裂隙等效TTI介质qP波反射特征研究

研究倾斜裂隙介质的qP渡反射特征对于裂隙储层预测具有指导意义.本文基于Hudson等效理论,推导了倾斜裂隙等效TTI介质PP波反射系数公式,该公式直观地建立了反射系数与裂隙参数之间的关系,反应了裂隙密度、裂隙充填物以及裂隙倾角对反射系数的影响.基于该公式研究了裂隙等效TTI介质PP波反射系数对裂隙充填物和裂隙密度的敏感性,并对其随裂隙倾角的变化情况进行了研究和总结.结果表明,裂隙充填物的性质对于PP波反射系数具有很大的影响,含饱和气的裂隙介质的PP波反射系数曲线较无裂隙介质的反射系数曲线变化较大,无论是反射系数的梯度还是截距均发生了大的改变,而且随裂隙倾角成反比变化,而当裂隙介质含饱和水时,其反射系数曲线相对于无裂隙介质的反射系数曲线变化很小;裂隙密度同样受到裂隙倾角的影响,当裂隙介质的裂隙密度越大时,其PP波反射系数随裂隙倾角变化也越大.     

基于Lowrank近似的TTI介质一步法qP波正演模拟

近年来,基于Lowrank近似的qP波正演模拟受到广泛关注。通常的Lowrank近似两步法波场外推虽然也能消除伪横波干扰,但是两步法依赖一个实值的相位函数,且在大时间步长不适用。基于Lowrank近似的qP波一步法波场外推方法具有处理复值相位函数的能力,对相位函数进行改进,加入速度梯度项,并成功应用于TTI介质qP波正演模拟。通过试验可知:基于Lowrank近似的一步法波场延拓具有传统两步法的优点,无伪横波干扰,在大时间步长波传播时比两步法更加稳定;各向异性情况下,一步法波场外推适用于任意倾角情况下,波场模拟结果清晰准确,没有发生不稳定。      

粘弹性介质P波反射透射系数近似及对比分析

随着油气勘探的发展,勘探的重点已逐渐转向岩性油气藏、隐蔽油气藏.理想弹性介质有时并不能解释许多复杂的实际问题.因此,本文是在粘弹性介质精确Zoeppritz方程的基础上,根据介质的分解理论,将均匀各向同性介质当作背景,将弹性参数的变化和粘弹性参数(品质因子和衰减角)均看成扰动,推导出了P波入射到粘弹性界面的反射透射系数近似公式,并利用四类AVO典型界面模型对反射系数近似公式进行分析与比较,一方面验证粘弹性近似式的正确性,另一方面进一步得到粘弹性介质地震波反射特征,为以后粘弹性近似式的应用提供了理论指导.     

正交各向异性介质中qP波入射的二阶近似反射系数与透射系数

地震波在各向异性介质中以一个准P波（qP）和两个准S波（qS1和qS2）的形式传播.研究三种波的相速度、群速度以及偏振方向等传播性质能够为各向异性介质中的正反演问题提供有效支撑.具有比横向各向同性（TI）介质更一般对称性的正交各向异性介质通常需要9个独立参数对其进行描述,这使得对传播特征的计算更为复杂.当两个准S波速度相近时具有耦合性,从而令慢度的计算产生奇异性.因此,奇异点（慢度面的鞍点和交叉点）附近的反射与透射（R/T）系数的求解不稳定,会导致波场振幅不准确.本文首次通过结合耦合S波射线理论和基于迭代的各向异性相速度与偏振矢量的高阶近似解,得到了适用于正交各向异性介质以qP波入射所产生的二阶R/T系数的计算方法.与基于一阶近似的结果相比,基于二阶近似的方法提高了qP波R/T系数的精度,能得到一阶耦合近似无法表达的准确的qP-qS转换波的R/T系数解,且方法适用于较强的各向异性介质.

     

TTI介质弹性波相速度与偏振特征分析

相速度和偏振方向是研究地震波传播规律和描述介质特性的重要参数,在理论研究和实际应用中有重要作用.本文假定倾斜横向各向同性(TTI)介质对称轴位于观测坐标系XOZ面内,在此观测坐标系下直接推导了TTI介质弹性波相速度和偏振方向的解析表达式,再进一步利用Thomsen弱各向异性理论,推导了弱各向异性近似条件下弹性波相速度以及qP波和qSV波偏振方向表达式.理论分析和数值试例表明,在相速度方面,随着各向异性介质参数改变,qP波和qSH波速度变化较为平缓,qSV波速度变化较为剧烈.弹性波相速度近似式误差均较小,能较好地近似精确相速度.在偏振方向方面,SH波偏振方向只是传播方向和对称轴倾角的函数,而与各向异性参数无关,SH波偏振方向既垂直于传播方向,又垂直于TTI介质对称轴方向.除特定方向外,qP波和qSV波的偏振方向与传播方向均成一定角度,并且随TTI介质对称轴倾角的改变而改变;在精确和近似情况下,qP波和qSV波的偏振方向始终垂直;在精度允许范围内,偏振方向的弱各向异性近似式与理论解析式吻合较好.     

TTI介质弹性波近似解耦波动方程

借助Christoffel方程可求解出各向异性介质弹性波精确频散关系.利用近似方法进行处理,再通过傅里叶逆变换将频率波数域算子变换为时空域算子,可导出解耦的qP波或qS波波动方程.本文在TTI介质弹性波精确频散关系的基础上,利用近似配方法推导了qP波和qSV波近似频散关系,通过傅里叶逆变换推导了TTI介质qP波和qSV波解耦的波动方程.为了验证近似频散关系的有效性,利用两组模型参数对其进行数值计算,分析了相对误差在不同传播方向上的分布.随后使用有限差分方法分别对均匀、层状及复杂TTI介质弹性波近似解耦波动方程进行数值模拟,结果显示qP波和qSV波完全解耦,并且在各向异性参数η < 0以及介质对称轴倾角变化较大的情况下,纯qP波和纯qSV波近似波动方程依然可以保持稳定.

     

TTI介质qP波逆时偏移中伪横波噪声压制方法

在对地下复杂构造介质,特别是盐丘侧翼及岩下区域进行成像时,相对于传统的各向同性逆时偏移和VTI逆时偏移,具有倾斜对称轴的TTI逆时偏移成像效果最优.不仅反射同相轴更加的连续,而且能量得到了更好的聚焦.传统的各向异性介质全弹性波RTM的计算量大且计算效率低.由于目前仍以纵波勘探为主,因此TTI逆时偏移qP波波动方程的选取显得尤为重要.为了提高计算效率,采用将沿着对称轴方向的横波速度设为零的方法,简化得到qP波波动方程.然而,这样会引入一种严重影响成像效果的低速度、低振幅的qSV波人为干扰.本文建立了qP波方程的完全匹配层控制方程,而后借助于辅助波场采用一种高效的压制伪横波噪声传播的方法,通过模型测试验证了该方法的有效性.     

带正则化校正的TTI介质qP波方程及其逆时偏移方法和应用

各向异性研究对地下介质精确成像有着重要的意义,在当前计算机硬件迅速发展及宽方位地震数据采集日益普遍的情况下,成像必须考虑介质的各向异性.逆时偏移是基于双程波动方程的较为精确的数值解的成像方法,所以相对于其他地震成像方法,它具有很大的优势,譬如不受反射界面的倾角限制、偏移速度结构合适时能够使回转波及多次波正确成像.在各向同性介质中,可使用标量波方程来模拟波场.而在各向异性介质中,P波和SV波是相互耦合的,即不存在单纯的标量波传播,通常利用能代表耦合波场中P波分量运动学特征的拟声波(qP波)进行偏移成像.本文中,我们推导出了TTI介质下qP波控制方程.该方程可采用显式有限差分格式进行求解.通过声学近似,若沿对称轴方向的剪切波速度为零,对于对称轴方向不变且ε≥δ的模型来说,可得到稳定的数值解.但对于TTI介质来说,由于沿对称轴方向各向异性参数是变化的,声学近似会引起波场传播及数值计算的不稳定.因此,我们提出了正则化有限横波的方法,很好地解决了这一问题.最后,给出了Foothill模型的测试结果及某探区实际资料试算结果,展示了采用这个方程进行复杂TTI模型正演和高质量逆时偏移成像结果,证实了该方法的正确性和实际资料应用中的有效性.     

TTI介质各向异性参数多波反演与PS波AVO分析

把遗传算法引入到了TTI介质AVO信息反演各向异性参数的过程中,依据TTI介质PP波、PS波反射系数公式,建立Thomsen参数和TTI介质对称轴倾角、方位角的目标函数,分别通过PP波和PS波的反射系数反演出了各向异性参数和对称轴倾角、方位角等信息.文中对反演结果的精确度和稳定性进行了分析,发现PS波的反演结果优于PP波反演结果;对称轴倾角的反演准确性明显优于对称轴方位角.本文通过模型正演合理解释了这一现象的原因.最后,本文通过对PS波AVO梯度的研究,提出了利用PS波振幅定性分析TTI介质对称轴倾角的方法.     

三维TTI介质qP波透射立体层析方法研究

致力于研究三维TTI介质下的qP波立体层析反演算法.将射线扰动理论应用于三维具有倾斜对称轴的横向各向同性(TTI)介质拟声波程函方程, 导出立体层析所需的三维TTI介质qP波数据空间与三维TTI介质模型空间之间的所有Frechét导数.在通过灵敏度测试验证了相应Frechét导数对于三个各向异性THOMSEN参数的正确性之后, 使用两步法反演策略——即先使用坐标分量和射线参数水平分量(不包括走时)实施初始反演而后再使用所有数据空间分量进行反演, 在三维qP波TTI介质情形下针对三个各向异性THOMSEN参数可以获得理想的反演结果, 为三维qP波TTI介质下透射立体层析的应用做好了理论准备.用一个典型的理论数据算例证实了上述观点.

     

Calculation of reflection and transmission coefficients for qP waves incident on a planar interface between isotropic and triclinic media

In the paper by Chattopadhyay and Rajneesh (2006, “Reflection and refraction of waves at the interface of an isotropic medium over a highly anisotropic medium’, Acta Geophysica, vol. 54, no. 3, pp. 239–249), the authors proposed a process to calculate R/T (reflection and transmission) coefficients at the interface between isotropic and triclinic half-spaces, with incident qP waves in triclinic media. Unfortunately, besides several misprints, the authors made a fatal assumption that there is no transmitted SH wave generated in isotropic media, which led the successive analytical derivations and numerical calculations thoroughly wrong. In this paper, the errors are analyzed at length and corrections are given. Then an alternative approach to solve the problem is proposed and numerical results are shown and discussed.     

转换波AVO反演速度比各横波反射系数

Based on the empirical Gardner equation describing the relationship between density and compressional wave velocity, the converted wave reflection coefficient extrema attributes for AVO analysis are proposed and the relations between the extrema position and amplitude, average velocity ratio across the interface, and shear wave reflection coefficient are derived. The extrema position is a monotonically decreasing function of average velocity ratio, and the extrema amplitude is a function of average velocity ratio and shear wave reflection coefficient. For theoretical models, the average velocity ratio and shear wave reflection coefficient are inverted from the extrema position and amplitude obtained from fitting a power function to converted wave AVO curves. Shear wave reflection coefficient sections have clearer physical meaning than conventional converted wave stacked sections and establish the theoretical foundation for geological structural interpretation and event correlation. ＂The method of inverting average velocity ratio and shear wave reflection coefficient from the extrema position and amplitude obtained from fitting a power function is applied to real CCP gathers. The inverted average velocity ratios are consistent with those computed from compressional and shear wave well logs.     

大角度P-P波反射系数近似方法研究

Zeoppritz方程的近似形式大多是符合小角度或中等角度入射条件的,大角度入射时的近似公式很少.因此,从精确的纵波反射系数计算公式出发,推导纵波在大角度入射时纵波反射系数近似计算公式,该公式以射线参数P及垂直慢度qa1,qa2,纵横波速度Vp,Vs为参数.由于在大于临界角时,反射系数变为复数,公式采用分段表示,一部分...     

裂缝诱导的TTI介质固液解耦反射系数方程及裂缝和流体参数反演方法

利用地震数据进行裂缝预测及流体识别对于裂缝性储层的勘探开发具有重要意义.针对单组旋转对称的倾斜裂缝诱导的TTI介质, 基于各向异性Gassmann方程, 推导了固液解耦纵波反射系数近似公式, 分析了不同条件下近似公式的精度.根据实际研究工区裂缝储层的特征, 选用高裂缝倾角近似公式, 通过奇异值分解从方位弹性阻抗中估算裂缝密度和裂缝方位, 进而分离和消除各向异性项, 建立流体等效体积模量及孔隙度贝叶斯反演预测方法.模型试算表明, 在信噪比大于2时, 流体等效体积模量、孔隙度和裂缝参数的估计较为可靠, 实际应用也验证了反演方法的有效性.

     

各向异性TI介质qP反射波走时层析成像

地震走时层析成像是反演地层各向异性参数分布的有效方法, 但是关于地震各向异性介质走时层析成像的研究并不多, 其技术远远没有达到成熟的阶段.在野外数据采集时, 地表反射波观测方式相对井间和垂直地震剖面观测方式的成本更低, 利用qP反射波走时反演各向异性参数具有更加广泛的实用价值.本文实现的TI介质地震走时层析成像方法结合了TI介质反射波射线追踪算法、走时扰动方程和非线性共轭梯度算法, 它可以对任意强度的TI介质模型进行反演, 文中尝试利用qP反射波走时重建TI介质模型的参数图像.利用qP反射波对层状介质模型和块状异常体模型进行走时反演, 由于qP波相速度对弹性模量参数和Thomsen参数的偏微分不同, 所以可以分别反演弹性模量参数和Thomsen参数.数值模拟结果表明:利用qP反射波可以反演出TI介质模型的弹性模量参数与Thomsen参数, 不同模型的走时迭代反演达到了较好的收敛效果, 与各向同性介质走时反演结果相比较, 各向异性介质走时反演结果具有较好的识别能力.     

TTI介质隐式有限差分平面波偏移

文章研究了TTI介质隐式有限差分(IFD)波场外推算子和TTI介质平面波偏移.与各向同性和VTI介质相比,TTI介质频散关系要复杂的多,很难得到频散关系的显性表达,也不能再只用对称的偶函数表示,需要加入一个奇函数.文中设计TTI介质IFD波场外推算子并用非线性优化方法求解算子系数.将各向同性介质下平面波偏移理论与TTI介质IFD外推算子相结合,实现了TTI介质下平面波偏移.将设计算子的频散关系曲线和偏移脉冲响应与理论解对比,验证了外推算子的精度;将平面波偏移算法用于全波TTI方程拟合并用极化分析得到的P波数据,验证了TTI介质平面波偏移的准确性和高效性.     

VTI介质qP波方程高精度有限差分算子

波动方程有限差分法是一种使用广泛的地震波数值模拟方法.但是有限差分法本身固有存在着数值频散问题,会降低地震波场模拟的精度与分辨率.为了克服常规有限差分算子的数值频散,本文针对VTI介质地震波数值模拟问题,构造了频率-空间域qP波波动方程高精度有限差分优化算子,根据最优化理论中高斯-牛顿法确定了高精度有限差分算子的优化系数.利用常规差分算子和高精度优化差分算子对归一化相速度的频散关系精度进行了对比分析,并对均匀各向同性介质和均匀VTI介质中的qP波地震波场进行了有限差分数值模拟,通过频散关系精度分析和波场数值模拟结果表明：有限差分优化算子具有较高的波场数值模拟精度,有效压制了传统有限差分算子数值模拟中的数值频散现象,提高了有限差分算子精度,为VTI介质频率-空间域qP波正演模拟奠定了基础.     

长偏移距P波AVO反射系数的一种近似

近年来,长偏移距排列逐渐被大量应用到海上勘探。传统AVO分析都是小入射角,对于长偏移距数据来说有很大不足。为了探讨拓宽AVO分析的研究范围,本文推导了长偏移距时P波反射系数的一种近似公式,并讨论了其精确性。本文的结果和广泛应用的Shuey公式相类似,Shuey公式可以看作本文结果在小入射角情况的简化。