煤层中流体地震可探测性的模拟分析

作为一种典型的强阻抗差低阻抗薄层，煤层中孔隙含流体时是否会引起地震反射产生明显的异常是回答地震检测流体是否可行的根本.为此，本文针对强阻抗差薄层模型，基于Biot双相介质理论，通过弹性波有限差分法数值模拟，与各向同性单相介质假设的煤层反射对比，探讨了反射复合波受煤层孔隙度及流体性质变化的影响程度.模拟分析发现：由于薄层孔隙度和孔隙流体属性的变化在Biot理论中表现为纵波速度的变化，PP波反射AVO（Amplitude Versus Offset，振幅随偏移距变化）特征对薄层是否含流体相对敏感；综合使用PP与PS波对比有利于薄层中流体的预测；孔隙度一定时，PP波反射振幅随着含气饱和度的增加而增大；受薄层调谐作用的影响，孔隙和流体变化对煤层反射的频谱特征影响不大，近似于单相介质时的情况.     

VTI介质中准P波方程叠前逆时深度偏移

根据具有垂直对称轴的横向各向同性（VTI）介质中的一阶准P波方程,导出了该方程在交错网格中逆时延拓的高阶有限差分格式,给出了其稳定性条件,采用完全匹配层吸收边界条件解决边界反射问题,分别应用下行波最大能量法和归一化互相关成像条件, 实现了VTI介质中准P波方程的叠前逆时深度偏移．各向异性Marmousi模型的试算结果表明,VTI介质准P波方程叠前逆时深度偏移算法不受地下构造倾角和介质横向速度变化的限制,对复杂模型具有良好的成像能力;应用归一化互相关成像条件能得到更好的成像效果．对比该模型的各向异性和各向同性逆时偏移剖面表明,在各向异性地区采集的纵波数据用各向异性偏移算法理论上能得到更好的成像结果．      

任意广角波动方程叠前逆时深度偏移

从任意广角声波方程出发,在深度与时间方向采用二阶差分代替微分,在水平方向上采用高阶差分代替微分,得到任意广角声波方程逆时延拓的有限差分格式. 通过差分求解程函方程得到叠前逆时深度偏移的成像条件,在此基础上实现了二维各向同性介质中任意广角方程的叠前逆时深度偏移. 对理论模型的偏移处理表明,该方法能够有效地消除波场下行传播过程中的层间反射,减小偏移噪声. 同时,该方法还具有保真性高、 适用于大倾角地层的偏移等优点.      

共转换点道集的抽取与转换波时变静校正

纵横波速度比固定时,同一地震道中各时间采样点对应不同的转换点位置,因此,常规的整体抽道方法只能抽取特定深度或特定层位条件下的共转换点道集,它不能保证所有P-SV转换波的反射点位置都在同一水平位置处。提出了一种精确抽取共转换点道集的新方法,运用这种方法抽取的共转换点道集中所有数据对应的转换点在地面的投影都对应于同一位置,因此,该道集是一种真正意义上的共转换点道集,在此基础上提出了一种解决短波长问题的转换波时变静校正方法,实际资料处理取得了好的效果。     

弹性波方程正演混合吸收边界的改进

边界反射问题是地震波正演模拟的重要研究内容,高吸收效率、低消耗的边界条件越来越受到关注。本文针对弹性波一阶方程正演模拟过程中的混合吸收边界存在的问题,提出一种过渡区指数型加权叠加参数的混合吸收边界条件。模型模拟结果表明,同常规混合吸收边界算法相比,本文算法能够提高边界反射压制效果,提高数值模拟精度。     

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。     

煤体中直立裂隙的多波地震响应及预测

裂隙探测是煤层气勘探开发与煤矿安全生产的重要研究内容。规则发育的直立裂隙在理论上可等效为具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质,本文通过正演记录研究了HTI介质的多波地震响应,分析了裂隙发育方位对横波偏振特性的影响规律,在此基础上分析了利用横波记录的方位角道集获取地下裂隙参数的可行性与基本原理,为便于工业应用,文中研究了一种基于两个水平分量叠加剖面的角度扫描法求取地下目标煤层的裂隙发育方位。实际资料处理证明了该方法的准确性与可靠性。     

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。     

转换波精确无迭代速度分析

提出了一种随着速度比与转换点深度的变化而动态抽道的转换波速度分析方法,实现了扫描叠加速度、转换点深度与共转换点道集的一一对应,是一种真正意义上的共转换点无迭代速度分析技术,理论模型试算与实际地震资料处理都证明了此方法的正确性与有效性.     

三维地震勘探技术预测瓦斯的可行性研究

常规地震勘探方法都是基于单相介质中的弹性波动方程,忽略了流体对地震波传播规律的影响。本文基于双相介质理论,探讨了游离态的瓦斯在煤田地震资料上的地震波场特征,旨在有效地判断瓦斯的富集区域,防治煤与瓦斯突出给矿井生产带来的灾难。