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。     

含煤地层各向异性介质有限差分数值模拟

煤储层是一种双重孔隙介质,其孔隙由基质孔隙和裂隙组成,并具有自身独特的割理系统。传统的煤田地震勘探将煤层假设为单一的各向同性介质,没有考虑其中裂隙对煤层的影响。利用交错网格高阶有限差分算法,分别对不同厚度VTI和HTI型煤层的弹性波传播特征进行数值模拟,获得波场快照和含煤层状介质的地震模拟记录。从波场快照中可以看出,弹性波在VTI和HTI型煤层中传播存在明显差异;煤层厚度变化对波场的敏感性要强于煤层类型的变化。      

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。      

薄互层条件下围岩变化对煤层反射波的影响研究

为研究薄互层条件下围岩变化对煤层反射波的影响,以地震勘探中λ/4薄层范围内含煤地层为研究对象,建立围岩岩性、厚度与结构变化三类模型,基于薄层反射系数谱理论中Brekhovskikh方程,计算并总结围岩变化对煤层AVO曲线、属性及道集的影响。研究结果表明:λ/4范围内围岩岩性变化会对煤层AVO响应产生显著影响,其中顶板为砂岩会使得煤层AVO截距和梯度属性明显增大,顶板为泥岩会使得煤层AVO截距和梯度属性增大,且顶板岩性不同,对应的煤层AVO道集特征也会发生变化;λ/4范围内围岩互层结构和厚度变化会对煤层AVO响应产生一定影响,但是影响较小,其中围岩互层结构的变化会使得煤层AVO道集特征产生变化,围岩厚度的变化会使得煤层AVO截距属性产生变化;基于界面型的Zoeppritz方程不适用于薄互层含煤地层的正演模拟,应选取更适用于薄互层的Brekhovskikh正演方程或者其他模拟方法。      

VTI介质瑞雷波频散曲线特征与对比分析

在近地表瑞雷波勘探中,介质的各向异性对瑞雷波传播有着明显的影响。为了研究横向各向同性(vertical transverse isotropy,简称VTI)介质各向异性参数对瑞雷波的影响,以各向异性弹性波理论为基础,利用应力镜像法为边界条件,实现了VTI介质中瑞雷波的正演数值模拟,并利用相移法提取瑞雷波频散曲线。将层状各向同性介质和VTI介质瑞雷波频散曲线作对比,研究结果表明:(1)瑞雷波各阶模式相速度随纵波变异系数δ的增大而减小,随纵波各向异性强度参数ε的增大而增大;(2)随着纵波各向异性强度参数ε的减小和纵波变异系数δ的增大,会引起瑞雷波各阶模式相速度减小和瑞雷波频散曲线各阶模式主要能量所在频带范围减小;(3)当纵波各向异性强度参数ε减小和纵波变异系数δ增大到一定程度后,在速度递增的层状介质中会引起瑞雷波出现"之"字形频散曲线,在含软弱夹层的层状介质中会出现各阶模式频散曲线混淆的现象。     

各向异性上覆层对裂缝储层地震AVAz影响的模拟及分析

为认识和研究上覆层为VTI时,垂直裂缝发育储层的地震反射AVAz响应特性,提出了相适应的正演模拟方法。该方法类比Shoenberg传播矩阵法中水平慢度分量的表达形式,引入了用入射角、方位角和VTI介质中相速度来表达的水平慢度分量作为输入,简化了各向异性反射率法的框架。利用该方法模拟和分析了各向异性层状模型的地震反射响应随方位的变化,讨论了入射角、上覆层各向异性程度对目标层顶底界面反射波AVAz特征的影响。结果表明,采用适当大的观测入射角进行AVAz分析更为合理,上覆层为VTI时会减弱目标层的AVAz特征。测井尺度理论模型的数值模拟说明了该方法的实用性。     

基于VTI介质理论的P波速度分析和动校正

地震各向异性在沉积岩石中是广泛存在的,针对各向异性资料进行处理时,最大的困难就是如何从地面地震资料中恢复出速度场并估算地下介质参数.传统地震资料处理通常假设地下介质是各向同性的,这将大量浪费大排列处的地震信息,而且它提供的叠加速度及层速度通常无法满足钻前压力预测的需要.针对最常见的层状VTI介质,利用P波走时资料,根据非双曲时差理论,通过速度谱分析方法获得水平界面双曲时差速度和地层各向异性参数,并在此基础上对资料进行动校叠加.将该方法应用于理论模型和西部某探区实际资料后,可以看出当目标层埋深较大时,为改善叠加剖面质量,提高资料的分辨率和信噪比,更好的追踪层位,必须考虑各向异性对P波走时的影响.     

地震动下考虑各向异性土体-盾构隧道数值模拟

针对层状土体-盾构隧道地震反应分析,引入了横观各向同性弹塑性模型,建立了横观各向同性介质的双渐近-多向透射边界条件。针对盾构隧道抗震设计的特点,基于横观各向同性弹塑性模型,研制了考虑层状土体各向异性和施工开挖效应,适合于地下结构动力计算的弹塑性动力有限元程序。在程序中对不同的材料采用了不同的本构关系和单元形式,并采用了关联流动法则和多种屈服准则,可同时进行横观各向同性土体与地下结构的平面应力、平面应变和轴对称问题的静动力有限元分析。最后,利用所研制的程序对上海地铁二号线石门一路站附近区间隧道在不同超越概率地震波输入下的地震反应进行了计算。结果表明,在层状土体-地铁盾构隧道的抗震分析中考虑土体各向异性的影响是必要的,所提出的计算模型是合理易行的。     

均方根速度在煤田地震勘探中的应用

SX工区新生界地层直接覆盖在石炭、二叠系含煤地层之上,构成该区的第一构造层,或称盖层。在地震勘探解释中取准新生界的速度是为了研究其厚度,同时也有助于下伏煤层深度的定量解释。以往盖层速度主要依靠地震测井,然而在盖层厚度、速度变化大的地区,仅靠地震测井就显得不敷应用了。     

VTI介质隐式有限差分平面波偏移

这里研究了VTI（Vertical Transverse Isotropy）介质隐式有限差分（IFD）波场外推算子和VTI介质平面波偏移。在文中设计了VTI介质IFD波场外推算子,将Taylor分析法求得的差分系数,作为初始解,用非线性优化方法迭代求得算子系数。将设计的外推算子频散曲线和偏移脉冲响应与理论解进行了对比分析,验证出外推算子有较高的精度。从各向同性介质平面波偏移理论出发,结合VTI介质IFD波场外推算子,将平面波偏移推广到VTI介质中。对Hess VTI标准模型拟合数据进行偏移,偏移结果验证了平面波偏移在VTI介质中的有效性,以及在加强特定陡倾界面成像方面的优势。并且,与常规VTI介质叠前深度偏移相比,VTI介质平面波偏移在保证成像质量的前提下,大大减少了计算量,为各向异性偏移成像研究提供了新的技术思路。     

Apatite fission-track study on the thermo-tectonic history of the Huainan Coalfield in Anhui Province, China： Tectonic implications for the potential coalbed methane resource

Coalbed methane (CBM) is a kind of burgeoning and enormously potential clean energy resource, and the temperature of the thermogenic CBM generation is close to that of the partial annealing zone (PAZ) of apatite fission tracks (AFT). In this study the thermo-tectonic history of the Huainan Coalfield and the potential CBM resource were studied and discussed by using the AFT method. The AFT data indicate that the apparent ages of AFT vary from 45.5 to 199.1 Ma. They are younger than the ages of their host strata (255–1800 Ma) except one sample, and the single-grain ages of AFT can be classified as a single age group for each sample. In combination with the geological setting, modeling results of the AFT ages, average lengths, and the thermal history based on the AFT single-grain ages and length distributions, some preliminary conclusions can be drawn as follows: (1) at least three thermo-tectonic events (in the periods of ∼240, 140 and 80 Ma, respectively) have occurred in the study area since the Late Paleozoic. The occurrence of both the first (during 240–220 Ma) and second (during 160–120 Ma) thermo-tectonic events is possibly responsible for the establishment of the patterns of gas generation and reservoir formation. The second thermo-tectonic event also led to slight accumulation of hydrocarbons and generation of thermogenic gas; (2) the AFT ages of most coal-bearing strata lie between 50 and 70 Ma. They should represent the cooling ages and the ages of inferred uplift and denudation, as well as the possible CBM release history. Therefore, the maximum burial depth of coal-bearing strata and the denudation thickness of the overlying strata are over 3000 and 2000 m in the Upper Cretaceous and Paleogene series, respectively; and (3) subsequently, a spot of secondary biogenic and scarcely thermogenic gas generation occurred due to negligible sedimentation during the Neogene and Quaternary periods. Thus, it can be presumed that subsequent tectonism would destroy the CBM reservoir after its formation in the Huainan Coalfield, especially in its structural development region. These AFT data may be helpful for a better understanding of the thermo-tectonic history of the Huainan Coalfield, as well as of CBM generation, storage and release in the Huainan Coalfield.     

含流体薄层时移地震AVA/AVF特征分析

随着地震勘探的不断深入,对薄互层反射机理的研究变得越来越重要。为了准确获得薄层的频率特性并了解其时移变化规律,本文从弹性波动理论出发,讨论分析了薄层的反射AVA/AVF(amplitude variation with incident angle/amplitude variation with frequency)特征,并进行了数值模拟实验予以验证;基于实际测井资料和岩石物理等效介质理论,分析了含流体薄层的时移地震AVA/AVF特征。研究表明:薄层厚度和频率对薄层反射振幅响应的影响是等价的。随着薄层厚度的增加,薄层反射频率特性逐渐出现周期性变化;随着入射角度的增加,薄层反射频率特性逐渐向高频方向延伸。在薄层油气藏注水开发过程中,随着含水饱和度的增大,薄层反射P波频率特性向高频方向延伸,而薄层反射P-SV波频率特性基本保持不变。     

钻井工程实时多参数监测控制系统的研究

钻井实时多参数监测控制系统,是对钻压、泵量等十二个参数直接测量,并对其参数进行数学建模与计算,以提高目的层采心率．以及提前预警钻进事故,在此基础上开发出专家系统对钻机运行状态进行有效控制。该系统在完成实验室检测、调试及模拟式运行后,分别在XY-44和XY-5两种型号的液压钻机上做了现场时运行,运行结果表明．该系统运行稳定,适于钻井现场复杂的钻进过程,实用性强,实现了设计目标。     

利用地震切片解释古沉积环境的思考

部分地球物理工作者对利用地震切片解释古沉积环境技术持有怀疑态度,提出了地震记录是地层波阻抗界面反射叠加的响应结果,直接用于地层沉积环境的解释有违其物理意义,认为只有对地震记录进行反演处理．生成波阻抗数据后,才可用于岩性或沉积环境解释。针对该观点存在的问题依据地震学理论,从三方面进行了辨析：①根据波动理论说明地震切片可用于岩性或沉积环境解释;②澄清薄互层地震响应切片地质意义不明确的疑惑;③切片技术应用的基本条件是要具有区域性的、普遍存在的能量均衡反射同相轴,以此轴为基准,研究其下伏地层的沉积情况。以具体实例展示了利用地震切片技术进行岩性体和古沉积环境解释效果．说明切片技术可以进行岩性体和古沉积环境解释的可行性,并给出了利用地震切片解释沉积环境的思路图。     

木里煤田聚乎更矿区含煤地层对比与划分

通过对木里煤田区域构造演化特征、含煤盆地发展模式、含煤地层沉积体系的分析,初步总结了木里煤田聚乎更矿区的煤层沉积规律。本区主要含煤地层为中侏罗统江仓组下段(J2j1)和中侏罗统木里组上段(J2m2),其中,中侏罗统木里组上段(J2m2)最发育,是聚乎更矿区的主要含煤地层。从晚三叠世到早白垩世,整个煤田经历了印支期、燕山期多期性的构造运动,对含煤盆地的形成和发展起着控制作用。含煤地层形成过程中总的沉积环境或地貌景观为山间盆地型的开放式泄水湖泊环境类型。通过对木里煤田聚乎更矿区各井田含煤地层的分析研究,提出了木里煤田聚乎更矿区各含煤地层划分及各矿区煤层对比关系的统一方案,从而基本解决了木里煤田以往在含煤地层划分与对比中所存在的对比不清、划分不明的现象,为该区煤层对比打下了良好的基础。