奇异的波至现象

1997年，笔者在水力压裂后砂岩产油井中进行高分辨率VSP工作时，除观测到常规纵波及转换波,还观测到来自产油层的几种奇异的慢速波至。由于该慢速波至的性质不明，按视速度从高到低分别命名为W1，W2，W3，…（W为wave的第1个字母），在顺5井裂隙优势方向，1210m深度上观测到5种反射波；反射纵波，反射转换波，W1，W2，W3波，在裂隙非优势方向上，W2，W3波没有出现，在顺4井1532m深度上观测到4种反射波；反射纵波，反射转换波，还有2种慢速波至，为了区别于顺5井中观测到的慢速波至，将其命名为W4，W5波。结合该区钻井，测井，地面地震，井间地震等资料对观测到的慢速波至进行了详细分析，分析结果表明：该慢速波至既不属于不均匀介质产生的绕射波，侧界面产生的反射波，槽波，管波，斯通利波，也与Biot慢纵波动力学特征相悖，现有波动理论不能解释这种慢速波至现象，这意味着地球内部介质中存在人类还未认识的弹性波传播规律。     

特软地层井孔中各模式波的传播特征

针对浅层及海底沉积软地层声学参数准确提取的迫切需求,采用实轴积分法数值计算了单极和偶极声源,在特软地层井孔中激发的全波波形,并考察了井径和地层纵横波速度变化,对全波波形中各个模式波的影响。数值计算结果表明,漏能纵波的幅度随着地层纵横波速度比的增大而增强,这也是利用漏能纵波衰减提取地层横波速度的基础。通过对比漏能纵波的频散曲线,验证了从偶极子声源在特软地层井孔激发的漏能纵波中,提取地层的纵波慢度比单极子声源更有效。随着仪器和井壁间流体层厚度的增加,斯通利波和弯曲波的幅度逐渐减弱,且主频向低频方向偏移。     

济阳坳陷横波速度研究及应用

随着多波勘探的发展,横波已越来越多地应用在实际勘探生产中,横波速度参数研究对于指导勘探是十分必要的.笔者利用纵横波VSP测井得到的纵横波速度,根据最小平方误差建立的速度模型,建立了济阳坳陷的纵波、横波、转换波速度参数,应用转换波速度参数提高了盐家地区的多波资料解释精度;利用多种资料总结出纵横波速度关系,为本区今后开展多波勘探提供基础资料.     

VTI介质转换波速度分析方法研究及应用

速度分析是转换波处理的核心问题之一,采用单平方根方程对具有垂直对称轴的横向各向同性(VTI)介质进行速度分析,使得转换波的处理不依赖于纵波的数据,既简化了转换波处理流程,又消除了由于纵波处理不精确所带来的传递误差。通过理论分析和数值计算,总结并设计了一套求取VTI介质转换波动校正参数的方法和处理流程,总结出了采用双参数扫描法获得较高分辨率和精度所需满足的必要条件。通过批处理和交互结合的方式对实际资料进行处理,取得了较好的处理效果,证明了该方法及软件的正确性。     

VTI介质瑞雷波频散曲线特征与对比分析

在近地表瑞雷波勘探中,介质的各向异性对瑞雷波传播有着明显的影响。为了研究横向各向同性(vertical transverse isotropy,简称VTI)介质各向异性参数对瑞雷波的影响,以各向异性弹性波理论为基础,利用应力镜像法为边界条件,实现了VTI介质中瑞雷波的正演数值模拟,并利用相移法提取瑞雷波频散曲线。将层状各向同性介质和VTI介质瑞雷波频散曲线作对比,研究结果表明:(1)瑞雷波各阶模式相速度随纵波变异系数δ的增大而减小,随纵波各向异性强度参数ε的增大而增大;(2)随着纵波各向异性强度参数ε的减小和纵波变异系数δ的增大,会引起瑞雷波各阶模式相速度减小和瑞雷波频散曲线各阶模式主要能量所在频带范围减小;(3)当纵波各向异性强度参数ε减小和纵波变异系数δ增大到一定程度后,在速度递增的层状介质中会引起瑞雷波出现"之"字形频散曲线,在含软弱夹层的层状介质中会出现各阶模式频散曲线混淆的现象。     

Kelvin—Voigt黏弹性介质地震波场数值模拟与衰减特征

利用高阶交错网格有限差分模拟Kelvin-Voigt黏弹性介质中传播的地震波,同时将完全匹配层吸收边界条件引入到其边界处理中。数值模拟结果表明,完全匹配层吸收边界效果好,高阶有限差分能模拟得到的黏弹性介质波场精度较高。对模拟的黏弹性波场进行分析,表明介质的粘滞性使地震反射波的能量变弱,高频衰减明显,并比低频衰减得快,主频向低频方向移动,有效频带变窄,即降低了地震波的分辨率;并且反射转换波比反射纵波要衰减得快;而且还随着传播距离的增加,其峰值频率也逐渐降低。通过数值模拟分析具有不同的粘滞系数介质对地震波的吸收和衰减,结果表明随着粘滞系数的增大,地下介质对地震波的吸收衰减更明显。     

碎屑岩储层模型的转换波正演模拟波场特征及其分辨率分析

基于东部某油田物性资料,建立典型碎屑岩储层模型,利用弹性波方程交错网格有限差分正演,对模型进行多波正演模拟。通过分析正演模拟的炮集记录、叠前偏移剖面以及振幅属性,总结了多波正演的波场特点及其分辨率。分析结果表明,转换波反射频率比纵波的低,能量随偏移距的增加而增加,零偏移距处能量为零;转换波在地层厚度为λ/4处发生调谐效应,调谐振幅属性变化规律与纵波变化规律一致;综合考虑该区纵波、转换波波速以及不同深度的纵波、转换波中心频率变化,可知在该区目标层深度转换波分辨率低于纵波分辨率。     

叠前弹性波逆时深度偏移及波场分离技术探讨

这里探讨了Sun和McMechan提出的叠前弹性波标量逆时深度偏移方法,即在地表附近,对地表接收到的弹性波波场分量进行波场逆时延拓,然后分别对在波场延拓过程中通过波场分离得到的纯纵、横波反射波场进行偏移。在模型中,每个网格点的纵、横波成像时间,为震源到该网格点的纵波初至时间。利用纵波速度模型和声波传播方程的有限差分解,对反射纵波进行逆时延拓和成像,利用横波速度模型和声波传播方程的有限差分解,对转换横波进行逆时延拓和成像,并在偏移前进行极性校正。然后,在Sun和McMechan偏移成像方法的基础上,提出了直接偏移成像方法,即对地表接收到的弹性波波场分量在整个模型范围内进行波场逆时延拓。在波场延拓过程中,对符合成像条件的网格点进行波场分离、偏移成像和转换波极性校正。最后,通过数值模拟对二种偏移成像方法的结果进行了比较。     

岩石孔隙流体对纵横波速度影响的实验研究及意义

我们用ＭＴＳ的超声波测试系统研究了地表岩样饱和水及孔隙压力对纵横波速度的影响。在实验研究中,分别在常温常压条件下测量了干燥岩石和完全饱水岩石的纵横波速度,并在模拟地层条件下,测量了岩石纵横波速度随孔隙压力的变化。实验结果显示：（１）岩石完全饱和水后,与干燥时相比,纵波速度将明显增加,最大可增加３０％,且岩石在干燥时的纵波速度越低速度增大的比例越大,但纵波速度增大的比例与孔隙度无明显关系。饱水前后横波速度几乎保持不变。（２）在模拟地层的温压条件下,当孔隙压力由低到高,纵横波速度均将线性减小,且横波速度比纵波速度下降的比例更大。据此,得到了识别地层异常高压和地层含气的地震速度标志。     

围压下裂隙对地震波速度影响的物理实验研究

构建了等直径不同裂隙密度和等裂隙密度不同裂隙直径两组物理模型,进行不同围压条件下多方向的超声波速度测试,并运用Hudson理论进行了理论模型计算。结果显示,计算与实测结果吻合较好。随围压的增大,纵、横波速度均近线性增加,纵、横波各向异性基本保持不变;裂隙密度从2%增大到6%,纵波速度不同程度降低,其中慢纵波降低幅度相对较大,快横波变化不明显,而慢横波则大幅降低。随着裂隙密度的增大,纵、横波各向异性均增大,且横波各向异性增加速率大于纵波;裂隙直径从2 mm增大到3 mm,快纵波速度增加很小,慢纵波增加明显,横波速度均不发生改变。随着裂隙直径的增大,纵波各向异性逐渐降低,横波各向异性保持不变。最后结合试验结果分析了Hudson理论在不同深度进行参数预测的必要条件。研究结果有助于油气生产、地下水的开采与控制、污染处理等。      

基于Biot方程的纵波波场高阶有限差分法模拟及波场分析

地球物理勘探中的含油气储层通常被认为是一种典型的双相介质,这种介质模型能更精确的描述含气性储层的特征,开展双相介质波场传播特性的研究具有十分重要意义。研究以Biot理论为基础,从双相介质中的纵波方程出发,导出求解双相各向同性介质中纵波方程的高阶差分格式,在此基础上实现双相各向同性介质中纵波方程的高阶有限差分法正演模拟,数值模拟结果表明:这种算法能在少量增加计算量的前提下大大提高精度,同时波场模拟结果与理论相吻合,波场快照快慢纵波的波场反映出不同速度、相位相反等特征差异,对将该理论应用于实际有重要的指导意义。     

双相TI介质中弹性波交错网格高阶有限差分法数值模拟

应用双相介质波动方程,推导了双相横向各向同性介质(TI)中波动方程的有限差分格式,对双相TI介质中弹性波有限差分数值进行了模拟.结果表明,弹性波在双相TI介质中传播时,除了存在常规的快纵波(qP1)和横波以外,还存在慢纵波( qP2).并且慢纵波的速度明显小于快纵波,而且受耗散系数的影响衰减地很快,所以在实际中很难观测到慢纵波.快纵波在固相和流相中相位相同,而慢纵波在固相和流相中的相位相反.慢纵波在流相中振幅大,而在固相中的振幅较小.     

多分量地震勘探技术新进展

多分量地震勘探可以解除传统纵波反射法地震勘探的均匀各向同性介质弹性理论的局限性。本文介绍了利用万向调节机构，并考虑三个分量的隔离度，提高了三分量检波器的抗噪能力；利用纵波和转换渡剖面计算纵横波速度比，用转换后的纵波作模型道做转换波的剩余静校正；根据波在裂缝性介质中其振幅、速度、偏振存在的方位差异特性识别裂缝；并结合多波识别裂缝系统中是否含气。纵、横波剖面的直接对比，即可发现裂缝性储层的含气信息。利用纵、横波速度比可直接检测含气层。     

基于微形态理论的各向异性散体波动分析

基于散粒体微观力学理论,忽略颗粒转动引起的相对位移,考虑颗粒接触的组构各向异性,根据宏微观能量守恒推导得到了散体材料各向异性微形态本构关系,进而通过单位接触方向积分的递推公式推导出了各向异性本构张量表达式;在此基础上,根据哈密顿原理得到了各向异性散体材料的运动平衡方程和边界条件,从而求得了平面波在各向异性散粒体中的传播规律和频散关系,最后对波的频散关系和频率带隙进行了详细的参数分析。研究表明：该模型预测了散体中包含3类12种位移波：3种纵波、6种横波和3种平面内横向剪切波;横观各向同性条件下,接触各向异性参数a20越大,纵波和横波的频率越大,而平面内横向剪切波的频率越小;正交各向异性条件下,随着接触各向异性参数a22的增大,与2方向运动相关的横波频率增大,而与3方向运动相关的横波频率则减小;但a22的变化对纵波频率影响很小。材料各向异性程度对横波带宽影响不大,但对纵波带宽影响较大：a20的增大使得声?光学波间的带宽减小,而光学波间的带宽增大,当a20>0.84时,声?光学波间的带隙消失;但是a22的增大则使得声?光学波间的带宽增大,而光学波间的带宽减小。退化为各向同性模型后,预测3类波的频散曲线与其他各向同性模型的结果基本一致。     

转换波地震资料叠后反Q滤波及应用

转换波叠后剖面与纵波叠后剖面之间在分辨能力、剖面特征上还存在着较大的差异,为了使转换波剖面能尽量地与纵波剖面相匹配,采用反Q滤波方法,适当提高叠后转换波剖面的分辨能力,调整其相位、振幅、频率特征,以满足转换波和纵波联合解释和反演的需求。实际效果表明,该方法为后续纵波转换波联合解释及反演工作提供了条件。      

叠前PS 波Q 值提取与稳定高效的反Q 滤波算法

多波多分量地震勘探是进行岩性油气藏和隐蔽油气藏勘探的一种非常有潜力的方法。但由于实际地层是黏弹介质,造成地震波能量衰减和波形畸变,导致地震资料信噪比和分辨率难以满足油气勘探的精度要求。为更好地利用纵横波信息,需要对PP 波和PS 波进行振幅和相位补偿。通过解析法推导出一种从叠前转换波共炮点道集中提取横波Q 值的方法,将叠后稳定高效的反Q 滤波算法推广到叠前纵波和转换波的反Q 滤波中,改进了沿着纵波和转换波的传播路径进行补偿的叠前反Q 滤波算法,并进一步将常Q 层内的纵波和转换波反Q 滤波振幅补偿算子解耦为时间项和频率项的乘积,在保证补偿效果稳定的前提下,计算效率得到显著提高。     

转换波波动方程叠前深度偏移

克希霍夫叠前时间偏移被广泛运用于转换波地震成像领域,该方法具有计算效率高、速度模型易于获取的优点。但是,纵横波速度差使纵波和转换波的成像在时间域不匹配,且克希霍夫偏移也无法较好地处理多次到达和保幅等问题。这里提出一种基于波动方程的转换波叠前深度偏移方法,以改善克希霍夫时间偏移的不足。     

基于纵波约束的转换波静校正

在转换波地震勘探中,由于转换波速度低、信噪比差、初至拾取难度大,常规的纵波静校正方法不能有效地解决转换波静校正问题。从同一构造层的纵波和横波的叠加剖面在同相轴上具有相似特征的角度出发,利用速度比进行P-P波拉伸,使之与P-SV波达到同一时间层上,然后匹配校正相应的P-SV波数据,得到P-SV波的长波长静校正量,最后用互相关的方法计算P-SV波的短波长静校正量。利用这种方法对西部某地区地震资料进行了转换波静校正量的求取,并取得了较好的效果。     

高温高压下斜长角闪岩弹性、电学性质及其地质意义

在1.0GPa、室温至700℃条件下,分别采用超声波反射-投射法和阻抗谱法,测量了华北克拉通北缘绿泥石化斜长角闪岩的弹性波纵波速度和电导率.在常温、压力＞0.35 GPa的条件下,斜长角闪岩的弹性波纵波速度与压力呈线性关系,说明此时岩石中的微裂隙已经基本闭合.依据该线性关系,得到常温常压下斜长角闪岩的弹性波纵波速度为6.390 7 km/s,压力系数为0.160 6 km/(s·GPa).在1.0 GPa条件下,斜长角闪岩的弹性波纵波速度与温度呈线性关系,温度系数为-0.000 594 km/(s·℃).在1.0 GPa、200～700℃条件下,斜长角闪岩样品的电导率符合Arrhenius公式,指前因子为25.78～105.32 S/m,活化能为0.57～0.66 eV.利用实验获得的弹性波纵波速度及其温度系数和压力系数以及电导率与温度的关系,结合现今华北克拉通地热学的基本参数,计算得到斜长角闪岩的弹性波纵波速度-深度剖面和电导率-深度剖面,将二者分别与华北克拉通北缘深部地壳的弹性及电性结构进行对比的结果表明:高温高压下绿泥石化斜长角闪岩的弹性波纵波速度与该地区中地壳速度相当,电导率介于中、下地壳范围内.综合来看,实验的绿泥石化斜长角闪岩有可能是组成现今华北克拉通北缘的中地壳岩石之一.     

阻尼对应力波传播的影响

基于一维应力波理论，本文讨论了材料粘性（内阻尼）及作用于杆侧表面外阻尼对应力波传播的影响，应力波在外阻尼作用下，向上传播－应力波，该应力波在端面质点速度方向与入射波质点速度相反，而内阻尼则使材料具有松弛、蠕变行为，作用力终止后，端面质点速度缓慢地回复到零。无论是内阻尼还是外阻尼。受其影响，应力波在向下传播过程中，能量有一定程度的耗损