基于偶极弯曲波频散的横波慢度径向分布反演

本文针对地层横波慢度径向分层模型,分析了地层横波慢度的径向非均匀性对弯曲波频散的影响.基于径向非均匀与均匀模型之间弯曲波频散的差异,结合微扰法和Backus-Gilbert(BG)理论建立了反演横波慢度径向分布的方程,求取了地层横波慢度的径向分布.在无噪声和参数误差时,反演结果较好地反映了实际地层横波慢度的径向分布,当井孔流体或井外地层纵波慢度的选取误差在10%内变化时,反演结果基本保持不变;存在信噪比(SNR)为20 dB(信号的功率为噪声的100倍)或10 dB(信号的功率为噪声的10倍)噪声时,反演结果没有发生明显的改变,其相对误差基本控制在10%以内,可见噪声对反演结果的影响不大.以上反演结果说明,本文采用的结合微扰法和BG理论的反演方法来估测地层横波慢度的径向分布时,具有很好的鲁棒性,可以被用于现场了解井壁周围的地层性质.     

声波测井仪器的等效理论及其应用(英文)

在处理实际声波测井模式波数据或用模式波的反演地层参数时,必须考虑测井仪器对频散模式波传播的影响。本文介绍了一种用具有等效弹性模量的圆柱体来模拟声波测井仪器的等效理论,并将该理论推广应用到电缆、随钻多极子声波测井。在波长大于仪器半径的前提下,将井中的多极子声场与该等效仪器模型进行声导纳/阻抗匹配,便可导出这一理论。通过数值模拟和现场资料对该理论的有效性和实用性进行了验证,验证结果证明该理论既简单又足够精确。利用该理论模型处理实际资料时,通过调整仪器等效弹性模量和半径在给定频段标定仪器的影响,而不必考虑仪器的具体材料和结构。本文以电缆偶极子声波测井现场资料的频散校正为例,进一步证明了该等效理论处理现场资料的准确性和高效性。     

多极子随钻声波测井波场模拟与采集模式分析

应用三维非均匀交错网格有限差分程序模拟了多极子随钻声波测井的波场,考察了硬地层中单极子随钻声波测井响应及软地层中声源频率对多极子随钻声波测井的影响;计算了接收阵列波形的时域相干谱及频散特征,结果表明随钻测井仪器居中时,在硬地层中可以直接利用单极子声系得到地层横波速度,但地层纵波受到钻铤波的极大干扰.而在软地层中可以利用单极子声系直接测得地层纵波速度,但地层横波速度则需要使用工作在较低频率下的四极子随钻声波仪来测得,此时测井频段又会落入钻井噪声频带而受到影响.为此本文提出数值模拟手段结合物理实验的方法得到钻铤波的影响,在实际测井中通过信号处理方法而不是用在仪器本体上刻槽的方式来更完全地消除钻铤的影响.为了避免钻井噪声的影响,本文提出六极子随钻声波仪更适合软地层的横波测量.本文用数值实验结果来说明这些方法的可行性.     

利用多种地震数据联合反演剪切波速度结构的可靠性检测

本文模拟使用青藏高原东南缘区域台网及国家台网的170个宽频台站基于背景噪声、天然地震面波、P波接收函数反演时的实际数据,对青藏高原东南缘假定的初始模型进行恢复,通过计算初始模型台站下方纯路径频散、提取各台站对间的瑞雷波频散曲线、计算理论接收函数以及反演剪切波速度结构来测试使用不同单项数据与联合使用多种数据反演对初始模型的恢复程度。结果表明,同时使用接收函数、基于噪声经验格林函数的群速度、相速度频散以及基于天然地震面波的相速度频散联合反演的剪切波速度结构,充分利用了几种数据的分辨率优势,清晰地分辨出中下地壳及上地幔顶部的低速层。此外,本文也分析了实际数据处理中出现的计算误差、随机噪声干扰对计算结果稳定性的影响。结果显示:对于面波频散,加入1%的误差后,联合反演的结果仍可很好地反映低速层的形态,但是当误差提升至5%后,对最终结果则产生了一定程度的影响;而在接收函数中加入4%的随机噪声时,虽然地幔低速层的上界面和下界面会略微受到随机噪声的影响,但是低速层的深度范围和速度值均得到了较好的恢复。     

随钻斯通利波测井反演地层渗透率的理论、方法及应用

针对孔隙渗透地层的随钻声波测井问题,用Biot-Rosenbaum孔隙弹性波测井理论推导了孔隙地层的随钻井孔声场表达式.据此考察了随钻条件下井中斯通利波的波形、相速度频散、衰减以及相速度对渗透率的灵敏度,并与电缆测井中的情况进行了对比.数值模拟结果表明,随钻条件下斯通利波对地层渗透率的灵敏度相对于电缆测井有明显增加,更有利于用来反演地层渗透率.为快捷有效地处理现场测井数据和反演计算,采用简化Biot-Rosenbaum理论和钻铤的等效模型,对随钻斯通利波的频移和时滞进行联合反演.结果表明,随钻斯通利波反演的渗透率与核磁渗透率和岩心覆压测试渗透率符合较好,并且与常规测井曲线所反映的储层性质具有较好的一致性,证明了利用随钻斯通利波评价地层渗透率的有效性.

     

基于贝叶斯理论的叠前多波联合反演弹性模量方法

AVO反演可以获得地层岩性和流体信息,而叠前反演问题都是高维的和非适定的,因此获得可靠稳定的解对叠前反演至关重要. 本文给出了一种基于贝叶斯理论的纵波和转换波联合反演密度比和模量比的方法. 鉴于剪切模量比、体积模量比可以更好地指示油气,基于岩石物理中速度比与模量比之间的关系,将此关系式代入Zoeppritz方程的近似形式Aki-Richards公式中,得到与模量比有关的反射系数近似公式. 联合纵波和转换波,利用最小二乘准则构建目标函数,最终反演出密度比、剪切模量比、体积模量比三个参数. 在反演过程中引入贝叶斯理论,假定先验信息服从高斯分布,待求参数服从改进的Cauchy分布,并去除待求参数之间的相关性. 利用模型数据和实际数据对本文方法进行测试,并与常规的单独利用纵波数据来反演方法进行比较,结果表明联合反演稳定性更好、精度更高、抗噪音能力更强,验证了本文方法的可行性和有效性.     

阵列声波测井处理新技术在碳酸盐岩储层评价方面的应用

为了更深入的研究阵列声波测井资料在缝洞型碳酸盐岩储层评价中的应用,针对阵列声波中不同探测距离、不同分辨率的信息开发了三种新技术.通过对纵波进行频散分析形成了纵波频散谱的处理方法,并建立了根据频散谱的方差对碳酸盐岩储层非均质性进行评价的方法,对于井周裂缝、溶洞的识别及储层类型划分有指导意义;利用井壁斯通利波传播特性,建立了定量计算斯通利波能量衰减的方法,对于评价过井缝洞有重要作用;利用阵列声波反射波信息形成了全新的声波远探测处理方法,通过对井旁反射信息的定量表征建立了井旁缝洞发育程度的定量评价方法.阐述了这些方法的基本原理及适用条件,拓展了阵列声波测井资料在碳酸盐岩储层评价方面的应用.     

基于Russell近似的纵横波联合反演方法研究

PP波和PS波联合反演方法作为有效的地震技术,比单纯纵波反演精度要高,能够提高地震储层识别的精度.以Russell近似理论为基础,推导了新的转换波AVO近似公式,双层模型界面的反射特征数值模拟显示,新公式具有较高的近似精度,且具备直接反演流体因子f、剪切模量μ和密度ρ等参数的优势,有效避免间接反演带来的误差.结合纵横波联合反演理论,提出了基于贝叶斯理论的新型联合反演算法.在实际应用中,对纵波和转换波角道集进行同相轴匹配处理,综合利用纵波和转换波资料携带的信息,实现基于Russell近似的多波联合反演.模型数据和实际资料测试结果表明,反演结果与真实值或测井结果匹配度较高,证实该方法真实有效.     

横向各向同性地层随钻多极子测井声场的分波分析与特性研究

随钻声场在各向异性地层中的传播一直是随钻声波测井的重要课题.该问题中钻铤与井孔和地层的相互作用极大地影响着声场,特别是系统中的模式波的传播特征.因此,本文采用分波计算法来详细地研究在横向各向同性（VTI）地层中随钻多极子声波的传播规律,将声场全波分解成来自波数域中的奇异点（包括支点和极点）的分波的贡献,以此模拟分析了声场中各个分波的传播特征,包括模式波在频域中的频散、激发响应及时域中的分波波形.结果表明：在快速VTI地层中,钻铤的存在使得单极伪瑞利波和二阶四极地层螺旋波的频散大为降低,可以此来测量地层垂直向横波速度;慢速VTI地层中仅存在单一四极地层螺旋波,其低频速度为地层垂直向横波速度.值得注意的是,在各向异性参数满足δ>ε+c₄₄/2c₃₃的地层中,上述模式波的低频截止速度均小于地层的垂向横波速度,这一结果与已知的裸眼井情况一致.

     

面波频散反演地球内部构造的遗传算法

介绍了一种新的算法——遗传算法的基本概念和特点,及其在地震面波反演地球内部构造中的应用,指出了使用遗传算法的注意事项．提出了通过对初步搜索结果参数分布直方图进行分析,从而修改和缩小进一步搜索的范围,逐步搜索以提高搜索效率的方法．并对３层含低速层的理论模型和青藏高原的实际频散资料进行遗传算法反演,获得了满意的结果．讨论了遗传算法在其他地震学问题中进一步应用的可能性．     

The phase relations between the first arrivals of compressional and shear waves, and their signification to full wave logging

This paper describes the three phenomena observed in full wave experiments： 1. the amplitudes （absolute value） of the first compressional and shear arrivals have the same variation rules; 2. the phases of the first compressional and shear arrivals are always opposite to each other; and 3. the amplitude variation periods of the first compressional and shear arrivals are 2π. A full analysis and interpretation points out that these phenomena should appear under the full wave logging condition. Hence,the basis of using phase diffrences to extract useful information from the full wave is found.     

纵横波初至的相位关系及全波测并的意义(英文)

本文描述了在全波实验中所见到的三种现象,即:1.纵横波初至的振幅(绝对值)具有相同的变化规律;2.纵横波初至的相位彼此总是反向的;3.纵横波初至的振幅变化周期为2π。经过充分的分析和解释指出这些现象应该出现在全波测井条件下,从而为利用相位差从全波中提取有用的信息奠定了基础。     

P-P波和P-SV波联合AVO反演研究

目前转换波AVO(Amplitude Versus Offset)反演或纵波、转换波联合AVO反演是基于Aki等的反射系数近似公式,通常反演结果为上、下层速度比值和速度平均比值.本文在Shuey和郑晓东近似公式的基础上,运用最小平方算法,提出一种p-p波和P-SV波联合AVO反演下层介质纵、横波速度及泊松比的方案,并应用于双层含气砂岩模型上,误差在10%以内.此方案要求上、下层物性差别不大且入射角小于30°,但不需要速度比值为常数2的假设.     

用相位感应测井数据反演地层电阻率和介电常数

基于相位感应测井的两个接收线圈获取的总场相位差和幅度比曲线,在二维轴对称非均匀介质中同时反演地层电阻率和介电常数. 通过相位差和幅度比测井曲线提取地层纵向边界位置的初始值,利用测井响应方程和变分原理建立反演方程,然后采用共轭梯度(CG)法进行求解. 对多层地层的电阻率、介电常数和纵向边界位置进行整体反演,模拟计算结果表明了方法的可行性.     

软地层横波速度的偶极随钻测井反演

在电缆测井中,可以利用偶极声场中的弯曲波反演软地层的横波速度.然而,在随钻声波测井（LWD）中,钢制钻铤的存在使得井孔结构变得复杂,同时改变了井孔声场,弯曲波也变得难以测定.此外,弯曲波与钻铤波耦合在一起,使得地层横波速度的反演变得困难.本文计算分析了随钻声场的频散曲线和激发曲线,注意到了偶极舒尔特波在较宽频带内速度频散很弱,特别是在本文研究的软地层情况下,偶极舒尔特波速度在3至25 kHz的频率范围内几乎为一个常值,并且该值与地层横波速度存在一一对应关系.舒尔特波速度远小于其他模式波速度,与其他模式波在时域上易分离.相对于其他地层参数,舒尔特波对地层横波速度十分敏感.因此,它可以用来反演软地层的横波速度.

     

核磁共振双TW测井数据联合反演与流体识别

针对核磁共振测井双TW观测数据分析和流体识别的需要,研究了基于全局搜索的遗传算法和局部搜索的最小二乘法的联合反演算法,实现了核磁共振双TW观测数据处理.首先,研究了饱和油气水岩石物理模型的核磁共振双TW观测模式的测井响应机理;然后,利用全局搜索性能优良的遗传算法, 对核磁共振回波差数据进行了反演,计算出了流体的核磁弛豫性质及其体积;最后,以遗传算法的反演结果为初值, 利用阻尼最小二乘方法对双TW回波串进行更精细的反演,计算出了双TW的T2分布、孔隙度和流体饱和度.理想模型的合成数据和实际测井资料应用表明,遗传算法与最小二乘方法相结合是一种行之有效的联合反演方法,能较好地实现核磁共振测井双TW观测数据的处理和流体评价.     

基于波干涉原理的套管井阵列声波处理方法及其应用

在套管井测井中,沿着钢管产生的拉伸波(即管波)在声波数据中产生很强的干扰,使得地层声速的提取十分困难.基于管波与地层声波的干涉原理,本文提出了一种声波处理方法.管波的传播特征是已知的,且管波和地层波都由同一声源激发,因此,可以用管波来改造测井声波数据.对改造后数据采用希尔伯特变换作进一步处理,得到与地层信息相关的解析信号,从该信号中即可提取出地层声速.通过对理论模拟数据的处理和现场测井数据的应用,验证了新方法的正确性和有效性.     

地震资料波阻抗多尺度融合反演

本文依据最佳约束反演策略,应用波动方程多尺度反演方法反演中频段波阻抗.利用神经网络技术实现对中频段波阻抗的标定及高、中、低频波阻抗的融合,避免了因高、中、低频波阻抗频段重叠及中频段波阻抗精度低所造成的反演结果的误差.这种方法具有对初始模型依赖性低、收敛速度快、反演结果稳定、抗噪能力强等特点.