基于弹性波阻抗的拉梅参数反演与应用

(Connolly的弹性阻抗(EI)公式是纵、横波速度、密度和入射角的函数,应用该公式的常规反演方法只能直接得到纵、横波速度和密度的信息,而且不同角度的弹性阻抗在数值上差别很大,不在同一尺度上,无法进行对比。本文针对常规反演方法的缺点,提出了基于Gray的Zoeppritz近似方程的新的弹性阻抗公式,并对这个公式进行了标准化以实现不同角度的弹性阻抗在数值上的统一,最后用标准化后的公式进行了反演,利用拉梅参数与弹性阻抗问的线性关系可从反演得到的弹性阻抗数据体中直接提取得到拉梅参数。应用实例表明用这种方法提取得到的弹性参数更加稳定、准确,而且能很好地反映储层信息。这种新的方法是对以Connolly公式为基础的传统方法的改进。     

弱各向异性介质中P-SV波弹性阻抗与流体识别因子(英文)

基于Petr Jilek正交各向异性介质中的P-SV波反射系数精确公式,通过近似得到VTI和HTI介质中的P-SV波近似公式,同时结合Kenneth横波弹性阻抗原理,推导建立了VTI和HTI介质中P-SV波的弹性阻抗近似公式;在此基础上构建了弱各向异性介质中的流体识别因子公式,通过理论模型对Castagna和Smith的岩性组合进行了识别;最后详细分析了各向异性参数的取值对P-SV波弹性阻抗及识别因子产生的影响及变化趋势。     

基于Fatti近似的弹性阻抗方程及反演

用Connolly的弹性阻抗(EI,elastic impedance)公式进行反演只能直接得到纵、横波速度和密度的信息,然后才可间接计算得到纵横波阻抗等其它的参数数据体,这样便增加了一步误差使数据的准确性降低.本文首先针对该方法的这些缺点和不足,提出了以Zoeppritz方程的Fatti近似为基础一种新的弹性阻抗公式,由该公式可得到比用Fatti近似更准确的反射系数,然后对这个公式进行了标准化以实现不同角度的弹性阻抗间量纲的统一,最后用标准化后的公式进行了反演,从反演得到的不同角度的弹性阻抗数据体中可直接提取得到纵横波阻抗数据体.应用实例表明用这种方法提取得到的纵横波阻抗更加稳定、准确,而且能很好地反映储层信息.这种新的方法是对以Connolly公式为基础的传统方法的改进.     

针对深层流体识别的两项弹性阻抗反演与Russell流体因子直接估算方法研究

Russell流体因子是判识深层储层含流体特征的敏感指示参数.针对深层地震资料缺失大角度入射信息以及信噪比普遍较低的特点,开展了基于贝叶斯理论框架的两项弹性阻抗反演与Russell流体因子直接估算方法研究.首先,在饱和孔隙弹性介质理论的指导下,推导了包含Russell流体因子和纵波阻抗参数的两项反射系数近似公式,并且进一步得到了新的两项弹性阻抗方程.其次通过模型的近似精度分析,验证了新弹性阻抗方程满足小角度近似精度要求.最后提出了贝叶斯弹性阻抗反演和Russell流体因子的直接估算方法,通过模型试算表明直接估算方法不仅充分利用了弹性阻抗反演的高抗噪性与实用性,并且有效的避免了间接累计误差对流体因子计算精度的影响,实际应用则进一步验证了直接估算的Russell流体因子可以提高深层储层流体识别的可靠性.     

表面矩形基础阻抗函数的集中参数模型

本文在系统地研究了Ｗｏｌｆ二阶集中参数模型的基础上,完整地给出了表面刚性矩形基础阻抗函数的集中参数模型,同以往的工作相比,本文给出的集中参数模型能在更宽的频段上反映精确解的变化。     

层状饱和场地中圆柱形基础的阻抗函数

本文利用间接边界元法,建立层状饱和场地中三维土-基础动力相互作用模型,研究了孔隙中流体的存在、场地动力特性和圆柱形基础的高度对基础阻抗函数的影响。数值结果表明,孔隙中流体的存在对基础阻抗函数有明显的影响,尤其是水平和竖向分量;场地动力特性也对基础阻抗函数有明显的影响,层状饱和场地中阻抗函数围绕相应均匀半空间结果振荡,且基岩与土层刚度比越大或土层厚度越小,振荡的幅度越大,土层厚度越小,振荡的周期越小;另外,基础高度也对阻抗函数有明显的影响,随基础高度增大,阻抗函数逐渐增大。     

直流电阻率测深中对转换函数曲线的直接反演法

根据三极和对称四极直流电阻率测深的转换函数曲线性质,用大地电磁测深中BOSTICK相同的方法,导出了对电阻率转换函数曲线的直接反演公式。经过对6个模型的电阻率转换函数曲线进行反演检验,该公式虽能近似反映地电断面情况,但误差较大。本文对视电阻率测深曲线的直接反演公式进行改进,得到了另外两种精度较好的直接反演公式。同时给出了对一些例子。     

矩形截面框架柱双向受剪承载力简化算法

通过5根无箍筋和7根有箍筋矩形截面钢筋混凝土框架柱试验,研究加载角度不同时,低周往复斜向水平荷载作用下,矩形截面框架柱双向受剪的破坏机理和计算方法.结果表明,可以近似用椭圆方程描述无箍筋矩形截面框架柱双向受剪承载力的相关关系,并且框架柱截面长边和短边方向的箍筋应力彼此独立.根据上述分析,引入混凝土抗剪强度折减系数,计算低周往复水平荷载作用下矩形截面框架柱双向受剪承载力.试验值与计算结果的对比表明该公式可行,且具有95%以上的可靠性.同时,考虑受剪承载力抗震调整系数,给出了考虑地震作用时矩形截面框架柱双向受剪承载力建议的简化算法公式.     

土-箱形基础-框架结构相互作用的顶部小幅激振试验研究

设计并完成了野外大比例(1∶2)土-箱形基础-框架结构相互作用系统顶部小幅激振试验。通过改变上部结构质量和基础侧限埋深,激振试验得到了同一基础不同上部结构质量与同一上部结构不同基础侧限埋深等5种工况下相互作用对系统自振频率及箱形基础阻抗函数的影响。由试验结果分析可知,当上部结构质量增加时,上部结构与土体间的相对刚度降低,相互作用对系统自振频率的影响减弱;同时由于上部结构和基础间惯性相互作用的影响,基础阻抗函数随上部结构质量的增加而增加。随着基础侧限埋深的减小,基础刚度降低,相互作用体现得更加明显。与理论结果相比,无侧限埋深基础的平动和转动基础阻抗值和理论值吻合较好。由于基础侧边回填土剪切模量小于基础底部土体剪切模量,所以同理论值相比试验得到的基础侧限埋深对基础阻抗影响系数相对较小。     

基于改进反射系数近似方程的纵横波阻抗同步反演

基于地震波反射系数近似公式的叠前反演是油气勘探的重要工具.本文在已有研究的基础上,推导了一个改进的射线参数域地震纵波反射系数近似方程.该方程建立了地震纵波反射系数与纵波阻抗和横波阻抗的非线性关系,在中、小角度的范围内较现有的反射系数线性近似公式精度更高.另外,由于该方程仅包含纵波和横波阻抗反射系数项,因此基于新方程的反演能够有效地降低同步反演纵波速度、横波速度、密度三个参数的不适定性.在此基础上,结合广义线性反演法(GLI)理论和贝叶斯理论,相应地发展了一种叠前地震同步反演方法.模型测试和实际资料的应用表明,基于新方程的反演方法能够利用有限角度(偏移距)的数据稳定地反演纵波和横波阻抗,由于在反演过程中,不需要假设纵横波速度为常数,因此该方法还能有效地提高反演结果的精度.     

土-箱形基石础-框架结构相互作用的顶部小幅激振试验研究

设计并完成了野外大比例(1:2)土-箱形基础-框架结构相互作用系统顶部小幅激振试验.通过改变上部结构质量和基础侧限埋深,激振试验得到了同一基础不同上部结构质量与同一上部结构不同基础侧限埋深等5种工况下相互作用对系统自振频率及箱形基础阻抗函数的影响.由试验结果分析可知,当上部结构质量增加时,上部结构与土体间的相对刚度降低,相互作用对系统自振频率的影响减弱;同时由于上部结构和基础间惯性相互作用的影响,基础阻抗函数随上部结构质量的增加而增加.随着基础侧限埋深的减小,基础刚度降低,相互作用体现得更加明显.与理论结果相比,无侧限埋深基础的平动和转动基础阻抗值和理论值吻合较好.由于基础侧边回填土剪切模量小于基础底部土体剪切模量,所以同理论值相比试验得到的基础侧限埋深对基础阻抗影响系数相对较小.     

地方震尾波震级的初步研究

地方震尾波由地壳横向不均匀性而产生的反向散射波组成。从这一观点出发,根据尾波随掠过时间的衰减特性,结合地震矩对数和地方震里克特地震级的线性关系,导出利用任一掠过时间的震尾来计算的尾波震级Mc公式。它的简化形式可以和持续时间震级的表达式近似一致。尾波震级可作为持续时间震级的一种广义形式,它是直接从震源地震矩导出的震级标度,从而为解释持续时间震级物理基础提供了可能的途径。应用于丹江地震台的资料,得到丹江口及邻区的尾波品质因子和介质函数以及地震矩对数和震级的期望关系,同时得到实用于该台的持续时间震级和简化尾波震级公式。     

由长时间连续记录不压制地震信号提取近似格林函数的可行性研究

从地震背景噪声、地震波直达波或者地震波尾波的相关函数中提取近似格林函数(Estimated Green's Function)已经成为地震学研究的一个热点.由近似格林函数中提取面波频散曲线,进而研究地壳和上地幔结构,已经成为地震学研究地球内部结构的一种新方法,其尺度由最初的几十千米发展到全球尺度.从原理上,只要由充分漫射波场的数据计算得到的互相关函数都可以得到近似格林函数,但在地震背景噪声数据的实际处理过程中,需要通过时间域的归一化处理压制地震信号的影响,然后利用频率域归一化压制单色噪声源影响和提高信噪比.但是时间域归一化的常用方法均为非线性,影响进一步提取噪声互相关函数(NCF)中的有效信息.我们通过对比有无时间域归一化和频率域归一化对不同数据进行计算得到了相似的NCF,发现时间域归一化处理并非必需,在此基础上频率域归一化处理也可以省略,由此得到一个简化的处理流程,直接计算长时间的地震记录的互相关函数得到近似格林函数,并且最大限度保留了原始振幅信息,可以更有效地用于研究噪声源.     

地震反射波成像新方法及其理论基础

提出了一个地震反射波的成像公式及其理论基础. 波的传播现象应该由瞬时谱来刻画, 在数学上表示成三元(即时间、空间和频率)复函数. 介质的物理参数, 如反射系数波和阻抗等均是空间和频率的复函数. 给出了反射波谱和介质反射系数间的关系, 反演公式中还考虑到多次反射和结构滤波作用. 同时也指出传统的卷积模型和波动方程反演方法中存在的问题. 各种反演公式均可利用小波变换和三基色方法作出地下介质参数分布的剖面图, 不同颜色表示不同介质.     

VTI介质中的弹性阻抗与参数提取

弹性阻抗是波阻抗的扩展,可以更好的反映储层和流体性质.常规弹性阻抗方程忽略了各向异性的影响,不能正确地描述各向异性介质中弹性阻抗的性质.本文基于Ruger给出的VTI介质反射系数近似公式,结合Connolly推导弹性阻抗的思想,推导出了一种VTI介质中的弹性阻抗方程.通过引入归一化常数,对方程进行了标准化,消除了方程量纲随角度变化而变化的不足.结合常规弹性阻抗反演的流程,得出了VTI介质中弹性阻抗反演的流程.最后,开展了从VTI介质弹性阻抗数据体中提取岩石物性参数的方法研究.数值测试表明,所讨论的参数提取方法具有一定的理论和应用价值.     

基于B样条函数的散乱数据曲面拟合和数据压缩

针对大规模散乱数据,本文提出一种基于B样条函数的曲面拟合和数据压缩方法.在此方法中,构建最小平面矩形区域覆盖所有的散乱数据点,根据二维情况下的B样条函数的线性插值公式,利用最小二乘法拟合规则网格控制点的数值,存储有限规则网格控制点的数值,并通过插值可以得到任意点的数值,从而达到曲面拟合和数据压缩的目的.通过算例验证了此方法的可行性以及使用三次B样条函数曲面拟合的优越性.由于此方法具有局部误差小、计算高效的特征,可以适用于数据梯度较小的二维系统数据的曲面拟合和数据压缩,如地形高程数据和射线追踪走时表.     

矩形容器中流体晃动等效模型的建议公式

根据矩形容器中流体晃动等效模型的精确解,采用非线性拟合算法,给出了等效模型中脉冲质量及其位置的拟合公式,本文给出的拟合公式比精确解简单、且计算精度远高于Housner公式,可以作为精确解良好的替代公式。建议采用本文公式(3)～(8)作为矩形容器内流体晃动等效模型的计算表达式。     

瞬变电磁场时域格林函数解

近源时间域电磁场具有信号强、探测深度大、精度高等优点,但传统勘探电磁场理论中偶极子近似在近源会引起较大误差,导致这一优势的发挥受到了制约.开展直接时间域电磁场解析式研究,是解决这一问题的途径之一.本文提出在点电荷微元假设下,引入时域格林函数,求取瞬变电磁场时间域解析解.采用积分运算法,把电磁场阻尼波动方程的求解问题转化为求其格林函数积分形式解的问题;建立辅助路径解决奇点问题,利用复分析中的约当引理、留数定理和广义函数等理论和方法,推导计算出时间域格林函数的时空四重广义积分.得到达朗贝尔方程的直接时域格林函数精确解析式,与传统方法“比拟”出的公式具有相同的形式,验证了本文推导的时域格林函数解析公式的正确性;推导出扩散方程的直接时间域解析解.通过与时变点电荷源时间域的电磁响应近似表达式进行对比,得出本文所推导的公式计算精度较高的结论;建立了全空间回线源瞬变电磁场问题的直接时间域求解公式.为解决全场区瞬变电磁场精细探测直接时域解析问题提供了基础理论.     

基础输入运动的近似分析

埋置基础输入运动的求解是采用子结构法进行土与结构相互作用的关键问题之一。目前的求解方法十分繁杂。本文提出一种近似解析公式,可以简便地求出各种波入射情况下的基础输入运动。     

离子分布函数的20矩近似在非相干散射谱中的应用

根据Grad理论,以麦克斯韦分布函数为基,将离子分布函数展成20矩近似的形式,讨论了黏滞张量项与热流项对离子分布函数的影响.在电场比较弱的情况下,沿着E×B和E的方向上,热流矢量项和黏滞张量项是可以分别忽略掉的.离子温度的各向异性特征和分布函数的不对称性是由黏滞项和热流项引起的.利用Sheffield理论计算得到了非相干散射谱,并对13矩近似和20矩近似得到的非相干散射谱进行了对比.在电场比较弱的情况下,这两种近似基本一致,而当电场增强时,热流张量项的贡献变得很明显,温度各向异性的特征加剧.此时与13矩近似相比较,20矩近似能够更加准确地描述以温度各向异性为特性的非麦克斯韦分布等离子体.