利用煤层裂隙地震各向异性寻找煤层气气藏

煤层气是以吸附状态储集在煤层的微裂隙、裂缝中，煤层既是煤气的源岩层，也是煤层气的储集层。由于煤层裂隙的存在，将导致煤层的各向异性；根据横波分裂理论：横波通过方位各向异性介质时，横波将发生分裂现象，分裂为两个偏振方向近乎正交的横波，即传播方向平行于裂隙方向的快横波和传播方向垂直于裂隙方向的慢横波。本文介绍了煤层裂隙引起的横波分裂现象的实验室研究及实际野外试验成果。实际结果表明，利用转换横波探测煤层裂隙是可行的。本文最后给出了试验煤层裂隙发育范围和裂隙发育方向。     

高阶旋转交错网格有限差分方法模拟TTI介质中横波分裂

笔者给出了一种能够模拟弹性波在任意各向异性介质中传播的二维三分量高阶有限差分算法.相对于常规交错网格有限差分方法,旋转交错网格有限差分方法在介质具有强差异性时能更精确地模拟地震波的传播,避免常规交错网格中因对弹性系数进行插值而带来的误差.采用高阶旋转交错网格有限差分方法模拟并分析了零偏移距横波分裂现象随裂缝介质方位角和倾角变化的响应特征.结果表明:结合完全匹配层(PML)吸收边界条件的高阶旋转交错网格有限差分方法能获得高精度的地震波场模拟数据,并且在边界具有良好的吸收效果;横波分裂现象主要受裂缝走向与波的极化方向之间的夹角影响,受裂缝倾角影响较小,且快慢横波的能量也跟裂缝走向与波极化方向间的夹角有关.具有倾斜对称轴的横向各向同性(TTI)介质倾角的变化可能会导致记录中波到达时的变化,影响快慢横波的时差.利用横波分裂的能量分布和方位各向异性特征,可以帮助检测裂缝的方位角和倾角.横波在多层TTI介质中传播时会发生多次分裂的现象.     

三维方位各向异性介质数值模拟及波场分析

采用交错网格技术将速度-应力方程中的速度对时间的导数转化为应力对空间的导数, 将弹性波动方程表示为与二阶双曲方程等价的一阶应力-速度公式, 以实现三维三分量地震波场模拟。对获得的波场快照、VSP记录图像和地面记录图像进行波场分析, 发现在波场图像中存在明显的拟P波、拟快横波和慢横波, 还出现了横波分裂、横波分裂盲区及波面三分叉等地震波在方位各向异性介质传播时产生的特殊现象。研究结果表明, 用交错网格三维模拟方法研究方位各向异性介质对方位各向异性介质中地震波传播反演能起到很强的辅助作用。     

三分量地震资料中各向异性检测

各向异性研究是当令地震学研究领域中重要课题之一；三分量地震资料中各向异性的检测是各向异性理论研究成果解决地球科学实际问题的重要桥梁。本文简要描述了各向异性介质中横波分裂现象，分别介绍了现有的四种主要检测技术，即偏振图法、协方差拒阵法、质，点振动分辨率法及传输矩阵法，并对这四种技术作了一定的评述。     

三分量地震资料中各向异性检测

各向异性研究是当今地震学研究领域中重要课题之一；三分量地震资料中各向异性的检测是各向异性理论研究成果解决地球科学实际问题的重要桥梁。本文简要描述了各向异性介质中横波分裂现象，分别介绍了现有的四种主要检测技术，即偏振图法、协方差矩阵法、质点振动分辨率法及传输矩阵法，并对这四种技术作了一定的评述。     

Pearson 相关系数法快慢横波波场分离

横波分裂是各向异性介质的重要特征,当横波或转换波穿过各向异性介质到达地面时,地面三分量检波器的x 分量和y 分量接收到的地震记录中都会同时存在快横波和慢横波。将快横波和慢横波进行分离,进而计算介质的各向异性参数是多分量数据处理中重要的一步。将数学中的Pearson 相关系数引入到多分量地震勘探中,提出了Pearson 相关系数法进行旋转角度识别,进而分离快、慢横波波场。相比于传统的互相关法,Pearson 相关系数法从精度、抗噪性能和计算效率上都有提高。     

基于横波分裂的转换波各向异性分析技术及应用

当横波不平行也不垂直穿过裂缝时,会发生横波分裂现象。这里基于横波分裂理论,采用二维分量旋转方法进行转换波分裂分析。为了得到地层裂缝信息,提高宽方位转换波径向分量成像质量,利用宽方位转换波的径向和横向分量资料,完成了多层裂缝介质的各向异性分析。在此基础上,还完成了转换波方位各向异性校正研究。首先,利用分量旋转方法求出第一裂缝介质层的各向异性方向、快慢横波时延等参数;然后,将快、慢横波时延应用于慢波数据进行慢波时延补偿;最后,根据第一层的方位角将快波和补偿后的慢波旋转回原来的径向和横向分量方向。这样,就完成了第一裂缝层的各向异性分析,同时还得到第一层的裂缝方向、裂缝密度、补偿后的径向分量等数据。依此类推,进行以下裂缝层的各向异性分析。该转换波各向异性分析技术已应用于川西XC气田的宽方位三维三分量地震数据处理,不但得到了裂缝参数,而且还消除了宽方位转换波的方位各向异性影响,提高了转换波径向分量的成像质量。     

裂缝介质中不同震源横波分裂现象的数值模拟

采用TTI介质中二维三分量一阶交错网格应力-速度弹性波方程,模拟胀缩源、垂直集中力源、剪切源在垂直裂缝介质中的井间地震波场,分析了不同方位角情况下波场的传播特征,并讨论了横波分裂时的能量分配情况。结果表明:地震波从各向同性介质进入各向异性介质时会观测到快慢横波;在一定方位角的情况下,垂直裂缝介质中会得到快慢横波,这为进一步分析横波分裂特征和地震实际数据提供了依据。      

可控力源激发EDA介质中横波分裂现象正演模拟研究

在研究了各向异性介质中波动方程的正演模拟现状的基础上,对波动理论进行了总结,并采用FCT有限差分法对EDA介质中的波动方程进行了数值模拟,得到了EDA介质中横波分裂的波场快照,并对波场特性进行了分析。     

利用横波分裂研究生产矿井中小裂隙及含水地质体

地下岩层中的裂隙带对地震波最突出的影响是横波分裂。依据横波分裂后产生的快横波与慢横波的时差，研究地层的各向异性，据此探测地下裂缝构造。利用纵横波速度比研究岩性的横向变化及含水裂隙，为生产矿井所面临的现实问题服务。     

岩石各向异性实验研究及对工程勘探的影响

以不同的砂岩和大理岩为标本,对岩石的各向异性在应力应变关系、波速、动静杨氏模量、动静泊松比、抗压强度等方面的各向异性问题进行了测试和研究。通过实验得到岩石标本在平行层理和垂直层理方向上述物理性质存在着的差异情况和变化规律,分析和探讨了岩层的各向异性对工程勘探工作带来的影响情况。指出地壳介质的岩体各向异性对地球物理勘探来说是不能忽视的,尤其是各向异性会导致横波分裂,影响横波勘探的精度,但同时也有助于了解岩体中裂纹结构的信息,做出工程事故的准确预报。     

利用纵波地震资料确定方位各向异性的主方向

在方位各向异性介质中,方位各向异性的主方向就是准纵波和准横汉传播的方向,即准纵波和准横波为纯纵波和纯横波方式的方向。如果方位各向异性是由作用于一个方位各向同性背景中的定向垂直裂缝引起的,则这些主方向中的其中两个对应平行和垂直于裂缝的方向。横波穿过一个方位各向异性介质时,对与主方向有关的传播方向很敏感。     

岩石弹性各向异性研究和应用的新进展

地壳岩石是非均一的、不连续的、非线弹性的介质,大多具有某种程度的各向异性,介质弹性参数随方位而异就是这一特性的反映之一。根据弹性波(超声波、声波、地震波)在岩石中传播所测定的弹性各向异性可得到地壳不同深度和范围内的应力状态资料。本文介绍了国内外的研究现状及在各个领域中的应用。目前,弹性各向异性的研究正日益取得进展,横波分裂现象已成为固体地球物理学中的研究热点和前沿课题,垂直地震剖面技术和三分量数字化地震仪的应用,使得这项研究步入实用化。还出现了新的方法——斯通利波偏振法。这些新技术必将在能源及矿产资源开发,岩石工程设计施工,地震监测预报和地球动力学的研究中得到广泛应用。     

角度谱在快慢横波分离中的应用

横波在穿越裂隙介质时会分裂成平行裂隙的快横波和垂直裂隙的慢横波，其偏振角随着波传播的时间和空间而变化。利用角度谱可以有效地求取偏振角，从而分离快慢横波。这里介绍了角度谱的概念及其应用。     

煤田三维地震勘探技术的应用及发展前景

以典型实例说明三维地震勘探技术在矿井开采中的应用.随着数字地震仪和数字处理解释技术的广泛应用,利用3D、3C和全波三维地震勘探技术将拓宽在岩性参数方面的研究,可以利用纵、横波速度比、传播时间比、振幅比、泊松比等来研究岩石孔隙度的变化等,也可以利用横波分裂现象研究介质的各向异性,提高勘探精度,提供接近实际地层的岩性参数.并逐步地实现地表面以下的信息数字化,为矿井高产、高效提供可靠的地质保障.     

华北克拉通上地幔变形及其动力学意义

华北克拉通从稳定到破坏的演化过程对有关地球动力学的经典理论提出了挑战,研究其独特的演化历史是固体地球科学研究的一项重要内容。上地幔矿物晶体的各向异性记录了上地幔发生构造变形的信息,研究上地幔地震波各向异性能够揭示现今和构造历史时期所发生的构造运动。本文总结了近年来作者在华北克拉通地区所进行的高密度、覆盖广泛的地震波横波分裂观测研究结果。横波分裂的快轴方向与绝对板块运动方向的不一致,以及横波分裂参数快速的空间变化特征表明了华北克拉通的SKS横波分裂主要反映上地幔的变形。观测结果表明：鄂尔多斯块体保留了克拉通较弱的各向异性特征,其西端体现了元古代克拉通拼合的变形特征; 中新生代华北克拉通破坏事件以不同的机制主导了华北克拉通中部和东部的上地幔变形,在东部地区北西-南东向的拉张应力作用使得快轴方向平行于拉张方向,而在中部则因受到较厚岩石圈的阻挡使得地幔流动改变了方向,因此造成了北东和北北东向的岩石圈拉张。     

方位各向异性介质的VSP资料处理

本文从理论上推导了二维EDA介质中的弹性波动方程，并对其进行了数值模拟，获得了当坐标系旋转30°时用点源激发的三分量波场切片及用相互正交的横波震源在同一位置激发，用两个相互正交的水平检波器接收的四分量全成记录。用双源四分量同时旋转方法对从两种EDA介质中采集的四分量作分析，得到了分裂的快，慢横波分量和它们间的时间延迟以及介质的裂隙方位角。从分离的快横波分量中提取反射能量，然后用VSP-CDP变换方法作成像处理。     

基于各向异性AVO的裂缝弹性参数叠前反演方法

基于各向异性理论,将具有水平对称轴的高角度裂缝介质等效为HTI介质。首先,通过分析HTI介质反射界面的纵波反射系数公式,研究裂缝介质振幅随偏移距和方位角的变化特征,探索了方位各向异性介质弹性参数和各向异性参数的叠前反演方法。其次,为更好地估测介质的弹性参数:纵波阻抗IP、横波阻抗IS以及各向异性梯度Γ,对反射系数近似式进行了简化,同时对简化公式的精度进行了对比分析。最后,选取2D逆掩断层模型,利用褶积公式制作不同方位的合成地震道集,并对合成地震道集添加随机噪声(信噪比为2∶1),将其应用于方位AVO叠前反演算法试算中。结果表明,当信噪比为2时,方位AVO叠前反演所得纵波阻抗、横波阻抗及各向异性梯度的估测值与模型真实值基本吻合,而且估测值能够较准确地反映原始模型的地层特征,验证了方位AVO叠前反演算法的准确适用性。     

基于声波测试法对鹰滩页岩各向异性分析

页岩储层通常呈薄层状结构,一般认为其岩石力学参数具有横向各向同性,而其各向异性受围压（CP）、含水率和总有机质含量（TOC）等多种因素的影响。本文对不同围压下的鹰滩（Eagle Ford）页岩进行超声波波速进行测试实验,研究围压对鹰滩页岩波速及岩石力学各向异性的影响。实验结果表明,鹰滩页岩属于弱各向异性多孔介质,并具有横向各向同性、垂向各向异性的性质。纵波（P波）和横波（S波）波速随围压的增大而增大,特别是在低围压范围内增幅显著,同时围压增大会降低纵波和横波的各向异性,纵波各向异性比横波各向异性对围压更敏感。对鹰滩页岩各向异性分析为页岩储层压裂过程中裂缝的起裂和延伸规律研究提供了必要的力学参数。     

沉积岩中横波速度各向异性实验研究

作为流体静力学应力与轴向应力的函数，我们进行了沉积岩中横波速度系统性的实验研究，通过在岩石样品中传播偏振的横波并从垂直偏振的接收器接收信号而证实了沉积岩中横波速度各向异性的存在，观测到的速度各向异性的大小与施加应力的大小、性质与岩样的岩性有关，页岩表现出与非轴向及流体静力学应力无关的很大的速度各向异性，从而说明优势取向矿物的存在，砂岩也表现出很大的速度各向异性，但其各向异性与应力有极大的依赖性，还发现流体静力学应力压制速度各向异性，而非轴向应力使之加强，这意味着优势取向裂隙的存在，石灰岩表现出弱各向异性，这些实验观测对于岩性的识别等可能是有所帮助的。