陆域冻土区天然气水合物多波地震数值模拟研究

多波地震勘探技术能够同时获得纵波和转换波资料,与常规的纵波勘探相比,能够提供更多的地下介质信息。且转换波对于埋深较浅的小断层、小幅度构造有更高的分辨率,充分利用多分量地震资料可以有效的提高地震勘探的精度。本文将多波地震技术引入到陆域冻土区天然气水合物勘探中,对陆域冻土区水合物进行多波地震数值模拟研究。采用弹性波有限差分方法进行多分量正演模拟,利用仿射坐标转换法将原始的多分量地震数据进行纵横波叠前分离,并通过多波高斯束偏移方法分别对波场分离后的PP波和转换PS波进行叠前深度偏移成像。根据我国祁连山冻土区水合物实际地震地质资料,建立逼近真实地质情况的天然气水合物数值模型。对上述水合物模型进行多波地震数值试算表明,多波地震勘探技术是一种有效的陆域冻土区水合物探测方法,充分利用多波地震资料有利于查明陆域冻土区水合物精细的地质构造,取得更好的勘探效果。     

煤层P-SV转换波偏移距问题的定量研究

在转换波地震勘探中要兼顾P波及P-SV波剖面，关键在于准确合理地选择P-SV转换波的偏移距。根据淮南某煤田的钻孔和测井资料，设计了一个具有四层介质的地质模型，针对该地质模型参数，采用反射系数和弹性波交错网格高阶有限差分两种方法对转换波偏移距进行了定量研究。通过理论计算及与实际资料对比。确定煤层转换横波能量主要集中在0．2H～1．3H之间(H为目的层深度)，据此即可确定煤田多波地震勘探P-SV波偏移距范围。     

叠前弹性波逆时深度偏移及波场分离技术探讨

这里探讨了Sun和McMechan提出的叠前弹性波标量逆时深度偏移方法,即在地表附近,对地表接收到的弹性波波场分量进行波场逆时延拓,然后分别对在波场延拓过程中通过波场分离得到的纯纵、横波反射波场进行偏移。在模型中,每个网格点的纵、横波成像时间,为震源到该网格点的纵波初至时间。利用纵波速度模型和声波传播方程的有限差分解,对反射纵波进行逆时延拓和成像,利用横波速度模型和声波传播方程的有限差分解,对转换横波进行逆时延拓和成像,并在偏移前进行极性校正。然后,在Sun和McMechan偏移成像方法的基础上,提出了直接偏移成像方法,即对地表接收到的弹性波波场分量在整个模型范围内进行波场逆时延拓。在波场延拓过程中,对符合成像条件的网格点进行波场分离、偏移成像和转换波极性校正。最后,通过数值模拟对二种偏移成像方法的结果进行了比较。     

煤层陷落柱多波地震数值模拟与成像研究

陷落柱是煤田勘探开发中常见的地质灾害体,陷落柱的精确探测一直是煤田安全生产研究的重点,单纯依靠常规纵波地震勘探技术难以满足现阶段煤田精细勘探的需求。多波地震勘探技术能够获得纵波和转换波地震资料,提供更丰富的波场信息,且转换波对于埋深较浅的小幅度构造有更高的分辨率,充分利用多分量地震资料可以有效的提高地震勘探的精度。本文将多波地震技术应用到煤层陷落柱研究中,利用数值方法对煤层陷落柱进行多波地震勘探模拟研究,采用弹性波有限差分方法对构建的陷落柱模型进行多分量正演模拟,然后分别对波场分离后的PP波和PS波地震数据进行叠前深度偏移成像测试。通过对两个小尺寸陷落柱模型进行多波地震数值试算表明,多波地震勘探技术是一种有效的煤层陷落柱探测方法,充分利用多波地震资料有利于查明煤层陷落柱构造,对陷落柱取得更好的勘探效果。     

基于非稳态匹配的角度域叠前道集去调谐方法

地层调谐效应改变了不同偏移距处反射波的干涉模式,使得远偏移距数据振幅和频率信息发生畸变,将会降低AVO/AVA分析及反演的置信度和分辨率。文中首先给出了调谐作用下反射波合成记录,通过正演模拟说明了调谐对叠前道集的影响。考虑到不同地层厚度下调谐效应的差异性,借助局域Lamoureux窗实现地震数据的自适应分解,利用角度数据之间的差异,构建了角度域地震数据的非平稳匹配目标函数,形成了非平稳匹配去调谐方法,实现了叠前道集的振幅和波形拉伸校正。本文方法在实际应用中取得了较好的效果,能够有效地改善大角度地震数据品质,为储层预测与流体识别奠定了数据基础。     

含衰减的零偏移距VSP正演模拟及Q值的提取

VSP资料的特点是信噪比高,分辨率高,勘探范围小;三维地震资料勘探范围大,信噪比分辨率却低于VSP资料。因此最佳勘探方式是实施井中(VSP和井间地震)地震方法与地面地震数据联合采集与处理的方式,利用井中资料的分辨率来拓展地面地震分辨率。本文研究的是含衰减零偏移距VSP地震波场正演模拟,为利用VSP资料提取衰减信息,拓展三维地震频带提供基础理论数据。在正演模拟算法上采用了层状介质构造的波场递推理论,通过一系列理论地质模型模拟了零偏移距VSP合成记录,同时为了验证所做的正演模拟的正确性,用谱比法对理论模型中的Q值进行了提取。     

RVSP弹性波数值模拟及传播特征分析

基于纵波、横波解耦的弹性波高阶有限差分方程和PML吸收边界条件,实现了RVSP观测统中弹性波数值模拟。采用完全弹性波波动方程进行数值模拟,可以得到纵波和横波的混合波场,且波场丰富,符合实际地震波的传播规律。该正演模拟方法纵波、横波自然解耦,产生全波场、纯纵波和纯横波模拟记录。通过对层状介质模型、凹陷模型,以及实际复杂介质模型的RVSP弹性波进行数值模拟,得到各模型不同分量下全波、纯纵波和纯横波的波场,并对弹性波传播特征进行了分析,为下一步的RVSP地震资料处理和解释工作奠定了理论基础。     

叠前PS 波Q 值提取与稳定高效的反Q 滤波算法

多波多分量地震勘探是进行岩性油气藏和隐蔽油气藏勘探的一种非常有潜力的方法。但由于实际地层是黏弹介质,造成地震波能量衰减和波形畸变,导致地震资料信噪比和分辨率难以满足油气勘探的精度要求。为更好地利用纵横波信息,需要对PP 波和PS 波进行振幅和相位补偿。通过解析法推导出一种从叠前转换波共炮点道集中提取横波Q 值的方法,将叠后稳定高效的反Q 滤波算法推广到叠前纵波和转换波的反Q 滤波中,改进了沿着纵波和转换波的传播路径进行补偿的叠前反Q 滤波算法,并进一步将常Q 层内的纵波和转换波反Q 滤波振幅补偿算子解耦为时间项和频率项的乘积,在保证补偿效果稳定的前提下,计算效率得到显著提高。     

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。     

P-SV波和SS波反射系数之间的近似关系

本文通过对Aki&Richards给出的P SV波反射系数的一阶近似 ,给出了一个新的描述P SV波和SS波反射系数之间关系的近似公式。在 4个不同类型的含油气砂岩模型上的定量计算表明 :新的近似关系能够反映SS波阻抗和P SV波反射系数之间的内在关系 ,而且形式简单、近似效果好、适用范围广 ,适合于SS波阻抗的定量反演和理论研究 ;如果再结合PP波AVO信息 ,还可以简单、准确地进行多参数反演。另外 ,在 2 0°以内 ,利用该近似关系 ,纯SS波零偏移距剖面和P SV转换波剖面之间可以相互转换。     

转换横波共炮记录单程声波方程正演模拟

本文分别把分离的纵波和横波方程分裂为各自的两个单向旁轴方程（Ｊ．ＦＣｌｅａｒ－ｂｏｕｔ）,然后用单程纵波和横波方程,结合相位移加有限差分混合波场延拓法（Ｄ．Ｒｉｓｔｏｗ）,在共炮记录叠前深度偏移原理的基础上,借鉴几何地震学的射线法两点问题原理,提出合成转换Ｐ—ＳＶ波共炮记录的时间一致性原理和逆过程方法,从而推导出精确的转换Ｐ—ＳＶ波共炮记录正演模拟算法,由于单程延拓波场,可完全解决多次反射波问题。     

井中地震VSP观测系统正演模拟

在分析井中VSP地震观测系统特点的基础上,对观测到的地震波类型和特征作了阐释,分析了几种VSP模型(水平界面模型、倾斜界面模型、变偏移距模型、不同深度检波点模型)的射线追踪记录以及合成记录,利用射线追踪方法进行正演模拟,得到正演结果,并研究地震波的运动学特征.得出一些规律:钻孔穿过地层的数量等于合成记录上上行波和下行波的交点的数量;利用P波进行射线追踪和用转换波追踪其合成记录有差别,即转换波对VSP合成记录有影响;不同倾角的岩层对VSP上行波、下行波的走时特征和能量特征有影响;VSP合成记录的水平分量上会出现反极性现象,这与理论相一致.     

转换波地震资料叠后反Q滤波及应用

转换波叠后剖面与纵波叠后剖面之间在分辨能力、剖面特征上还存在着较大的差异,为了使转换波剖面能尽量地与纵波剖面相匹配,采用反Q滤波方法,适当提高叠后转换波剖面的分辨能力,调整其相位、振幅、频率特征,以满足转换波和纵波联合解释和反演的需求。实际效果表明,该方法为后续纵波转换波联合解释及反演工作提供了条件。      

四参数速度分析方法在新场转换波处理中的应用

转换波时距方程的选择直接影响转换波速度分析和动校的准确度,这里比较了Thoms-en方程、双平方根方程和LXY方程的动校精度.根据新场气田转换波资料的特点,采用四参数(V,c2>、γ,0、γ,eff和X,eff)各向异性速度分析方法来估计叠加速度场.在速度分析过程中,不依赖于纵波速度,直接进行三参数估计.在转换波动校时,不同参数控制不同偏移距范围的同相轴,使转换波近、中和远偏移距同相轴完全拉平.通过对实际测线的单参数、三参数和四参数动校叠加剖面的比较,结果表明四参数动校叠加的效果最好.     

奇异的波至现象

1997年，笔者在水力压裂后砂岩产油井中进行高分辨率VSP工作时，除观测到常规纵波及转换波,还观测到来自产油层的几种奇异的慢速波至。由于该慢速波至的性质不明，按视速度从高到低分别命名为W1，W2，W3，…（W为wave的第1个字母），在顺5井裂隙优势方向，1210m深度上观测到5种反射波；反射纵波，反射转换波，W1，W2，W3波，在裂隙非优势方向上，W2，W3波没有出现，在顺4井1532m深度上观测到4种反射波；反射纵波，反射转换波，还有2种慢速波至，为了区别于顺5井中观测到的慢速波至，将其命名为W4，W5波。结合该区钻井，测井，地面地震，井间地震等资料对观测到的慢速波至进行了详细分析，分析结果表明：该慢速波至既不属于不均匀介质产生的绕射波，侧界面产生的反射波，槽波，管波，斯通利波，也与Biot慢纵波动力学特征相悖，现有波动理论不能解释这种慢速波至现象，这意味着地球内部介质中存在人类还未认识的弹性波传播规律。     

金属矿转换波地震勘查技术模拟

结合金属矿体地震地质数学模型,对多波多分量地震勘探的数据采集和资料处理方法进行了探讨和研究,主要针对多波资料的分离、去噪、共转换点道集选排、动校叠加、偏移等特殊技术进行了处理试验。在无法得到有效反射纵波资料的地区,可尝试采用转换波地震勘探方法技术;也可利用多波多分量地震勘探分析纵、横波速度以获得较多的岩性参数,降低多解性。模拟研究结果对今后开展金属矿转换波地震勘探方法技术的应用与研究有一定的借鉴作用。     

基于深度约束的转换波速度分析

在常规转换波速度分析中,纵波速度分析所产生的误差将传播至转换横波速度分析中。研究表明,随着纵波速度误差的增大,转换波速度误差向相反方向增大,且增加的幅度会进一步放大。为控制纵波速度误差的传播,将岩层埋藏深度作为约束条件进行转换波和纵波速度分析。结果表明,在加入深度约束后,随着纵波速度误差的增大,虽然转换波速度误差仍向相反方向增大,但其误差增幅会明显减少。通过对比分析发现,在加入深度约束条件后,可大幅度减小因纵波速度误差所引起的转换波速度误差。     

不同煤岩介质模型的波场特征研究

准确和形象地分析煤矿微地震波在不同介质中的传播规律,能够为煤矿主动地震勘探以及反演煤矿不同区域内部介质结构提供有效的理论依据。基于二维介质模型,以煤矿典型的煤、岩单一均匀介质模型、煤岩组合多层介质模型、含断层煤岩介质模型以及含水煤岩双相介质模型为例,利用高阶有限差分法对不同煤岩介质进行了波场模拟,分析不同介质的波场特征。研究结果表明,高阶有限差分法可以准确、形象地得到煤岩不同介质条件下的纵横波的波场特征;不同介质模型的波场特征各不相同,在多层煤岩介质中不同介质的分界面会发生纵横波的反射、透射和转换,产生透射波、透射转换波、反射波和反射转换波;在含断层煤岩介质中断层处不仅可以产生透射波、透射转换波、反射波和反射转换波,还可以发生绕射产生绕射波;在含水煤岩双相介质中不仅有快纵波和横波,也会产生慢纵波。不同时刻的波场快照可以进一步形象地描述波场动态特征,都为矿山微震波场分析打下了理论基础。     

P-SV转换波的分离提取技术

多波多分量地震勘探技术是一种综合利用纵波、转换波等多种地震波进行精细探测的有效方法。转换波的分离提取处理步骤至关重要,用地质模型的多分量模拟数据,对P—SV转换波的分离提取方法进行了处理试验。根据试验结果认为,多波多分量数据波场的不同特征可采用不同的分离方法。     

转换波波动方程叠前深度偏移

克希霍夫叠前时间偏移被广泛运用于转换波地震成像领域,该方法具有计算效率高、速度模型易于获取的优点。但是,纵横波速度差使纵波和转换波的成像在时间域不匹配,且克希霍夫偏移也无法较好地处理多次到达和保幅等问题。这里提出一种基于波动方程的转换波叠前深度偏移方法,以改善克希霍夫时间偏移的不足。