不耦合装药爆破对硬岩应力场影响的数值分析

爆破地震勘探石油是一种重要的方法,但爆破地震效应与爆破参数、地质条件等密切相关。采用动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对柱状炸药与药孔壁之间为空气或其他介质以及空隙间距变化时碳酸盐岩岩石中爆炸应力波的传播规律和爆炸地震波能量的衰减特性进行了数值模拟研究,得到了不耦合装药爆炸时岩石应力、振动速度的衰减规律以及与不耦合系数、间隙介质的关系,分析了不耦合效应对爆炸地震波能量的影响。研究表明,不耦合或耦合不好时会使岩体中爆炸应力波的强度大大降低;耦合状态对岩体应力及速度的衰减系数和衰减指数影响较大;在空隙中注水或灌满泥浆会改善它们的耦合关系,增大下传的爆破能量。所得成果可为我国西南地区优选适合碳酸盐地层地震勘探的激发因素提供技术途径和方法。     

地震激发井深与品质因数的关系

通过对地震波在近地表附近双源传递机理的研究,论述了品质因数与激发井深的关系,并根据不同地区、不同品质因数,其地震波最大激发能量、最大信噪比与激发井深的关系曲线,给出了相应的激发深度.三维地震实例表明,地震波在近地表附近的双源传递与品质因数是选择地震波激发井深的重要因素,另外激发频率的增大,对激发井深的影响程度随之增大;观测同样频率的地震信号,存在小Q值地震波激发井深较大Q值激发井深相应变小的特点.     

高分辨率地震采集方法的研究

从弹性波动理论出发,结合实际的浅层激发条件,系统的讨论了炸药源激发子波的形成及近地表附近地震波的传播特征,研究了地震激发井深与炸药量的地震激发机制,并对实际试验资料进行了分析,提出了地震激发条件的选择方法。从爆炸动力学的角度出发推导了理论上的最佳激发井深,指出了选择并深应优先考虑信噪比,井深的选择对增加地震信号的反射能量是重要的,在理论研究的基础上进行了实地试验,试验结果与理论研究成果是一致的。     

通-南-巴三维地震采集参数设计方法

针对通-南-巴地区山地工区复杂的地表结构和地质构造造成的地震施工难题,结合表层结构调查进行了激发试验确定了激发岩性、激发井深及炸药量等参数,确保主要目的层的地震波反射主频,拓宽有效波频带,提高纵向分辨率,以获取高信噪比地震资料;同时进行了基于地质模型及地震正演模拟的观测系统参数的设计,最终达到了突出有效反射,得到复杂构造信息的目的。     

炸药震源激发近区介质的粘滞性分析

在我国陆地石油勘探中,炸药震源依然是地震勘探的主要震源,炸药爆炸后会产生不同的分区,包括空腔、过渡区和弹性区。如今对地震子波产生机理的分析主要是基于等效球腔模型,忽略了过渡区对波传播特征的影响。为了定性描述过渡区的岩石破碎和永久形变对地震波传播特征的影响,将模型简化为粘弹性介质。这里在Kelvin粘弹性模型基础上推导了地震波传播的相速度和品质因子Q的表达式,并对Kelvin粘弹性模型进行数值模拟,从振幅、相位及频率的角度,分析品质因子Q对地震波传播特征的影响。结果表明,地震波在粘弹性介质中传播时,振幅、频率及相位特征是有变化的,这为研究炸药震源激发产生地震子波的机理提供了理论方向,为实际介质中的地震记录特征分析提供了理论基础,同时对补偿粘滞性因素的影响、提高地震资料的品质具有重要的实际意义。     

城区勘探中激发药量对地震数据品质的影响及处理对策——以中国东部某油田CY城区为例

为了解决不同药量激发对地震数据品质的影响,在室内处理中进行了系统的分析和试验,通过对地震数据的自相关统计、频率统计、能量统计等综合分析,找出激发药量与地震波特征的相关性,并在工区内采用点—线—面的分析方式说明激发药量变化对地震数据品质的影响。根据上述分析思路,在数据处理中,提出了量化分析与迭代处理等技术思路,应用时频域球面发散与吸收补偿、地表一致性振幅和地表一致性反褶积技术,解决了不同药量激发对地震数据品质的影响,得到了较好的处理效果,为CY城区老油田的增产上储提供了可靠的地震资料。     

煤炭地震激发介质与井深的关系

通过地震波在近地表附近双源传递机理的研究,论述了近地表介质与激发井深的关系,研究了利用地震波最大激发能量与地震波最大信噪比选择爆破源地震激发井深的方法。三维地震实例研究结果表明,地震波在近地表附近的双源传递与品质因数是选择地震波的激发井深的重要因素。从实例结果来看,该方法不仅取得了高质量的勘探成果,而且节约了采集费用。     

波动方程模拟PML吸收影响因素分析

地震数值模拟中,完全匹配层(PML)边界能有效地吸收衰减地震波,得到无边界反射干扰的波场快照和地震记录。在前人研究的基础上,进一步分析了分裂完全匹配层(SPML)的衰减机制,通过波动方程模拟,分析了震源主频、空间网格间距、介质速度等参数对SPML边界吸收衰减特征的影响。得到了不同条件下,PML边界对地震波的吸收效果。通过分析对比,得出了震源主频对PML吸收效果无直接影响,空间网格间距与PML吸收效果成反比,高速层PML吸收效果缓慢等结论。并通过Marmousi2模型测算,对结论进行了验证。最后给出了复杂模型、不同尺度数值模拟中SPML参数的选取方法,为地震数值模拟中SPML边界参数的定量选取奠定了基础。     

黄土边坡动力响应的影响效应研究

根据随机地震荷载作用下黄土动三轴试验的动剪切模量表达式和试验参数编制子程序,采用MSC.Marc软件建立有限元模型,并基于人工合成地震动时程对黄土边坡进行动力响应分析,研究输入地震波的卓越频率、幅值以及入射角变化,对黄土边坡位移、速度、应力的动力响应,分析对响应幅值、频谱的影响效应。由研究结果可见:边坡位移、速度等响应时程的卓越频率远小于地震输入波的卓越频率,边坡岩土介质对地震波的高频成分有过滤或吸收作用; 边坡的动力响应幅值极大的受地震输入波卓越频率的影响,对于给定的边坡,它将对包含某一卓越频率成分的地震动时程的动力响应异常强烈; 输入地震波幅值的变化,只引起边坡动力响应幅值的线性变化,不改变边坡中响应时程的频谱特征; 当地震波以一定角度入射时,边坡动力应力响应时程包含了更多的高频成分,位移和速度响应幅值随入射角的增大而减小,且越靠近坡顶减速越快,而应力响应幅值在坡顶与坡腰、坡脚处具有不同的影响规律; 另外,地震荷载作用方向的改变,还对边坡动力响应放大系数有较大影响,当作用力方向非竖直时,动力响应放大系数随地震波入射角的增大而减小。     

爆炸地震波作用下盾构隧道动力响应分析

盾构隧道衬砌由于各种类型接头的存在而与整体式衬砌的力学特性存在较大差异。将盾构隧道衬砌结构看作由弹塑性铰链连接的刚性管片组成,考虑围岩介质的黏弹性,提出了爆炸地震波作用下盾构隧道动力分析的简化计算方法。采用该方法对南京地铁盾构段典型横断面进行了动力分析,研究了爆炸地震波入射角度、围岩介质特性及管片厚度对结构受力与变形的影响规律。分析结果表明:波入射角度对盾构隧道有很大影响,斜入射时结构的动力响应要大于垂直入射时结构的动力响应;围岩介质等级越高,围岩对隧道结构的约束越强,隧道的抗爆性能越好;管片厚度的增大会增大结构的内力,合理设置管片厚度有利于提高盾构隧道抗爆性能。     

非一致性时移地震资料叠前互约束处理技术

时差、相位、频率、振幅、能量差异是影响时移地震处理的主要因素,对于非一致性时移地震资料的处理,消除两期资料在这四个方面的差异是处理工作的关键。笔者首先分析了永新三维两期资料的施工参数差异,在此基础上,利用面元对应抽稀法消除了野外采集观测系统差异;利用有针对性的去噪技术和能量补偿方法,消除了两期资料能量信噪比差异;利用频率相位校正技术,消除了两期资料频率、相位差异。通过这四个方面的互约束处理,取得了较好的处理效果,达到了时移地震资料的处理要求,为后续的时移地震属性分析工作奠定了基础。     

时移地震数据重复性度量及一致性分析方法

时移地震的可重复性高低是时移地震成功与否的关键,因此需要有效的时移地震数据重复性度量及一致性分析方法。这里首先分析了常用的时移地震数据重复性度量方法,即NRMS和PRED方法。经研究发现,PRED度量方法对地震数据的差异性并不敏感,因此提出了基于第三代相干分析的COHE度量方法,COHE方法比PRED方法对地震数据的差异性更为敏感。NRMS和COHE方法可以度量地震数据的重复性,但不能直接分析不一致性的影响因素,因此这里引入地震数据处理中的相关参数分析法,提出了基于相关函数的时移地震数据一致性分析方法,求取相关函数的特征参数,可以直观地分析时移地震数据在时间、振幅、相位和频率等方面的一致性,指导时移地震数据的处理,进行质量监控。     

浅层地震探测技术应用中的分辨率问题

浅层地震探测技术中影响分辨率的因素,除与反射波主频和频带宽度有关外,还主要受信噪比、子波形态、采样率、岩性界面反射系数的影响。浅层地震探测中,通过高分辨率数据处理,能有效地提高资料的信噪比和分辨率。     

时延地震处理中的近地表静校正技术

时差、振幅、频率、相位差异是影响时延地震处理的主要因素。非一致性重复地震资料进行时延处理时,消除两期资料时差影响是做好后续处理工作的基础。在分析不同时期地震资料施工参数差异的基础上,解决了老资料未测地表高程对静校正的影响,利用初至层析反演技术,通过优选参与反演的偏移距,利用新、老资料初至共同反演得到了统一的近地表速度、厚度模型,在此基础上优化得到的静校正量最大程度地消除了两期资料时差的影响,为后续时延地震处理、分析工作奠定了基础。     

拉东域基于最小二乘反演的斜缆数据鬼波压制方法

斜缆采集资料中鬼波的陷频特征限制了地震记录的频带宽度和分辨率,给地震资料反演、解释带来困难。通过压制鬼波,可获得高分辨率的宽频数据。基于拉东域的水平拖缆鬼波压制方法,结合斜缆鬼波随偏移距变化的特点,推导出一次波和鬼波在频率-拉东域的逆变换算子,建立检波器处总波场和海表面处上行波场之间新的关系式,利用最小二乘反演精确求解获得海表面处上行波场,并延拓得到拖缆处鬼波压制后的记录。通过考虑鬼波延迟时间受偏移距和出射角的影响,弥补鬼波延迟时间估计中存在的误差,无需进行反演迭代求取最优鬼波延迟时间,提高了计算效率。合成数据及海上实际斜缆数据测试结果表明,研究方法能较好地压制鬼波,达到拓宽地震记录频带的目的。     

陆相薄互层稠油油藏热采时移地震监测互均衡处理效果分析

陆相储层稠油热采时移地震监测数据开展的互均衡处理结果表明,此项处理有利于有效时移地震异常的识别与热前缘位置的准确确定。当原始采集资料的一致性极差时,互均衡处理虽然可以改善资料的一致性,因此,提高野外采集震源子波和采集资料的一致性,是陆相薄互层油藏时移地震监测顺利实施的关键。振幅属性是陆相薄储层油藏时移地震监测的主要标志之一,笔者在振幅处理方面做了一些探索,取得一定效果。     

海上时移地震数据处理关键技术

分析了时移地震地球物理机制及造成时移地震数据差异的非地质因素,论述了海上拖缆采集的时移地震数据处理的关键技术。实例证明,这些技术可以改善时移地震资料处理结果的一致性,提高差异剖面的可靠性,为油气藏开发过程的监测提供准确信息。     

时移地震数据空间偏差校正方法

时移地震油藏监测技术是直接确定剩余油分布的关键技术之一。针对时移地震油藏监测在国内的需求及推广应用难点,研究了时移地震数据空间偏差校正处理方法。由于在观测系统、采集方向的处理参数等方面的差异,导致地下同一反射点在不同时移地震数据偏移后空间位置存在差异,产生与油藏变化无关的地震差异,增加数据解释的难度和风险。通过对参考数据与监测数据三维空间内的局部数据体的三维相关计算,确定监测数据体在x方向、y方向和时间方向上最佳移动量,从而实现两次地震数据空间位置差异校正。实际时移地震数据处理试验结果分析表明,空间偏差校正处理方法在消除时移地震数据三维空间非线性空间偏差方面是有效的。     

利用地震属性进行砂岩储层横向预测

地震属性分析技术一直是地震特殊处理和地质解释的主要研究内容。随着相关理论的发展,地震属性分析技术已经应用到油气勘探开发的各个阶段。S盆地南部处于勘探开发的前期,具有井少、二维地震测网较稀、储层预测难的特点。由于沉积地层的变化能引起地震波在动力学和运动学上的相应变化,因此利用地震属性能较好地进行储层特征的定性研究,即通过地震多种属性分析,进行研究区内砂岩储层横向预测。其研究技术路线实际上为先找储层,再进行初步油气检测,最后进行勘探目标优选。根据这个技术路线,地震属性的研究则相应地以三个方面的分析为主:即利用振幅属性来寻找砂体富集区,利用有效带宽判断砂层的均质性,再利用频率属性判断其含气性。地震属性分析方法的应用在早期天然气勘探开发具有可以推广的普遍意义。