异性程度要大于P波。仅考虑界面反射时,随着各向异性参数δ的变化,P-P波反射的临界角位置变化,临界角前后反射系数也发生变化;随着各向异性参数ε的变化,P-P波反射的临界角位置以及临界角前的反射系数几乎不发生变化。盖层的衰减各向异性随各向异性参数δ、ε变化明显,会给AVO分析带来假相,在AVO分析前必须加以校正。     

转换波处理一些问题及对策

由于转换波本身的特殊性,在处理过程中需要采用不同于纵波的处理方法。分析了转换波处理过程中的一些问题,即面波衰减、静校正、各向异性动校正,以及方位各向异性校正,提出相应的解决方法。采用极化滤波方法,实现了转换波上的面波衰减。采用综合静校正技术,切实解决转换波静校正问题。各向异性速度分析及动校正方法,用于拉平转换波资料的近、中和远偏移距同相轴。通过横波分裂分析及分量校正补偿,提高了转换波径向剖面质量。根据实际资料处理效果,说明了这些方法的有效性。     

黏弹性和速度各向异性对薄层反射的影响

煤层具有强波阻抗差、低阻抗的特性,对地震勘探来说是一种典型的薄层。因为其黏弹性和速度各向异性导致薄层反射波场异常,为了定量分析黏弹性和速度各向异性对薄层地震反射的影响,针对强波阻抗差薄层模型,基于波动方程数值模拟方法,正演得到弹性速度各向同性、黏弹性速度各向同性及黏弹性速度各向异性的地震波场,并对比分析了3种模型的弹性波地震反射特征。研究结果表明:黏弹性对薄层的反射产生不可忽略的影响,会明显降低薄层弹性波的反射振幅,但黏弹性速度各向同性与各向异性对薄层的弹性波反射影响差异不大。相比于弹性各向同性情况,黏弹性会引起反射纵波（PP波）瞬时频率最大可达8%的改变量,而对转换横波（PS波）仅有3%的改变量,可以忽略不计。上述研究为利用构造煤品质因子极低的特征来预测构造煤提供了可能。      

基于各向异性理论的深水区地震资料叠前处理技术

南海北部深水区白云凹陷海底地质构造复杂、速度变化剧烈,各向异性现象普遍存在,多次波极为发育,地震成像难度大。为了更好地提高该深水区地震资料的成像质量,笔者引入了基于各向异性介质的叠前地震资料处理技术,并将其应用到深水白云6-1工区。该技术系列主要由三维广义多次波衰减、各向异性速度分析和偏移成像等技术组成。深水资料应用结果表明：GSMP建立的多次波模型,能有效地压制多次波,使剖面更显著;基于各向异性的高密度速度分析可以更好地描述地质信息;剖面的断层能量在基于各向异性叠前时间偏移处理后得到聚焦,最终该技术系列提高了地震资料的成像质量。     

基于Ruger近似式预测裂缝型储层的可行性研究

叠前纵波方位各向异性检测裂缝是目前应用最为广泛的方法,该方法主要是利用AVAZ地震资料椭圆拟合的长轴与短轴信息来评价裂缝,该方法在具体应用时,认为裂缝型储层AVAZ响应特征的变化仅由各向异性参数决定,而没有考虑非各向异性参数的影响,从而引起裂缝评价的多解性。为提高该技术的裂缝评价精度,从模型分析入手,将模型中各向异性参数及岩性参数设置为概率密度分布函数,然后采用Monte Carlo随机方法进行叠前AVAZ正演模拟。首先,对各向异性参数对椭圆拟合的影响进行简单分析,得出各向异性参数γ对椭圆扁率B/A与各向异性因子B影响最大、δ次之、ε最小。然后,进一步重点分析不同标准差的速度与密度模型的B/A与B响应特征,得出地层的速度与密度的变化在较小范围内时,该技术评价裂缝才具有一定的可行性,其中,地层纵波和横波速度的变化（尤其是纵波速度）对叠前AVAZ响应影响较大,地层密度几乎没有影响,故当横向岩性变化较大时,该方法在评价裂缝型储层时的结果具有一定的不确定性。      

纵横波弹性阻抗联合反演方法

在弹性阻抗反演方法的基础上,充分利用纵波和转换波地震信息,开展了纵横波弹性阻抗联合反演方法研究。首先对转换波反射系数近似精度进行对比分析,选取了转换波弹性阻抗近似公式,并对选取的转换波弹性阻抗公式进行标准化处理;其次详细研究了该反演算法的基本原理,并提出了具体实现流程;最后分别利用二维模型和实际工区的井数据制作叠前角度道集,添加随机噪声,对该反演方法进行模型试算。结果表明,纵横波弹性阻抗联合反演所得纵波速度、横波速度及密度估测值与真实值之间吻合较好;而且与单纯纵波弹性阻抗反演结果相比,纵横波弹性阻抗联合反演所得密度估测值更加稳定,从而为准确储层识别和流体检测提供了可靠的依据。     

大偏移距地震资料各向异性动校正方法研究及效果分析

由于介质的非均匀性,反射层的弯曲性,以及介质的各向异性,使得反射波旅行时不再是双曲线的形式,从而使常规动校正产生较大误差。这里从理论上分析了大偏移距处出现动校不平的原因,指出了介质的各向异性是影响地震资料大偏移距处速度分析精度的主要因素,并对Hake、Castle和Alkhalifah三种各向异性动校正理论及其应用效果做了细致研究。结果表明,在偏移距～深度比小于"1"时,几种动校正方法与常规动校正差别不大:在大偏移距处,Hake方法具有较大的误差;Castle能够得到较好的效果;Alkhalifah方法在大炮检距任意各向异性强度下都可以得到比较精确的校正结果。对应用效果最好的Alkhalifah各向异性动校正进行了算法实现,并基于Java语言的开发环境,编制了各向异性速度分析和非双曲动校正的软件,在模型测试和实际资料的应用中取得了良好的效果。     

纵波VTI介质各向异性参数的求取

在新疆塔里木盆地某地区的宽方位三维地震数据中,通过速度分析和不同炮检距范围数据的叠加剖面的比较,发现了各向同性基于双曲线时差曲线的NMO动校正时,远炮检距数据存在比较大的剩余动校正量。分析表明,是由于VTI介质火成岩的各向异性和垂向速度变化引起非双曲线时差。应用纵波短排列地震数据求取的均方根动校正速度,分别以扫描法和旅行时法得到了各自相互验证的各向异性参数。最后,利用所提取的各向异性参数,进行VTI介质各向异性速度分析、动校正和成像,剩余动校正得到消除,成像质量得到明显改善。     

致密岩石纵横波波速各向异性的比较研究

通过对板岩、千枚岩、糜棱岩和变质砂岩等4种岩石在平行和垂直层理、板理的3个正交方向上的纵、横波波速试验,提出了致密岩石纵波波速的各向异性与横波波速的各向异性普遍存在着一致性和差异性两种特征。一致性特征主要表现为致密岩石的横波各向异性随纵波各向异性的增强而增强;差异性特征主要表现为在平行和垂直层理、板理的两个方向上,纵波波速的各向异性指数大于横波,亦即纵波波速的各向异性比横波更为显著。从横观各向同性弹性介质的波速方程出发,通过具体的算例对这两种特征进行了较好的理论分析。