2-D与3-D横向各向同性介质中波慢度面研究

首先简述了2-D横向各向同性介质中的波慢度面方程及其似P波、似SV波与似SH波速度关系式;接着推导了3-D横向各向同性介质中波慢度面方程,导出了3-D条件下地震波速度随波动传播方向变化的关系式;计算并讨论了2-D与3-D横向各向同性介质中地震波波慢度面及地震波波速,并发现,似P波、似SV波及似SH波波慢度面一般为不规则椭圆或椭球;似P波、似SV波与似SH波速度不仅与θ、(?)有关,而且,似SV波与似SH波的传播速度不同。     

二维横向各向同性介质中的差分法地震波正演

通过ｚ－τ变换，把（ｘ，ｚ，ｔ）域的波动方程变换为（ｘ，τ，ｔ）域的波动方程，以分离出波动方程中速度（或弹性系数）的变化项，并利用有限差分法来计算横向各向同性介质中的合成记录。差分格式采用二阶中心差商及一阶向前差商，边界条件为吸能边界。计算结果显示了横向各向同性介质中的ｑＰ、ｑＳＶ及ｑＳＨ波；在有界面的情形下，还较清楚地反映了反射波的存在。     

用超声波偶极测井资料作各向异性测定的研究

本文阐述了三种用偶极测井资料分析各向异性的方法，并将三种方法应用于超声波偶极测井资料，它们以各种异性介质中弯曲波的分裂现象和那些类似于ＶＳＰ数据处理中得到的技术为基础。实验室测定的偶极数据被用来模拟弯曲波在横向各向同性地层中的传播。并被用来检测和比较上述三种方法。实验室数据的振幅和质点运动分析表明；只有快弯曲波的极横向各向同性介质的快波主方向一致。慢波比快波容易激发得多，振幅也强很多，但易受干扰并     

双相TI介质中弹性波交错网格高阶有限差分法数值模拟

应用双相介质波动方程,推导了双相横向各向同性介质(TI)中波动方程的有限差分格式,对双相TI介质中弹性波有限差分数值进行了模拟.结果表明,弹性波在双相TI介质中传播时,除了存在常规的快纵波(qP1)和横波以外,还存在慢纵波( qP2).并且慢纵波的速度明显小于快纵波,而且受耗散系数的影响衰减地很快,所以在实际中很难观测到慢纵波.快纵波在固相和流相中相位相同,而慢纵波在固相和流相中的相位相反.慢纵波在流相中振幅大,而在固相中的振幅较小.     

含直立裂隙介质的弹性波动方程正演模拟

从具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质中的弹性波动方程出发,在交错网格空间中采用高阶差分算子对弹性波动方程进行差分离散,得到了HTI介质中地震波正演的高阶有限差分格式,研究并实现了PML吸收边界条件。在此基础上实现了HTI介质中弹性波方程的多波正演。数值算例表明,该方法能够精确模拟弹性波在复杂各向异性介质中的传播过程,得到高精度的正演记录。     

TTI介质纯准P波一阶压力-速度方程及求解方法

以具有倾斜对称轴的横向各向同性(Titled Transverse Isotropic,TTI)介质中纯准P波二阶方程为基础,通过引入辅助波场实现了方程的降阶,推导出了TTI介质纯准P波一阶压力-速度方程,并利用旋转交错网格高阶有限差分方法对方程进行数值求解,给出了完全匹配层(Perfectly Matched Layers,PML)吸收边界条件在该方程中应用的方法。理论分析及数值模拟结果表明:相对于二阶形式的准P波方程,该TTI介质纯准P波一阶压力-速度方程在计算精度相同的情况下,具有更高的计算效率;同时能更准确地描述对称轴参数变化剧烈的TTI介质中准P波的传播规律。     

2-D横向各向同性介质中地震反射波几何运动学研究

先后推导了水平层与倾斜层2-D横向各向同性介质地震波反射波走时曲线方程,并就似SH波进行了模型计算,发现2-D情况下,似SH波的反射波走时曲线基本上符合双曲线形式。     

利用高阶交错网格有限差分法数值模拟VTI介质井孔声场

横向各向同性（TI）介质是岩石地球物理中常见的一种现象,研究其井孔声场传播特征对声波测井理论以及为声波测井解释提供依据具有重要意义。针对具有垂直对称轴的横向各向同性（VTI）介质,根据柱坐标系条件下的弹性波波动方程,推导了速度-应力交错有限差分公式,采用时间二阶、空间十阶的交错有限差分算法对VTI介质中的井孔声场进行数值模拟。给出了在均匀介质中井孔声场不同时刻的波场快照,以及不同各向异性系数的VTI介质中的波场快照,计算了井轴上声源激发出的声波全波列波形。结果表明,在其他条件不变的条件下,VTI地层的各向异性系数的增大对横波的传播影响不大,但会使得纵波在纵向上的传播速度相对变小,径向上变化不大。各向异性系数的增大会使声波测井全波列首波信号时差变大,声波幅度略变小。      

用改进的摄动理论研究各向异性弱粘弹性介质中的非均匀平面波

提出了慢度和偏振的摄动完全是由平面波非均匀性参数D引起的观点,改进了Cerveny和Psencik提出的计算各向异性弱粘弹性介质中非均匀平面波慢度和偏振的摄动公式,给出了在形式上更为简单的摄动公式。与原有的公式相比,新的摄动公式对均匀平面波是精确的,并且在形式上更加简洁。对一个二维横向各向同性弱粘弹性介质模型,根据新的摄动公式与原有的摄动公式及精确公式,用数值方法分别模拟了平面波(qP,qSV,qSH)沿传播向量方向的慢度虚部Im(σ)和质点振动。比较发现,用新的摄动公式得到的qP和qSV波的慢度虚部Im(σ)和质点振动比原有的摄动公式更精确, 而对qSH波两种方法近似效果相差无几。经过综合比较,可以断定新的公式要优于原有的公式。     

基于BISQ模型的各向同性孔隙介质弹性波三维交错网格高阶有限差分数值模拟

从BISQ模型弹性波的本构方程和运动方程出发，推导出了基于BISQ模型的各向同性孔隙介质弹性波三维高阶交错网格有限差分算法，进行了数值模拟，在低频下能看到明显的快纵波、快横波和微弱慢纵波，在高频情况下可以看到明显的快纵波、快横波、慢纵波和慢横波。在三维情况下对比了xoz、xoy、yoz平面内的波场切片，并对平行xoz平面，不同y值处的波场切片进行了对比，结果证明三维数值模拟可以从不同角度更好地反映波场的传播特性。     

一种提取声波测井频散波相慢度的适应函数方法

提出了一种对声波测井频散波数据频散校正的适应函数方法。通过提取频散波的频率慢度相关图,得到频散波的频散曲线,由频散曲线在慢度轴上的投影可得到关于地层波慢度的统计直方图。构造一种适应函数与直方图进行非线性最小二乘拟合,得到与统计直方图最优匹配的适应函数,这个适应函数起始点对应的慢度即为真实的地层波慢度。给出了采用该方法处理理论模拟的偶极子波及现场实测的偶极子波资料的例子。对理论模拟的偶极子波处理,计算的偶极子波慢度值与地层真实横波慢度基本一致;对现场实测的偶极子波数据处理,计算的偶极子波慢度与频率慢度投影曲线相匹配。处理结果表明,采用该方法对频散波进行频散校正是可靠有效的。     

基于常规测井数据计算储层岩石力学参数——以鄂尔多斯盆地上古生界为例

泊松比及杨氏模量等岩石力学参数是盆地构造应力场模拟、油气田钻完井及储层压裂改造设计的基础参数。在岩石力学实验研究及纵、横声波时差关系研究的基础上,针对鄂尔多斯盆地上古生界储层确定了基于常规测井资料计算横波时差关系式的待定系数A、B、C,通过最小二乘法拟合的3个待定系数值分别为2.74、25.45、-370.16,基于待定系数计算公式求取的横波时差与实测横波时差具有较好的一致性。通过该方法计算出研究区上古生界储层杨氏模量在35593~37997 MPa之间,泊松比在0.21~0.25之间。研究区岩石力学参数计算公式的确定及岩石力学参数计算为鄂尔多斯盆地气田勘探开发提供了数据基础。      

基于模拟退火算法的阵列声波测井组分波慢度提取

为了提高阵列声波测井组分波慢度提取的精度,基于模拟退火算法以及慢度—时间相关(STC)法的原理,提出了模拟退火算法与慢度—时间相关法结合的阵列声波测井资料处理新方法。该算法核心是将慢度—时间相关法的相关系数经过变换作为模拟退火算法的能量函数,利用模拟退火的全局寻优能力求取组分波慢度。对于纵波,在退火前使用长短时窗能量比法进行波至点的求取可以将二维搜索简化为一维;对于其他组分波,分别使用该算法进行慢度—波至点二维搜索以提取慢度。实例表明,与常规的纵波速度测井对比,该算法提取的纵波精度比传统STC方法处理结果高9.94%;横波结果与传统STC方法的差别为0.29%;斯通利波结果与传统STC方法的差别为0.42%。算法在一定程度上提高了解释精度,在实际应用中有较好效果。     

基于弹性方程与声学方程的裂缝模型正演与偏移

在Hudson理论的基础上推导出基于弹性—声学近似的裂缝模型反射系数计算公式,然后用变参考慢度Rytov近似波场延拓算子,对给定裂缝模型进行正演和偏移,并分析其波场特征,得到以下三点结论:1在当前地震分辨率下,不能识别单个裂缝,但可以探测裂缝发育带;2裂缝带达到一定的宽度和密度,可以用地震方法检测裂缝的分布,潜山内幕反射波的范围与强弱,有利于研究裂缝发育带的宽度和密度;3裂缝带的低频复波反射,表明在裂缝发育带,地震波频率减低,意味着用地震波的频率特征是可以检测裂缝。     

瑞利波泄漏模式及其"之"字形频散研究

针对地基模型中可能出现泄漏模式的几种情况，对瑞利波勘探中泄漏模式波的求取进行了模拟研究。通过添加附加层的方法，使实频散方程求解瑞利波相速度的范围包含了所有的层速度区域，从而用导波来模拟计算泄漏模式波。通过对七个模型的模拟结果来看，附加层法不仅能模拟出原模型的实数导波，而且还能反映其泄露模式波的变化。同时，通过对Ⅴr-λ曲线的正演计算，说明泄漏模式波的存在也是产生“之”字形的原因之一。     

基于多模态分离的面波谱分析方法

面波频谱分析法(SASW) 作为一种横向分辨率较高的瑞雷面波勘探方法, 由于计算得到的基阶面波频散曲线存在较大误差以及无法获得高阶模式频散曲线而在应用中受到限制.通过应用Fourier变换方法(FT法) 分离提取面波各模态数据, 进而对分离后的各模态数据利用SASW法计算频散曲线.通过模型实例分析得出: (1) 利用SASW计算基阶面波频散曲线时必须分离得到基阶面波数据, 然后计算才能得到正确的结果; (2) 基于多模态分离的SASW法可以计算得到面波高阶模式的频散曲线.      

利用斯通利波反演地层渗透率

以渗透性地层的测井声波传播理论为基础,研究斯通利波反演地层渗透率方法。斯通利波计算渗透率的关键在于如何将其受渗透率的影响因素与其它影响因素分离开来。已采用的计算方法有相速度(或慢度)方法、衰减幅度方法;作者使用的方法是结合相位滞后和衰减变化的测量来计算渗透率。求取渗透率过程有波场分离、正演模拟和渗透率的反演计算3个主要步骤。     

Effect of dry sandiness parameter and initial stress on the scattering of plane SH wave

The present paper is incorporated into a mathematical model of transmission and reflection of shear waves through the initially stressed dry sandy medium sandwiched between two initially stressed distinct orthotropic half-spaces. The formulae of transmission and reflection coefficients have been deduced for the propagation of SH waves in the described model subjected to certain boundary conditions applying Snell’s law and Cramer’s method. These coefficients are observed as a function of wave number, phase velocity, initial stress, rigidity, and dry sandiness coefficients. The concepts of energy partition, phase shift, conservation of energy, critical angle, and slowness section are introduced. Graphical approach has been carried out to accomplish a relation between reflection/refraction coefficient, phase shift, and energy ratio with an angle of incidence and wave number on the propagation of shear wave. The study reveals that sandiness parameter, initial stress, and wave number have a cogent respond to the scattering of shear wave that has been illustrated graphically.     

刚度缓变介质中瑞利波特性

基于薄层刚度矩阵方法,研究了瑞利波在3种典型刚度缓变介质中传播特性,并对瑞利波在缓变介质及分层介质中传播特性进行比较。结果显示,无论剖面刚度是缓变还是分层变化,对规则剖面,表面波场基阶模态占主导地位,远场表面波有效相速度与基阶模态相速度接近;对不规则剖面,表面波场中高阶模态影响较大,影响程度及频率范围与剖面刚度变化有关。在缓变介质中,模态相速度高频趋势值高于剖面最小剪切波速介质的瑞利波速,有效相速度趋势值也明显偏离表面介质瑞利波速,这些特性与分层介质不同。研究结果显示,当缓变介质用数量有限的虚构分层来模拟时,表面波频散测试数据与理论值匹配程度及剖面分析精度会受虚构层数量影响。