井孔声场中的弹性波散射效应及其应用

地下岩石普遍存在着非均匀性,当井孔周围岩石的非均匀体的尺度(如压裂产生的裂缝系统)与声波波长相当时,会产生很强的散射波,因此可以通过声波测井的散射效应评价地层的非均匀性.文章基于弹性介质散射体在统计意义上的分布规律,建立了三维井孔非均匀介质模型,数值模拟了非均匀地层偶极声波测井的散射效应,并分析了散射波的衰减特性.模拟结果表明:与均匀介质相比,井孔周围非均匀体产生了明显的散射,一个显著的特征是在直达波之后出现了较强的尾波,且尾波的频率随着时间逐渐降低.在此基础之上,根据尾波的衰减特性提出了一种利用散射效应评价地层非均匀性的方法,并将该方法应用于致密储层的压裂效果评价.应用结果表明压裂后偶极声波测井散射效应产生的尾波预示着井孔周围岩石的体积改造,可以用来评价致密储层压裂效果,这为今后利用声波测井资料评价非常规储层(如页岩储层)的压裂效果提供了一条新的思路.     

含夹层孔隙介质分界面上反透射系数特征研究

研究地震波在含黏性流体孔隙介质中的传播特性,对于识别油气储层、刻画流体边界、判识油水界面等有重要作用.通常利用地震波在孔隙介质分界面上的反透射系数特征,来实现这些方面的研究.顶、底层孔隙介质之间存在含黏性流体孔隙介质夹层时,夹层内岩石骨架、孔隙因子、孔隙流体等参数会对反透射系数产生影响.本文推导出含夹层孔隙介质分界面上的反透射系数方程,针对方程建立不同孔隙度的含夹层孔隙介质模型;基于模型实现孔隙介质分界面上的反透射系数特征研究,分别分析不同夹层厚度、不同频率情况下,反透射系数随入射角的变化规律.研究表明,快慢纵波及横波的反透射系数都会受到孔隙夹层的影响,受影响程度主要取决于夹层厚度和地质背景等因素;慢纵波反射和透射系数数值极小,且后者随夹层厚度的增加而迅速衰减;频率通过反透射系数方程本身和地震波速度两个因素直接或间接的影响地震波反透射特征,其值的增加会引起快纵波和横波反透射系数不同程度的衰减.     

套管井声波全波列中地层波的幅度特性

套管井声全渡中的地层波可以检测固井第二界面的水泥胶结质量状况.地层波不仅受地层衰减、套管波干扰等因素影响,更主要受第二界面两侧的声阻抗差值的影响.为此,基于固体介质的声势函数和界面的边界条件,推导了固-固界面纵横波的反射系数和透射系数,以及第一临界角入射情况下反射系数和透射系数的近似公式,并且分析了透射系数与声阻抗之间的关系.数值计算结果发现,地层波幅度随第二界面两侧声阻抗差增大而减小,且这种关系是非线性的.基于临界入射的透射系数,对经过衰减校正和干扰校正的地层波进行声阻抗校正,消除地层声阻抗对地层波幅度影响.使用地层波幅度评价第二界面的水泥胶结状况,并在实际资料处理中见到了好的效果.     

基于常规测井数据的纵波本征衰减估计

地震波本征衰减反映了地层及其所含流体的一些特性,对油气勘探开发有重要意义.已有的理论研究与实验发现,地震频带内的衰减主要与中观尺度(波长与颗粒尺度之间)的斑状部分饱和、完全饱和岩石弹性非均匀性情况下波诱导的局部流体流有关.这种衰减与岩石骨架、孔隙度及充填流体的性质密切相关.本文着重讨论均匀流体分布、斑状或非均匀流体分布两种情况下部分饱和岩石的纵波模量差异.以经典岩石物理理论和衰减机制认识为基础,通过分析低频松弛状态、高频非松弛状态岩石的弹性模量,讨论储层参数(如孔隙度、泥质含量以及含水饱和度等)与纵波衰减之间的确定性关系.上述方法与模型在陆相砂泥岩地层与海相碳酸盐岩地层中的适用性通过常规测井资料得到了初步验证.     

用钻孔剪切波特征判定塌孔和划分地层的研究

岩土力学性质决定剪切波在其中的传播特征包括波速、波幅、周期和衰减等.以往在测试井壁地层剪切波速度时大多仅利用其判定场地土类别.我们则利用波速异常(过大或过小)及波形特征变化(波幅显著减小,周期明显变大等)判定塌孔并研究对波速测试结果的影响;同时依据小地层波速和波形相近的特征将相邻小地层合并;而对大地层则依据波速和波形特征相近的道数重新划分.     

流体饱和孔隙定向裂缝储层中地震波衰减的模拟分析

在含有定向排列裂缝组的多孔岩石地层中,特别是碳酸盐岩储集层,弹性波的传播和衰减,因受诸如裂缝闭合、尺寸、及其填充的流体和走向等因素影响,具有各向异性特征。在本次研究中,我们采用了基于Chapman等效介质模型,利用数值实验方法研究了这类储层中P波传播特性诸如速度、衰减和横波分裂等各向异性随频率和方位的变化规律。模拟结果表明,当一组裂缝闭合与张开时随方位变化的速度、衰减和各向异性是有所不同的。随方位变化衰减最小值或P波速度最大值与张开裂缝的走向趋于一致,闭合裂缝的P波速度大于张开裂缝,而衰减和各向异性则张开裂缝的大于闭合裂缝;不同尺度裂缝,速度的最大值和衰减最小值与裂缝组平均方位对应,小尺度裂缝对波的传播有小的影响,方位依赖的各向异性相比其他裂缝属性有更小的影响;裂缝密度对P波速度、衰减和各向异性有更大的影响,而衰减比速度和各向异性更敏感裂缝尺寸;在地震勘探频段油、气饱和的衰减与盐水饱和不同,充填油和气随方位变化值比较低。两组裂缝有相同的密度,快横波偏振方位线性的决定于一组裂缝的方位。     

超声实验中谱比法衰减的散射与本征吸收特性

实际地球介质的弹性波衰减,无论是对于地球内部结构反演、含油气储层描述,还是对于地震岩石物理本身的基础研究而言,都十分重要.通过岩石物理实验测量岩石的弹性波衰减是相关研究的基本手段,而谱比法是一种最常用的测量方法.利用谱比法测量的弹性波衰减,简称谱比法衰减,由介质的本征吸收特性和非均质散射特性共同决定.然而,在谱比法理论中,没有将这两种衰减特性的作用区分对待.因此,实验室测量的谱比法衰减中是否含有散射特性,其散射特性是否可以忽略,常不明确.本文基于对岩石物理实验中样品波形特征的基本认识,通过能流理论描述了弹性波的本征吸收和非均质散射过程,以及对应的尾波形成机理.文章还应用能流理论测量岩石的弹性波衰减,即能流法衰减.无论是通过理论推导,还是通过实验验证,谱比法衰减与能流法衰减都显示出良好的一致性.这两种直达波衰减的一致性暗示了谱比法衰减中存在着两种衰减特性.文中还对比分析了谱比法衰减与喷射流本征衰减的实验结果,该结果同样展示了谱比法衰减中可能存在着散射特性.因此,通过能流理论,可以利用样品波形的尾波特征定性判断谱比法衰减中可能存在的散射特性.即异常明显的尾波振幅可能意味着强烈的直达波非均质散射,谱比法衰减中的散射特性因而不可忽略.     

非均匀介质全局广义R/T递推传播矩阵法二维SH地震波模拟研究

地球深部圈层及沉积盆地是一种分区非均匀介质系统,其中不规则地层边界(含起伏地表)对地震波的主要特征有显著影响,而地层的随机非均匀性则主要影响地震波的散射和衰减特征.为了精确刻画不规则地层边界对地震波的反射、透射效应以及非均质体散射引起的地震波衰减效应,全局广义R/T递推传播矩阵法(GGRTM)被提出并逐步发展成为继有限...     

基于地震剖面瞬时峰值能量频率的衰减分析与气藏预测方法

由于流体本身的粘滞性和摩擦性,使得地震波在含油气地层中传播时衰减形成低频阴影.通过对叠后地震资料做时频分解,分析地层衰减特征,是当前除了AVO技术之外,比较流行的直接识别流体和气藏的技术.本文基于波动方程正演,模拟了地震波对含油气地层的响应.然后采用连续小波变换分析不同尺度剖面的瞬时能量特征,提取分频剖面上每一个点的峰值能量对应的频率,得到瞬时峰值能量频率剖面.通过分析瞬时峰值能量频率剖面,分析了地震波在地下介质中传播时的衰减特征.最后应用此方法对实际地震剖面进行了分析,验证了其有效性.     

背景为各向异性的含裂缝岩石频散和衰减计算方法研究

裂缝广泛分布于各类储层岩石中,并且会显著提高储层的渗流能力.因此,裂缝的评价和表征对于提高油气产能具有重要意义.由于裂缝与背景介质之间的波致流会显著影响地震波的频散和衰减特性,所以地震勘探是评价裂缝性储层的有效手段.裂缝地震定量表征的前提是要基于含裂缝岩石中波致流对频散和衰减的影响建立含裂缝岩石物理特性与地震性质的关系.然而,目前相关的理论研究大部分基于各向同性背景这一假设,难以有效应用于常见的各向异性储层.本文针对背景为各向异性的含裂缝岩石提出了频散和衰减的计算方法.该方法首先将含裂缝岩石中的各向异性背景介质等效为层状背景介质;然后,通过分析不同频率下层状含裂缝岩石中的流体压力分布,理论计算了两个特定的中间频率并求解得到两个中间频率下的弹性参数;进一步,以计算得到的两个特定中间频率以及高低频极限下的弹性参数为基础,应用数值方法求解得到弛豫函数中的未知参数,最终实现了背景为各向异性含裂缝岩石中频散和衰减的理论模拟.通过将理论预测结果与实验测量和数值模拟结果进行对比,验证了该方法在背景为各向异性含不同分布裂缝岩石中的有效性.本文提出的方法考虑了常见的各向异性背景对含裂缝岩石频散和衰减的影...     

地震属性技术在四维地震监测中的应用

四维地震(4D seimic)主要是指利用重复三维地震测量资料进行油藏动态监测。在油田开发过程中,由于储层特性变化所引起的地震振幅异常、频率变化以及反射同相轴下拖现象等均可作为注蒸汽波及范围四维地震监测的良好识别标志。由于叠后地震资料中常常存在动校正速度不准、动校正拉伸畸变、剩余静校正误差、以及CDP道集中各道波形的差异性等多方面的问题,这会对叠后地震资料所反映出的四维地震异常特性产生影响,造成解释结果的差异性和不确定性。为此,本文尝试开展叠前地震属性反演研究,利用瞬时频率、瞬时频率梯度、能量衰减85%时的频率、最大振幅频率、最大振幅、总能量等多种衰减属性的叠前剖面及其差值剖面来定性解释四维地震实验区的注入蒸汽在剖面上的反映。     

瞬态滤波器设计及其在地方地震观测中的应用研究

目前地震数据采集器使用的最后两级数字滤波器相位有最小相位和线性相位两种。相位特性直接影响着记录的地震波形数据质量,最小相位滤波器的相位特性非线性严重,引起波形失真,线性相位滤波器带来“前缀波”。本文介绍了一种专用于地震波形采集的瞬态滤波器的设计及其观测分析研究。该瞬态滤波器既有最小相位特性,又有较好的线性相位特性,具有良好的瞬态响应波形。地方震实测数据表明,使用瞬态滤波器记录的地震波,没有"前缀"波出现,初动半周期也没有被展宽,波形失真最小。因为通带至过渡带转角平缓和过渡带滚降速率低是所有瞬态特性良好的滤波器的共同特征,故使用瞬态滤波必须付出的代价是提高采样率来确保通带上边沿频率保持不变。     

瞬态滤波器设计及其在地方地震观测中的应用研究

目前地震数据采集器使用的最后两级数字滤波器相位有最小相位和线性相位两种。相位特性直接影响着记录的地震波形数据质量,最小相位滤波器的相位特性非线性严重,引起波形失真,线性相位滤波器带来“前缀波”。本文介绍了一种专用于地震波形采集的瞬态滤波器的设计及其观测分析研究。该瞬态滤波器既有最小相位特性,又有较好的线性相位特性,具有良好的瞬态响应波形。地方震实测数据表明,使用瞬态滤波器记录的地震波,没有"前缀"波出现,初动半周期也没有被展宽,波形失真最小。因为通带至过渡带转角平缓和过渡带滚降速率低是所有瞬态特性良好的滤波器的共同特征,故使用瞬态滤波必须付出的代价是提高采样率来确保通带上边沿频率保持不变。     

含裂缝VTI介质的弹性波传播特性研究

有利油气储集的层状沉积地层中广泛存在裂缝,属于含裂缝VTI介质.综合考虑层状介质和裂缝介质的特点,基于几何相似原理,设计并制作了含定向排列裂缝的VTI介质物理模型,实验研究了测量频率、裂缝特征尺寸、裂缝密度对弹性波透射的影响.结果表明,波垂直裂缝面传播时,纵波首波速度随测量频率的增加而线性增大,峰值速度基本不变,单纯由裂缝导致的衰减以良好的乘幂规律降低;纵波波速随裂缝密度、裂缝特征尺寸的增大而线性增大;衰减随裂缝密度增大而增大,随裂缝特征尺寸的增大而减小.当接收探头波长与特征尺寸比为1~12时,纵波首波速度变化显著,处于射线理论与等效介质理论描述的过渡区间.纵横波速比对裂缝特征尺寸变化敏感,可作为典型的裂缝监测参数,也为基于弹性波相应的预测岩石孔隙结构提供了依据.     

应力加载过程中页岩超声波传播特性研究

当有效应力发生变化时,会引起页岩孔隙结构发生变化,进而影响声波在页岩中的传播特性．前人工作多关注页岩纵/横波传播速度以及二者比值对有效应力的响应特征,而对有效应力与页岩声波波形、频谱以及声强之间的关系则很少研究．以渝东南彭水地区龙马溪组富有机质页岩为研究对象,利用SCMS-J型声电测试仪,采集围压加载过程(5～55 MPa)中页岩纵/横波传播信息,分析围压加载过程中页岩声波波形、频率以及能量的变化特征．研究表明:(1)页岩纵/横波波形对有效应力的敏感程度远远高于纵/横波传播速度,随着有效应力增加,波形相似系数迅速减小;(2)有效应力加载过程中,声波对页岩选择性吸收,形心频率f_c随围压呈指数增加,f_c变化特征与页岩孔隙结构变化特征具有一致性;(3)有效应力增加时,页岩超声波散射衰减损耗变少,纵/横波平均振幅谱强度■呈指数增加．研究成果对评价页岩裂缝发育程度,准确评价页岩储层具有重要意义．     

基于瞬时相位和Curvelet变换的地层结构提取方法

储层的几何形态和空间展布预测是储层预测的主要内容.本文根据Curvelet变换的奇性分析特征及地震资料瞬时相位在追踪地质层位的优势,提出了基于Curvelet变换的地层结构提取方法.将提取的地层结构剖面和瞬时频率或其它与地层岩性相关属性联合显示,能更清晰、直观地解释有利储层的几何形态和空间展布特征.通过合成资料和实际数据的算例,验证了本文方法的有效性.     

短时单频脉冲震源的海洋浅地层剖面资料频移处理

采用短时单频脉冲震源的浅地层剖面,记录的波形数据空间假频较严重。因其信号具有频率高、频带窄的特征,通常利用Hiibert变换提取瞬时振幅属性（信号包络）供解释使用。但瞬时振幅均为正值,在进行构造解释时不方便使用。本文提出在对浅层剖面资料提取瞬时振幅的基础上,计算瞬时振幅的微分并配合滤波的方法,实现高频窄带浅地层剖面资料的一种频移处理。该方法把高频窄带的多周期信号变为低频带宽的单周期信号,有效扩展了倍频程并消除假频。应用在南海浅地层剖面资料处理中,资料处理后更利于构造解释。     

基于优化的解缠绕算法的瞬时相位反演（英文）

全波形反演是一种基于数据匹配的高精度反演方法,但该方法易受时间域的周波跳跃或频率域的相位缠绕影响,其主要原因是初始速度不准确和缺少低频信息。此外反演的目标体尺度受观测系统和子波带宽影响,针对大尺度强反射体构造的反演是一个强非线性问题,更难以通过普通的全波形反演方法解决。对解决上述问题,瞬时相位反演为一有效方法,但是瞬时相位是以2π的模数进行测量和计算的,会丢失真实的相位信息。虽然路径积分算法可以对具有一维时间信号特征的地震数据瞬时相位进行解缠绕,但是由于它受到数值模拟和相位计算的影响,反演结果的分辨率降低甚至错误。为了提高抗噪性能并保证反演结果的准确性,我们对路径积分解缠绕算法进行了优化:通过在路径积分算法中加入包络约束,从而实现对相位突变点的限制,得到准确的瞬时相位。地震数据的解缠绕瞬时相位包含地下大尺度强反射体构造的丰富信息。同时,解缠绕瞬时相位构造的目标函数受局部极值的影响较小,适用于全波形反演。本文提出的基于优化解缠绕算法瞬时相位反演方法可以反演地下大尺度强反射体构造,并保证反演结果的准确性。Marmousi模型的数值试验验证了该方法的准确性,SEG/EAGE盐丘切片模型测试表明该算法可以恢复大尺度的低波数构造。     

基于Hilbert-Huang变换的地震瞬时属性提取方法及应用(英文)

希尔伯特—黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)是一种新的适合非平稳和非线性信号的分析方法,由于地震信号一般呈现出非平稳与非线性特性,因此HHT非常适合地震信号的分析。本文首先介绍了HHT中关于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的实现过程,在此基础上分析了几种基于EMD获得本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF)来计算瞬时频率的算法,其中利用了两个采样间隔瞬时频率的平均来计算瞬时频率,较好地反映了地震信号频率成分随时间变化的特征。将该方法应用于四川东北部某地区海相碳酸盐岩地层三维地震叠后偏移数据处理,提取"三瞬"地震属性,与传统的希尔伯特变换提取的"三瞬"地震属性进行对比,结果表明基于HHT的"三瞬"地震属性结果具有更高的分辨率,IMF2的瞬时相位能够较好地刻画台地边缘生物礁相,IMF2的瞬时频率亦具有较好的分带性。将IMF2的"三瞬"地震属性与钻井等资料结合分析,能够更好地识别沉积相的分布。     

逆时偏移中波形光滑性分析与波形校正研究

针对RTM成像波形不光滑的问题进行研究,利用简单模型分析了空间、时间采样间隔对成像波形光滑性的影响。结果表明,空间采样间隔对波形光滑性的影响较大,而时间采样间隔的改变并不能改变波形光滑性。利用三次样条插值,在空间上对RTM成像波形进行插值,可以解决波形不光滑问题。通过复杂模型进行验证,也证明了该方法的有效性。同时对RTM成像剖面沿层地震属性(瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位)进行了分析,结果表明波形经过光滑校正后可以提高地震属性的横向空变稳定性。