伪二维弹性波联合反演近地表的速度和衰减

利用弹性波的初至波和面波,应用交叉梯度算子,联合反演了近地表的二维纵横波速度和衰减参数,并提出了采用一维弹性波正演模拟,应用二维Tikhonov正则化,同时反演出二维速度模型和衰减模型的方法。理论模型测试和实际数据应用结果均表明本文算法极大地提高了计算效率,同时能够反演出可靠的速度模型和衰减模型。      

不同尺度裂缝对弹性波速度和各向异性影响的实验研究

裂缝广泛分布于地球介质中并且具有多尺度的特点,裂缝尺度对于油气勘探和开发有着重要的意义.本文制作了一组含不同长度裂缝的人工岩样,其中三块含裂缝岩样中的裂缝直径分别为2 mm、3 mm和4 mm,裂缝的厚度都约为0.06 mm,裂缝密度大致相同（分别为4.8%、4.86%和4.86%）.在岩样含水的条件下测试不同方向上的纵横波速度,实验结果表明,虽然三块裂缝岩样中的裂缝密度大致相同,但是含不同直径裂缝岩样的纵横波速度存在差异.在各个方向上,含数量众多的小尺度裂缝的岩样中纵横波速度都明显低于含少量的大尺度裂缝的岩样中纵横波速度.尤其是对纵波速度和SV波速度,在不同尺度裂缝岩样中的差异更明显.在含数量多的小尺度裂缝的岩样中纵波各向异性和横波各向异性最高,而含少量的大尺度的裂缝的岩样中的纵波各向异性和横波各向异性较低.实验测量结果与Hudson理论模型预测结果进行了对比分析,结果发现Hudson理论考虑到了裂缝尺度对纵波速度和纵波各向异性的影响,但是忽略了其对横波速度和横波各向异性的影响.

     

上覆压力变化时孔隙岩层弹性波速度的确定及其普遍意义

在沉积正旋回砂砾岩储层的探井中采集了不同岩性的典型样品.在不同的有效覆盖压力P及孔隙流体为不同相态（气饱和、水饱和和油饱和）下测试了岩石的纵、横波速度（Vp,Vs）,分析了不同类型的孔隙流体对速度的影响.用适于低频条件下的Gassmann方程计算水饱和样品的Vp,Vs值,并和实验结果（高频条件下）比较,认为运用Gassmann理论一般可用于计算含有孔隙流体的岩石弹性波速度,以此预测由于孔隙流体的变化所引起的岩石速度的变化,精度是在石油工程的许可范围内的,其结果对声波测井和地震勘探资料处理具有理论和实际意义.     

北天山地区S波非弹性衰减和场地效应研究

采用中小地震的数字观测资料,依据地震观测谱和震源谱、传播路径衰减因子及场地效应的关系式,在对场地效应约束的条件下,反演S波非弹性衰减和软基岩场地效应,确定研究区路径、 场地参数. 该方法确定的参数, 避免了台站地形效应的影响,真实地反映了研究区自由软基岩场地的地震效应和传播路径非弹性衰减的影响. 研究区的平均软基岩场地效应, 在2~4 Hz频率范围为1.5倍左右; S波品质因子为QS=278 f 0.346.这些参数可以直接用于研究区的地面运动随机模拟.      

不同围压下孔隙度不同的干燥及水饱和岩样中的纵横波速度及衰减

选择具有不同孔隙度的三种岩石样品,在最高达600MPa （干燥样品）或300MPa （水饱和样品）的不同围压条件下,同时测量了在其中传播的纵、横波的速度及衰减。对于低孔隙度的花岗岩,干燥和水饱和样品的 Q 值几乎没有差别,但与干燥样品相比,水饱和样品中的纵波速度较高而横波速度稍低。对于中等孔隙度的杂砂岩,干燥样品和水饱和样品的波速和 Q 值及其随围压的变化有明显的不同。在高孔隙度的砂岩中这种不同更加显著。综合分析同时测得的纵、横波速度和 Q 值可以发现,当围压增加时,低孔隙度的花岗岩中同体应变相关的能量损失与同剪切应变相关的能量损失之比减小,但在中等孔隙度的杂砂岩和高孔隙度的砂岩中这一比值增大;同时,水饱和样品中的这一比值要比干燥样品中的大,而且它们之间的差别同样品的孔隙度正相关。     

不同围压下孔隙度不同的干燥及水饱和岩样中的纵横波速度及衰减

选择具有不同孔隙度的三种岩石样品,在最高达600MPa （干燥样品）或300MPa （水饱和样品）的不同围压条件下,同时测量了在其中传播的纵、横波的速度及衰减。对于低孔隙度的花岗岩,干燥和水饱和样品的 Q 值几乎没有差别,但与干燥样品相比,水饱和样品中的纵波速度较高而横波速度稍低。对于中等孔隙度的杂砂岩,干燥样品和水饱和样品的波速和 Q 值及其随围压的变化有明显的不同。在高孔隙度的砂岩中这种不同更加显著。综合分析同时测得的纵、横波速度和 Q 值可以发现,当围压增加时,低孔隙度的花岗岩中同体应变相关的能量损失与同剪切应变相关的能量损失之比减小,但在中等孔隙度的杂砂岩和高孔隙度的砂岩中这一比值增大;同时,水饱和样品中的这一比值要比干燥样品中的大,而且它们之间的差别同样品的孔隙度正相关。     

流体分布对松散介质中P波速度和衰减的影响

为了深入研究流体对岩石中弹性波速度和衰减的影响,必须考虑到流体的分布和粘性。引入气体包裹体模型来研究粘性流体的分布对松散介质中P波速度和衰减的影响,用气泡平均半径来描述流体分布的不均匀性,计算了不同气泡半径和频率下P波速度和衰减随饱和度变化的曲线,并与有效流体模型作了比较,由于流体喷流的存在会使Gassmann方程在高频下不适用,用干燥和饱和流体的P波、S波速度修正了理论曲线。测量了玻璃微珠中不同水饱和度下高频P波的速度和衰减,并尝试用峰值频率来计算衰减。此方法求出的Q和频谱比法求出的Q在干燥或饱和水时基本相同,随饱和度的变化规律也基本一致,但衰减峰的大小有差异。根据实测值得似事经修正的波速和衰减理论曲线从而估算出气泡平均半径,认为P波速度和衰减不仅与饱和度有关而且也与介质内部气体－液体压力平衡有关。     

用能量法测定柱状样品的衰减Q值

对常用的测试衰减Ｑ值的频谱振幅比法和波形反常进行了分析,认为它们对样品几何开头和大小的严格要求是大多数实验室待测样品所不能满足的。因而,提出用波形的能量来计算衰减Ｑ值的方法,阐述了其原理、计算公式和注意事项,讨论了ＱＰ和ＱＥ之间的关系,并对多种样品进行了实验室测量,将本文方法测得的Ｑ值与其它方法测试值进行了比较。认为本方法的Ｑ值介于ＱＰ和ＱＥ之间。     

华北盆地的地壳和上地幔的弹性波速度结构

通过区域地震和远震记录的走时残差,测定华北盆地中部和周围山区的三维弹性波速度结构。我们计算了1975年唐山地震的200个余震的P波和S波的走时残差,以及从1976年至1983年间北京台网记录的194个远震的P波走时残差。仅基于余震走时残差,我们完成了地壳和上地幔结构一维和三维的块状反演迭代。我们还基于远震走时残差以及把余震和远震走时残差相结合,完成了对地壳和上地幔的块状反演迭代。我们测定出华北盆地和周围山区的地壳平均厚度接近35km,然而华北盆地沿海岸部分的地壳厚度大约为32～33km。地壳上部大约20km的速度结构与地质露头完全相关,并且相似于表面地形的短波长(几十公里)特点。低地震速度的岩石在盆地之下而高地震速度的岩石存在于山区之下。地幔顶部,也许下地壳在内,好象是上地壳和地幔之间速度结构的过渡带。关于速度结构的相对高低趋势,地幔与地壳几乎完全相反,华北盆地下伏的大部分地幔物质具有比平均地震速度要高的速度,而西部山区之下物质的速度都低于平均速度。地幔速度结构与华北盆地的重力和地形的长波(成十到成百公里)特征显然相应。盆地之下的高速地幔物质或许说明了地幔过程与华北盆地无直接关系。我们推断,短波与长波速度特点之间的过渡带表明了岩石层与软流层无相互影响的范围。尤其是华北地块的岩石层相对软流层正在向东运动。     

用瑞雷和乐夫面波羣速度确定我国地壳厚度

一、方法及所用資料本文根据三十九个地震,利用基型面波羣速度的方法,确定了我国东半部、浅海区及西藏高原东部的地壳厚度。所用資料包括我国十个基本地震台上基式地震仪的記录,选用地震的震級均为5級以上,除个別地震外均为浅源地震。     

用瑞雷和乐夫面波羣速度确定我国地壳厚度

一、方法及所用資料本文根据三十九个地震,利用基型面波羣速度的方法,确定了我国东半部、浅海区及西藏高原东部的地壳厚度。所用資料包括我国十个基本地震台上基式地震仪的記录,选用地震的震級均为5級以上,除个別地震外均为浅源地震。     

岩石弹性波速度和饱和度、孔隙流体分布的关系

在实验室对6种砂岩进行了连续的进水和失水实验. 测 量了两个过程的纵波速度VP、横波速度VS进水和失水速率随饱和度SW的 变化；分析了低饱和度时流体对岩石弹性性质的影响. 实验表明，进水和失水过程显示不同 的纵、横波速度与饱和度关系，速度不仅与饱和度有关，还与不同饱和阶段的孔隙流体分布 有关，而且也是水和岩石骨架之间的物理及化学作用所致.     

岩石中裂纹对弹性波速度的影响

本文在常温常压下,对岩石中的层理,裂纹或裂缝引起的弹性波速变化特征进行了实验研究,并通过简化的人工裂缝模型,研究了裂缝密度和相对位置的变化对波速的影响取得了一些有意义的结果。     

用地震层析法确定三维结构和速度

为了能够从反针资杆同时得到体波速度和界面的三维结构,发展了一种用计算机处理的地震县析方法.这种介质由一些任意连续的三维弯曲界面的层组成,而这些界面把具有不同声学特性的均匀物质分隔成层.界面用一个多项式曲面表示. 恨定弹性波在其针线路径满足斯奈尔(Snen)定律的弯曲界面上传播或反针.时每个源检对的射线追综是通过解一个非线性方程组确定的.这种三维封线追综的方法在计算许多地震射钱中是有效的,其中包括转换波和多次波. 用公式来表示一种阵尼最小二乘反演方法,并且通过使观测到的走时与计算出的走时的差减到最小值来重建界面的层速度和三维结构.从综合模型的结果看出,这些解能很快收敛于真实模型. 1984年在温哥华岛曾用这种地震层析方法取得了一条可控震源的地震剖面,这条部面是岩石圈计划的一部分.通过用标称的二维地震反射刚量中的弯曲线,我们发现这种方法讨俯冲板块底面的三维成象是非常有用的.     

含黏滞流体各向异性孔隙介质中弹性波的频散和衰减

基于Biot理论,考虑液相的黏弹性变形和固液相接触面上的相对扭转,提出了含黏滞流体VTI孔隙介质模型.从理论上推导出,在该模型中除存在快P波、慢P波、SV波、SH波以外,还将存在两种新横波－慢SV波和慢SH波.数值模拟分析了6种弹性波的相速度、衰减、液固相振幅比随孔隙度、频率的变化规律以及快P波、快SV波的衰减随流体性质、渗透率、入射角的变化规律.结果表明慢SV波和慢SH波主要在液相中传播,高频高孔隙度时,速度较高;大角度入射时,快P波衰减表现出明显的各向异性,而快SV波的衰减则基本不变;储层纵向和横向渗透率存在差异时,快SV波衰减大的方向渗透率高.     

合成甲烷水合物的拉曼光谱及其弹性波速度

我们在实验室合成了大长度的甲烷水合物,通过其拉曼光谱确定不同高压下的结构特征,并测定了其弹性波速度.多晶的甲烷水合物合成采用细粒冰作为开始材料,把这些冰粒包裹后放进一个金属压力容器中,压力容器浸没在一个水浴池里,水浴池开始温度约为0℃,向压力容器注入18 MPa的甲烷气,然后使水浴池缓慢升温到9℃,这个升温过程重复两次,整个过程用时最少2天.合成的甲烷水合物结构相对松散但尺度相对较大,直径25～38mm,长度90mm.     

西南地区Lg波的衰减和MLg震级

本文在广泛收集西南地区VGK和DD-1短周期地震仪记录资料、测量了Lg波的4种振幅(Lg_z、Lg_h、mxz、mxh)数据及走时数据的基础上,计算得到西南地区Lg波滞弹性衰减系数γ=0.0031±0.0004km~(-1)。西南地区的m_(Lg)震级公式定义为m_(Lg)(m×h)=logA_(mxh)+q_(SW)(△)+D_h 其中震级校准函数q_(SW)(△)=5/6log△+0.00135△+C 对于DD-1仪,常数C=1.73;对VGK仪,C=1.52。当使用振幅A_(LgZ)、A_(Lgh)或A_(mxz)时,则C值分别加0.37、0.24或0.13。m_(Lg)标度基本保持了原西南地区的M_L(SW)的平均震级水平。通过振幅比计算,表明H/Z振幅比与台基有较大的关系:台基越软,振幅比H/Z越大;反之,台基越硬,H/Z越小。本文还对VGK和DD-1仪记录的17个地震的mxh振幅数据计算了平均logA值,发现DD-1仪较VGK仪的logA值平均偏低0.21级。     

六种不同变质程度煤的纵横波速度特征及其与密度的关系

对采自不同地区和煤矿的六种不同变质程度煤样进行常温常压条件下的超声测量.测量发现:煤的纵波与横波速度均与密度存在良好的线性正相关关系,且沿煤层走向、倾向和垂直煤层层理方向的纵横波速度逐渐降低;走向、倾向和垂向上的纵波速度与同一方向的横波速度也存在良好的线性正相关性;六种煤样三个方向间的速度各向异性一般都大于10%.通过与经典经验公式—Gardner与Castagna公式理论换算值的对比发现:由于煤层的软岩特征,理论换算煤的纵波速度、横波速度与实验室实测值之间存在较大误差.因此,在煤田地震勘探中应使用根据煤的岩石物理测试而形成的关系式.     

用SH波和P波振幅比确定震源机制解di

使用三分向数字地震仪记录的地震资料,进行了SH和P波最大振幅比的反演,求得了震源参数的最小二乘解。本文确定的1981年河北省滦县震群的震源机制解为:走向98,倾角54,滑动角——114;1982年7月云南省剑川地震的震源机制解为:走向199,倾角40,滑动角——110;1982年10月河北省卢龙地震的震源机制解为:第一条断裂,走向270,倾角65,滑动角——135;第二条断裂,走向195,倾角80,滑动角——165。      

用地表地震资料确定深度剖面和层速度

首先,本文论述问题的实质是什么? 常规地震处理由作为输入的未叠加的反射地震资料和随后作为输出的典型的共深度点(CDP)叠加时间剖面组成。除极简单的情况外,同时将形成一个偏移时间剖面。问题是在最终剖面上的时间构造不一定代表地球内部真实的深度构造。当横向速度变化明显时,这个问题